DE19706511C2 - Rasche Magnetresonanz-Impulsfolge für Mehrscheibenabbildung unter Unterdrückung von durch Fett oder Wasser bedingten Signalen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Magnetresonanz- oder Kernspinresonanz-Bildgabe, und insbesondere auf eine Magnetresonanz-Bildgabe, bei der das von einer bestimmten spek­ tralen Komponente (zum Beispiel von Fett oder Wasser) stammende Signal gesättigt wird, so daß es nicht zu dem Bild beiträgt. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Magne­ tresonanz-Untersuchungen mit Multislice- bzw. Mehrscheiben-Abbildung mit Fett- oder Wasserunterdrückung, und auf Mehrscheiben-Magnetresonanz-Untersuchungen, bei denen das von mindestens einer unerwünschten spektralen Komponente stammende Signal unterdrückt werden soll.

Magnetresonanz-Untersuchungen können durch künstliche Störungen (Artefakte), die durch die Blutströmung hervorgerufen werden, oder durch reduzierten Kontrast, der durch das Vorhandensein von Fett hervorgerufen wird, beeinträchtigt werden. Zur Vermeidung dieser Verschlechterungen werden Untersuchungen mit Fett- oder Wasserunterdrückung ausgeführt, indem die von Wasser oder Fett stammenden Signale gesättigt werden. Wenn dies erfolgt ist, kann Wasser oder Fett nicht länger zu dem Magnetresonanzbild beitragen bzw. sich in diesem zeigen. Diese Sättigung wird ihrerseits dadurch erreicht, daß minde­ stens ein Sättigungs-Vorimpuls wiederholt eingesetzt wird. Der oder die Sättigungs- Vorimpulse liegen zeitlich vor der zur Bildgabe eingesetzten Impulsfolge, die zum Aus­ lesen einer oder mehrerer Zeilen aus Magnetresonanz-Daten eingesetzt wird.

Wenn Magnetresonanz-Untersuchungen in der Mehrscheiben-Technik (Multislice-Technik) unter Unterdrückung von Fett oder Blut durchgeführt werden, führen die herkömmlichen Methoden zur Unterdrückung von Wasser oder Fett zu einer starken Erhöhung der Zeit­ dauer, die zur Durchführung der Untersuchung benötigt wird, so daß die Untersuchung nicht korrekt oder angemessen durchgeführt werden kann. Ein Beispiel für solche Unter­ suchungen ist die dynamische Magnetresonanz-Untersuchung der Leber und des Pankreas.

Bei einer dynamischen Magnetresonanz-Untersuchung der Leber und des Pankreas wird dem Patienten Gd-DTPA zugeführt, und es werden die Leber und das Pankreas in einem Magnetresonanz-Abtastgerät bzw. Untersuchungsgerät abgebildet, um hierdurch die Rate zu messen, mit der das Gd-DTPA in das normale Gewebe und in abnorme Regionen innerhalb der Organe eindringt. Falls die Untersuchung nicht rasch durchgeführt wird, kann sie überhaupt nicht ausgeführt werden. Hierfür gibt es zwei Gründe. Zunächst verteilt sich das Gd-DTPA rasch und es können charakteristische oder aussagestarke Konzen­ trationsunterschiede verloren gehen. Zweitens wird eine dynamische Magnetresonanz- Untersuchung der Leber und des Pankreas am besten ausgeführt, während der Patient bzw. die Patientin seinen/ihren Atem anhält. Falls der Patient während der andauernden Unter­ suchung atmet, führt die Atmungsbewegung zu einer Bewegung der Leber, was die Untersuchung verschlechtert.

Das Pankreas grenzt an die Leber an und wird bei einer Abbildung mit Fettunterdrückung sehr auffällig. Aus diesem Grund ist es für eine optimierte Untersuchung des oberen Abdomens notwendig, daß das Fettsignal unterdrückt wird. Wenn die zur Sättigung des Fetts führenden Sättigungs-Vorimpulse in herkömmlicher Weise, das heißt vor der Gewin­ nung jeder Zeile aus Magnetresonanzdaten, durchgeführt wird, ist ein einzelnes Anhalten des Atems lediglich lang genug, um die Magnetresonanzdaten für beispielsweise fünf Scheiben zu gewinnen.

Die Leber ist ein relativ großes Organ, so daß ungefähr zwanzig Scheiben des Patienten­ körpers erforderlich sind, um sie vollständig abzubilden. Zur Durchführung einer voll­ ständigen Untersuchung der Leber mittels Magnetresonanz wären somit mindestens vier aufeinanderfolgende Perioden mit Anhalten des Atems erforderlich. Dies ist für eine dynamische Aufnahmeuntersuchung zu lang. Das Erfordernis hinsichtlich einer eine Fettsättigung bewirkenden Magnetresonanz-Impulsfolge macht somit die Durchführung einer umfassenden, dynamischen Magnetresonanz-Untersuchung der Leber und des Pankreas eines Patienten unmöglich.

Die DE 44 05 979 C1 offenbart eine Multislice-Technik, bei der zusätzlich zur üblichen Signalerzeugungssequenz ein weiterer Hochfrequenzimpuls geringer Bandbreite unter Anwesenheit eines Scheibenselektionsgradienten angewendet wird, welcher als Sättigungsimpuls auf eine Scheibe aus einem insgesamt zu untersuchenden Mehrschichtpaket wirkt.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß der herkömmliche Einsatz von Sättigungs- Vorimpulsen für Wasser und Fett wertvolle zusätzliche Zeit benötigt, die oberhalb der Zeitdauer liegt, die zur Erreichung des gewünschten Ziels der Sättigung erforderlich ist. Wasser- und Fett-Spins haben endliche T1-Zeiten, das heißt benötigen eine gewisse Zeitspanne, damit sie ihre ursprüngliche Längsmagnetisierung wieder aufnehmen, nachdem sie durch einen Hochfrequenzimpuls zur Nutation gebracht wurden. Wenn Sättigungs- Vorimpulse zu rasch aufeinanderfolgen, haben die zur Nutation gebrachten Spins wenig, wenn überhaupt etwas, von ihrer ursprünglichen Längsmagnetisierung wiedergewonnen, bevor sie der nächsten Sättigung ausgesetzt werden. Als Ergebnis zeigen zu rasch wiederholte Sättigungs-Vorimpulse einen geringen physikalischen Effekt bezüglich der Wasser und Fett-Spins.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, das die oben genannten Probleme überwindet. Die Lösung ist dem Anspruch 1 zu entnehmen, vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

In Übereinstimmung mit der Erfindung wird daher mindestens ein Sättigungs-Vorimpuls eingesetzt, um eine gesamte Gruppe von Scheiben des Patienten zu sättigen. Anschließend werden Hochfrequenzimpulse angelegt und eine Zeile von Magnetresonanzdaten in jeder Scheibe aus der Gruppe ausgelesen, ohne daß irgendein weiterer Sättigungs-Vorimpuls bis zu einem Zeitpunkt nach dem Auslesen einer Zeile von Magnetresonanzdaten aus jeder Scheibe in der Gruppe eingesetzt wird. Diese Schritte werden anschließend wiederholt, wobei so viele Gruppen wie notwendig eingesetzt werden, wobei die phasenkodierten Gradienten progressiv geändert werden. Diese Wiederholung findet so lange statt, bis die Untersuchung abgeschlossen ist. Als Ergebnis wird eine viel kürzere Untersuchung erzielt, wobei eine angemessene Unterdrückung des unerwünschten Signals in vollem Umfang erreicht wird. Üblicherweise ist das unerwünschte Signal das Fettsignal oder das Wassersignal, jedoch ist dies nicht erforderlich.

Falls es zum Beispiel bei einer bestimmten Magnetresonanz-Untersuchung erforderlich sein sollte, daß viele Scheiben abgebildet werden, werden die Scheiben in Übereinstimmung mit der Erfindung dann in mehr als eine Gruppe unterteilt. Falls zum Beispiel eine Unter­ suchung der Leberfunktion mittels Magnetresonanz unter Einsatz eines bestimmten, eine Fettsättigung bewirkenden Sättigungs-Vorimpulses, der das interessierende Volumen für eine zur Gewinnung von zehn Scheiben mit aussagekräftigen Magnetresonanzdaten aus­ reichend lange Zeitspanne sättigen kann, eingesetzt wird, können die zwanzig Scheiben bei dieser Untersuchung in zwei Gruppen aus jeweils zehn Scheiben unterteilt werden. In diesem Fall werden jedesmal dann, wenn ein die Fettsättigung bewirkender Sättigungs- Vorimpuls zur Sättigung des interessierenden Volumens eingesetzt wird, zehn Zeilen aus Magnetresonanzdaten (Magnetresonanz-Datenzeilen) ausgelesen, wobei jeweils eine Magnetresonanz-Datenzeile für jede der Scheiben in der ersten Gruppe gelesen wird. Nachdem der zweite, die Fettsättigung bewirkende Sättigungs-Vorimpuls das interessieren­ de Volumen erneut sättigt, werden in gleichartiger Weise zehn Zeilen aus Magnetresonanz­ daten ausgelesen, jedoch diesmal für jede der Scheiben in der zweiten Gruppe. Dieser Ablauf kann so oft wie nötig wiederholt werden, falls zusätzliche Gruppen von Scheiben erforderlich sind, wobei der gesamte Ablauf mit unterschiedlichen phasenkodierenden Gradienten so lange wiederholt wird, bis eine ausreichende Menge an Magnetresonanz­ daten gewonnen worden ist.

Es besteht kein Erfordernis dahingehend, daß die Scheiben in einer beliebigen Gruppe physikalisch aneinander angrenzen, oder daß sie in irgendeiner bestimmten Weise ver­ schachtelt wären. Es kann lediglich ein einziger Sättigungs-Vorimpuls vorgesehen sein, oder es kann eine gesamte Abfolge von Sättigungs-Vorimpulsen vorgesehen sein, die in beliebiger Kombination räumlich selektiv oder spektral selektiv sind. Weiterhin besteht keine Anforderung, daß der oder die Sättigungs-Vorimpulse auf eine oder zwei spektrale Komponenten (zum Beispiel auf Fett und/oder Wasser) beschränkt sind. Alternativ ist es auch möglich, zum Beispiel drei spektrale Komponenten zu sättigen (zum Beispiel Fett sowie Silikon und Wasser).

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Darstellung einer bekannten, gestörten (spoiled) Gradientenecho- Impulsfolge mit Fett- und Wasserunterdrückung, die zur Durchführung einer verschachtelten Mehrscheiben-Untersuchung eingesetzt wird, und

Fig. 2 zeigt eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, bei dem die Fett- und Wassersignale unterdrückt sind und das eine gestörte Gradientenecho-Impulsfolge darstellt sowie zur Ausführung einer verschachtel­ ten Mehrscheiben-Untersuchung geeignet ist.

Fig. 1 zeigt eine bekannte Impulsfolge, die ein minimales TR je Zeile von 6 ms, ein TE gleich 2 ms und eine Bandbreite von 488 Hz/Bildelement aufweist. Es werden zwei Wasserunterdrückungsimpulse WSP zur Unterdrückung des Wassersignals in den Volumina oberhalb und unterhalb der jeweiligen, interessierenden Scheiben eingesetzt, denen ein Fettunterdrückungsimpuls FSP nachfolgt, der das Fettsignal unterdrückt. Nach dem Fettunterdrückungsimpuls FSP wird ein 80°-Hochfrequenzimpuls eingesetzt, der das Auslesen einer Zeile von aus einer einzigen Scheibe auszulesenden Daten bewirkt. Die in Fig. 1 dargestellte Impulsfolge führt somit zu dem Auslesen von zwei Datenlinien bzw. Datenzeilen, wobei vor jeder Zeile Sättigungs-Vorimpulse vorgesehen sind.

Fig. 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer in Übereinstimmung mit der Er­ findung stehenden Magnetresonanz-Impulsfolge. Diese weist gleichfalls ein minimales TR je Zeile von 6 ms, ein TE von 2 ms und eine Bandbreite von 488 Hz/Bildelement (pixel) auf und ist gleichfalls vom verschachtelten, gestörten (spoiled) Gradientenecho-Typ mit Multislice-Abbildung. Sie enthält daher ebenfalls zwei Wasserunterdrückungsimpulse WSP und einen Fettunterdrückungsimpuls FSP. Aus Fig. 2 ist jedoch ersichtlich, daß die Was­ serunterdrückungsimpulse WSP das Wassersignal für sechzehn Bildgabeimpulse unter­ drücken, und daß die Fettunterdrückungsimpulse FSP das Fettsignal für acht Bildgabe­ impulse unterdrücken.

In Übereinstimmung mit dem bevorzugten, in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird durch die dort gezeigte Magnetresonanz-Impulsfolge eine Datenzeile aus jeder von sechzehn Scheiben ausgelesen. Jeder der 80°-Hochfrequenz­ impulse bewirkt das Auslesen einer Datenzeile aus einer einzigen Scheibe. Die Identität der Scheibe, aus der die Datenzeile ausgelesen wird, hängt von dem Scheibenwählgradien­ ten ab. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Mehrscheiben-Untersuchung in verschachtelter Form durchgeführt und es sind die Scheiben in der Reihenfolge 1, 3, 5, 7, . . . 13, 15, 2, 4, 6, . . . 14, 16 angeordnet. Dies ist jedoch nicht erforderlich, sondern es kann die Reihenfolge in gleicher Weise auch zum Beispiel 1, 2, 3, . . . 14, 15, 16 sein. Nachdem alle sechzehn Zeilen ausgelesen worden sind, wird der phasenkodierende Gradient geändert und es werden sechzehn weitere Zeilen mit einer anderen Phasenkodie­ rung ausgelesen. Dies wird solange wiederholt, bis der gesamte Magnetresonanz-Datensatz gewonnen worden ist. Üblicherweise enthält ein solcher Datensatz Daten, die bei 120 bis 150 Phasenkodierungen gewonnen worden sind.

Es ist somit eine Magnetresonanz-Impulsfolge zur Ausführung von Mehrscheiben-Magnet­ resonanz-Untersuchungen mit Fett- oder Wasserunterdrückung beschrieben. Die Sätti­ gungs-Vorimpulse werden weniger häufig als bei der herkömmlichen Praxis eingesetzt. Je­ desmal, wenn mindestens ein Sättigungs-Vorimpuls zur Sättigung aller Scheiben in einer Scheibengruppe eingesetzt wird, wird eine Magnetresonanz-Datenzeile aus jeder Scheibe in der Gruppe gewonnen, ohne daß irgendein weiterer Sättigungs-Vorimpuls eingesetzt wird.

Claims (4)

1. Verfahren zum raschen Durchführen einer Mehrfachschicht-Magnetresonanz- Untersuchung eines Patienten unter Unterdrückung des von einer unerwünschten spektralen Komponente stammenden Signals, mit den Schritten:

• a) Einsetzen mindestens eines Sättigungs-Vorimpulses zur Sättigung aller Schichten in einer Schichtgruppe, wodurch das von der unerwünschten spektralen Kom­ ponente stammende Signal in allen Schichten in der Gruppe unterdrückt wird,
• b) Anlegen von Hochfrequenzimpulsen und Auslesen einer Magnetresonanz- Datenzeile aus jeder Schicht in der Gruppe, ohne daß irgendein weiterer Sättigungs- Vorimpuls bis zum Abschluß des Auslesens einer Magnetresonanz-Datenzeile aus jeder Schicht in der Gruppe eingesetzt wird, und
• c) Wiederholen der Schritte a) und b) solange, bis aus allen Schichten in der Gruppe eine ausreichende Menge von Magnetresonanz-Daten gewonnen worden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Untersuchung mehr Schichten enthält oder benötigt, als in einer Gruppe untergebracht werden können, mit den weiteren Schritten der Unterteilung der Untersuchung in eine Mehrzahl von Schichtgruppen, und der Gewinnung von Magnetresonanzdaten aus allen Schichten in allen diesen Gruppen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem jede Gruppe annähernd die gleiche Anzahl von Schichten enthält.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das von der unerwünschten spektralen Komponente stammende Signal ein Fett- oder Wassersignal ist.