DE19842937A1 - Mehrschnitt- und Mehrwinkel-Magnetresonanzabbildung unter Verwendung einer Fast-Spin-Echo-Erfassung - Google Patents

Mehrschnitt- und Mehrwinkel-Magnetresonanzabbildung unter Verwendung einer Fast-Spin-Echo-Erfassung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen kernmagne­ tische Resonanzabbildungsverfahren und -systeme. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Mehrschnitt- und Mehrwin­ kel-Erfassung von kernmagnetischen Resonanzdaten.
Wird eine Substanz, wie menschliches Gewebe, einem gleichmä­ ßigen Magnetfeld (Polarisationsfeld B0) ausgesetzt, versuchen die einzelnen magnetischen Momente der Spins in dem Gewebe, sich mit diesem Polarisationsfeld auszurichten, präzedieren jedoch darum in zufälliger Ordnung an ihrer charakteristi­ schen Larmorfrequenz. Wird die Substanz bzw. das Gewebe einem Magnetfeld (Anregungsfeld B1) ausgesetzt, das in der X-Y-Ebene liegt und sich nahe der Larmorfrequenz befindet, kann das netto-ausgerichtete Moment Mz in die X-Y-Ebene zur Erzeu­ gung eines netto-transversalen magnetischen Moments Mt ge­ dreht bzw. gekippt werden. Nach Beendigung des Anregungs­ signals B1 wird durch die angeregten Spins ein Signal emit­ tiert, das zur Ausbildung eines Bildes empfangen und verar­ beitet werden kann.
Bei der Ausnutzung dieser Signale zur Erzeugung von Bildern werden Magnetfeldgradienten (Gx, Gy und Gz) verwendet. Typi­ scherweise wird das abzubildende Gebiet durch eine Folge von Meßzyklen abgetastet, in denen diese Gradienten sich entspre­ chend dem verwendeten bestimmten Lokalisierungsverfahren ver­ ändern. Der resultierende Satz empfangener kernmagnetischer Resonanzsignale (NMR-Signale) wird zur Rekonstruktion des Bildes unter Verwendung eines vieler bekannter Rekonstrukti­ onsverfahren digitalisiert und verarbeitet.
Das Konzept zur Erfassung von NMR-Abbildungsdaten in einem kurzen Zeitabschnitt ist seit 1977 bekannt, als die Echo- Planar-Impulsfolge durch Peter Mansfield vorgeschlagen wurde (J. Phys. C.1O: L55-L58, 1977). Gegenüber Standardimpulsfol­ gen erzeugt die Echo-Planar-Impulsfolge einen Satz von NMR-Signalen für jeden RF-Anregungsimpuls. Diese NMR-Signale kön­ nen separat phasenkodiert werden, so daß eine gesamte Abta­ stung von 64 Ansichten in einer einzigen Impulsfolge von 20 bis 100 Millisekunden Dauer erfaßt werden kann. Der Vorteil der Echo-Planar-Abbildung (EPI) ist bekannt, und es besteht seit langem das Bedürfnis nach einem Gerät und Verfahren, die eine bessere Ausübung der Echoplanarabbildung in einer klini­ schen Situation ermöglichen. Andere Echo-Planar-Impulsfolgen sind in den US-Patenten 4678996, 4733188, 4716369, 4355282, 4588948 und 4752735 offenbart.
Eine Variante des Echo-Planar-Abbildungsverfahrens ist die Schnell-Erfassungs-, Relaxations-verbesserte (RARE-)Folge ("Rapid Acquisition Relaxation Enhanced Sequence"), die von J. Hennig et al. in einem Artikel in der Druckschrift "Magnetic Resonance in Medicine" 3, 823-833 (1986) mit dem Titel "RARE Imaging: A Fast Imaging Method for Clinical MR" beschrieben ist. Der grundlegende Unterschied zwischen der RARE-Folge und der EPI-Folge liegt in der Art und Weise, wie Echosignale erzeugt werden. Bei der RARE-Folge werden RF-nachfokussierte aus einer Carr-Purcell-Meiboom-Gill-Folge er­ zeugte Echos verwendet, während bei den EPI-Verfahren Gra­ dienten-Rückruf-Echos verwendet werden.
Beide dieser schnellen Abbildungsverfahren beinhalten die Er­ fassung mehrerer Spin-Echo-Signale von einem einzigen Anre­ gungsimpuls, wobei jedes erfaßte Echosignal separat phasenko­ diert wird. Jede Impulsfolge oder Aufnahme ("shot") ergibt demnach eine Erfassung einer Vielzahl von Ansichten. Aller­ dings wird eine Vielzahl von Aufnahmen typischerweise zur Er­ fassung eines vollständigen Satzes von Bilddaten verwendet, wenn die RARE-Fast-Spin-Echo-Folge verwendet wird. Beispiels­ weise kann eine RARE-Impulsfolge 8 oder 16 separate Echosi­ gnale pro Aufnahme liefern, und ein 256 Ansichten erfordern­ des Bild würde daher jeweils 32 oder 16 Aufnahmen erforder­ lich machen.
Bei fast allen zweidimensionalen klinischen Abtastungen wer­ den die NMR-Daten für eine Vielzahl von Schnittbildern er­ faßt. Die Erfassung vieler Schnitte kann ohne Erhöhung der Abtastzeit erreicht werden, da andernfalls beim Warten auf die Wiederherstellung der Längsmagnetisierung ein großer Teil der Abtastzeit verschwendet wird. Durch Verschachtelung der Impulsfolgen für unterschiedliche Schnitte in jeder TR-Periode wird diese ansonsten ungenützte Zeit zur Erfassung zusätzlicher Schnitte verwendet.
Bei den meisten klinischen Abtastungen sind die während einer verschachtelten Abtastung erfaßten Schnitte in parallelen Ebenen einer nach dem anderen angeordnet. Es gibt allerdings klinische Anwendungen, bei denen die Schnitte nicht parallel sind. Eine derartige Anwendung ist beispielsweise die Abbil­ dung der Wirbelsäule, wobei Schnitte durch verschiedene Wir­ bel aufgrund der Krümmung des Rückgrats mit verschiedenen Winkeln orientiert sind. Wie es in der US-A-4 871 966 offen­ bart ist, ist es zur Erfassung von Daten bei einer verschach­ telten Abtastung aus mit verschiedenen Winkeln orientierten Schnitten erforderlich, die Abbildungsgradienten während der Abtastung zur Drehung der separaten Schnitte in die erforder­ lichen Orientierungen zu ändern. Eine mit derartigen ver­ schachtelten Mehrwinkelabtastungen verbundene Schwierigkeit besteht darin, daß Flußartefakt-Unterdrückungsverfahren, wie in der US-A-4715383 beschrieben, nicht mit maximaler Effekti­ vität verwendet werden können. Bei diesem Verfahren wird ein Sättigungs-RF-Impuls vor jedem Satz verschachtelter Impuls­ folgen zur Unterdrückung des Signals von fließenden Spins, stromaufwärts der Bildschnitte verwendet. Für eine maximale Effektivität sollte das Sättigungsband mit dem Satz von Bild­ schnitten virtuell angrenzend sein, und dies ist nicht mög­ lich, wenn die verschachtelten Schnitte mit unterschiedlichen Winkeln orientiert und in verschiedenen Gruppen voneinander beabstandet sind.
Eine weitere klinische Anwendung, bei der Mehrfachschnitte bei verschiedenen Winkeln erfaßt werden, ist die Abbildung des temporomandibularen Gelenks (TMJ). In diesem Fall können die separaten Schnitte sich in ihrem Sichtfeld schneiden, und wenn sie alle in der gleichen TR-Periode erfaßt werden, wie es in der US-A-4 871 966 gelehrt wird, werden Spins an den Überschneidungen gesättigt und ihre NMR-Signale werden in der Amplitude verringert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Mehr­ schnitt- und Mehrwinkel-Abtastung durchzuführen, bei der NMR-Daten aus mit dem gleichen Winkel orientierten Schnitten wäh­ rend jeder TR-Periode erfaßt werden.
Ferner sollte eine Mehrschnitt-Mehrwinkel-Abtastung durchge­ führt werden, bei der die Gesamtabtastzeit mit der von ver­ schachtelten Mehrschnitt- und Mehrwinkel-Abtastungen ver­ gleichbar ist. Des weiteren sollte eine Mehrschnitt- und Mehrwinkel-Abtastung durchgeführt werden, bei der Artefakte aufgrund einer Spinsättigung an Schnittkreuzungen vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Erfassung von Daten von einer Vielzahl von Bildschnitten ge­ löst, die mit verschiedenen Winkeln orientiert sind. Insbe­ sondere wird bei dem Verfahren der Erfindung eine Fast-Spin- Echo-Impulsfolge zur Erfassung eines Satzes von n Echosigna­ len aus einem Bildschnitt verwendet, wobei die Impulsfolge m-mal während jeder TR-Periode zur Erfassung von n Echosignalen aus m separaten aber parallelen Schnitten wiederholt wird, und nach der Erfassung aller NMR-Daten von den m separaten Schnitten der Vorgang für einen zusätzlichen Satz paralleler Schnitte wiederholt wird, die gegenüber den m separaten Schnitten mit einem unterschiedlichen Winkel orientiert sind. Ein Vorsättigungs-RF-Impuls wird zur Unterdrückung von Bild­ artefakten in den m sparaten Schnitten erzeugt.
Durch dieses Verfahren wird die Anwendung eines Vorsätti­ gungsimpulses ermöglicht, der ein Band sättigt, das an den Satz der n Schnitte virtuell angrenzt.
Anstelle der Verschachtelung von Schnitten bei unterschiedli­ chen Winkeln während jeder TR-Periode werden erfindungsgemäß n Ansichten jedes der m Schnitte während jeder TR-Periode er­ faßt. Ist n gleich der Anzahl verschiedener Schnittwinkel, aus denen Daten während der Abtastung zu erfassen sind, be­ trägt die Gesamtabtastzeit die gleiche wie bei einer ver­ schachtelten Mehrschnitt- und Mehrwinkel-Abtastung.
Da die NMR-Daten in verschiedenen TR-Perioden aus mit unter­ schiedlichen Winkeln orientierten Schnitten erfaßt werden, sind die Spins an der Überschneidung der Schnitte nicht ge­ sättigt. Resultierende Bildartefakte werden somit beseitigt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Aus­ führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zei­ chnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines MRI-Systems, bei dem die Er­ findung angewendet wird,
Fig. 2 eine graphische Darstellung einer bevorzugten Fast- Spin-Echo-Impulsfolge, die zur Ausübung der Erfindung verwen­ det wird,
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm der durch das MRI-System in Fig. 1 unter Verwendung der Impulsfolge in Fig. 2 durchgeführten Ab­ tastung und
Fig. 4 eine bildliche Darstellung beispielhafter Schnittbil­ der, die unter Verwendung der in Fig. 3 dargestellten Abta­ stung vom Rückgrat erfaßt werden.
Fig. 1 zeigt die Hauptkomponenten eines bevorzugten Magnetre­ sonanzabbildungssystems (MRI-Systems), das die Erfindung be­ inhaltet. Der Betrieb des Systems wird von einer Bedienerkon­ sole 100 aus gesteuert, die eine Tastatur und ein Steuerpult 102 und eine Anzeigeeinrichtung 104 aufweist. Die Konsole 100 kommuniziert über eine Verbindung 116 mit einem separaten Computersystem 107, das einem Bediener die Steuerung der Er­ zeugung und die Anzeige von Bildern auf dem Bildschirm bzw. der Anzeigeeinrichtung 104 ermöglicht. Das Computersystem 107 beinhaltet eine Anzahl von Einrichtungen, die miteinander über eine Rückwandplatine kommunizieren. Diese enthalten eine Bildverarbeitungseinrichtung 106, eine Zentraleinheit 108 und eine Speichereinrichtung 113, die in der Technik als Voll­ bildpuffer zur Speicherung von Bilddatenarrays bekannt ist. Das Computersystem 107 ist mit einer Plattenspeichereinrich­ tung 111 und einem Bandlaufwerk 112 zur Speicherung von Bild­ daten und Programmen verbunden, und kommuniziert über eine serielle Hochgeschwindigkeitsverbindung 115 mit einer separa­ ten Systemsteuerung 122.
Die Systemsteuerung 122 beinhaltet einen Satz von Einrichtun­ gen, die miteinander durch eine Rückwandplatine verbunden sind. Diese beinhalten eine Zentraleinheit 119 und eine Im­ pulserzeugungseinrichtung 121, die über eine serielle Verbin­ dung 125 mit der Bedienerkonsole 100 verbunden ist. Über die­ se Verbindung 125 empfängt die Systemsteuerung 122 Befehle von dem Bediener, die die durchzuführende Abtastfolge anzei­ gen. Die Impulserzeugungseinrichtung 121 bedient die System­ komponenten zur Ausführung der gewünschten Abtastfolge. Sie erzeugt Daten, die den Zeitverlauf, die Amplitude und Form der zu erzeugenden RF-Impulse (Hochfrequenzimpulse) und den Zeitverlauf und die Länge des Datenerfassungsfensters anzei­ gen. Die Impulserzeugungseinrichtung 121 ist mit einem Satz von Gradientenverstärkern 127 zur Anzeige des Zeitverlaufs und der Form der während der Abtastung zu erzeugenden Gra­ dientenimpulse verbunden. Die Impulserzeugungseinrichtung 121 empfängt auch Patientendaten von einer physiologischen Erfas­ sungssteuereinrichtung 129, die Signale von einer Anzahl ver­ schiedener mit dem Patienten verbundener Sensoren empfängt, wie EKG-Signale von Elektroden oder Atmungssignale von der Lunge. Schließlich ist die Impulserzeugungseinrichtung 121 mit einer Abtastraumschnittstellenschaltung 133 verbunden, die Signale von verschiedenen mit dem Zustand des Patienten verbundenen Sensoren und von dem Magnetsystem empfängt. Über die Abtastraumschnittstellenschaltung 133 empfängt ein Pati­ entenpositionierungssystem 134 Befehle zur Bewegung des Pati­ enten an die gewünschte Position zur Abtastung.
Die durch die Impulserzeugungseinrichtung 121 erzeugten Gra­ dientensignalverläufe werden einem Gradientenverstärkersystem 127 aus Gx-, Gy- und Gz-Verstärkern zugeführt. Jeder Gradien­ tenverstärker erregt eine entsprechende Gradientenspule in einer allgemein mit 139 bezeichneten Anordnung zur Erzeugung der zur Positionskodierung erfaßter Signale verwendeten Ma­ gnetfeldgradienten. Die Gradientenspulenanordnung 139 bildet einen Teil einer Magnetanordnung 141, die einen Polarisati­ onsmagneten 140 und eine Ganzkörper-RF-Spule 152 enthält. Ei­ ne Sende-/Empfangseinrichtung 150 in der Systemsteuerung 122 erzeugt Impulse, die durch einen RF-Verstärker (Hochfrequenzverstärker) 151 verstärkt und der RF-Spule 152 mittels eines Sende-/Empfangsschalters (T/R-Schalters) 154 zugeführt werden. Die durch die angeregten Kerne in dem Pati­ enten emittierten resultierenden Signale können durch die gleiche RF-Spule 152 erfaßt und über den Sende-/Empfangsschalter 154 einem Vorverstärker 153 zugeführt wer­ den. Die verstärkten kernmagnetischen Resonanzsignale (NMR-Signale) werden in dem Empfängerabschnitt der Sende-/Empfangseinrichtung 150 demoduliert, gefiltert und digitali­ siert. Der Sende-/Empfangsschalter 154 wird durch ein Signal von der Impulserzeugungseinrichtung 121 zur elektrischen Ver­ bindung des RF-Verstärkers 151 mit der Spule 152 während des Sendemodus und zur Verbindung des Vorverstärkers 153 während des Empfangsmodus gesteuert. Der Sende-/Empfangsschalter 154 ermöglicht auch die Verwendung einer separaten RF-Spule (beispielsweise einer Kopfspule oder Oberflächenspule) entwe­ der in dem Sende- oder dem Empfangsmodus.
Die durch die RF-Spule 152 aufgenommenen NMR-Signale werden durch die Sende-/Empfangseinrichtung 150 digitalisiert und zu einer Speichereinrichtung 160 in der Systemsteuerung 122 übertragen. Ist die Abtastung abgeschlossen und wurde ein ge­ samtes Array von Daten in der Speichereinrichtung 160 erfaßt, führt eine Arrayverarbeitungseinrichtung 161 eine Fourier- Transformation der Daten in ein Array von Bilddaten durch. Diese Bilddaten werden über die serielle Verbindung 115 dem Computersystem 107 zugeführt, wo sie auf der Plattenspei­ chereinrichtung 111 gespeichert werden. Im Ansprechen auf von der Bedienerkonsole 100 empfangene Befehle können diese Bild­ daten auf dem Bandlaufwerk 112 archiviert oder durch die Bildverarbeitungseinrichtung 106 weiter verarbeitet und der Bedienerkonsole 100 zugeführt und auf der Anzeigeeinrichtung 104 dargestellt werden.
Für eine ausführlichere Beschreibung der Sende-/Empfangseinrichtung 150 wird auf die US-A-4 952 877 und die US-A-4 922 736 verwiesen, die als Referenz angeführt sind.
Gemäß Fig. 2 ist die Fast-Spin-Echo-MR-Impulsfolge, die zur Ausübung des bevorzugten Ausführungsbeispiels angewendet wird, eine 2DTF-RARE-Folge, bei der eine Vielzahl von MR-Echosignalen erfaßt wird. Aus Klarheitsgründen sind lediglich vier Echosignale 301 bis 304 in Fig. 2 gezeigt, aber es ist selbstverständlich, daß mehr oder weniger erzeugt und erfaßt werden können. Diese MR-Echosignale werden durch einen 90-Grad-RF-Anregungsimpuls 305 erzeugt, der während der Anwesen­ heit eines Gz-Schnittauswahlgradientenimpulses 306 zur Aus­ bildung einer transversalen Magnetisierung bzw. Quermagneti­ sierung in einem Schnitt durch den Patienten erzeugt wird. Diese Quermagnetisierung wird durch selektive Nachfokussie­ rungsimpulse 307 (die einen 180°-Kippwinkel haben können) zur Erzeugung der MR-Spin-Echo-Signale 301 bis 304 nachfokus­ siert, die während der Anwesenheit von Gx-Auslesegradientenimpulsen 308 erfaßt werden. Jedes MR-Spin- Echo-Signal 301 bis 304 wird separat phasenkodiert und danach durch jeweilige Gy-Phasenkodierungsimpulse 309 bis 313 umge­ spult. Die Amplitude des Phasenkodierungsimpulses verändert sich und durchschreitet diskrete Werte zur Erfassung separa­ ter Ansichten oder Abtastungen des ky-Raums. Jedes MR-Spin- Echo-Signal wird durch Digitalisierung von Abtastungen jedes Signals erfaßt, und infolgedessen wird bei der Beendigung ei­ ner Abtastung für ein Bild ein zweidimensionales Array von k-Raum-Daten erfaßt, aus dem ein Bild durch Durchführung einer zweidimensionalen Fourier-Transformation wie vorstehend be­ schrieben erzeugt werden kann.
Da sich die Amplitude der MR-Spin-Echo-Signale 301 bis 304 als Funktion der T2-Abfallkonstanten der abgebildeten Spins verringert, wird eine Vielzahl von Maßnahmen zur Verringerung des Abstands zwischen den Echosignalen unternommen. Diese Maßnahmen beinhalten die Anwendung von RF-Echoimpulsen 307 mit minimaler Dauer und die Verwendung einer hohen Bandbreite und/oder Auslesevorgänge mit geringerer Auflösung. Beide re­ sultieren in einer geringeren Zeit zur Ausgabe der zugehöri­ gen Gradientensignalverläufe mit einer daraus folgenden Ver­ ringerung des Abstands zwischen den MR-Signalen 301 bis 304. Die RF-Nachfokussierimpulse 307 sind unter Verwendung der in der US-A-5 315 249 und der US-A-5 345 176 offenbarten Verfah­ ren entwickelt und ihre Dauer ist beispielsweise von 3,2 ms auf 1,92 ms verringert. Die Dauer des 90-Grad-RF- Anregungsimpulses 305 wird von 4 ms auf 2,4 ms verringert. Die Dauer des Auslesens jedes MR-Echosignals wird durch die Verwendung des Null-Auffüllens in der Ebene beim Rekonstruk­ tionsvorgang verringert. Dies ist ein bekanntes Verfahren, das die Erfassung weniger k-Raum-Abtastungen entlang der x- oder y-Achse ermöglicht. Die fehlenden Abtastungen werden durch Nullen aufgefüllt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbei­ spiel ermöglicht dies die Erfassung von weniger als 256 Abta­ stungen während des Auslesens jedes MR-Signals 301 bis 304 mit einer daraus folgenden Verringerung des Echoabstands.
Schließlich wird das in der US-A-5 399 969 mit dem Titel "Analyzer of Gradient Power Usage For Oblique MRI Imaging" beschriebene Verfahren verwendet, um die effiziente und ge­ eignete Erzeugung aller Gradientenimpulse in der FSE-Impulsfolge für den vorgeschriebenen schrägen Schnittwinkel zu ermöglichen. Die gegenwärtigen Einschränkungen der Gra­ dientenverstärker 127 werden berücksichtigt, und die Gradien­ tenimpulse mit der kürzesten Dauer werden innerhalb dieser gegenwärtigen Grenzen erzeugt. Abgesehen von diesem Merkmal muß die Gradientenimpulsamplitude für den schlimmsten Fall gesenkt werden, wodurch sich eine Verlängerung ihrer Dauer ergibt, woraus eine Erhöhung des Echoabstands resultiert.
Die FSE-Abtastung des bevorzugten Ausführungsbeispiels wird unter der Steuerung eines durch das MR-System in Fig. 1 aus­ geführten Programms durchgeführt. Die durch dieses Programm ausgeführten/ Schritte sind in Fig. 3 gezeigt und werden unter Verwendung einer in Fig. 4 dargestellten Beispielabtastung beschrieben. Es wird eine vollständige Abtastung mehrfacher Schnitte bei mehrfachen Winkeln oder Orientierungen unter Verwendung des vorliegenden Verfahrens durchgeführt. In dem Beispiel in Fig. 4 sind fünf Wirbel der Wirbelsäule 350 abzu­ bilden. Fünf Bildschnitte sind durch jeden Wirbel zu erfas­ sen, und jede Gruppe von Schnitten 352 bis 356 ist mit einem unterschiedlichen Winkel orientiert. Die nach einer Seite an­ geordneten Spins jeder Gruppe 352 bis 356 müssen zur Unter­ drückung von Flußartefakten gesättigt werden, wie es in der US-A-4 715 383 beschrieben ist, die als Referenz angeführt ist. Die Sättigungsbänder sind durch gestrichelte Linien 358 bis 362 angezeigt und grenzen im wesentlichen an die jeweili­ gen Schnittgruppen 352 bis 356 an und sind mit den gleichen Winkeln orientiert. Der Ort und die Orientierung jeder Schnittgruppe 352 bis 356 sowie die Anzahl von Schnitten in jeder Gruppe werden durch den Bediener zusammen mit den durch die FSE-Impulsfolge zu verwendenden bestimmten Parametern be­ stimmt. In dem Beispiel werden fünf Schnitte in jeder Gruppe erfaßt und die Anzahl der in jeder FSE-Aufnahme erfaßten MR-Echos ist auf fünf eingestellt (d. h. ETL=5).
Gemäß Fig. 3 lädt das Computersystem nach der Durchführung der üblichen Vorabtastfunktionen die Gradientensignalverläufe und andere Impulsfolgenparameter in die Impulserzeugungsein­ richtung 121, wie es durch den Verarbeitungsblock 370 ange­ zeigt ist. Diese Parameter gehören zur ersten Schnittgruppe 352 und zu dem zugehörigen Sättigungsband 358. Ein Vorsätti­ gungsimpuls (oder Impulse, wenn zusätzliche Sättigungsbänder vorgeschrieben sind) wird erzeugt, wie es durch den Verarbei­ tungsblock 372 angezeigt ist, und es erfolgt der Eintritt in eine Schleife, in der MR-Daten aus jedem Schnitt in der Schnittgruppe erfaßt werden. Das heißt, die FSE-Impulsfolge in Fig. 2 wird im Verarbeitungsblock 374 zur Erfassung eines Satzes von Ansichten (fünf im dem Beispiel) aus einem Schnitt durchgeführt, und dann wird die Frequenz des Anregungsimpul­ ses 305 im Verarbeitungsblock 376 zur Erfassung des gleichen Satzes von Ansichten von dem nächsten Schnitt in der Gruppe geändert. Wurden MR-Daten von jedem Schnitt in der Gruppe er­ faßt, wie es im Entscheidungblock 378 bestimmt wird, wartet das System im Entscheidungblock 380 auf den Ablauf der vorge­ schriebenen TR-Periode und geht dann zur Erzeugung eines wei­ teren Vorsättigungsimpulses im Block 372 zurück. Der Phasen­ kodierungsgradient wird im Verarbeitungsblock 382 geändert, so daß ein unterschiedlicher Satz von fünf Ansichten von je­ dem Schnitt in der Gruppe bei der nächsten Iteration erfaßt wird.
Wurden alle Phasenkodierungsansichten aus der Gruppe der Schnitte erfaßt, wie es im Entscheidungsblock 384 bestimmt wird, werden die Schnittbilder für diese Gruppe rekonstru­ iert, wie es im Verarbeitungsblock 388 angezeigt ist. Es wird ein zweidimensionales k-Raum-Datenarray für jeden Schnitt in der Gruppe erfaßt, und die Bildrekonstruktion ist eine zwei­ dimensionale Fast-Fourier-Transformation des zweidimensiona­ len k-Raum-Datenarrays.
Dann kehrt das System zum Verarbeitungsblock 370 zur Wieder­ holung der Datenerfassung für die nächste Schnittgruppe zu­ rück, wie es durch den Verarbeitungsblock 386 angezeigt ist. Neue Gradientensignalverläufe und Vorsättigungsparameter wer­ den in die Impulserzeugungseinrichtung 121 geladen, und die vorstehend beschriebenen Vorgänge werden für die nächste Schnittgruppe wiederholt. Wurde die letzte Gruppe in der Ab­ tastung erfaßt, wie es im Entscheidungsblock 390 angezeigt ist, ist die Abtastung abgeschlossen und der Prozeß springt an 392 aus.
Es ist offensichtlich, daß viele Vorteile durch die separate Erfassung jeder Schnittgruppe auf verschachtelte Art und Wei­ se gegenüber der Erfassung aller Schnitte in einer verschach­ telten Erfassung erreicht werden. Zum ersten können die Vor­ sättigungsbänder 358 bis 362 präzise bezüglich jeder Gruppe zur Maximierung der Flußartefaktunterdrückung positioniert werden. Beispielsweise ist das Vorsättigungsband 362 optimal zur Unterdrückung der Flußartefakte für die Schnittgruppe 356 positioniert, überlappt allerdings einige der Schnitte in der Gruppe 355. Bei einer einzigen verschachtelten Erfassung könnte diese Anordnung nicht ausgeführt werden, da das Vor­ sättigungsband 362 Spins in der Schnittgruppe 355 sättigen würde. Durch die separate Erfassung jeder Schnittgruppe gemäß der Erfindung wird dieses Problem allerdings vollständig ver­ mieden. Das gleiche Sättigungsproblem kann auch auftreten, wenn Schnitte in zwei Gruppen im Ansichtfeld überlappen. Die Erfindung vermeidet die verminderte Intensität aufgrund der Sättigung der Spins an diesen Überschneidungen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Schnitte in einer Gruppe rekonstruiert werden können, sobald die zweidimensionalen k-Raum-Datenarrays für diese Gruppe er­ faßt sind. Somit kann der Bildrekonstruktionsvorgang selbst während der Erfassung von Daten für nachfolgende Gruppen durchgeführt werden.
Die Gruppen der Schnitte können zueinander weitaus größere Winkel als in Fig. 4 gezeigt haben. Insbesondere ist die Er­ findung bei der Erfassung orthogonaler Schnitte verwendbar, wie wenn ein sagittales oder axiales Bild erwünscht ist. Bei derartigen orthogonalen Bilderfassungen ist es wahrschein­ lich, daß sich Überschneidungen der Schnitte im in Frage kom­ menden Gebiet der Schnittbilder befinden. Die Überschneidung der Schnitte kann, wenn die Schnitte auf herkömmliche Art und Weise erfaßt werden, beispielsweise bei alternierenden Schnitterfassungen bei orthogonalen Winkeln, Bildartefaktbän­ der an den Überschneidungen erzeugen, die durch die RF-Sättigung des Gewebes an den Überschneidungen verursacht wer­ den. Die Erfindung ermöglicht den Erhalt orthogonaler Bilder schnell und ohne derartige RF-Sättigungseffekte.
Dieses Merkmal der Erfindung ist insbesondere dann nützlich, wenn kleine Strukturen abgebildet werden, wo lediglich wenige Schnittgruppen erforderlich sind, und wo die Überschneidung der Schnitte der Gruppen zwangsläufig in dem in Frage kommen­ den Gebiet liegen. Insbesondere im Fall der Kontrastabbildung beispielsweise mit paramagnetischen Kontrastmitteln, wo das Bild innerhalb möglichst kurzer Zeit infolge der Injektion des Kontrastmittels erfaßt werden muß, macht die Erfindung die Erfassung von zwei oder mehreren orthogonalen Bildsätzen praktikabel. Ein Beispiel ist die Abbildung von pituitären Adenomen, bei der das geringe Volumen des Gewebes und die Verwendung von Kontrastmitteln andere Abbildungsverfahren we­ niger wünschenswert werden läßt. Die vorliegende Erfindung, die die Abtastzeit verringert, ist insbesondere bei Studien unter Verwendung von Kontrastmitteln hilfreich, bei denen Vor- und Nachkontrastmittelbilder erhalten werden müssen. Bei derartigen Studien, bei denen auch orthogonale Bilder erfor­ derlich sind, multipliziert sich der Nutzen der Erfindung in der Verkürzung der Abtastzeit um das Vierfache.
Natürlich kann das beschriebene bevorzugte Ausführungsbei­ spiel auf vielerlei Arten abgewandelt werden. Beispielsweise muß die Anzahl von in jeder Gruppe erfaßten Schnitten nicht die gleiche sein, oder selbst wenn die Anzahl von Schnitten in jeder Gruppe gleich ist, müssen nicht für alle Schnitte in allen Gruppen Daten erfaßt werden. Außerdem müssen die Grup­ pen kein einzelnes Cluster nahezu angrenzender Schnitte sein, sondern können mehr als ein derartiges Cluster aufweisen. Beispielsweise ist es bei der T2-gewichteten Abbildung er­ wünscht, die Anzahl von Echos (ETL) in der FSE-Impulsfolge zu erhöhen, und zur Verringerung der Gesamtabtastzeit wird die Anzahl von Schnitten pro Gruppe erhöht. In diesem Fall können die Schnitte in der Gruppe in Cluster eingeteilt sein, um zwei separate in Frage kommende Gebiete (beispielsweise zwei separate Wirbel) abzubilden.
Erfindungsgemäß wird eine Fast-Spin-Echo-(FSE-)Impulsfolge zur Durchführung einer Mehrschnitt- und Mehrwinkel-MRI- Abtastung durchgeführt. Die Schnitte werden in Gruppen abge­ tastet, wobei alle Schnitte in jeder Gruppe mit dem gleichen Winkel orientiert sind und auf verschachtelte Art und Weise abgetastet werden. Die Gesamtabtastzeit wird durch die Erfas­ sung mehrfacher separat phasenkodierter Echosignale während jeder FSE-Impulsfolge verringert. Vorsättigungsbänder können für jede Schnittgruppe zur Verringerung von Flußartefakten in den rekonstruierten Schnittbildern erzeugt werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Erfassung von MR-Daten aus einer Viel­ zahl von mit einer Vielzahl verschiedener Winkel orientierten Schnitten, mit den Schritten
  • a) Definieren einer Vielzahl von Gruppen von Schnitten (352-356), wobei jede Schnittgruppe eine Vielzahl von mit ei­ nem der Vielzahl verschiedener Winkel orientierten Schnitten aufweist,
  • b) Erfassen (374) von MR-Daten von einer Schnittgruppe durch Verschachtelung der Erfassung von MR-Daten von jedem Schnitt in der Gruppe unter Verwendung einer Fast-Spin-Echo- Impulsfolge, bei der eine Vielzahl von MR-Echosignalen (301 bis 304) erzeugt wird,
  • c) Wiederholen des Schritts b), bis alle MR-Daten zur Rekonstruktion von Bildern aus der Schnittgruppe erfaßt sind (384),
  • d) Rekonstruieren (388) von Bildern der Schnitte in der Gruppe aus den MR-Daten und
  • e) Wiederholen der Schritte b), c) und d) für jede in Schritt a) definierte Schnittgruppe (390).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt b) den Schritt Erzeugen (372) eines Vorsättigungsbandes (372) enthält, das an die Schnittgruppe angrenzt, bevor MR-Daten daraus er­ faßt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt c) den Schritt Warten (380) eine TR-Periode lang zwischen den Wiederho­ lungen des Schritts b).
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anzahl von Schnitten in jeder in Schritt a) definierten Gruppe die gleich ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei MR-Daten von einigen Schnitten in einigen Schnittgruppen nicht erfaßt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt d) zur Rekonstruktion von Bildern für eine Schnittgruppe durchge­ führt wird, während Schritt b) zur Erfassung von MR-Daten für eine andere Schnittgruppe durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt c) zur Er­ fassung von MR-Daten für ein zweidimensionales k-Raum- Datenarray für jeden Schnitt in der Gruppe wiederholt wird, und ein Abschnitt jedes zweidimensionalen k-Raum-Datenarrays mit null aufgefüllt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Fast-Spin-Echo- Impulsfolge für jede Schnittgruppe verschieden ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Fast-Spin-Echo- Impulsfolge die Erzeugung von Abbildungsgradientenimpulsen (306, 414, 308, 309-313) enthält, und die Abbildungsgradien­ tenimpulse bezüglich der Dauer und Amplitude für jede Schnittgruppe optimiert werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schnitte von einer der Schnittgruppen (352-356) Schnitte von anderen Schnitt­ gruppen überschneiden, und wobei der Schritt e) den Schritt Warten (380) eine TR-Periode lang enthält, bevor die Schritte b), c) und d) wiederholt werden.
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