DE19653212A1

DE19653212A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung der zeitlichen Auflösung von Magnet-Resonanz-Durchleuchtung

Info

Publication number: DE19653212A1
Application number: DE19653212A
Authority: DE
Inventors: Norbert Joseph Pelc; Stephen G Hushek
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1996-01-17
Filing date: 1996-12-19
Publication date: 1997-07-24
Anticipated expiration: 2016-12-20
Also published as: US5697370A; DE19653212B4; JP3735429B2; JPH09294736A

Description

Das Gebiet der Erfindung sind kernmagnetische Resonanz-Ab bildungs-Verfahren und -Vorrichtungen. Insbesondere be zieht sich die Erfindung auf Magnet-Resonanz(MR)-Durch leuchtung und die Abbildung von zeitveränderlichen Vorgän gen, die nicht periodisch sind.

Wenn eine Substanz, wie beispielsweise menschliches Gewe be, einem einheitlichen Magnetfeld (Polarisationsfeld B₀) unterworfen ist, versuchen sich die einzelnen magnetischen Momente der Spins in dem Gewebe entsprechend diesem Pola risationsfeld auszurichten, präzedieren aber in zufälliger Ordnung um ihre charakteristische Larmorfrequenz. Wenn die Substanz oder das Gewebe einem Magnetfeld (Erregungsfeld B₁) unterworfen sind, das sich in der x-y-Ebene befindet und nahe der Larmorfrequenz ist, kann das Netz-ausgerich tete Moment M_z in der x-y-Ebene gedreht oder gekippt wer den, um ein Netz-queres Magnetfeld zu erzeugen. Von den erregten Spins wird ein Signal emittiert und nachdem das Erregungssignal B₁ beendet ist, kann dieses Signal empfan gen und verarbeitet werden, um ein Bild zu erzeugen.

Wenn diese Signale zur Erzeugung von Bildern verwendet werden, werden Magnetfeld-Gradienten (G_x, G_y und G_z) verwen det. Typischerweise wird der abzubildende Bereich mittels einer Folge von Meßzyklen abgetastet, in denen diese Gra dienten sich entsprechend dem verwendeten bestimmten Lokalisierungsverfahren verändern. Der sich ergebende Satz von empfangenen kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Signalen wird digitalisiert und verarbeitet, um das Bild unter Ver wendung einer von vielen wohlbekannten Rekonstruktion stechniken zu rekonstruieren. Jeder Meßzyklus erfordert eine kurze Zeit zur Ausführung, aber die Ausführung aller Meßzyklen für ein Bild kann eine beträchtliche Zeit erfordern.

Magnet-Resonanz(MR)-Durchleuchtung betrifft die Abbildung von nicht-periodischen zeitveränderlichen Vorgängen, wie beispielsweise den Fluß eines Kontrastmittels durch ein Organ oder die Beobachtung eines eingreifenden Vorgangs. Bei diesen Untersuchungen ist die zur Erfassung der Daten und zur Erzeugung eines Bilds erforderliche Zeit sehr wichtig, da die Hauptaufgabe darin besteht, die Verände rungen zu beobachten, die im Objekt auftreten. Diese zur Erzeugung eines aktualisierten Bilds erforderliche Zeit bestimmt die "zeitliche Auflösung" des Systems und sollte so kurz wie möglich sein.

Es gibt eine Anzahl von Verfahren, die zur Erhöhung der zeitlichen Auflösung einer Magnet-Resonanz-Abbildungs(M- RI)-Abtastung verwendet werden. Zuerst, kann ein Meßzyklus mit einer kurzen Wiederholzeit (TR) verwendet werden oder es kann ein Bild mit niedrigerer Auflösung, das weniger Meßzyklen erfordert, verwendet werden. Wie im US-Patent Nr. 4 830 012 beschrieben, ist es auch möglich, ein neues Bild mit weniger als allen erforderlichen Meßzyklen zu rekonstruieren, indem die neu erfaßten Daten in Verbindung mit für das vorhergehende Bild erfaßten Daten verwendet werden, um das Bild mit einer höheren zeitlichen Auflösung "teilweise" zu aktualisieren. Zusätzlich kann, wo das Ob jekt bekannte statische Strukturen und bekannte dynamische Strukturen besitzt, ein Verfahren, wie beispielsweise das in "Reduction of Field of View for Dynamic Imaging" von Hu and Parrish, veröffentlicht in Magnetic Resonance in Medi cine, Vol. 31, Seiten 691-694, 1994, beschrieben, verwen det werden, wenn der dynamische Teil des Objekts bekannt ist, um einen Bruchteil des gesamten Ansichtsbereichs aus zufüllen. Der Unterschied zwischen irgendeinem Zeit-Rahmen bzw. -Datenübertragungsblock ("time frame") und einem er sten Zeit-Rahmen bzw. -Datenübertragungsblock wird zur Erzeugung eines Differenzbilds verwendet. Das Differenz bild ist unempfindlich gegenüber dem statischen Teil des Objekts. Ein √2 Verlust beim Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) wird aufgrund der zeitlichen Auflösungs-Verbesserung erwartet, wenn der dynamische Bereich die Hälfte des ge samten Ansichtsbereichs ausfüllt. Jedoch leidet dieses Verfahren an einer zusätzlichen √2 Verringerung des Si gnal-Rausch-Verhältnisses (SNR) aufgrund des Substrakti onsvorgangs. Zusätzlich berichten die Autoren über eine Empfindlichkeit gegenüber langsamen Signalveränderungen, die Artefakte verursachen. Das Verfahren und die Vorrich tung gemäß der vorliegenden Erfindung liefern ein höheres Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und ist weniger Artefakt anfällig als diese herkömmliche Alternative.

Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren und eine Vor richtung zum Aktualisieren eines Magnet-Resonanz(MR)-Bilds unter Verwendung von weniger als allen für eine vollstän dige Abtastung erforderlichen Meßzyklen, um dadurch die zeitliche Auflösung des Systems zu erhöhen. Insbesondere enthält die Erfindung die Schritte: Erfassen von kernma gnetischen Resonanz(NMR)-Daten und Erzeugen eines Bilds des gesamten Ansichtsbereichs, Einstellen der Bilddaten auf Null für einen Teil seines Ansichtsbereichs, um geän derte Bilddaten zu erzeugen, inverses Transformieren der geänderten Bilddaten, um synthetische Rohdaten zu ergeben, die außerhalb des vorstehend erwähnten Teils des Ansichts bereichs angeordnete Strukturen darstellen, Erfassen von neuen kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten unter Verwen dung von weniger als allen für eine vollständige Abtastung erforderlichen Meßzyklen; Substrahieren der synthetischen Rohdaten von den neuen kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Da ten, Rekonstruieren eines Bilds mit den kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Differenz-Daten, um ein Bild des vorstehend erwähnten Teils des Ansichtsbereichs zu erzeugen. Wenn es gewünscht ist, kann der innere Bildteil mit den geänderten Bilddaten kombiniert werden, um ein vollständiges Bild des Ansichtsbereichs zu erzeugen.

Die vorliegende Erfindung besitzt dahingehend den Vorteil, daß bei vielen dynamischen Magnet-Resonanz-Abbildungs(M- RI)-Studien nur ein Teil des Bilds untersucht wird, der sich dramatisch verändert. Oft ist dies ein zentraler Teil des Bilds. Die Peripherie des Bilds ist relativ statisch und daher ist wenig Bedarf nach einer hohen zeitlichen Auflösung zu Bestimmung dieses umgebenden Bereichs. Nichtsdestotrotz müssen die Signale von diesen umgebenden stationären Strukturen berücksichtigt werden oder sie wer den Bildartefakte in dem zentralen Teil des Bilds erzeu gen. Dies wird dadurch erreicht, daß eine Schätzung der durch die umgebenden Strukturen erzeugten Signale beibe halten wird und diese Schätzung zur Erzeugung von synthe tischen Rohdaten für die peripheren Bereiche des Bilds verwendet wird. Zusätzlich wird diese Schätzung von neu erfaßten kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten subtrahiert, bevor sie zur Rekonstruktion eines Bilds des zentralen Teils des endgültigen Bilds verwendet wird. Dies ermög licht, daß zwischen Aktualisierungen des zentralen Teils des Bilds weniger als ein vollständiger kernmagnetischer Resonanz(NMR)-Datensatz erfaßt werden muß, so daß die zeitliche Auflösung dieses Teils des Bilds erhöht wird.

Eine allgemeine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die zeitliche Auflösung des Systems zu erhöhen. Wenn bei spielsweise der dynamische Teil die Hälfte des gesamten Ansichtsbereichs überdeckt, können unter Verwendung des vorliegenden Verfahrens und der vorliegenden Vorrichtung mit einem Spin-Verdrehungs-Meßzyklus ungerade nummerierte Phasen-kodierende Ansichten erhalten und zur Aktualisie rung des Bilds verwendet werden, gefolgt von der Erfassung der gerade nummerierten Phasen-kodierenden Ansichten und anderer Bildaktualisierung. Somit wird das Bild in der zur Erfassung eines vollständigen kernmagnetischen Resonanz (NMR)-Bild-Datensatzes erforderlichen Zeit zweimal aktua lisiert. Dies verdoppelt effektiv die zeitliche Auflösung.

Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Er findung werden aus der nachstehenden Beschreibung der Er findung in Verbindung mit der Zeichnung offensichtlich.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Magnet-Resonanz-Abbil dungs(MRI)-Systems, das die vorliegende Erfindung verwendet,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Daten-Erfassungs- Folge und der Bild-Aktualisierungs-Frequenz gemäß der vor liegenden Erfindung,

Fig. 3 ein Flußdiagramm, das veranschaulicht, wie das Ma gnet-Resonanz-Abbildungs(MRI)-System gemäß Fig. 1 das sta tische Bild aktualisiert, und

Fig. 4 ein Flußdiagramm, das veranschaulicht, wie das Ma gnet-Resonanz-Abbildungs(MRI)-System gemäß Fig. 1 das dy namische Bild aktualisiert und es mit dem statischen Bild kombiniert.

In Fig. 1 sind die Haupt-Komponenten eines bevorzugten Magnet-Resonanz-Abbildungs(MRI)-Systems gezeigt, das die vorliegende Erfindung enthält. Der Betrieb des Systems wird von einer Bedienerkonsole 100 aus gesteuert, die eine Tastatur und ein Steuerbedienfeld 102 und eine Anzeigeein richtung 104 enthält. Die Konsole 100 steht über eine Ver bindungsleitung bzw. Verbindungseinrichtung 116 mit einem separaten Computer-System 107 in Verbindung, das einem Bediener eine Steuerung der Erzeugung und Anzeige von Bil dern auf der Anzeigeeinrichtung bzw. dem Bildschirm 104 ermöglicht. Das Computer-System 107 enthält eine Anzahl von Einrichtungen, die miteinander über eine Rückwandpla tine in Verbindung stehen. Diese umfassen eine Bildverar beitungseinrichtung 106, eine Zentraleinheit bzw. Zentral verarbeitungseinrichtung (CPU) 108 und eine Speicherein richtung 113, die im Stand der Technik als eine Puffer speichereinrichtung zur Speicherung von Bilddatenfeldern bekannt ist. Das Computer-System 107 ist mit einer Plat tenspeichereinrichtung 111 und einer Bandlaufwerkseinrich tung 112 zur Speicherung von Bilddaten und Programmen ver bunden und steht mit einer separaten System-Steuereinrich tung 122 über eine serielle Hochgeschwindigkeits-Ver bindungsleitung bzw. -Verbindungseinrichtung 115 in Verbindung.

Die System-Steuereinrichtung 122 enthält einen Satz von Einrichtungen, die miteinander über eine Rückwandplatine verbunden sind. Diese enthalten eine Zentraleinheit bzw. Zentralverarbeitungseinrichtung (CPU) 119 und eine Impul serzeugungseinrichtung 121, die über eine serielle Verbin dungsleitung bzw. Verbindungseinrichtung 125 mit der Bedie nerkonsole 100 verbunden ist. Genau über diese Verbin dungsleitung bzw. Verbindungseinrichtung 125 empfängt die System-Steuereinrichtung 122 Befehle vom Bediener, die die auszuführende Abtastfolge anzeigen. Die Impulserzeugungs einrichtung 121 betätigt die Systemkomponenten zur Ausfüh rung der gewünschten Abtastfolge. Sie erzeugt Daten, die den Zeitpunkt, die Stärke und die Form der zu erzeugenden Hochfrequenz(RF)-Impulse und den Zeitpunkt und die Länge des Datenerfassungsfensters anzeigen. Die Impulserzeu gungseinrichtung 121 ist mit einem Satz von Gradientenver stärkereinrichtungen 127 verbunden, um den Zeitpunkt und die Form der während der Abtastung zu erzeugenden Gradien tenimpulse anzuzeigen. Die Impulserzeugungseinrichtung 121 empfängt auch Patientendaten von einer physiologischen Er fassungssteuereinrichtung 129, die Signale von einer An zahl von verschiedenen, mit dem Patienten verbundenen Er fassungseinrichtungen empfängt, wie beispielsweise EKG-Si gnale von Elektroden oder Amtemsignale von einem Blase balg. Und schließlich ist die Impulserzeugungseinrichtung 121 mit einer Abtastraum-Schnittstellenschaltung 133 ver bunden, die Signale von zahlreichen mit der Bedingung des Patienten und des Magnetsystems verbundenen Erfassungsein richtungen empfängt. Auch empfängt ein Patientenpositio nierungssystem 134 über die Abtastraum-Schnittstellen schaltung 133 Befehle zur Bewegung des Patienten zu einer gewünschten Position für die Abtastung.

Die von der Impulserzeugungseinrichtung 121 erzeugten Gra dientensignalverläufe werden an ein Gradientenverstär kereinrichtungssystem 127 angelegt, das G_x- G_y- und G_z-Ver stärkereinrichtungen umfaßt. Jede Gradientenverstärkerein richtung erregt eine entsprechende Gradientenspule in ei nem im allgemeinen mit 139 bezeichneten Anordnung, um die zur Positions-Kodierung erfaßter Signale verwendeten Ma gnetfeld-Gradienten zu erzeugen. Die Gradientenspulen- Anordnung 139 bildet einen Teil einer Magnetanordnung 141, die einen Polarisationsmagneten 140 und eine Ganzkörper- Hochfrequenz(RF)-Spule 152 enthält. Eine Sende-/Empfangs- Einrichtung 150 in der System-Steuereinrichtung 122 er zeugt Impulse, die durch eine Hochfrequenz(RF)-Verstär kereinrichtung 151 verstärkt werden und mit der Hochfre quenz(RF)-Spule 152 über eine Sende-/Empfangs-Schaltein richtung 154 verbunden sind. Die sich ergebenden, von den erregten Kernen in dem Patienten abgestrahlten Signale können durch dieselbe Hochfrequenz(RF)-Spule 152 erfaßt werden und sind über die Sende-/Empfangs-Schalteinrichtung 154 mit einer Vorverstärkereinrichtung 153 verbunden. Die verstärkten kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Signale werden in dem Empfangsteil der Sende-/Empfangs-Einrichtung 150 demoduliert, gefiltert und digitalisiert. Die Sende-/Emp fangs-Schalteinrichtung 154 wird durch ein Signal von der Impulserzeugungseinrichtung 121 gesteuert, um die Hochfre quenz(RF)-Verstärkereinrichtung 151 während der Sende-Be triebsart mit der Spule 152 und während der Empfangs-Be triebsart mit der Vorverstärkereinrichtung 153 elektrisch zu verbinden. Die Sende-/Empfangs-Schalteinrichtung 154 ermöglicht auch eine Verwendung einer separaten Hochfre quenz(RF)-Spule (beispielsweise einer Kopf spule oder einer Oberflächenspule) entweder in der Sende- oder Empfangs-Be triebsart.

Die durch die Hochfrequenz(RF)-Spule 152 aufgenommenen kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Signale werden durch die Sende-/Empfangs-Einrichtung 150 digitalisiert und zu einer Speichereinrichtung 160 in der System-Steuereinrichtung 122 gesendet. Wenn die Abtastung vervollständigt ist und ein gesamtes Feld von Daten in der Speichereinrichtung 160 erfaßt wurde, führt eine Feldverarbeitungseinrichtung 161 eine Fourier-Transformation der Daten in ein Feld von Bilddaten durch. Diese Bilddaten werden über die serielle Verbindungsleitung bzw. Verbindungseinrichtung 115 zum Computer-System 107 zugeführt, wo sie in der Plattenspei chereinrichtung 111 gespeichert werden. Ansprechend auf von der Bedienerkonsole 100 empfangene Befehle können die se Bilddaten auf der Bandlaufwerkseinrichtung 112 archi viert werden oder durch die Bildverarbeitungseinrichtung 106 weiterverarbeitet und der Bedienerkonsole 100 zuge führt und auf der Anzeigeeinrichtung 104 dargestellt werden.

Für eine genauere Beschreibung der Sende-/Empfangs-Ein richtung 150 wird auf die US-Patente Nr. 4 952 877 und 4 992 736 verwiesen, deren Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird.

Die vorliegende Erfindung wird anhand einer Anwendung be schrieben, bei der die zentrale Hälfte des Ansichtsbe reichs in der Phasen-kodierten Richtung "dynamisch" ist, während die äußere Hälfte "statisch" ist. Es wird durch den Fachmann geschätzt, daß andere Anwendungen der Erfin dung möglich sind. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine kernmagnetische Resonanz(NMR)-Im pulsfolge zur Spin-Verdrehung, wie beispielsweise die im US-Patent Nr. 4 471 306 offenbarte, zur Erfassung von kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten während einer Abta stung eines Objekts verwendet. Eine Gesamtheit von 128 separaten Meßzyklen, jeder mit einem separaten Phasen-ko dierenden Wert, wird zur Erfassung von Daten verwendet, aus denen ein vollständiges Bild des gesamten Ansichtsbe reichs rekonstruiert werden kann. Jedoch werden eher als die Erfassung von 128 "Ansichten" in monotoner Reihenfol ge, (-63 bis +64) alle ungeradzahligen Ansichten (d. h. -63, -61, -59, . . ., 61, 63) erfaßt. Wie schematisch in Fig. 2 gezeigt, werden daher, so wie die Abtastung über die Zeit fortschreitet, kernmagnetische Resonanz(NMR)-Da ten abwechselnd für die ungeraden und geraden Ansichten für eine Reihe von sich fortschreitend verändernden Bil dern erfaßt. Unter Verwendung herkömmlicher Bildrekon struktionsverfahren wird ein aktualisiertes Bild des voll ständigen Ansichtsbereichs nach der Erfassung eines voll ständigen Satzes von sowohl ungeraden als auch geraden Ansichten erzeugt. Die zeitliche Auflösung ist daher die zur Erfassung sowohl der ungeraden als auch der geraden Ansichten erforderliche Zeit.

Die vorliegende Erfindung verdoppelt die zeitliche Auflö sung durch Erzeugung zwei aktualisierter Bilder während desselben Zeitraums. Genauer, ein aktualisiertes Bild wird nach der Erfassung aller ungeradzahligen Ansichten erzeugt und ein anderes aktualisiertes Bild wird nach der Erfas sung aller geradzahligen Ansichten erzeugt. Dies wird durch Durchführung zwei separater Vorgänge während des Abtastvorgangs erreicht: Aktualisieren eines dynamischen Bilds nach jeder ungeradzahligen und jeder geradzahligen Datenerfassung, wie durch Pfeile 200 angezeigt, und Aktua lisieren eines statischen Bilds nachdem jeder vollständige Datensatz (d. h. sowohl ungerade als auch gerade Ansichten) erfaßt wurde, wie durch Pfeile 202 angezeigt. Diese Aktua lisierungsvorgänge werden durch die Feldverarbeitungsein richtung 161 (Fig. 1) entsprechend den in den Figuren. 3 und 4 veranschaulichten Schritten ausgeführt.

Insbesondere gemäß Fig. 3, wird nach jeder Erfassung von vollständigen k-Raum-Daten von 128 separat Phasen-kodier ten Ansichten ein Bild auf gewöhnliche Art und Weise durch Durchführung einer zweidimensionalen Fourier-Transformati on ("2DFT"), wie durch den Verarbeitungsblock 210 ange zeigt, rekonstruiert. Dieses "gegenwärtige" Bild wird mit den vorhergehend erfaßten Bildern gemittelt, um ein "sta tisches" Bild zu erzeugen, wie es im Verarbeitungsblock 212 angezeigt ist.

Die Anzahl der vorhergehend erfaßten vollständigen, im Mittel enthaltenen Bilder steuert die zeitliche Auflösung des "statischen" Bereichs. Wenn keine oder wenige verwen det werden, wird das System eine ziemliche Menge von Bewe gung in dem statischen Bereich handhaben können, aber es wird gegenüber Rauschen und Systeminstabilitäten empfind lich sein. Ein längerer Mittelungszeitraum verringert die se Effekte. Der Mittelungszeitraum wird daher vergleichbar mit dem Zeitraum ausgewählt, über den der äußere Teil ziemlich statisch ist - im allgemeinen einige Sekunden.

Der zentrale Teil des aktualisierten statischen Bilds wird dann auf Null eingestellt, wie durch den Verarbeitungs block 214 angezeigt, und wird entlang der Phasen-kodieren den Achse invers Fourier-transformiert, wie im Verarbei tungsblock 216 angezeigt, um synthetische Daten zu erzeu gen. Der zentrale Bereich, der auf Null eingestellt ist, umfaßt eine Hälfte des Bild-Ansichtsbereichs und sollte irgendwelche Strukturen umfassen, die sich während der Abtastung schnell verändern. Strukturen außerhalb dieses zentralen Bereichs sollten entweder stationär sein oder sich langsam verändern, da das statische Bild mit einer relativ niedrigen zeitlichen Auflösung aktualisiert wird.

Gemäß insbesondere Fig. 4 führt nach jeder teilweisen Da tenerfassung von entweder ungeraden oder geraden Phasen kodierenden Ansichten die Feldverarbeitungseinrichtung 161 eine eindimensionale Fourier-Transformation auf den erfaß ten teilweisen Datensatz durch, wie durch den Verarbei tungsblock 220 gezeigt. Diese Transformation wird entlang der Auslese-Gradienten-Achse (im bevorzugten Ausführungs beispiel der x-Achse) durchgeführt. Ein teilweiser Daten satz von nur ungeraden oder nur geraden Ansichten enthält die zur Erzeugung eines Bilds mit hoher zeitlicher Auflö sung eines Objekts, das die Hälfte des gesamten Ansichts bereichs überdeckt (z. B. des dynamischen Teils) erforder lichen Informationen. Die Anwesenheit von Signal-erzeugen den Bereichen außerhalb dieses Bereichs wird zu räumlichen Aliasing-Artefakten führen, wie es in diesem Bereich wohl bekannt ist. Es ist eine Lehre der vorliegenden Erfindung, daß diese Artefakte durch Subtraktion der entsprechenden synthetischen Daten von den transformierten ungeraden oder geraden Ansichten unterdrückt werden kann, wie beim Verar beitungsblock 222 gezeigt. Mit anderen Worten, die ungera den Ansichten der synthetischen Daten werden von den entsprechenden transformierten ungeraden Ansichten der sehr kürzlich erfaßten Daten subtrahiert, oder die geraden Ansichten der synthetischen Daten werden von den entspre chenden transformierten geraden Ansichten der sehr kürz lich erfaßten Daten subtrahiert. Wie durch den Verarbei tungsblock 224 angezeigt, werden diese Differenz-Daten dann entlang der Phasen-kodierenden Gradienten-Achse (y-Achse im bevorzugten Ausführungsbeispiel) transformiert, um ein Bild im Echtraum des zentralen Teils des Ansichts bereichs zu erzeugen.

Es kann gewünscht sein, Bilder zu erzeugen, die sowohl den statischen als auch den dynamischen Teil des Ansichtsbe reichs enthalten. Dies kann durch Einfügen der dynamischen inneren Ansichtsbereich-Bilder in die geschätzten Mittel wert-Bilder für die äußeren Teile erzeugt werden. Daher wird, wie beim Verarbeitungsblock 226 angezeigt, das "dy namische" Bild des zentralen Bereichs mit dem "statischen" Bild der umgebenden Bereiche kombiniert, um einen aktuali serten vollständigen Ansichtsbereich zu erzeugen. Dieses aktualisierte Bild wird zum Computer-System 107 ausgege ben, wie vorstehend beschrieben, zur Anzeige und weiteren Bildverarbeitung.

Es sollte für den Fachmann offensichtlich sein, daß zahl reiche Veränderungen des bevorzugten Ausführungsbeispiels ohne Abweichung vom Schutzbereich der Erfindung möglich sind. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel wurde das äußere, statische Bild durch eine einfache Mittelung der vorhergehenden Rahmen bzw. Datenübertragungsblöcke ("fra mes") von erfaßten Daten erhalten. Eine exponentielle Mit telung kann auch verwendet werden und das statische Bild kann auch unter Verwendung eines Extrapolations-Verfahrens erzeugt werden. Beispielsweise können für jeden Phasen-ko dierenden Wert, die vorhergehenden Datenerfassungen zur Bildung einer linearen Übereinstimmung verwendet werden und die Übereinstimmungen zur Vorhersage der statischen Bilddaten für den interessierenden Rahmen bzw. Datenüber tragungsblock verwendet werden.

Die beschriebene Anwendung nahm an, daß der dynamische Teil des Objekts sich im Zentrum bzw. der Mitte des An sichtsbereichs befand, wobei der äußere Bereich des An sichtsbereichs statisch ist. Sie kann auch verwendet wer den, wenn sich der dynamische Teil nicht im Zentrum bzw. der Mitte befindet. Dies kann erreicht werden, indem alle gemessenen Daten mit geeigneten lineare verändernden Pha senverschiebungen (im k-Raum) vormultipliziert werden. Wie im Stand der Technik bekannt, erzeugen lineare Phasenver schiebungen im k-Raum räumliche Verschiebungen im Bild raum. Die Phasenverschiebungen werden so gewählt, daß der dynamische Teil des Objekts in das Zentrum bzw. die Mitte des verschobenen Ansichtsbereichs verschoben bzw. übertra gen wird.

In den soweit beschriebenen Beispielen bedeckt der dynami sche Teil die Hälfte des Ansichtsbereichs und diese Kennt nis wurde zur Verbesserung der zeitlichen Auflösung um einen Faktor 2 verwendet. Im allgemeinen, wenn der dynami sche Teil ein Bruchteil (1/n) des Ansichtsbereichs ist, kann die zeitliche Auflösung um einen Faktor n verbessert werden.

Die Erfindung kann auch bei anderen Techniken als der Spin-Verdrehungs-Abbildung angewendet werden. Eine Magnet- Resonanz-Abbildungs(MRI)-Strategie sammelt Fourier-Trans formations-Daten als Spiralen im Fourier-Transformations- Raum (k-Raum). Häufig werden eine Vielzahl von verschach telten Spiral-Nachführbahnen verwendet, um die notwendige räumliche Auflösung und den Ansichtsbereich zu erhalten. Die verschachtelten Nachführbahnen werden im allgemeinen durch Drehen der anfänglichen Nachführbahn im k-Raum um (360/L) Grad erhalten, wobei L die Anzahl von Verschachte lungen ist. Der K-Raum-Abstand zwischen verschachtelten Nachführbahnen und daher die Anzahl L bestimmt den An sichtsbereich. Die Erfindung kann zur Verbesserung der zeitlichen Auflösung bei dynamischen Untersuchungen mit verschachtelten Spiral-Nachführbahnen auf eine analoge Weise zu dem Weg seiner Verwendung bei der Spin-Verdre hungs-Abbildung verwendet werden. Ähnlich kann die Erfin dung auf mit verschachtelter Echo-planarer Abildung (EPI) verwendet werden.

Der Schlüsselgesichtspunkt aller dieser Anwendungen ist wie folgt. Für irgendeinen Zeitrahmen ("time frame") wird eine teilweise k-Raum-Abtastung verwendet, die nicht aus reichend ist, um den vollständigen Ansichtsbereich abzu bilden. Jedoch kann die Abtastung eines Zeitrahmen mit denen für andere Zeitrahmen derart verschachtelt werden, daß sie den vollständigen Ansichtsbereich angemessen ab bilden (?). Bilder des gesamten Ansichtsbereichs werden verarbeitet, um geschätzte kernmagnetische Resonanz(NMR)- Roh-Daten für die statischen Teile des gesamten Ansichts bereichs zu ergeben. Diese werden von erfaßten teilweisen k-Raum-Daten substrahiert, um ein Bild mit hoher Qualität vom dynamischen Teil des Ansichtsbereichs zu erzeugen.

Somit ist, während die Erfindung unter Bezugnahme auf be sondere Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, die Be schriebung veranschaulichend für die Erfindung und ist nicht als Beschränkung der Erfindung gedacht. Zahlreiche Anwendungen und Modifikationen können dem Fachmann bewußt werden, ohne daß er von Schutzbereich der Erfindung, wie er in den Ansprüchen definiert ist, abweicht.

Es wird ein Verfahren zur Erhöhung der zeitlichen Auflö sung von Magnet-Resonanz (MR) Durchleuchtungs-Vorgängen beschrieben. Ein zentraler Teil des Bilds, der eine höhere zeitliche Auflösung erfordert, wird unter Verwendung von weniger als vollständigen neu erfaßten kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten häufiger aktualisiert. Ein ununterbro chener Mittelwert der von peripheren Strukturen erzeugten Signale wird verwendet, um die Peripherie des Bilds zu erzeugen und Artefakt-erzeugende Daten von den weniger als vollständigen kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten zu entfernen.

Claims

1. Verfahren zum Erzeugen einer Reihe von Bildern mit ei nem Magnet-Resonanz-Abbildungs(MRI)-System, mit den Schritten:

a) Erfassen von kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten, die aus einem vollständigen Satz von Messungen bestehen,
b) Transformieren (210) der erfaßten kernmagnetischen Re sonanz(NMR)-Daten zum Rekonstruieren eines statischen Bilds eines ausgewählten Ansichtsbereichs,
c) Erzeugen (214, 216) von synthetischen Roh-Daten aus dem statischen Bild, das in dem im wesentlichen statischen Teil des Ansichtsbereichs angeordnete Strukturen anzeigt,
d) Erfassen (220) von neuen kernmagnetischen Resonanz (NMR)-Daten unter Verwendung von weniger als einem voll ständigen Satz von Messungen,
e) Substrahieren (222) der synthetischen Roh-Daten von den neuen kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten zum Erzeugen korrigierter neuer kernmagnetischer Resonanz-Daten, und
f) Transformieren (224) der korrigierten neuen kernmagne tischen Resonanz(NMR)-Daten zum Rekonstruieren eines dyna mischen Bilds eines Teils des Ansichtsbereichs.

2. Verfahren nach Anspruch 1, mit dem weiteren Schritt g) Kombinieren (226) des statischen Bilds und des dynami schen Bilds zum Erzeugen eines aktualisierten Bilds des gesamten Ansichtbereichs.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Schritte a) bis g) in einer Reihe von Abtastungen wie derholt werden, um eine entsprechende Reihe von aktuali sierten Bildern zu erzeugen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die in Schritt d) erfaßten neuen kernmagnetischen Resonanz (NMR)-Daten im wesentlichen eine Hälfte des vollständigen Satzes von Messungen ist und die neuen kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten zwischen einer ersten Hälfte des voll ständigen Satzes von Messungen und einer zweiten Hälfte des vollständigen Satzes von Messungen während der Reihe von Abtastungen abwechseln.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Transformieren in Schritt b) eine Fourier-Transforma tion ist und jede Messung in dem vollständigen Satz von Messungen eine separate Phasen-kodierende Ansicht ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die erste Hälfte des vollständigen Satzes von Messungen die ungeradzahligen Phasen-kodierenden Ansichten sind und die zweite Hälfte des vollständigen Satzes von Messungen die geradzahligen Phasen-kodierenden Ansichten sind.

7. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Schritte b) und c) unter Verwendung neuer, in Schritt d) erfaßter kernmagnetischer Resonanz(NMR)-Daten peri odisch wiederholt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt b) ein Fourier-Transformieren der erfaßten kernma gnetischen Resonanz(NMR)-Daten in zwei Richtungen zum Er zeugen eines Bilds des gesamten Ansichtsbereichs und ein Einstellen des dynamischen Teils des Bilds auf Null enthält.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei Schritt c) ein inverses Fourier-Transformieren des stati schen Bilds entlang einer Richtung enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die in Schritt d) erfaßten neuen kernmagnetischen Reso nanz(NMR)-Daten entlang einer Richtung Fourier-transfor miert werden bevor die synthetischen Roh-Daten in Schritt e) substrahiert werden.

11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die in den Schritten a) und d) erfaßten Daten in der Phase verschoben werden, um den dynamischen Teil des Bilds in das Zentrum des verschobenen Ansichtsbereichs zu übertragen.

12. Vorrichtung zur Erzeugung einer Reihe von Bildern mit einem Magnet-Resonanz-Abbildungs(MRI)-System, mit:

a) einer Einrichtung (121, 150, 151, 152, 154) zur Erfas sung von kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten eines voll ständigen Satzes von Messungen für ein statisches Bilds eines ausgewählten Ansichtsbereichs,
b) einer Einrichtung (161; 210) zur Transformation der erfaßten kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten zur Rekon struktion (212) eines statischen Bilds des ausgewählten Ansichtsbereichs,
c) einer Einrichtung (161; 214, 216) zur Erzeugung von synthetischen Roh-Daten aus dem statischen Bild, das in dem im wesentlichen statischen Teil des Ansichtsbereichs angeordnete Strukturen anzeigt,
d) einer Einrichtung (121, 150, 151, 152, 154, 161; 220) zur Erfassung von kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten von weniger als einem vollständigen Satz von Messungen,
e) einer Einrichtung (161; 222) zur Subtraktion der syn thetischen Roh-Daten von den kernmagnetischen Resonanz- (NMR)-Daten von weniger als einem vollständigen Satz von Messungen zum Erzeugen korrigierter kernmagnetischer Reso nanz-Daten, und
f) einer Einrichtung (161; 224) zur Transformation der korrigierten kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten zur Re konstruktion eines dynamischen Bilds eines Teils des Ansichtsbereichs.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, mit g) einer Einrichtung (161; 226) zur Kombination des stati schen Bilds und des dynamischen Bilds zur Erzeugung eines aktualisierten Bilds des gesamten Ansichtbereichs.