DE19907152A1 - Erfassung segmentierter Magnetresonanz-Abbildungs-Herzdaten unter Verwendung einer Echo-Planar-Abbildungs-Impulsfolge - Google Patents

Abstract

Erfindungsgemäß sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rekonstruktion von Mehrphasen-MR-Bildern offenbart, die den gesamten Herzzyklus genau darstellen. Eine segmentierte Echo-Planar-Abbildungs-(EPI-)Impulsfolge wird zur Erfassung von Daten fortlaufend während jedes Herzzyklus verwendet. Bilder werden retrospektiv durch Auswahl von Ansichten aus jedem Herzschlag, beruhend auf der Herzphase, rekonstruiert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf kernmagnetische Resonanzabbil­ dungsverfahren und -systeme. Insbesondere betrifft die Erfin­ dung die Erzeugung von Bildern bei einer schnellen Herz- Magnetresonanz-Abbildungserfassung.

Wird eine Substanz wie menschliches Gewebe einem gleichmäßi­ gen 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 sich in der x-y-Ebene und nahe der Larmorfrequenz befindet, kann das netto-ausgerichtete Moment M_z in die x-y-Ebene zur Erzeugung eines netto-transversalen magnetischen Moments M_t gedreht oder ge­ kippt werden. Ein Signal wird durch die angeregten Spins emittiert, nachdem das Anregungssignal B₁ aufgehört hat, und dieses Signal kann zur Ausbildung eines Bildes empfangen und verarbeitet werden.

Werden diese Signale zur Erzeugung von Bildern verwendet, werden Magnetfeldgradienten (G_x, G_y und G_z) verwendet. Typi­ scherweise wird der abzubildende Bereich durch eine Folge von Meßzyklen abgetastet, in denen diese Gradienten sich entspre­ chend dem bestimmten verwendeten Lokalisierungsverfahren ver­ ändern. Der resultierende Satz empfangener kernmagnetischer Resonanzsignale (NMR-Signale) wird digitalisiert und zur Re­ konstruktion des Bildes unter Verwendung eines vieler bekann­ ter Rekonstruktionsverfahren verarbeitet.

Die meisten gegenwärtig zur Erzeugung von medizinischen Bil­ dern verwendeten NMR-Abtastungen erfordern viele Minuten zur Erfassung der erforderlichen Daten. Die Verringerung dieser Abtastzeit ist ein wichtiger Punkt, da eine verringerte Ab­ tastzeit den Patientendurchsatz erhöht, den Patientenkomfort verbessert, die Bildqualität durch Verringerung von Bewe­ gungsartefakten verbessert und die Durchführung medizinischer Testvorgänge wie zeitgesteuerte pharmakologische Belastungs­ tests (beispielsweise eines mehrstufigen Dobutamin-Streß­ tests) ermöglicht. Es gibt eine Klasse von Impulsfolgen, die eine sehr kurze Wiederholzeit (TR) aufweisen und voll­ ständige Abtastungen liefern, die in Sekunden anstelle von Minuten ausgeführt werden können. Bei Anwendung bei der Herzabbildung kann beispielsweise eine vollständige Abta­ stung, aus der eine Folge von das Herz bei verschiedenen Pha­ sen seines Zyklus oder an verschiedenen Schnittorten zeigen­ den Bildern rekonstruiert werden kann, während eines einzigen Luftanhaltens erfaßt werden.

Es gibt zwei übliche Verfahren zur Erfassung von Herz- Magnetresonanzbildern. Das erste ist eine herkömmliche vor­ ausschauend gesteuerte Einphasen-Mehrschnitt-Spin-Echo-Folge. In jedem Herzzyklus werden Daten an unterschiedlichen räumli­ chen Orten mit dem gleichen k-Raum-Phasenkodierwert erfaßt. Bilder an den verschiedenen räumlichen Orten werden dann bei verschiedenen zeitlichen Phasen des Herzzyklus erfaßt. Da le­ diglich eine k-Raum-Linie pro Herztrigger erfaßt wird, dauert eine typische Abtastung mit 128 k-Raum-Ansichten in der Pha­ senkodierrichtung 128 Herzschläge bis zur Vervollständigung. Die Folgenwiederholzeit (TR) ist dann die Herz-R-R-Intervallzeit.

Eine kurze TR-gesteuerte Gradientenecho-Impulsfolge kann zur Erfassung von (CINE-) Bildern bei mehreren Zeitrahmen des Herzzyklus verwendet werden. Wie es in der US-A-4 710 717 be­ schrieben ist, laufen herkömmliche CINE-Impulsfolgen asyn­ chron mit dem Herzzyklus, wobei der Phasenkodierwert bei je­ dem R-Wellen-Trigger zu einem neuen Wert schreitet. Bei der CINE-Impulsfolge wird jeder RF-(Hochfrequenz-)Anregungsimpuls an dem gleichen räumlichen Ort angelegt und in Intervallen von TR während des Herzzyklus wiederholt. Da die Folge asyn­ chron läuft, können die RF-Anregungsimpulse zu verschiedenen Zeitverzögerungen von der R-Welle von einem Herzzyklus zu dem nächsten auftreten. Bei Erfassung der nächsten Herz-R-Welle werden die erfaßten Daten aus dem vorhergehenden R-R-Intervall umsortiert und in gleichmäßig verteilte Zeitrahmen in dem Herzzyklus interpoliert. Dieses Verfahren der Steue­ rung ist auch als retrospektive Steuerung bekannt, da die Da­ ten für das vorhergehende R-R-Intervall lediglich nach der Erfassung des aktuellen R-Wellen-Triggers umsortiert werden.

Wie bei der gesteuerten Spin-Echo-Impulsfolge wird lediglich eine k-Raum-Phasenkodieransicht pro Herzschlag erfaßt. Die Gesamtbilderfassungszeit ist dann in der Größenordnung von 128 Herzschlägen.

Schnellere Abtastzeiten können durch Segmentieren des k-Raums und Erfassen mehrfacher Phasenkodier-k-Raum-Ansichten pro R-R-Intervall erreicht werden. Die Abtastzeit wird durch einen Faktor gleich dem der Anzahl von pro Bild pro R-R-Intervall erfaßten k-Raum-Ansichten beschleunigt. Auf diese Weise kann eine typische CINE-Erfassung mit einer Matrixgröße von 128 Bildelementen in der Phasenkodierrichtung in nur 16 Herz­ schlägen abgeschlossen werden, wenn 8 k-Raum-Ansichten pro Segment erfaßt werden.

Mehrere Phasen des Herzzyklus können durch wiederholte Erfas­ sung des gleichen k-Raum-Segments in jedem R-R-Intervall je­ doch durch Zuordnung der zu unterschiedlichen Zeitpunkten in dem Herzzyklus erfaßten Daten zu unterschiedlichen Herzphasen visualisiert werden. Somit wird der Herzzyklus mit einer zeitlichen Auflösung gleich der Zeit abgetastet, die zur Er­ fassung von Daten für ein einzelnes Segment erforderlich ist, so daß sich ergibt

Zeitliche Auflösung = vps × TR,

wobei vps die Anzahl der k-Raum-Linien pro Segment und TR die Impulsfolgenwiederholzeit ist. Die Gesamtabtastzeit ergibt sich dann zu:

wobei yres die Anzahl an Phasenkodieransichten in dem Bild ist. Typischerweise werden bei einem Bild 128 oder mehr Pha­ senkodieransichten und auch oft 8 Ansichten pro Segment ver­ wendet.

Bei segmentierten k-Raum-Abtastungen kann die Gesamtab­ tastzeit durch Erhöhen der Anzahl an Ansichten pro Segment (vps) wesentlich verringert werden. Jedoch geschieht dies auf Kosten der zeitlichen Bildauflösung. Wie es in der US-A-5 377 680 beschrieben ist, kann die zeitliche Bildauflösung durch gemeinsames Nutzen von Ansichten zwischen angrenzenden Zeit­ segmenten zur Erzeugung von über verschiedene Zeitpunkte ge­ mittelten Bildern erhöht werden. Die wahre zeitliche Bildauf­ lösung bleibt unverändert, aber die effektive zeitliche Auf­ lösung ist verdoppelt. Ein gemeinsames Nutzen von Ansichten kann somit die Anzahl an Herzphasenbildern erhöhen, die ohne Beeinflussung der Art und Weise rekonstruiert werden, mit der die k-Raum-Daten erfaßt werden.

Vorausschauend gesteuerte, segmentierte k-Raum-Folgen wurden fuhr die Herzabbildung hauptsächlich deshalb populär, da Bil­ der während eines Luftanhaltens erhalten werden können, und daher keine Atmungsartefakte aufweisen. Bilder werden durch Erfassung von Daten über eine Folge von Herzschlägen ausge­ bildet, wobei die Datenerfassung bezüglich des QRS-Komplexes des EKGs gesteuert wird. Die Beurteilung der Herfunktion wird typischerweise unter Verwendung einer EKG-gesteuerten segmen­ tierten schnellen k-Raum-Gradientenecho-(FGRE-) Impulsfolge durchgeführt. Mit diesem Ansatz werden Mehrphasenbilder des Herzens mit einer zeitlichen Auflösung von annähernd 40-80 ms typischerweise in 10-25 Sekunden normalerweise während ausgesetzter Atmung (Luftanhalten) erfaßt. Bei jedem Herz­ schlag wird ein Segment wiederholt (bei mehreren Herzphasen) ausgegeben, wobei jedes Segment aus N_vps FGRE-Impulsfolgenwiederholungen besteht, wobei N_vps die Anzahl an Ansichten pro Segment ist. Innerhalb eines Segments erfaßt jede FGRE-Impulsfolgenwiederholung eine unterschiedliche Zei­ le bzw. Linie von Daten (eine Ansicht), so daß N_vps unter­ schiedliche Ansichten pro Segment erfaßt werden. Sind bei­ spielsweise 128 Ansichten pro Bild erforderlich, und sind N_vps = 8 und TR = 10 ms, sind 16 Herzschläge (annähernd 16 Sekun­ den) zur Erfassung eines vollständigen Satzes von Mehrphasen- Herzbildern an jedem Herzort erforderlich, und die nominale zeitliche Auflösung jedes Bildes beträgt 80 ms. In der Praxis werden typischerweise 12-15 das gesamte Herz abdeckende Orte in der Orientierung der kurzen Achse abgetastet. Daher sind unter Verwendung einer herkömmlichen segmentierten k-Raum- FGRE-Impulsfolge 12-15 Luftanhalt-Vorgänge jeweils mit einer annähernden Dauer von 16 Sekunden erforderlich. Ein derartig langes Luftanhalten kann für einige Patienten mit einer Herz­ krankheit unangemessen hoch sein, und kann zur Erfüllung der zeitlichen Anforderungen eines funktionalen Herzbelastungs­ test einschränkend sein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Ab­ tastzeit zur Erfassung von kernmagnetischen Resonanz- Herzphasenbildern zu verkürzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zur Erfassung von Herzphasenbildern und insbesondere durch ein Verfahren ge­ löst, das die Abtastzeit zur Erfassung derartiger Bilder we­ sentlich verkürzt. Das Verfahren beinhaltet die Schritte: Er­ zeugen eines Herzsignals, das die Phase des Patientenherzes während jedes Herzzyklus anzeigt, und Erfassen eines oder mehrerer Segmente von k-Raum-NMR-Daten bei einem oder mehre­ ren Herzphasen während jeder Folge von Herzzyklen derart, daß die aufeinanderfolgenden Segmente den k-Raum abtasten und ein Bild an der einen oder der mehreren Herzphasen rekonstruiert werden kann, wobei jedes Segment als Vielzahl von Echo-Planar-Abbildungs-(EPI-)Impulsfolgen ausgeführt wird und eine Vielzahl separat phasenkodierter NMR-Echosignale während je­ der EPI-Impulsfolge erfaßt wird.

Durch die Erfassung einer Vielzahl von NMR-Echosignalen wäh­ rend jeder Impuls folge des Segments wird der k-Raum mit höhe­ rer Rate abgetastet. Infolgedessen sind weniger aufeinander­ folgende Herzzyklen zur Ansammlung ausreichender k-Raum-NMR-Daten erforderlich, aus denen ein Herzbild rekonstruiert wer­ den kann. Eine typische Abtastung kann von 16 auf 8 oder 4 Herzzyklen verringert werden, was eine signifikante Verringe­ rung bezüglich der Zeit darstellt, während der ein Patient die Luft anhalten muß.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Aus­ führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeich­ nung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines MRI-Systems, bei dem die Er­ findung angewendet wird,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendeten EPI-Impulsfolge und

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Erfassung von MR-Daten während eines Herzzyklus unter Verwendung der in Fig. 2 dar­ gestellten EPI-Impulsfolge.

In Fig. 1 sind die Hauptkomponenten eines bevorzugten Magne­ tresonanz-Abbildungssystems (MRI-Systemß) gezeigt, das die Erfindung beinhaltet. Der Betrieb des Systems wird von einer Bedienerkonsole 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 und ermöglicht einem Bediener die Steuerung der Erzeugung und Anzeige von Bildern auf dem Bildschirm bzw. der Anzeigeeinrichtung 104. Das Computersy­ stem 107 beinhaltet eine Anzahl von Einrichtungen, die mit­ einander über eine Rückwandplatine kommunizieren. Diese bein­ halten eine Bildverarbeitungseinrichtung 106, eine Zentral­ verarbeitungseinrichtung (CPU) 108 und eine Speichereinrich­ tung 113, die als Bildspeicher zur Speicherung von Bilddaten­ arrays bekannt ist. Das Computersystem 107 ist mit einem Plattenspeicher 111 und einem Bandlaufwerk 112 zur Speiche­ rung von Bilddaten und Programmen verbunden, und kommuniziert mit einer separaten Systemsteuerung 122 über eine serielle Hochgeschwindigkeitsverbindung 115.

Die Systemsteuerung 122 beinhaltet einen Satz von Einrichtun­ gen, die miteinander durch eine Rückwandplatine verbunden sind. Diese beinhalten eine Zentralverarbeitungseinrichtung (CPU) 119 und eine Impulserzeugungseinrichtung 121, die mit der Bedienerkonsole 100 über eine serielle Verbindung 125 verbunden ist. Über diese Verbindung 125 empfängt die System­ steuerung 122 Befehle vom Bediener, die die durchzuführende Abtastfolge anzeigen. Die Impulserzeugungseinrichtung 121 be­ dient die Systemkomponenten zur Ausführung der gewünschten Abtastfolge. Sie erzeugt Daten, die den Zeitverlauf, die Stärke und Form der zu erzeugenden RF-Impulse und dem Zeit­ verlauf und die Länge des Datenerfassungsfensters anzeigen. Die Impulserzeugungseinrichtung 121 ist mit einem Satz von Gradientenverstärkern 127 zur Anzeige des Zeitverlaufs und der Form der während der Abtastung zu erzeugenden Gradienten­ impulse verbunden. Die Impulserzeugungseinrichtung 121 emp­ fängt auch Patientendaten von einer physiologischen Erfas­ sungssteuereinrichtung 129, die Signale von einer Vielzahl verschiedener mit dem Patienten verbundener Sensoren, wie EKG-Signale von an den Patienten angebrachten Elektroden, empfängt. Schließlich ist die Impulserzeugungseinrichtung 121 mit einer Abtastraumschnittstellenschaltung 133 verbunden, die Signale von verschiedenen mit dem Zustand des Patienten und des Magnetsystems verbundenen Sensoren empfängt. Über die Abtastraumschnittstellenschaltung 133 empfängt ein Patienten­ positionierungssystem 134 auch Befehle zur Bewegung des Pati­ enten an die gewünschte Position zur Abtastung.

Die durch die Impulserzeugungseinrichtung 121 erzeugten Gra­ dientensignalverläufe werden einem aus G_x-, G_y- und G_z-Ver­ stärkern bestehenden Gradientenverstärkersystem 127 zuge­ führt. Jeder Gradientenverstärker erregt eine entsprechende Gradientenspule in einer allgemein mit 139 bezeichneten An­ ordnung zur Erzeugung der Magnetfeldgradienten, die zur Posi­ tionskodierung erfaßter Signale verwendet werden. Die Gra­ dientenspulenanordnung 139 bildet einen Teil einer Magnet­ anordnung 141, die einen Polarisationsmagneten 140 und eine Ganzkörper-RF-(Hochfrequenz-)Spule 152 beinhaltet. Eine Sen­ de-/Empfangseinrichtung 150 in der Systemsteuerung 122 er­ zeugt Impulse, die durch einen RF-Verstärker 151 verstärkt und der RF-Spule 152 durch einen Sende-/Empfangsschalter 154 zugeführt werden. Die durch die angeregten Kerne in dem Pati­ enten abgestrahlten resultierenden Signale können durch die gleiche RF-Spule 152 erfaßt und über den Sende-/Empfangs­ schalter 154 einem Vorverstärker 153 zugeführt wer­ den. Die verstärkten NMR-Signale werden in dem Empfängerab­ schnitt der Sende-/Empfangseinrichtung 150 demoduliert, ge­ filtert und digitalisiert. Der Sende-/Empfangsschalter 154 wird durch ein Signal von der Impulserzeugungseinrichtung 121 zur elektrischen Verbindung des RF-Verstärkers 151 mit der Spule 152 während des Sendemodus und zur Verbindung des Vor­ verstärkers 153 während des Empfangsmodus gesteuert. Der Sen­ de-/Empfangsschalter 154 ermöglicht auch die Verwendung einer separaten RF-Spule (beispielsweise einer Oberflächenspule) in dem Sende- und 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. Wenn die Abtastung abgeschlossen ist, wurde ein Array aus rohen k-Raum-Daten in der Speichereinrichtung 160 erfaßt. Wie es nachstehend näher beschrieben ist, werden die­ se rohen k-Raum-Daten in separate k-Raum-Datenarrays für je­ des zu rekonstruierende Herzphasenbild neu angeordnet, und jedes dieser Arrays wird in eine Arrayverarbeitungseinrich­ tung 161 eingegeben, die eine Fourier-Transformation bei den Daten in ein Array aus Bilddaten ausführt. Diese Bilddaten werden über die serielle Verbindung 115 dem Computersystem 107 zugeführt, wo sie auf dem Plattenspeicher 111 gespeichert werden. Im Ansprechen auf von der Bedienerkonsole 100 empfan­ gene Befehle können diese Bilddaten auf dem Bandlaufwerk 112 archiviert oder durch die Bildverarbeitungseinrichtung 106 weiterverarbeitet und der Bedienerkonsole 100 zugeführt und auf der Anzeigeeinrichtung 104 dargestellt werden. Eine aus­ führlichere Beschreibung der Sende-/Empfangseinrichtung 150 ist in der US-A-4 952 877 und der US-A-4 992 736 gegeben.

Die bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel angewendete EPI-Impulsfolge ist in Fig. 2 dargestellt. Ein 10E-RF-Anregungs­ impuls 250 wird unter Anwesenheit eines Schnittaus­ wahlgradientenimpulses 251 zur Erzeugung einer transversalen Magnetisierung in einem Schnitt angelegt. Im ganzen werden vier separate NMR-Echosignale, die mit 253 bezeichnet sind, während der EPI-Impulsfolge erfaßt. Jedes NMR-Echosignal 253 wird zur Abtastung einer Linie des k_y-Raums in verschachtel­ ter nachstehend näher beschriebener Art und Weise einzeln phasenkodiert. Obwohl bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel lediglich vier NMR-Echosignale 253 erfaßt werden, können bei einigen Anwendungen bis zu 16 NMR-Echosignale 253 erfaßt wer­ den.

Die NMR-Echosignale 253 sind durch das Anlegen eines oszil­ lierenden Auslesegradienten 255 erzeugte Gradienten-Rückruf- Echos. Die Auslesefolge wird mit einer Vorphasen- Auslesegradientenkeule 256 gestartet, und die Echosignale 253 werden erzeugt, wenn der Auslesegradient zwischen positiven und negativen Werten oszilliert. Im ganzen werden N_x (beispielsweise N_x = 128 bis 256) Abtastungen jedes NMR-Echosignals 253 während jedes Auslesegradientenimpulses 255 genommen. Die vier aufeinanderfolgenden NMR-Echosignale 253 werden durch eine Folge von Phasenkodier-Gradientenimpulsen 258 separat phasenkodiert. Eine Vorphasen-Phasenkodierkeule 259 tritt auf, bevor die Echosignale erfaßt werden, um die erste Ansicht an dem gewünschten Ort im k-Raum zu positionie­ ren. Nachfolgende Phasenkodierimpulse 258 treten auf, wenn die Auslesegradientenimpulse 250 die Polarität wechseln, und sie durchschreiten die Phasenkodierung durch den k_y-Raum nach oben. Zur Erfassung eines vollständigen Bildes wird diese Im­ pulsfolge 32 mal (d. h. 128/4) wiederholt, und die Vorphasen­ keule 259 verändert sich jedesmal zur Abtastung eines unter­ schiedlichen Teils des k-Raums. Mit einer Impulswiederholrate (TR) von 10 ms kann ein vollständiges Bild in ungefähr 320 ms erfaßt werden.

Da das Herz schlägt, verändert sich seine Form wesentlich über ein Zeitintervall von 320 ms. Daher wird eine EKG-gesteuerte, segmentierte k-Raum-Datenerfassung durchgeführt. Außerdem werden Daten über den Herzzyklus derart erfaßt, daß Bilder zu verschiedenen Phasen des Herzzyklus rekonstruiert werden können. Diese Erfassung ist in Fig. 3 für einen ein­ zelnen Herzschlag veranschaulicht.

Gemäß Fig. 3 wird ein Segment 202 des k-Raums währen des R-R-Intervalls zwischen Herztriggersignalen 200 wiederholt er­ faßt. Die Länge des R-R-Intervalls ist eine Funktion der Herzfrequenz des Patienten, und in dem gezeigten Beispiel werden zehn Wierholungen des Segments S₁ über den Herzzyklus erfaßt, beginnend mit einem voreingestellten Zeitintervall nach dem EKG-Triggersignal 200. Jede Wierholung des Segments S₁ ist eine identische Abtastung eines Abschnitts des k-Raums von dem gleichen Schnittort durch das Herz. Der alleinige Un­ terschied besteht darin, daß jedes Wierholsegment S₁ zu einer unterschiedlichen Phase des Herzzyklus erfaßt wird.

Jedes Segment besteht aus vier Echoplanarbildaufnahmen 204 (EPI₁ bis EPI₄). Wie es vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben ist, werden bei jeder EPI-Aufnahme (EPI₁ bis EPI₄) vier NMR-Signale 253 bei vier verschiedenen Phasenko­ dierungen zur Abtastung von vier verschiedenen Ansichten (V₁ bis V₄) des k-Raums erfaßt. Die vier Ansichten sind bei jeder EPI-Aufnahme 204 derart verschieden, daß im ganzen 16 unter­ schiedliche Ansichten während jedes Segments 202 erfaßt wer­ den.

Die Erfassung wird über acht aufeinanderfolgende Herzzyklen fortgesetzt. Nach jedem Herzzyklus werden die durch jedes Segment 202 erfaßten bestimmten Ansichten derart geändert, daß im ganzen 128 unterschiedliche Ansichten nach acht Herz­ schlägen erfaßt sind. Dann kann ein 128-mal-128-Bild­ elementbild zur Veranschaulichung des Herzens bei zehn unterschiedlichen Phasen seines Herzzyklus rekonstruiert wer­ den. Durch Interpolation, wie es in der US-A-5 377 680 be­ schrieben ist, kann die Anzahl von Rahmen- bzw. Einzelbildern auf 20 verdoppelt werden. Üblicherweise wird der Vorgang 12 bis 15 mal an verschiedenen Schnittorten durch das Herz zur Ausbildung ausreichender Informationen für eine Analyse der Herzfunktion wiederholt.

Ein Merkmal der Erfindung ist die Reihenfolge, mit der die Phasenkodieransichten während der Abtastung erfaßt werden. Insbesondere wird der k-Raum in verschachtelter anstelle se­ quentieller Art und Weise abgetastet. Dies wird durch eine Phasenkodierung jedes NMR-Echosignals 253 zur Abtastung von ky-Linien an über den k-Raum verteilten Orten während jeder Aufnahme erreicht. Die bevorzugte verschachtelte Abtastung für die Vier-Echo-Aufnahme (-Shot) ist in Tabelle 1 gezeigt.

TABELLE 1

Eine von unten nach oben verschachtelte Phasenkodierreihen­ folge ist mit 72 ky-Linien gezeigt, die während der Abtastung abgetastet werden. Der Fuß des k-Raums wird unter Verwendung der Zahl 1 für die unterste Zeile und der Zahl 72 für die oberste Zeile numeriert. Die während jeder Aufnahmen erfaßten Abtastlinien sind gleichmäßig über den k-Raum verteilt, wäh­ rend die Abtastung zwischen aufeinanderfolgenden Aufnahmen und zwischen aufeinanderfolgenden Segmenten sequentiell ist.

Vorstehend sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rekon­ struktion von Mehrphasen-MR-Bildern beschrieben, die den ge­ samten Herzzyklus genau darstellen. Eine segmentierte Echo- Planar-Abbildungs-(EPI-)Impulsfolge wird zur Erfassung von Daten fortlaufend während jedes Herzzyklus verwendet. Bilder werden retrospektiv durch Auswahl von Ansichten aus jedem Herzschlag beruhend auf der Herzphase rekonstruiert.

Claims (7)

1. Verfahren zur Erfassung eines Herzphasenbildes eines Patientenherzens unter Verwendung eines MRI-Systems mit den Schritten

• a) Erzeugen eines Herzsignals, das die Phase des Patien­ tenherzens während jedes Herzzyklus anzeigt,
• b) Erfassen eines Segments von k-Raum-NMR-Daten bei ei­ ner ersten Herzphase während jedes einer Folge von Herzzy­ klen, wobei die erfaßten Segmente einen ausreichenden Ab­ schnitt des k-Raums derart abtasten, daß ein Bild aus den er­ faßten NMR-Daten rekonstruiert werden kann, und
• c) Rekonstruieren eines Herzphasenbildes aus den erfaß­ ten NMR-Daten,
  wobei jedes Segment aus k-Raum-NMR-Daten durch Durchführung einer Vielzahl von Impuls folgen mit dem MRI-System zur Abta­ stung eines unterschiedlichen Abschnitts des k-Raums während jeder Impulsfolge erfaßt wird, und wobei jede Impulsfolge durch Erzeugung einer transversalen Magnetisierung mit einem RF-Anregungsimpuls und Erfassung einer Vielzahl separat pha­ senkodierter NMR-Echosignale durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Impulsfolgen Echoplanar-Abbildungsimpulsfolgen sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Vielzahl von Herzphasenbildern durch Wiederholung des Schritts b) zu zu­ sätzlichen Herzphasen während jedes der Folge der Herzzyklen und durch Wiederholen des Schritts c) mit den bei jeder zu­ sätzlichen Herzphase erfaßten NMR-Daten erfaßt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Phasenkodierun­ gen in jeder Impulsfolge derart ausgewählt werden, daß die Abtastung des k-Raums über den k-Raum verteilt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei aufeinanderfolgende Impulsfolgen in jedem Segment den k-Raum in sequentieller Reihenfolge abtasten.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei aufeinanderfolgende Segmente den k-Raum in sequentieller Reihenfolge abtasten.

7. Vorrichtung zur Erfassung eines Herzphasenbildes ei­ nes Patientenherzens unter Verwendung eines MRI-Systems mit
einer Einrichtung zur Erzeugung eines Herzsignals, das eine Phase des Patientenherzens während jedes Herzzyklus an­ zeigt,
einer Einrichtung zur Erfassung eines Segments von k-Raum-NMR-Daten bei einer ersten Herzphase während jedes einer Folge von Herzzyklen, wobei die erfaßten Segmente einen aus­ reichenden Abschnitt des k-Raums derart abtasten, daß ein Bild aus den erfaßten NMR-Daten rekonstruiert werden kann, und
einer Einrichtung zur Rekonstruktion eines Herzphasen­ bildes aus den erfaßten NMR-Daten,
wobei jedes Segment der k-Raum-NMR-Daten durch Durchfüh­ rung einer Vielzahl von Impulsfolgen mit dem MRI-System zur Abtastung eines unterschiedlichen Abschnitts des k-Raums wäh­ rend jeder Impulsfolge erfaßt wird, und jede Impulsfolge durch Erzeugung einer transversalen Magnetisierung mit einem RF-Anregungsimpuls und Erfassung einer Vielzahl separat pha­ senkodierter NMR-Echosignale durchgeführt wird.