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Das
Gebiet der Erfindung sind kernmagnetische Resonanz-Abbildungs-Verfahren.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Magnet-Resonanz(MR)-Durchleuchtung
und die Abbildung von zeitveränderlichen
Vorgängen,
die nicht periodisch sind.
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Wenn
eine Substanz, beispielsweise menschliches Gewebe, einem einheitlichen
Magnetfeld (Polarisationsfeld B0) unterworfen
ist, versuchen sich die einzelnen magnetischen Momente der Spins in
dem Gewebe entsprechend diesem Polarisationsfeld auszurichten, präzedieren
aber in zufälliger
Ordnung um ihre charakteristische Larmorfrequenz. Wenn die Substanz
oder das Gewebe einem Magnetfeld (Anregungsfeld B1)
unterworfen sind, das sich in der x-y-Ebene befindet und nahe der
Larmorfrequenz ist, kann das Netto-ausgerichtete Moment MZ in der x-y-Ebene gedreht oder gekippt werden,
um ein Netz-queres Magnetfeld zu erzeugen. Von den angeregten Spins
wird ein Signal emittiert und nachdem das Anregungssignal B1 beendet ist, kann dieses Signal empfangen
und verarbeitet werden, um ein Bild zu erzeugen.
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Wenn
diese Signale zur Erzeugung von Bildern verwendet werden, werden
Magnetfeld-Gradienten (Gx, Gy und
Gz) verwendet. Typischerweise wird der abzubildende
Bereich mittels einer Folge von Messzyklen abgetastet, in denen
diese Gradienten 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 Verwendung
einer von vielen wohlbekannten Rekonstruktionstechniken zu rekonstruieren.
Jeder Messzyklus erfordert eine kurze Zeit zur Ausführung, aber
die Ausführung
aller Messzyklen für
ein Bild kann eine beträchtliche
Zeit erfordern.
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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 Veränderungen
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.
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Es
gibt eine Anzahl von Verfahren, die zur Erhöhung der zeitlichen Auflösung einer
Magnet-Resonanz-Abbildungs(MRI)-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
US 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 Objekt 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 Medicine, Vol. 31, Seiten 691–694, 1994,
beschrieben, verwendet werden, wenn der dynamische Teil des Objekts
bekannt ist, um einen Bruchteil des gesamten Ansichtsbereichs auszufüllen. Der
Unterschied zwischen irgendeinem Zeit-Rahmen bzw. -Datenübertragungsblock
("time frame") und einem ersten
Zeit-Rahmen bzw. -Datenübertragungsblock
wird zur Erzeugung eines Differenzbilds verwendet. Das Differenzbild
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 gesamten Ansichtsbereichs
ausfüllt.
Jedoch leidet dieses Verfahren an einer zusätzlichen √2-Verringerung des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR)
aufgrund des Subtraktionsvorgangs. Zusätzlich berichten die Autoren über eine
Empfindlichkeit gegenüber
langsamen Signalveränderungen,
die Artefakte verursachen. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
liefert ein höheres
Signal-Rausch-Verhältnis
(SNR) und ist weniger Artefaktanfällig als diese herkömmliche
Alternative.
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Der
Artikel von J. J. v. Waals et al., "'Keyhole' method for accelerating
imaging of contrast agent uptake",
J. Magn. Reson. Imaging 3 (1993), S. 671–675, beschreibt eine Beschleunigung
einer MR-Abbildung durch Überspringen
einer Datenerfassung, die üblicherweise
mit starken Phasenkodierungsgradienten durchgeführt wird, und Beschränken der
Erfassung lediglich auf schwache Gradienten-Daten. Referenzdaten,
die vor oder ausreichend nach einer Kontrastmittelgabe erhalten
werden, werden für
die fehlenden Daten eingesetzt.
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Die
vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zum Aktualisieren eines
Magnet-Resonanz(MR)-Bilds unter Verwendung von weniger als allen
für eine
vollständige
Abtastung erforderlichen Messzyklen, um dadurch die zeitliche Auflösung des Systems
zu erhöhen.
Dieses Verfahren ist in den Patentansprüchen definiert. Insbesondere
enthält
die Erfindung die Schritte: Erfassen von kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten
und Erzeugen eines Bilds des gesamten Ansichtsbereichs, Einstellen
der Bilddaten auf Null für
einen Teil seines Ansichtsbereichs, um geänderte Bilddaten zu erzeugen,
inverses Transformieren der geänderten
Bilddaten, um synthetische Rohdaten zu ergeben, die außerhalb des
vorstehend erwähnten
Teils des Ansichtsbereichs angeordnete Strukturen darstellen, Erfassen von
neuen kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten unter Verwendung von
weniger als allen für
eine vollständige
Abtastung erforderlichen Messzyklen; Subtrahieren der synthetischen
Rohdaten von den neuen kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten, 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.
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Die
vorliegende Erfindung besitzt dahingehend den Vorteil, dass bei
vielen dynamischen Magnet-Resonanz-Abbildungs(MRI)-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 zur Bestimmung
dieses umgebenden Bereichs. Nichtsdestotrotz müssen die Signale von diesen
umgebenden stationären
Strukturen berücksichtigt
werden oder sie werden Bildartefakte in dem zentralen Teil des Bilds
erzeugen. Dies wird dadurch erreicht, dass eine Schätzung der
durch die umgebenden Strukturen erzeugten Signale beibehalten wird
und diese Schätzung
zur Erzeugung von synthetischen Rohdaten 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 ermöglicht,
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.
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Eine
allgemeine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die zeitliche Auflösung des
Systems zu erhöhen.
Wenn beispielsweise der dynamische Teil die Hälfte des gesamten Ansichtsbereichs überdeckt, können unter
Verwendung des vorliegenden Verfahrens mit einem Spin-Verdrehungs-Messzyklus ungerade
nummerierte Phasen-kodierende Ansichten erhalten und zur Aktualisierung
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 aktualisiert. Dies verdoppelt effektiv die zeitliche Auflösung.
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Diese
und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden
aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit der
Zeichnung offensichtlich.
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Es
zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild eines Magnet-Resonanz- Abbildungs(MRI)-Systems nach dem Stand der
Technik, das die vorliegende Erfindung verwendet,
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2 eine
schematische Darstellung der Daten-Erfassungs-Folge und der Bild-Aktualisierungs-Frequenz
gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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3 ein
Flussdiagramm, das veranschaulicht, wie das Magnet-Resonanz-Abbildungs(MRI)-System
gemäß 1 das
statische Bild aktualisiert, und
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4 ein
Flussdiagramm, das veranschaulicht, wie das Magnet-Resonanz-Abbildungs(MRI)-System
gemäß 1 das
dynamische Bild aktualisiert und es mit dem statischen Bild kombiniert.
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In 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 Anzeigeeinrichtung 104 enthält. Die
Konsole 100 steht über
eine Verbindungsleitung bzw. Verbindungseinrichtung 116 mit
einem separaten Computer-System 107 in Verbindung, das
einem Bediener eine Steuerung der Erzeugung und Anzeige von Bildern
auf der Anzeigeeinrichtung bzw. dem Bildschirm 104 ermöglicht.
Das Computer-System 107 enthält eine Anzahl von Einrichtungen,
die miteinander über
eine Rückwandplatine
in Verbindung stehen. Diese umfassen eine Bildverarbeitungseinrichtung 106,
eine Zentraleinheit bzw. Zentralverarbeitungseinrichtung (CPU) 108 und
eine Speichereinrichtung 113, die im Stand der Technik
als eine Pufferspeichereinrichtung zur Speicherung von Bilddatenfeldern
bekannt ist. Das Computer-System 107 ist mit einer Plattenspeichereinrichtung 111 und
einer Bandlaufwerkseinrichtung 112 zur Speicherung von
Bilddaten und Programmen verbunden und steht mit einer separaten
System-Steuereinrichtung 122 über eine serielle Hochgeschwindigkeits-Verbindungsleitung
bzw. -Verbindungseinrichtung 115 in Verbindung.
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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 Impulserzeugungseinrichtung 121,
die über
eine serielle Verbindungsleitung bzw. Verbindungseinrichtung 125 mit
der Bedienerkonsole 100 verbunden ist. Genau über diese
Verbindungsleitung bzw. Verbindungseinrichtung 125 empfängt die
System-Steuereinrichtung 122 Befehle vom Bediener, die
die auszuführende
Abtastfolge anzeigen. Die Impulserzeugungseinrichtung 121 betätigt die
Systemkomponenten zur Ausführung
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 Impulserzeugungseinrichtung 121 ist
mit einem Satz von Gradientenverstärkereinrichtungen 127 verbunden,
um den Zeitpunkt und die Form der während der Abtastung zu erzeugenden
Gradientenimpulse anzuzeigen. Die Impulserzeugungseinrichtung 121 empfängt auch
Patientendaten von einer physiologischen Erfassungssteuereinrichtung 129, die
Signale von einer Anzahl von verschiedenen, mit dem Patienten verbundenen
Erfassungseinrichtungen empfängt,
wie beispielsweise EKG-Signale
von Elektroden oder Atemsignale von einem Blasebalg. Und schließlich ist
die Impulserzeugungseinrichtung 121 mit einer Abtastraum-Schnittstellenschaltung 133 verbunden,
die Signale von zahlreichen mit der Bedingung des Patienten und
des Magnetsystems verbundenen Erfassungseinrichtungen empfängt. Auch
empfängt
ein Patientenpositionierungssystem 134 über die Abtastraum-Schnittstellenschaltung 133 Befehle
zur Bewegung des Patienten zu einer gewünschten Position für die Abtastung.
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Die
von der Impulserzeugungseinrichtung 121 erzeugten Gradientensignalverläufe werden
an ein Gradientenverstärkereinrichtungssystem 127 angelegt,
das Gx- Gy- und
Gz-Verstärkereinrichtungen umfasst.
Jede Gradientenverstärkereinrichtung
regt eine entsprechende Gradientenspule in einer im Allgemeinen
mit 139 bezeichneten Anordnung an, um die zur Positions-Kodierung
erfasster Signale verwendeten Magnetfeld-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 erzeugt Impulse, die durch
eine Hochfrequenz(RF)-Verstärkereinrichtung 151 verstärkt werden
und mit der Hochfrequenz(RF)-Spule 152 über eine Sende-/Empfangs-Schalteinrichtung 154 verbunden
sind. Die sich ergebenden, von den angeregten 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-/Empfangs-Schalteinrichtung 154 wird
durch ein Signal von der Impulserzeugungseinrichtung 121 gesteuert,
um die Hochfrequenz(RF)-Verstärkereinrichtung 151 während der
Sende-Betriebsart mit der Spule 152 und während der
Empfangs-Betriebsart mit der Vorverstärkereinrichtung 153 elektrisch
zu verbinden. Die Sende-/Empfangs-Schalteinrichtung 154 ermöglicht auch
eine Verwendung einer separaten Hochfrequenz(RF)-Spule (beispielsweise
einer Kopfspule oder einer Oberflächenspule) enteder in der Sende-
oder Empfangs-Betriebsart.
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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 Plattenspeichereinrichtung 111 gespeichert
werden. Ansprechend auf von der Bedienerkonsole 100 empfangene Befehle
können
diese Bilddaten auf der Bandlaufwerkseinrichtung 112 archiviert
werden oder durch die Bildverarbeitungseinrichtung 106 weiterverarbeitet
und der Bedienerkonsole 100 zugeführt und auf der Anzeigeeinrichtung 104 dargestellt
werden.
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Für eine genauere
Beschreibung der Sende-/Empfangs-Einrichtung
150 wird
auf die US-Patente
US 4 952 877 und
US 992 736 verwiesen, deren
Inhalt hiermit in diese Anmeldung aufgenommen wird.
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand einer Anwendung beschrieben, bei
der die zentrale Hälfte des
Ansichtsbereichs in der Phasen-kodierten Richtung "dynamisch" ist, während die äußere Hälfte "statisch" ist. Es wird durch
den Fachmann geschätzt, dass
andere Anwendungen der Erfindung möglich sind. Beim bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird eine kernmagnetische Resonanz(NMR)-Impulsfolge
zur Spin-Verdrehung, wie beispielsweise die im
US-Patent Nr. 4 471 306 offenbarte,
zur Erfassung von kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten während einer
Abtastung eines Objekts verwendet. Eine Gesamtheit von 128 separaten
Messzyklen, jeder mit einem separaten Phasen-kodierenden Wert, wird
zur Erfassung von Daten verwendet, aus denen ein vollständiges Bild
des gesamten Ansichtsbereichs rekonstruiert werden kann. Jedoch
werden eher als die Erfassung von 128 "Ansichten" in monotoner Reihenfolge, (–63 bis
+64) alle ungeradzahligen Ansichten (d. h. –63, –61, –59, ..., 61, 63) erfasst.
Wie schematisch in
2 gezeigt, werden daher, so
wie die Abtastung über
die Zeit fortschreitet, kernmagnetische Resonanz(NMR)-Daten abwechselnd
für die
ungeraden und geraden Ansichten für eine Reihe von sich fortschreitend
verändernden
Bildern erfasst. Unter Verwendung herkömmlicher Bildrekonstruktionsverfahren
wird ein aktualisiertes Bild des vollständigen Ansichtsbereichs nach der
Erfassung eines vollständigen
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.
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Die
vorliegende Erfindung verdoppelt die zeitliche Auflösung 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 Erfassung 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 Aktualisieren eines
statischen Bilds nachdem jeder vollständige Datensatz (d. h. sowohl ungerade
als auch gerade Ansichten) erfasst wurde, wie durch Pfeile 202 angezeigt.
Diese Aktualisierungsvorgänge
werden durch die Feldverarbeitungseinrichtung 161 (1)
entsprechend den in den 3 und 4 veranschaulichten
Schritten ausgeführt.
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Insbesondere
gemäß 3,
wird nach jeder Erfassung von vollständigen k-Raum-Daten von 128 separat
Phasen-kodierten Ansichten ein Bild auf gewöhnliche Art und Weise durch
Durchführung
einer zweidimensionalen Fourier-Transformation ("2DFT"), wie
durch den Verarbeitungsblock 210 angezeigt, rekonstruiert.
Dieses "gegenwärtige" Bild wird mit den vorhergehend
erfassten Bildern gemittelt, um ein "statisches" Bild zu erzeugen, wie es im Verarbeitungsblock 212 angezeigt
ist.
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Die
Anzahl der vorhergehend erfassten vollständigen, im Mittel enthaltenen
Bilder steuert die zeitliche Auflösung des "statischen" Bereichs. Wenn keine oder wenige verwendet
werden, wird das System eine ziemliche Menge von Bewegung in dem
statischen Bereich handhaben können,
aber es wird gegenüber
Rauschen und Systeminstabilitäten
empfindlich sein. Ein längerer
Mittelungszeitraum verringert diese Effekte. Der Mittelungszeitraum
wird daher vergleichbar zu dem Zeitraum ausgewählt, über den der äußere Teil
ziemlich statisch ist – im
Allgemeinen einige Sekunden.
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Der
zentrale Teil des aktualisierten statischen Bilds wird dann auf
Null eingestellt, wie durch den Verarbeitungsblock 214 angezeigt,
und wird entlang der Phasen-kodierenden Achse invers Fourier-transformiert,
wie im Verarbeitungsblock 216 angezeigt, um synthetische
Daten zu erzeugen. 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.
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Gemäß insbesondere 4 führt nach
jeder teilweisen Datenerfassung von entweder ungeraden oder geraden
Phasen-kodierenden
Ansichten die Feldverarbeitungseinrichtung 161 eine eindimensionale
Fourier-Transformation auf den erfassten teilweisen Datensatz durch,
wie durch den Verarbeitungsblock 220 gezeigt. Diese Transformation
wird entlang der Auslese-Gradienten-Achse (im bevorzugten Ausführungsbeispiel
der x-Achse) durchgeführt.
Ein teilweiser Datensatz von nur ungeraden oder nur geraden Ansichten
enthält
die zur Erzeugung eines Bilds mit hoher zeitlicher Auflösung eines Objekts,
das die Hälfte
des gesamten Ansichtsbereichs überdeckt
(z. B. des dynamischen Teils) erforderlichen Informationen. Die
Anwesenheit von Signal-erzeugenden Bereichen außerhalb dieses Bereichs wird
zu räumlichen
Aliasing-Artefakten führen, wie
es in diesem Bereich wohlbekannt 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 Verarbeitungsblock 222 gezeigt. Mit
anderen Worten, die ungeraden 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 entsprechenden transformierten geraden Ansichten der sehr
kürzlich
erfassten Daten subtrahiert. Wie durch den Verarbeitungsblock 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 Ansichtsbereichs zu
erzeugen.
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Es
kann gewünscht
sein, Bilder zu erzeugen, die sowohl den statischen als auch den
dynamischen Teil des Ansichtsbereichs enthalten. Dies kann durch Einfügen der
dynamischen inneren Ansichtsbereich-Bilder in die geschätzten Mittelwert-Bilder
für die äußeren Teile
erzeugt werden. Daher wird, wie beim Verarbeitungsblock 226 angezeigt,
das "dynamische" Bild des zentralen
Bereichs mit dem "statischen" Bild der umgebenden
Bereiche kombiniert, um einen aktualisierten vollständigen Ansichtsbereich
zu erzeugen. Dieses aktualisierte Bild wird zum Computer-System 107 ausgegeben,
wie vorstehend beschrieben, zur Anzeige und weiteren Bildverarbeitung.
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Es
sollte für
den Fachmann offensichtlich sein, dass zahlreiche 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 ("frames") von erfassten Daten
erhalten. Eine exponentielle Mittelung kann auch verwendet werden und
das statische Bild kann auch unter Verwendung eines Extrapolations-Verfahrens
erzeugt werden. Beispielsweise können
für jeden
Phasen-kodierenden Wert, die vorhergehenden Datenerfassungen zur
Bildung einer linearen Übereinstimmung
verwendet werden und die Übereinstimmungen
zur Vorhersage der statischen Bilddaten für den interessierenden Rahmen
bzw. Datenübertragungsblock verwendet
werden.
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Die
beschriebene Anwendung nahm an, dass der dynamische Teil des Objekts
sich im Zentrum bzw. der Mitte des Ansichtsbereichs befand, wobei
der äußere Bereich
des Ansichtsbereichs statisch ist. Sie kann auch verwendet werden,
wenn sich der dynamische Teil nicht im Zentrum bzw. der Mitte befindet.
Dies kann erreicht werden, indem alle gemessenen Daten mit geeigneten
linear veränderlichen Phasenverschiebungen
(im k-Raum) vormultipliziert werden. Wie im Stand der Technik bekannt,
erzeugen lineare Phasenverschiebungen im k-Raum räumliche Verschiebungen
im Bildraum. Die Phasenverschiebungen werden so gewählt, dass
der dynamische Teil des Objekts in das Zentrum bzw. die Mitte des
verschobenen Ansichtsbereichs verschoben bzw. übertragen wird.
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In
den soweit beschriebenen Beispielen bedeckt der dynamische Teil
die Hälfte
des Ansichtsbereichs und diese Kenntnis wurde z Verbesserung der zeitlichen
Auflösung
um einen Faktor 2 verwendet. Im Allgemeinen, wenn der dynamische
Teil ein Bruchteil (1/n) des Ansichtsbereichs ist, kann die zeitliche
Auflösung
um einen Faktor n verbessert werden.
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Die
Erfindung kann auch bei anderen Techniken als der Spin-Verdrehungs-Abbildung
angewendet werden. Eine Magnet-Resonanz-Abbildungs(MRI)-Strategie
sammelt Fourier-Transformations-Daten
als Spiralen im Fourier-Transformations-Raum
(k-Raum). Häufig
werden eine Vielzahl von verschachtelten 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 Verschachtelungen
ist. Der K-Raum-Abstand zwischen verschachtelten Nachführbahnen
und daher die Anzahl L bestimmt den Ansichtsbereich. 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-Verdrehungs-Abbildung
verwendet werden. Ähnlich
kann die Erfindung auf mit verschachtelter Echo-planarer Abbildung
(EPI) verwendet werden.
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Der
Schlüsselgesichtspunkt
all dieser Anwendungen ist wie folgt. Für irgendeinen Zeitrahmen ("time frame") wird eine teilweise
k-Raum-Abtastung verwendet, die nicht ausreichend ist, um den vollständigen Ansichtsbereich
abzubilden. Jedoch kann die Abtastung eines Zeitrahmens mit denen
für andere
Zeitrahmen derart verschachtelt werden, dass sie den vollständigen Ansichtsbereich
angemessen abbilden. Bilder des gesamten Ansichtsbereichs werden
verarbeitet, um geschätzte
kernmagnetische Resonanz(NMR)-Rohdaten für die statischen Teile des gesamten
Ansichtsbereichs zu ergeben. Diese werden von erfassten teilweisen
k-Raum-Daten subtrahiert, um ein Bild mit hoher Qualität vom dynamischen
Teil des Ansichtsbereichs zu erzeugen.
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Somit
ist, während
die Erfindung unter Bezugnahme auf besondere Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, die Beschreibung veranschaulichend für die Erfindung
und ist nicht als Beschränkung
der Erfindung gedacht. Es wird ein Verfahren zur Erhöhung der
zeitlichen Auflösung
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 gleitender
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.