DE19520203C1 - Verfahren zur Vermeidung von Bildabschattungen bei Kernspintomographiegeräten, die mit Multiechosequenzen betrieben werden - Google Patents

Verfahren zur Vermeidung von Bildabschattungen bei Kernspintomographiegeräten, die mit Multiechosequenzen betrieben werden

Info

Publication number
DE19520203C1
DE19520203C1 DE19520203A DE19520203A DE19520203C1 DE 19520203 C1 DE19520203 C1 DE 19520203C1 DE 19520203 A DE19520203 A DE 19520203A DE 19520203 A DE19520203 A DE 19520203A DE 19520203 C1 DE19520203 C1 DE 19520203C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gradient
pulse
gradients
amplitude
readout
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE19520203A
Other languages
English (en)
Inventor
Volker Dr Rer Nat Weisenberger
Peter Dr Rer Nat Heubes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE19520203A priority Critical patent/DE19520203C1/de
Priority to US08/650,639 priority patent/US5623207A/en
Priority to JP8184305A priority patent/JPH09117426A/ja
Application granted granted Critical
Publication of DE19520203C1 publication Critical patent/DE19520203C1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/54Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/561Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution by reduction of the scanning time, i.e. fast acquiring systems, e.g. using echo-planar pulse sequences
    • G01R33/5615Echo train techniques involving acquiring plural, differently encoded, echo signals after one RF excitation, e.g. using gradient refocusing in echo planar imaging [EPI], RF refocusing in rapid acquisition with relaxation enhancement [RARE] or using both RF and gradient refocusing in gradient and spin echo imaging [GRASE]
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/54Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/561Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution by reduction of the scanning time, i.e. fast acquiring systems, e.g. using echo-planar pulse sequences
    • G01R33/5615Echo train techniques involving acquiring plural, differently encoded, echo signals after one RF excitation, e.g. using gradient refocusing in echo planar imaging [EPI], RF refocusing in rapid acquisition with relaxation enhancement [RARE] or using both RF and gradient refocusing in gradient and spin echo imaging [GRASE]
    • G01R33/5617Echo train techniques involving acquiring plural, differently encoded, echo signals after one RF excitation, e.g. using gradient refocusing in echo planar imaging [EPI], RF refocusing in rapid acquisition with relaxation enhancement [RARE] or using both RF and gradient refocusing in gradient and spin echo imaging [GRASE] using RF refocusing, e.g. RARE

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung von Bild­ abschattungen aufgrund von destruktiven Interferenzen zwischen primären und stimulierten Echos bei Kernspintomographiegeräten, die mit Multi­ echo-Sequenzen unter Anlegung geeigneter Sichtselektions-, Auslese- bzw. Phasencodiergradienten betrieben werden, wobei zu einem Zeitpunkt t₀ mit einem Anregungs-Hochfrequenzpuls eine Quermagnetisierung von Spins in einem Untersuchungsobjekt erzeugt wird, und wobei auf diesen Anregungs-Hochfrequenzpuls zu den Zeitpunkten t₁, t₃, t₅ . . . mindestens zwei Refokussierungs-Hochfrequenzpulse, die die Quermagnetisierung rephasieren und zu den Zeitpunkten t₂, t₄, t₆ . . . Ausleseintervalle folgen. Als Multiecho-Se­ quenzen werden hier alle Verfahren bezeichnet, die folgende Merkmale haben:
  • - Ein erster Hochfrequenzpuls (Anregungs-Hochfrequenzpuls) erzeugt eine Quermagnetisierung
  • - Mindestens zwei weitere Hochfrequenzpulse (Hochfrequenz- Refokussierungspulse), die auf den Hochfrequenz-Anregungs­ puls folgen, rephasieren diese Quermagnetisierung und er­ zeugen damit meßbare, von dem ersten Puls ausgelöste MR- Signale. Diese MR-Signale können z. B. in gleicher Weise phasencodiert sein, so daß man die Relaxation des Kernre­ sonanzsignales beobachten oder durch Mittelung das Signal- Rausch-Verhältnis verbessern kann. Bei modernen Anwendun­ gen gebräuchlicher ist allerdings eine unterschiedliche Phasencodierung der nach dem Anrege-Hochfrequenzpuls er­ zeugten MR-Signale, so daß die Datenerfassung für die Re­ konstruktion eines MR-Bildes schneller wird. Derartige Verfahren werden als Turbospinecho bezeichnet. Eine weiter verkürzte Meßzeit erzielt man, wenn man nach jedem Refo­ kussierungs-Hochfrequenzpuls auch noch den Auslesegradien­ ten mehrfach umkehrt und damit jeweils mehrere Signale gewinnt. Eine derartige Pulssequenz, wie sie z. B. im US- Patent 5,270,654 dargestellt ist, wird als Gradienten­ spinecho bezeichnet.
Aus der DE 34 34 161 C2 ist eine Multiecho-Sequenz bekannt, bei der auf einen 90°-Anregehochfrequenzpuls mehrere 180°- Refokussierungs-Hochfrequenzpulse folgen. Die nach jedem Refokussierungs-Hochfrequenzpuls erhaltenen Spinechosignale werden unterschiedlich phasencodiert.
Aus der DE 40 04 184 C2 ist es bekannt, daß aufgrund von Ma­ gnetfeldinhomogenitäten Interferenzen aufgrund von Phasen­ unterschieden von Spinechos und stimulierten Echos auftreten.
Der Artikel K. Oshio, F. Jolesz "Fast MRI by Creating Multi­ ple Spin Echos in a CPMG Sequence", Magnetic Resonance in Medicine 30, Seiten 251-255 (1993) untersucht die Phasenbe­ dingungen bei den Signalbeiträgen von Spinechos und stimu­ lierten Echos bei CPMG-Sequenzen.
Es ist bekannt, daß in einem Grundfeld ein geschalteter li­ nearer Magnetfeldgradient, wie er an sich für die MR-Bildge­ bung erforderlich ist, nicht isoliert erzeugt werden kann. Vielmehr sind geschaltete Magnetfeldgradienten aufgrund der Maxwellschen Gleichungen stets mit transversalen Feldkompo­ nenten verbunden. Dieses Problem wird in einer Reihe von Li­ teraturstellen erörtert.
Von D.G. Norris "Phase Errors in NMR Images", SMRM Abstracts 1985, Seiten 1037 bis 1038, wird auf das Problem der Phasen­ verzerrungen aufgrund dieser unerwünschten Gradientenkompo­ nenten in Zusammenhang mit der herkömmlichen Spin-Warp-Tech­ nik hingewiesen. Zur Lösung des Problems wird vorgeschlagen, einen bipolaren Puls durch zwei durch einen 180°-Hochfre­ quenzpuls getrennte monopolare Pulse zu ersetzen.
Überwiegend wird das dargestellte Problem in der Literatur in Zusammenhang mit dem Echo Planar Imaging (EPI) erörtert. Dies rührt daher, daß der unerwünschte Effekt umso störender wird, je größer die Gradientenamplitude in Relation zum Grundma­ gnetfeld ist. Beim EPI-Verfahren sind jedoch besonders kurze und damit hohe Gradienten erforderlich. Dabei werden folgende Lösungen vorgeschlagen:
Von R. Coxon und P. Mansfield "EPI Spatial Distortion in Non- Transverse Planes", SMRM Abstracts 1989, Seite 361, wird vor­ geschlagen, die durch unerwünschte Gradientenkomponenten ver­ ursachte räumliche Verzerrung durch Nachbearbeitung in den gewonnenen Datensätzen oder durch dynamische Einstellung von Shimströmen zu eliminieren.
Von D.G. Norris und J. Hutchinson "Concomitant Magnetic Field Gradients and Their Effects on Imaging at Low Magnetic Field Strength", Magnetic Resonance Imaging, Vol. 8, Seiten 33 bis 37, 1990, wird für Spinechos vorgeschlagen, bipolare Pulse, wie sie z. B. zur Refokussierung bei Fluß angewandt werden, durch unipolare Pulse zu ersetzen. Diese unipolaren Pulse sind durch einen 180°-Hochfrequenzpuls getrennt, so daß sie die Wirkung eines bipolaren Pulses haben.
Von R. M. Weisskoff et al "Nonaxial Whole-Body Instant Ima­ ging" MRM 29, Seiten 796 bis 803 (1993), wird zur Reduktion von Phasenfehlern bei einer EPI-Pulssequenz zwischen einem 90°-Puls und einem 180°-Puls ein Vorphasiergradient einge­ fügt.
Keine dieser Literaturstellen beschäftigt sich jedoch mit Multiecho-Bildgebung. Es wurde festgestellt, daß bei Multi­ echo-Sequenzen im Bild Abschattungen auftreten, und zwar ins­ besondere dann, wenn die Gradientenfeldstärke im Vergleich zur Grundfeldstärke groß ist. Besonders gravierend wird das Problem also bei geringen Grundfeldstärken und/oder starken Gradienten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der ein­ gangs genannten Art so auszugestalten, daß diese Abschattun­ gen vermieden werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ge­ löst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausge­ staltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angege­ ben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie­ len nach den Fig. 1 bis 8 näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 zur Erläuterung der Problemstellung eine Multiecho- Pulssequenz mit einem in herkömmlicher Weise geschal­ teten Schichtselektionsgradient GS und den zugeord­ neten Phasenverläufen für lineare und quadratische Gradiententerme,
Fig. 2 als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Multiecho-Pulssequenz mit einem modifizierten Puls­ schema für den Schichtselektionsgradienten GS,
Fig. 3 eine Multiecho-Pulssequenz mit einem herkömmlich ge­ schalteten Auslesegradienten GR,
Fig. 4 eine Multiecho-Pulssequenz mit einem Pulsschema für den Auslesegradienten als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 5 eine Multiecho-Pulssequenz mit einem herkömmlichen Schaltschema für den Auslesegradienten GR,
Fig. 6 eine Multiecho-Pulssequenz mit einem Schaltschema für den Auslesegradienten GR nach einem dritten Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 7 eine Multiecho-Pulssequenz mit einem herkömmlich ge­ schalteten Phasencodiergradienten GP und
Fig. 8 eine Multiecho-Pulssequenz mit einem Schaltschema für den Phasencodiergradienten GP nach einem Ausführungs­ beispiel der Erfindung.
Zur Erläuterung der Problemstellung wird zunächst die Ent­ stehung von transversalen Feldkomponenten bei geschalteten Magnetfeldgradienten anhand der Maxwellschen Gleichungen er­ läutert. Bei den folgenden Betrachtungen wird davon ausgegan­ gen, daß ein kartesisches Koordinatensystem derart gewählt wird, daß die z-Achse in der Richtung des Hauptmagnetfeldes liegt. Ein Gradient G mit den Feldkomponenten Bx, By und Bz erzeugt in Zusammenhang mit dem Grundmagnetfeld B₀ im Punkt x, y, z folgendes Magnetfeld B:
Dabei sind x, y, z Einheitsvektoren in den jeweiligen Richtungen. Für die MR-Bildgebung ist der Absolutwert von B relevant:
Für kleine Gradientenfelder werden normalerweise nur die bei­ den ersten Terme B₀ und Bz berücksichtigt, die das homogene Grundfeld in Verbindung mit dem linearen Feldgradienten be­ schreiben. Für Gradienten, die im Verhältnis zum Grundmagnet­ feld stark sind, können die Terme 2. Ordnung nicht mehr ver­ nachlässigt werden. Für den x-Gradienten der Stärke Gx ergibt sich aus den Maxwell-Gleichungen folgendes:
Dies bedeutet also, daß ein x-Gradient eine in z-Richtung quadratische Feldabhängigkeit 2. Ordnung erzeugt. Für einen y-Gradienten der Stärke Gy ergibt sich ein ähnliches Ergeb­ nis:
Für einen z-Gradienten der Stärke Gz ergibt sich unter der Annahme einer Zylindersymmetrie folgendes:
Dies bedeutet, daß ein z-Gradient in radialer Richtung einen quadratischen Term erzeugt.
Die obengenannten unerwünschten quadratischen Terme treten bei allen Systemen unabhängig vom Gradientenspulendesign auf und machen sich insbesondere bei Niederfeldsystemen und bei hohen Gradienten störend bemerkbar.
Es wurde festgestellt, daß die obengenannten quadratischen Terme in Multiechosequenzen zu Interferenzen führen, die die Ursache für die beobachteten Abschattungen darstellen. Dies wird im folgenden anhand der Fig. 1 näher erläutert.
In Fig. 1 ist eine herkömmliche Multiechosequenz darge­ stellt, wobei von den erforderlichen Gradienten hier nur der Schichtselektionsgradient GS betrachtet wird.
Zu Beginn der Sequenz wird zunächst unter einem positiven Gradienten GS1 ein Hochfrequenz-Anregepuls RF1 eingestrahlt. Dabei werden die Kernspins um 90° ausgelenkt, d. h. ein Quer­ magnetisierung erzeugt. Mit ϕ1 wird der Phasenverlauf auf­ grund der (gewünschten) linearen Terme des Schichtselektions­ gradienten GS1, mit ϕ2 der Phasenverlauf aufgrund quadrati­ scher Terme bezeichnet. Wie man sieht, läuft sowohl die Phase ϕ1 als auch die Phase ϕ2 in der mit 1 bezeichneten zweiten Hälfte des Schichtselektionsgradienten GS1 hoch. Zur Repha­ sierung wird ein negativer Gradient GS2 eingeschaltet, unter dem allerdings nur eine Rephasierung des ϕ1-Terms erfolgt, während der ϕ2-Term weiter hochläuft.
Zum Zeitpunkt t₁ wird auf die Spins ein Refokussierungs-Hoch­ frequenzpuls RF2 eingestrahlt, und zwar wieder unter der Wir­ kung eines Schichtselektionsgradienten GS3. Dabei muß berück­ sichtigt werden, daß dieser Puls infolge nicht idealer 180° Drehwinkel nicht nur die vorhandene Quermagnetisierung um­ kehrt, sondern auch die Erzeugung eines stimulierten Echos einleitet. Die Phase im stimulierten Echopfad ist in Fig. 1 mit Punkten angegeben. Im primären Echopfad läuft die Phase sowohl bezüglich des Terms ϕ1 als auch bezüglich des Terms ϕ2 in der mit 3 bezeichneten ersten Hälfte des Schichtselek­ tionsgradienten GS3 zunächst hoch und wird dann invertiert. Im stimulierten Pfad bleibt die Phasenlage für beide Terme ϕ₁, ϕ₂ stehen.
Zum Zeitpunkt t₂ entsteht ein Spinechosignal S1, und zwar als rein primäres Echo mit der Gesamtphase ϕ(S1):
Zum Zeitpunkt t₃ folgt ein weiterer Refokussierungs-Hochfre­ quenzpuls unter der Wirkung eines Schichtselektionsgradienten GS4. Hier wird nun die Phasenlage nicht nur im primären Echo­ pfad, sondern auch im stimulierten Echopfad invertiert, und zwar sowohl bezüglich der linearen Gradiententerme als auch bezüglich der quadratischen Terme. Damit entsteht zum Zeit­ punkt t₄ ein zweites Spinecho S2.
Dieses zweite Spinecho S2 und alle folgenden Spinechos stel­ len eine Überlagerung primärer und stimulierter Echos mit verschiedenen Phasenlagen dar. Die Phasenlage für die mit einem hochgestellten "p" bezeichnete primäre Komponente ist:
Die Phasenlage der mit einem hochgestellten "s" bezeichneten stimulierten Komponente ist:
Für eine korrekte Echoüberlagerung müßten diese Phasen iden­ tisch sein:
ϕS(S2) = ϕp(S2) (16)
Für lineare Gradiententerme ist diese Bedingung - wie aus dem Verlauf von ϕ₁ nach Fig. 1 ersichtlich - erfüllt ϕp₁ - ϕS₁ = 0. Wenn man jedoch die Terme 2. Ordnung nach den Gleichungen 6, 7 und 12 in Betracht zieht, ist die Bedingung nicht erfüllt. Diese Terme führen zu ortsabhängigen Phasen­ differenzen zwischen den verschiedenen Echotypen. Im schlimm­ sten Fall führt die Überlagerung zweier Echotypen zu einer Auslöschung, wenn die Phasendifferenz gleich π wird.
Wenn z. B. Gx der Schichtselektionsgradient ist, erhält man B(t) aus Gleichung 6. Wenn man die Terme 2. Ordnung betrach­ tet, erhält man die in Fig. 1 dargestellte Phasendifferenz ϕp₂ - ϕs₂ der Terme 2. Ordnung wie folgt:
Im folgenden Beispiel werden folgende Parameter angenommen:
Pulsdauer der Teilpulse 1 bis 6 nach Fig. 1 = 2,4 ms
Gradientenstärke |Gx| = 7,0 mT/m
Für ein Niederfeldsystem mit einer Grundfeldstärke von 0,2 T erhält man an der Position |z| = 10 cm:
Dies bedeutet, daß an der Position |z| = 10 cm eine destruk­ tive Interferenz von primären und stimulierten Echos mit starkem Signalverlust auftritt.
Es wurde also erkannt, daß die mit Gradiententermen 2. Ord­ nung verbundene Interferenz die Ursache für Bildabschattungen bei Multiechosequenzen darstellt.
Die destruktive Interferenz zum Zeitpunkt t₄, also bezüglich des Spinechos S2 kann jedoch vermieden werden, indem man für den jeweiligen Gradienten G folgende Bedingung einhält:
Diese Bedingung gilt für alle Gradientenrichtungen, da - wie sich aus den Gleichungen 6, 7 und 12 ergibt - in allen Raum­ richtungen dieselbe Abhängigkeit von G² ergibt. Ähnliche Be­ dingungen müssen für alle folgenden Echos S2, S3, S4 . . . Sn erfüllt werden, so daß man folgende allgemeine Bedingung er­ hält:
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Pulssequenz dargestellt, bei der für den Schichtselektionsgradienten GS die Bedingung gemäß Gleichung 21 erfüllt ist. Der Unterschied zur Pulssequenz nach Fig. 1 besteht darin, daß der Teilpuls 2 nicht wie in Fig. 1 an den Schichtselektionsgradienten GS1 bzw. dessen Teilpuls 1 anschließt, sondern an den Schichtse­ lektionsgradienten GS3 bzw. dessen Teilpuls 4. Ferner werden identische Schichtselektionspulse 2 symmetrisch zu beiden Seiten der nachfolgenden Schichtselektionsgradienten GS ange­ fügt. Wie man an dem in Fig. 2 dargestellten Verlauf der Phase ϕ₂ sieht, wird hier die Phasendifferenz ϕp₂ - ϕs₂ zwi­ schen den ϕ₂-Termen des stimulierten und des primären Echos Null, so daß eine konstruktive Interferenz auftritt.
Die bisherigen Betrachtungen bezogen sich lediglich auf den Schichtselektionsgradienten. Dieser führt in der Praxis zu den stärksten Interferenzen, da Auslesegradienten und Pha­ sencodiergradienten meist kleiner sind. Auch für diese Gra­ dienten kann jedoch die Pulssequenz so gewählt werden, daß die Bedingung nach Gleichung 21 erfüllt ist.
Die Phasenverhältnisse für einen Auslesegradienten GR werden nachfolgend anhand der Fig. 3 bis 6 erläutert. Fig. 3 zeigt einen herkömmlich geschalteten Auslesegradienten GR. Zwischen dem Anrege-Hochfrequenzpuls RF1 und dem ersten Refo­ kussierungs-Hochfrequenzpuls RF2 ist ein Gradientenpuls GR1 in Ausleserichtung geschaltet, der im Ausführungsbeispiel eine skalierte Länge 1 und eine skalierte Höhe 3 haben soll. Das erste Spinecho S1 wird ebenso wie alle nachfolgenden Spinechos unter einem Auslesegradienten GR mit der skalierten Höhe 1 und der skalierten Länge 2×3 ausgelesen. Wie man aus dem dargestellten Phasenverlauf für die linearen Gradienten­ terme sieht, ergibt sich das Spinechosignal S1 aus einer Re­ fokussierung des primären Echos, bei den nachfolgenden Spin­ echos werden auch stimulierte Echos refokussiert. Bezüglich der quadratischen Gradiententerme ergibt sich allerdings kei­ ne Phasengleichheit. Wenn man die für den Gradienten GR ange­ nommenen Werte in Gleichung 21 einsetzt, so sieht man:
Gleichung 21 ist also nicht erfüllt. Beim Echosignal S2 tritt die Phasendifferenz ϕp₂ - ϕs₂ auf, die zu einer destruktiven Interferenz führen kann.
Dies kann beispielsweise vermieden werden, indem man gemäß Fig. 4 den ersten Gradienten GR1 länger macht, wobei er im Ausführungsbeispiel eine skalierte Höhe 1 und eine skalierte Länge 3 hat. Der Phasenverlauf ϕ1 bezüglich des linearen Gra­ diententerms ϕ1 bleibt dadurch weitgehend unverändert, ledig­ lich die Anstiegssteilheit unter dem Gradienten GR1 wird ge­ ringer. Bezüglich des quadratischen Gradiententerms wird je­ doch unter dem Gradienten GR lediglich dieselbe Phasendrehung erreicht wie bezüglich des linearen Gradiententerms. Damit ist die Bedingung nach Gleichung 21 erfüllt:
Dies hat - wie in Fig. 4 dargestellt - zur Folge, daß beim Spinecho S2 ebenso wie bei den nachfolgenden Spinechos keine Phasendifferenz zwischen den primären und den stimulierten Echos auftritt:
ϕp₂ - ϕs₂ = 0
Damit erfolgt also eine konstruktive Überlagerung der beiden Signalterme.
In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen herkömmlichen Auslesegradienten GR dargestellt. In diesem Fall ist hier der Auslesegradient symmetrisch zum jeweils zugeordneten Echozeitpunkt und weist beidseitig negative Pul­ se auf. Im Ausführungsbeispiel weist der positive Teil jedes Auslesegradienten eine skalierte Länge von 2×2 und eine ska­ lierte Höhe von 1, die negativen Pulse jeweils eine skalierte Länge von 2 und eine skalierte Höhe von -1 auf. Wie die Dar­ stellung der Phase ϕ1 zeigt, rephasiert die vom linearen Gra­ dienten herrührende Phase sowohl bezüglich der primären als auch bezüglich der stimulierten Echos exakt zu den Echozeit­ punkten. Bezüglich der quadratischen Gradiententerme liegt jedoch beispielsweise zum Zeitpunkt des Spinechos S2 wieder eine Phasendifferenz ϕp₂ - ϕs₂ zwischen dem primären und dem stimulierten Echopfad vor. Gleichung 21 ist nicht erfüllt, da
Damit kommt es wieder zu destruktiven Interferenzen mit Si­ gnalauslöschung.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel, wie man bei diesem Sequenztyp die Phasendifferenz zwischen stimuliertem und primärem Echo ver­ meiden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der positive Teil des Auslesegradienten GR bei gleichbleibender Amplitude 1 auf die Länge 2×3 verlängert, die negativen Teil­ pulse dagegen bei gleichbleibender Amplitude -1 auf die Länge 1 verkürzt. Zwischen dem Anrege-Hochfrequenzpuls RF1 und dem ersten Refokussierungs-Hochfrequenzpuls RF2 wird ein positi­ ver Gradientenpuls GR mit einer skalierten Länge 1 und einer skalierten Höhe 2 eingefügt. Bezüglich des linearen Gradien­ tenterms fallen ab dem zweiten Spinecho S2 der primäre und der stimulierte Echopfad wieder zusammen. Im Unterschied zur herkömmlichen Sequenz nach Fig. 5 ist jedoch hier beispiels­ weise beim zweiten Spinecho S2 die Bedingung nach Gleichung 21 erfüllt:
Damit gilt:
ϕp₂ - ϕs₂ = 0,
d. h., primäres und stimuliertes Echo überlagern sich kon­ struktiv.
In den Fig. 7 und 8 ist schließlich noch ein Beispiel für einen Phasencodiergradienten GP dargestellt. Dabei wird jedes Spinecho S1, S2 . . . mit einem schrittweise fortgeschalteten Phasencodiergradienten unterschiedlich phasencodiert. Die schrittweise Fortschaltung ist in Fig. 7 durch die Linien im Gradienten GP angedeutet. Nach jedem Spinecho S1, S2, . . . wird die Phasencodierung durch einen Gradienten gleicher Am­ plitude, jedoch entgegengesetzter Richtung wieder zurückge­ setzt. Eine Betrachtung der Phasenverläufe ϕ1 und ϕ2 jeweils für den stimulierten und den primären Echopfad zeigt auch hier, daß herkömmliche Pulssequenzen in Phasencodierrichtung bezüglich der quadratischen Gradiententerme zu einer Phasen­ differenz zwischen primärem und stimulierten Echo führen und damit Bildqualitätsprobleme auftreten können.
Ein Ausführungsbeispiel für eine Lösung dieses Problems be­ züglich der Phasencodierrichtung ist in Fig. 8 dargestellt. Hierbei wird zwischen dem Anrege-Hochfrequenzpuls RF1 und dem ersten Refokussierungs-Hochfrequenzpuls RF2 ein bipolarer Gradient in Phasencodierrichtung eingefügt. Ferner ist jeder Phasencodierpuls ebenso wie die nach den Spinechos einge­ schalteten Rephasierpulse bipolar. Mit einer derartigen Puls­ sequenz läßt sich die Bedingung nach Gleichung 21 erfüllen, so daß auch bei quadratischen Gradiententermen die Phasenab­ weichungen zwischen primären und stimulierten Echopfaden Null werden.
Es ist zu betonen, daß die dargestellten Gradientensequenzen nur einige von vielen Möglichkeiten darstellen, die Bedingung nach Gleichung 21 zu erfüllen und damit destruktive Interfe­ renzen und die damit verbundenen Bildabschattungen zu vermei­ den. Ebenso läßt sich dieses Prinzip nicht nur auf die darge­ stellte Turbospinechosequenz anwenden, sondern - wie bereits eingangs ausgeführt - auf jede beliebige Multiechosequenz.

Claims (6)

1. Verfahren zur Vermeidung von Bildabschattungen aufgrund von destruktiven Interferenzen zwischen primären und stimu­ lierten Echos bei Kernspintomographiegeräten, die mit Multi­ echosequenzen unter Anlegung geeigneter Schichtselektions-, Auslese- bzw. Phasencodiergradienten betrieben werden, wobei zu einem Zeitpunkt t₀ mit einem Anregungs-Hochfrequenzpuls (RF1) eine Quermagnetisierung von Spins in einem Untersu­ chungsobjekt erzeugt wird, und wobei auf diesen Anregungs- Hochfrequenzpuls (RF1) zu den Zeitpunkten t₁, t₃, t₅ . . . min­ destens zwei Refokussierungs-Hochfrequenzpulse (RF2, RF3, RF4 . . .) folgen, die die Quermagnetisierung rephasieren und zu den Zeitpunkten t₂, t₄, t₆ . . . Ausleseintervalle folgen, dadurch gekennzeichnet, daß die während der Pulssequenz geschalteten Gradienten (G) bezüglich ihrer Komponenten in mindestens einer Richtung folgende Be­ dingung erfüllen: wobei n eine natürliche Zahl ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Bedingung (1) für die Komponenten der Gradienten in allen Raumrichtungen eingehal­ ten wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei alle Hochfrequenzpulse (RF1, RF2, RF3, RF4 . . .) unter der Wirkung von Schichtselektionsgradienten (GS) eingestrahlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Schichtselektionsgradienten (GS2) für den ersten Refokus­ sierungs-Hochfrequenzpuls (RF2) ein Gradient (2) in Schicht­ selektionsrichtung folgt, dessen Amplitude gleich der Ampli­ tude des Schichtselektionsgradienten (GS1) des Anrege-Hoch­ frequenzpulses (RF1) und dessen Dauer halb so lang ist, und daß jedem weiteren Schichtselektionsgradienten (GS) jeweils ein identischer Gradient (2) vor- und nachgestellt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß jedes Kern­ resonanzsignal (S) unter einem Auslesegradienten (GR) der Länge T und der Amplitude A ausgelesen wird und wobei zwi­ schen dem Anrege-Hochfrequenzpuls (RF1) und dem ersten Refo­ kussierungs-Hochfrequenzpuls (RF2) ein Vorphasierpuls (GR1) in Ausleserichtung eingefügt wird, wobei der Vorphasierpuls (GR1) die Amplitude A und die Länge T/2 aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß jedes Kernresonanzsignal (S) unter einem Auslesegradienten der Län­ ge T und der Amplitude A ausgelesen wird und wobei vor und nach jedem Auslesegradienten (GR) jeweils ein inverser Ausle­ segradient (GR⁻) geschaltet wird, wobei die Summe der Ampli­ tuden-Zeitintegrale der inversen Auslesegradienten (GR⁻) kleiner als das Amplituden-Zeitintegral des Auslesegradienten (GR) ist und daß zwischen dem Anrege-Hochfrequenzpuls (RF1) und dem ersten Refokussierungs-Hochfrequenzpuls (RF2) ein Vorphasierpuls (GR1) in Ausleserichtung eingefügt ist, dessen Amplituden-Zeitfläche so dimensioniert ist, daß die Bedingung (1) nach Anspruch 1 für die Gradienten (GR) in Ausleserich­ tung erfüllt ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß vor jedem Kernresonanzsignal (S) ein von Kernresonanzsignal zu Kernre­ sonanzsignal schrittweise fortgeschalteter erster Phasenco­ diergradient (GP1) und nach jedem Kernresonanzsignal (S) ein entgegengesetzt gerichteter zweiter Phasencodiergradient (GP2) mit gleichem Amplituden-Zeitintegral eingeschaltet wird, wobei beide Phasencodiergradienten (GP1, GP2) als bi­ polare Gradienten ausgeführt sind, daß zwischen Anrege-Hoch­ frequenzpuls (RF1) und dem ersten Refokussierungs-Hochfre­ quenzpuls (RF2) ein bipolarer Vorphasiergradient (GPV) einge­ fügt ist und daß die Phasencodiergradienten (GP) und der bi­ polare Vorphasiergradient (GPV) so aufeinander abgestimmt sind, daß die Bedingung (1) nach Anspruch 1 erfüllt ist.
DE19520203A 1995-06-01 1995-06-01 Verfahren zur Vermeidung von Bildabschattungen bei Kernspintomographiegeräten, die mit Multiechosequenzen betrieben werden Expired - Lifetime DE19520203C1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19520203A DE19520203C1 (de) 1995-06-01 1995-06-01 Verfahren zur Vermeidung von Bildabschattungen bei Kernspintomographiegeräten, die mit Multiechosequenzen betrieben werden
US08/650,639 US5623207A (en) 1995-06-01 1996-05-20 Method for avoiding image occlusions in nuclear magnetic resonance tomography apparatus that are operated with multi-echo sequences
JP8184305A JPH09117426A (ja) 1995-06-01 1996-06-03 核スピントモグラフィ装置における画像シェーデングの防止方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19520203A DE19520203C1 (de) 1995-06-01 1995-06-01 Verfahren zur Vermeidung von Bildabschattungen bei Kernspintomographiegeräten, die mit Multiechosequenzen betrieben werden

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19520203C1 true DE19520203C1 (de) 1996-11-21

Family

ID=7763475

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19520203A Expired - Lifetime DE19520203C1 (de) 1995-06-01 1995-06-01 Verfahren zur Vermeidung von Bildabschattungen bei Kernspintomographiegeräten, die mit Multiechosequenzen betrieben werden

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5623207A (de)
JP (1) JPH09117426A (de)
DE (1) DE19520203C1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111751772A (zh) * 2019-03-27 2020-10-09 西门子医疗有限公司 多回波成像中信号损失的最小化

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6008647A (en) * 1997-02-11 1999-12-28 General Electric Company Method for reducing Maxwell term artifacts in fast spin echo MR images
US7068896B1 (en) 2002-02-07 2006-06-27 Northwestern University Method and system for the controlled production of polarization mode dispersion
FR2838195B1 (fr) * 2002-04-05 2005-03-18 Ge Med Sys Global Tech Co Llc Procede d'imagerie rapide par resonnance magnetique nucleaire
EP2585845A1 (de) * 2010-06-24 2013-05-01 Ramot at Tel Aviv University Ltd. Magnetresonanzanalyse mit mehreren bipolaren gradientenpulspaaren
DE102013206026B3 (de) * 2013-04-05 2014-08-28 Siemens Aktiengesellschaft Optimierte Gradientenecho-Multiecho-Messsequenz
US10578696B2 (en) * 2014-04-02 2020-03-03 New York University System, method and computer-accessible medium for spectroscopic localization using simultaneous acquisition of double spin and stimulated echoes
BR112018069045A2 (pt) 2016-03-22 2019-01-29 Hyperfine Res Inc métodos e aparelho para homogeneização de campo magnético
EP3748386A1 (de) 2019-06-03 2020-12-09 Siemens Healthcare GmbH Minimierung der wirkungen von begleitenden feldern in der multi-echo-magnetresonanzbildgebung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3434161C2 (de) * 1984-09-18 1988-07-28 Bruker Medizintechnik Gmbh, 7512 Rheinstetten, De
US5270654A (en) * 1991-07-05 1993-12-14 Feinberg David A Ultra-fast multi-section MRI using gradient and spin echo (grase) imaging
DE4004184C2 (de) * 1989-02-24 1994-08-11 Siemens Ag Verfahren zur Messung des räumlichen Magnetfeldverlaufs in einem Kernspin-Tomographen

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4035410C2 (de) * 1989-11-20 2000-03-16 Siemens Ag Pulssequenz nach dem Echoplanarverfahren
US5493224A (en) * 1992-03-03 1996-02-20 Hitachi, Ltd. Ultra high-speed magnetic resonance imaging method and apparatus
JPH0654817A (ja) * 1992-04-24 1994-03-01 Philips Electron Nv 磁気共鳴画像方法及び装置
US5281916A (en) * 1992-07-29 1994-01-25 General Electric Company NMR angiography using fast spin echo pulse sequences

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3434161C2 (de) * 1984-09-18 1988-07-28 Bruker Medizintechnik Gmbh, 7512 Rheinstetten, De
DE4004184C2 (de) * 1989-02-24 1994-08-11 Siemens Ag Verfahren zur Messung des räumlichen Magnetfeldverlaufs in einem Kernspin-Tomographen
US5270654A (en) * 1991-07-05 1993-12-14 Feinberg David A Ultra-fast multi-section MRI using gradient and spin echo (grase) imaging

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Magn.Reson. Medicine 29, S. 796-803, (1993) *
Magn.Reson.Imag., Vol. 8, 33-37, 1990 *
SMRM Abstracts, 1985, S. 1037-1038 *
SMRM Abstracts, 1989, S. 361 *
US-Z.: "Magn. Reson. Med.", 30, S.251-255, (1993) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111751772A (zh) * 2019-03-27 2020-10-09 西门子医疗有限公司 多回波成像中信号损失的最小化
CN111751772B (zh) * 2019-03-27 2023-06-02 西门子医疗有限公司 多回波成像中信号损失的最小化

Also Published As

Publication number Publication date
US5623207A (en) 1997-04-22
JPH09117426A (ja) 1997-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4005675C2 (de) Verfahren zur Unterdrückung von Artefakten bei der Bilderzeugung mittels kernmagnetischer Resonanz
DE19901763B4 (de) Impulssequenz für ein Kernspintomographiegerät
DE19931210C2 (de) Verfahren zur Korrektur von Artefakten in Magnetresonanzbildern
DE19633810A1 (de) Verfahren zum Homogenisieren eines NMR-Magneten mit großen Magentfeldinhomogenitäten
DE10250922A1 (de) Verfahren zur Ermittlung des ADC-Koeffizienten in der Diffusionsgewichteten Magnetresonanz-Bildgebung bei Verwendung von Steady-State-Sequenzen
DE4227162C2 (de) Iterative Shim-Verfahren für einen Grundfeldmagneten eines Kernspintomographiegerätes
DE3543854A1 (de) Kernspintomographieverfahren und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens
EP0429715A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Kernspintomographiegeräts mit einem Resonanzkreis zur Erzeugung von Gradientenfeldern
EP0789251B1 (de) MR-Verfahren zur Bestimmung der Magnetfeldinhomogenität im Untersuchungsbereich und MR-Gerät zur Durchführung des Verfahrens
DE4333440C1 (de) Verfahren zur Shimmung eines Magnetfeldes in einem Untersuchungsraum eines Kernspinresonanzgerätes
DE4139509C2 (de) Bildgebendes Verfahren für ein Kernspintomographiegerät, das eine Pulssequenz nach dem Echoplanarverfahren verwendet
DE19520203C1 (de) Verfahren zur Vermeidung von Bildabschattungen bei Kernspintomographiegeräten, die mit Multiechosequenzen betrieben werden
DE4024161A1 (de) Pulssequenz zur schnellen ermittlung von bildern der fett- und wasserverteilung in einem untersuchungsobjekt mittels der kernmagnetischen resonanz
DE102009053293B4 (de) Abbildung eines Teilchens, in das magnetisch aktive Stoffe integriert sind, mit einer bildgebenden Magnetresonanzmessung
DE4014220A1 (de) Entfaltung der uebertragungsfunktion bei der bilderzeugung mittels kernmagnetischer resonanz
DE3728797C2 (de)
DE19511835A1 (de) Pulssequenz für ein Kernspintomographiegerät mit vorgegebener, zeitlich konstanter Inhomogenität in einer Raumrichtung und Vorrichtung zur Ausführung der Pulssequenz
EP0404248A2 (de) Kernresonanzabbildungsverfahren
EP0357100A2 (de) Kernspintomographieverfahren und Kernspintomograph zur Durchführung des Verfahrens
DE4415393A1 (de) Turbospinechosequenz zur Erzeugung von Bildern mit schwacher bis mittelstarker T2-Wichtung
DE102016212632A1 (de) Reduzierung von Artefakten in der Magnetresonanztechnik
DE19511794B4 (de) Verfahren zur Gewinnung von Bilddaten in einem Kernspintomographiegerät und Kernspintomographiegerät zur Durchführung des Verfahrens
EP0965854B1 (de) Korrektur von Phasenfehlern durch begleitende Gradienten in der Magnetresonanzbildgebung
DE10252852B4 (de) Anwender-Schnittstelle zur korrekten Planung bzw. Positionierung von Meßschichten auf korrigierten MRT-Bildern
DE19957754A1 (de) MR-Verfahren zur Erzeugung von Navigatorimpulsen

Legal Events

Date Code Title Description
8100 Publication of patent without earlier publication of application
D1 Grant (no unexamined application published) patent law 81
8364 No opposition during term of opposition
8320 Willingness to grant licences declared (paragraph 23)
R071 Expiry of right