DE19653212B4 - Verfahren zur Erhöhung der zeitlichen Auflösung bei Magnet-Resonanz-Durchleuchtungsverfahren - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Erzeugen einer Reihe von Bildern mit einem Magnet-Resonanz-Abbildungs(MRI)-System, mit den Schritten:
a) Erfassen von kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten, die aus einem vollständigen Satz von Messungen bestehen, aus dem ein Bild mit einem ausgewählten Ansichtsbereich rekonstruiert werden kann,
b) Transformieren (210) der erfassten kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten zum Rekonstruieren eines statischen Bilds, das einen Teil des ausgewählten Ansichtsbereichs bildet,
c) Erzeugen (214, 216) von synthetischen Roh-Daten aus einem ausgewählten Abschnitt des statischen Bildes,
d) Erfassen (220) von neuen kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten unter Verwendung von weniger als einem vollständigen Satz von Messungen,
e) Subtrahieren (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 kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten zum Rekonstruieren eines dynamischen Bilds, das einen anderen Teil des ausgewählten Ansichtsbereichs bildet.

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung offensichtlich.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild eines Magnet-Resonanz- Abbildungs(MRI)-Systems nach dem Stand der Technik, das die vorliegende Erfindung verwendet,
  • 2 eine schematische Darstellung der Daten-Erfassungs-Folge und der Bild-Aktualisierungs-Frequenz gemäß der vorliegenden Erfindung,
  • 3 ein Flussdiagramm, das veranschaulicht, wie das Magnet-Resonanz-Abbildungs(MRI)-System gemäß 1 das statische Bild aktualisiert, und
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Erzeugen einer Reihe von Bildern mit einem Magnet-Resonanz-Abbildungs(MRI)-System, mit den Schritten: a) Erfassen von kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten, die aus einem vollständigen Satz von Messungen bestehen, aus dem ein Bild mit einem ausgewählten Ansichtsbereich rekonstruiert werden kann, b) Transformieren (210) der erfassten kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten zum Rekonstruieren eines statischen Bilds, das einen Teil des ausgewählten Ansichtsbereichs bildet, c) Erzeugen (214, 216) von synthetischen Roh-Daten aus einem ausgewählten Abschnitt des statischen Bildes, d) Erfassen (220) von neuen kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten unter Verwendung von weniger als einem vollständigen Satz von Messungen, e) Subtrahieren (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 kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten zum Rekonstruieren eines dynamischen Bilds, das einen anderen Teil des ausgewählten Ansichtsbereichs bildet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, mit dem weiteren Schritt g) Kombinieren (226) des statischen Bilds und des dynamischen 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 wiederholt werden, um eine entsprechende Reihe von aktualisierten 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 sind und die neuen kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten zwischen einer ersten Hälfte des vollständigen 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-Transformation 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 ist und die zweite Hälfte des vollständigen Satzes von Messungen die geradzahligen Phasen-kodierenden Ansichten ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Schritte b) und c) unter Verwendung neuer, in Schritt d) erfasster kernmagnetischer Resonanz(NMR)-Daten periodisch wiederholt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt b) ein Fourier-Transformieren der erfassten kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten in zwei Dimensionen zum Erzeugen eines Bildes des gesamten Ansichtsbereichs und ein Einstellen des dynamischen Abschnitts des Bilds auf Null enthält, wobei der ausgewählte Abschnitt des statischen Bildes den dynamischen Abschnitt des Bildes umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei Schritt c) ein inverses Fourier-Transformieren des statischen Bilds entlang einer Dimension enthält.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die in Schritt d) erfassten neuen kernmagnetischen Resonanz(NMR)-Daten entlang einer Dimension Fourier-transformiert werden, bevor die synthetischen Roh-Daten in Schritt e) subtrahiert werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die in den Schritten a) und d) erfassten Daten in der Phase verschoben werden, um den dynamischen Abschnitt des Bilds in das Zentrum eines verschobenen Ansichtsbereichs zu übertragen.
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