DE3731473A1 - Verfahren und vorrichtung zur magnetresonanz-abbildung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Magnetresonanz- oder MR-Abbildungsvorrichtung unter Nutzung der MR-Erscheinung zum eingriffsfreien (noninvasively) Messen oder Gewinnen von Informationen über Dichte und Relaxionszeit eines bestimmten (Atom-)Kerns in einem gegebenen Bereich, z. B. einer (Schnitt-)Scheibe eines Untersuchungs-Körpers oder -Objekts, zwecks Erzeugung von für medizinische Diagnose brauchbaren MR-Abbildungen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung für MR-Abbildung, wobei getrennte MR-Bilder oder -Abbildungen von Wasser und Fett des Körpers erhalten werden können.

Bei einem typischen MR-Abbildungsverfahren zum Gewinnen (obtaining) eines MR-Bilds von Wasserstoffkernen, d. h. Protonen, können das komplexe Bild von Protonen in Wasser und das komplexe Bild von Protonen in Fett(gewebe) nicht getrennt und unabhängig voneinander erhalten werden. Unter Nutzung der sog. chemischen Verschiebungserscheinung (wobei z. B. die Protonen in Wasser und Fett im gleichen Magnetfeld auf verschiedenen Frequenzen in Resonanz gelangen) können dagegen die MR-Bilder von Wasser und Fett getrennt gewonnen werden. Diese Art eines Abbildungsverfahrens zum Trennen der MR-Bilder von Wasser und Fett ist von W. T. Dixon in "Radiology", 1984, S. 153, vorgeschlagen. Im folgenden ist dieses Verfahren anhand von Fig. 1 kurz erläutert.

Während gemäß Fig. 1 ein Untersuchungs-Körper mit einem Statik(magnet)feld beaufschlagt ist, wird der Körper mit einem Gradient(magnet)feld für die Scheibenbestimmung (Statikfeld auf Gradientfeld nicht dargestellt) und einem π/2-Impuls (90°-Impuls) beaufschlagt; nach Ablauf der Zeitspanne (TE/2)-Δ T ab der Anlegung des π/2-Impulses wird der Körper mit dem nicht dargestellten Gradientfeld für Scheibenbestimmung und einem π-Impuls (180°-Impuls) beaufschlagt. Nach Ablauf der Zeitspanne TE ab der Anlegung des π/2-Impulses wird ein MR-Echo beobachtet. (Gewünschtenfalls können ein Phasencodiergradientfeld oder ein Auslesegradientfeld angewandt werden.) In diesem Fall entspricht das Intervall τ 1 zwischen dem π/2-Impuls und dem π-Impuls

τ 1 = (TE/2)-Δ T

Darin ist TE, die Echozeit, das Intervall zwischen dem f/2-Impuls und dem MR-Echo, und das Intervall τ 2 zwischen dem π-Impuls und dem MR-Echo entspricht

τ 2 = (TE/2) + Δ T.

Mithin gilt:

τ 2-τ 1 = 2Δ T.

Wenn die chemische Verschiebung von Protonen in Wasser und Fett (im folgenden Wasser- und Fettprotonen genannt) mit δ bezeichnet wird, weisen die Wasser- und Fettprotonen aufgrund der Zeitverzögerung von 2Δ T eine Phasendifferenz von

Δψ = δγ H₀(2Δ T) (1)

auf, worin γ = eine Larmor-Konstante oder ein gyromagnetisches Verhältnis und H₀=eine Statikfeldintensität bedeuten.

Es sei nunmehr angenommen, daß Δ T = π/(2δγ H₀) gilt, was Δψ = π ergibt, und daß die Wasserphase der Fettphase entgegengesetzt ist. Die zu dieser Zeit, f π, gewonnenen Bilddaten lassen sich wie folgt ausdrücken:

f π = f _W -f _F (2)

Darin bedeuten: f _W = Wasserverteilungsinformation und f _F = Fettverteilungsinformation.

Bei den mit gewöhnlicher bzw. normaler Abbildung oder zum Zeitpunkt Δ T= 0 gewonnenen Bilddaten f₀ sind die Wasserprotonen mit den Fettprotonen in Phase. Daher gilt:

f₀ = f _W + f _F (3)

Die Addition von Gleichungen (2) und (3) ergibt f _W = f₀ + f f)/2; die Subtraktion von Gleichung (2) von Gleichung (3) ergibt f _F = (f₀-f π)/2.

Die obigen Ausführungen sind eine Zusammenfassung des von W. T. Dixon vorgeschlagenen Abbildungsverfahrens.

Im Folgenden sei die Inhomogenität des Statikfelds betrachtet. Diese Imhomogenität bei der MR-Abbildung, die in Abhängigkeit von der Größe oder dem Zustand eines Bildaufnahmebereichs variiert, wird zu mehreren ppm (Teile pro Million Teile) oder weniger vorausgesetzt, wenn ein mittels eines typischen Systems untersuchter Körper ein menschlicher Körper ist. Diese Inhomogenität kann durch Δ H abhängig von den räumlichen Positionen oder Koordinaten (x, y, z) ausgedrückt werden. Da die chemische Verschiebung etwa 3,5 ppm entspricht, ist die Inhomogenität Δ H der chemischen Verschiebung nahezu gleich oder in einigen Fällen größer als diese. Aufgrund der Inhomogenität des Statikfelds wird somit ein(e) Bild oder Abbildung verzeichnet. Diese Verzeichnung (distortion) wird als Statikfeldverzeichnung bezeichnet. Die Bilddaten f π (x,y) enthalten tatsächlich den Einfluß der Inhomogenität Δ H. Diese tatsächlichen Bilddaten π (x,y), die den Einflußt von Δ H enthalten, lassen sich ausdrücken zu:

π (x,y) = e ^{i γΔ H(x,y) · (2Δ T)} (f _W (x,y)-f _F (x,y)) (4)

In Gleichung (4) steht (x,y) für die Position im Koordinatensystem, das auf einer die Ziel-Scheibe einschließenden Ebene zweckmäßig bestimmt wird. Da die Inhomogenität Δ H des Statikfelds, wie erwähnt, von den räumlichen Positionen oder Raumpositionen abhängt, erscheinen in einem rekonstruierten Bild, abhängig von den Pixels, verschiedene Einflüsse. Gemäß dem Dixon-Bericht wird die Absolutgröße einer komplexen Zahl tatsächlicher Bilddaten π, nämlich |f _W -f _F |, abgeleitet (obtained) und für f _W -f _F benutzt. In diesem Fall wird nicht unterschieden, ob f _W größer oder kleiner ist als f _F , so daß die Statikfeldverzeichnung nicht einwandfrei kompensiert werden kann. Diese Statikfeldverzeichnung Δ H(x,y) kann wie folgt kompensiert werden:

Das Bild eines Wasserphantoms (Wasserphantombild) wird im voraus in der Sequenz mit Δ T = π/(2δγ H₀) aufgenommen, wie dies zur Gewinnung von π geschieht, und seine Bilddaten sind/werden mit π (x,y) bezeichnet, was sich wie folgt ausdrücken läßt:

π (x,y) = e ^{i γΔ H(x,y) · (2Δ T)} p₀(x,y) (5)

In Gleichung (5) steht p₀(x,y) für die Bilddaten des Wasserphantoms, wenn Δ T = 0 gilt. (Wie sich aus Gleichung (4) ergibt, sind die im Fall von Δ T = 0 erlangten (attained) Bilddaten durch die Inhomogenität Δ H des Statikfelds nicht beeinflußt.) Damit gilt:

Wenn f π (x,y) in Gleichung (6) gleich f _W (x,y)-f _F (x,y) ist, kann die Statik(feld)verzeichnung kompensiert werden.

Für die Durchführung dieser Kompensation ist es jedoch nötig, ausreichend genaue kompensierende Bilddaten π einzusetzen. Da die Berechnung mittels solcher genauer Daten kompliziert durchzuführen ist, erfordert sie eine sehr lange Zeit. Die Kompensation für das (des) Feld(s) ist daher praktisch ungünstig.

Unter Vernachlässigung der Statikfeldverzeichnung lassen sich getrennte Bilddaten für Wasser und Fett einer für die medizinische Diagnose geeigneten Güte nicht erzielen.

Im Hinblick auf die oben geschilderten Gegebenheiten liegt damit der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung für Magnetresonanz- oder MR-Abbildung zu schaffen, mit denen eine Statikfeldverzeichnung schnell und einwandfrei kompensiert werden kann, um auf diese Weise schnell getrennte Wasser- und Fettbilder einer für medizinische Diagnose geeigneten Güte zu liefern.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen gekennzeichneten Maßnahmen und Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße MR-Abbildungsvorrichtung, bei welcher mittels eines Statikfelds, eines Gradientfelds und eines Anregungsimpulses Magnetresonanz des Spins eines spezifischen Kerns (Kernspinresonanz) hervorgerufen und durch Beobachtung eines MR-Signals ein die Dichteverteilung dieses Kerns in einem Zielbereich eines untersuchten Körpers erlangt oder abgeleitet werden, liefert mindestens eines der Dichteverteilungsbilder von Protonen im Wasser des Körpers und von Protonen im Körperfett. Damit werden komplexe Bilddaten π, welche die Verteilung der Magnetresonanz in einem Wasserphantom repräsentieren, und komplexe Bilddaten f, welche die Magnetresonanzverteilung im Körper repräsentieren, gewonnen. Die Bilddaten π werden in der ersten Anregungssequenz erfaßt (acquired), in welcher die Phase des MR-Signals für die Wasserprotonen derjenigen für die Fettprotonen entgegengesetzt ist, und die Bilddaten π werden ebenfalls in der ersten Anregungssequenz erfaßt. Durch Vergleichen dieser Bilddaten f und π wird unterschieden, welche der Dichten von Wasser- und Fettprotonen dominierend ist. Auf der Grundlage des Unterscheidungsergebnisses wird die Verzeichnungskomponente des Statikfelds in den Bilddaten kompensiert.

Die erste Anregungssequenz ist typischerweise derart, daß zunächst ein π/2-Impuls (90°-Impuls) an den Körper angelegt und nach Ablauf einer Zeit(spanne) (TE/2)-Δ T, mit TE = Echozeit, der Körper mit einem π-Impuls (180°-Impuls) beaufschlagt wird.

Bei einer typischen Vorrichtung oder Anordnung, auf welche die Erfindung angewandt ist, werden Vergleich und Unterscheidung (oder Diskriminierung) der MR-Bilddaten π eines Wasserphantoms und der MR-Bilddaten π des Körpers durch Ableitung oder Gewinnung des reellen zweidimensionalen inneren Produkts von π und π und anschließende Unterscheidung des Vorzeichens (positiv oder negativ) des Produkts durchgeführt. Die Verzeichnung von π wird durch Bestimmung des Vorzeichens von | π| nach Maßgabe des unterschiedenen (oder diskriminierten) Vorzeichens kompensiert.

Die MR-Bilddaten f _W und f _F von (für) Wasser und Fett werden getrennt durch Anwendung der Dixon-Methode auf das Kompensationsergebnis f π und die in der zweiten Anregungssequenz gewonnenen (obtained) Bilddaten f₀ erhalten (attained).

Die zweite Anregungssequenz ist tpyischerweise derart, daß zunächst ein π/2-Impuls an dem Körper angelegt und nach Ablauf der Zeit (TE/2) der Körper mit einem π-Impuls beaufschlagt wird.

Bei der erfindungsgemäßen MR-Abbildungsvorrichtung wird durch Vergleichen der in der ersten Anregungssequenz gewonnenen Bilddaten π eines Wasserphantoms und der in der ersten Anregungssequenz gewonnenen Bilddaten π des Körpers unterschieden, welche die Dichte von Protonen in den Bilddaten π, d. h. die Dichte der Wasserprotonen oder die der Fettprotonen, dominierend ist. In Übereinstimmung mit dem Untersuchungsergebnis wird die Statikfeldverzeichnung von kompensiert. Vergleich und Unterscheidung werden einfach lediglich durch Diskriminieren des Vorzeichens des reellen zweidimensionalen inneren Produkts ausgeführt, wodurch die Rechenzeit verkürzt wird. Da weiterhin die Kompensation lediglich durch die Vorzeichenunterscheidung oder -diskriminierung erfolgt und die Inhomogenität des Statikfelds nicht übermäßig lokalisiert ist, können die für die Kompensation benutzten Daten π grob sein. Anhand des Kompensationsergebnisses f π und des in der zweiten Anregungssequenz gewonnenen MR-Bilds f₀ des Körpers werden die MR-Bilder für Wasser und Fett im Körper getrennt geformt. Mit dieser Abbildungsvorrichtung können die Statikfeldverzeichnung schnell kompensiert und für medizinische Diagnose geeignete getrennte Wasser- und Fettbilder schnell geliefert werden.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Anregungssequenz bei einer MR-Abbildungsvorrichtung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer MR-Abbildungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der bei der Vorrichtung nach Fig. 2 ausgeführten Vorgänge oder Prozesse.

Im folgenden ist zunächst das der Abbildung bei dieser Vorrichtung zugrundeliegende Prinzip erläutert.

Bei der vorher beschriebenen Dixon-Methode sind die Körper- MR-Bilddaten f π = f _W + f _F (f _W : Wasserkomponente oder -anteil und f _F : Fettkomponente), die in der Impulssequenz gewonnen werden, in welcher der π/2-Impuls an den Körper angelegt und nach Ablauf der Zeit (TE/2)-Δ T der Körper mit dem π-Impuls beaufschlagt wird (diese Impulssequenz ist im folgenden aus Erläuterungsgründen als erste Anregungssequenz bezeichnet), tatsächlich durch die Statikfeldverzeichnung Δ H(x,y) beeinflußt. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird diese Verzeichnung auf die im folgenden beschriebene Weise kompensiert.

Unter Berücksichtigung der Statikfeldverzeichnung läßt sich der Absolutwert der komplexen Bilddaten π der in der ersten Anregungssequenz gewonnenen Körper-MR-Information(en) durch folgende Gleichung ausdrücken:

Wenn daher das Vorzeichen dieser Bilddaten allein gewonnen oder ermittelt wird, läßt sich f _W (x,y)-f _F (x,y) ableiten.

Zu diesem Zweck wird mittels der ersten Anregungssequenz zunächst eine Bildaufnahme vorgenommen, um damit die komplexen Bilddaten π (x,y) der MR-Information eines Wasserphantoms zu liefern. Sodann erfolgt eine weitere Bildaufnahme durch die (mittels der) ersten Anregungssequenz, um damit die komplexen Bilddaten π (x,y) der Körper-MR-Information zu liefern. Sodann werden das reelle zweidimensionale innere Produkt der Bilddaten π (x,y) und π (x,y), nämlich π (x,y) · π (x,y) ermittelt und das Vorzeichen dieses inneren Produkts diskriminiert. Auf der Grundlage dieses Diskriminierungsergebnisses und unter Heranziehung der Absolutgröße | π (x,y)| der komplexen Bilddaten f (x,y) wird die Statikfeldverzeichnung kompensiert. Genauer gesagt: im Fall von

π (x,y) · π (x,y) ≧ 0, (8)

wird | π (x,y)| als π (x,y) und im Fall von

f (x,y) · π (x,y) < 0 (9)

wird -| π (x,y)| als f (x,y) benutzt. Auf diese Weise kann die korrekte Größe f _W (x,y)-f _F (x,y) erhalten werden. In Gleichungen (8) und (9) bezeichnet "·" das gewöhnliche innere Produkt, wobei die komplexen Daten π und π alse reelle zweidimensionale Daten betrachtet werden.

Die oben beschriebene Kompensation wird einfach durch Diskriminieren oder Unterscheiden nur des Vorzeichens des reellen zweidimensionalen inneren Produkts ausgeführt, wodurch die für die Kompensation benötigte Zeit verkürzt wird. Da außerdem die für die Kompensation benutzten Bilddaten π nur für die Bestimmung des Vorzeichens benutzt werden, kann die Phasendifferenz zwischen diesen Daten und den reellen Daten bis zu ±90° betragen. Die für die Kompensation benutzten Bilddaten π, auch wenn sie sehr grob gemessen werden, lassen daher eine ausreichend wirksame Kompensation zu.

Sodann wird das MR-Bild des Körpers in der Anregungssequenz aufgenommen, in welcher der Körper mit dem π/2-Impuls beaufschlagt wird, und nach Ablauf der Zeit(spanne) TE/2 wird der π-Impuls an den Körper angelegt (diese Anregungssequenz ist eine in einer Spinechomethode gewöhnlich angewandte Sequenz; diese wird im folgenden aus Erläuterungsgründen als zweite Anregungssequenz bezeichnet).

Aus den in der zweiten Anregungssequenz gewonnenen Körper- MR-Bilddaten f₀ und den durch die Kompensation gewonnenen MR-Bilddaten f π werden Bilder für Wasser und Fett getrennt erlangt (attained). Diese Trennung wird einfach durch Anwendung der genannten Dixon-Methode vorgenommen. Dies bedeutet, daß aus (f₀ + f π)/2 und (f₀-f π)/2 das Bild f _W für Wasser und das Bild f _F für Fett erlangt werden.

Um es zu wiederholen: Die MR-Bilddaten π eines Wasserphantoms werden in der ersten Anregungssequenz gebildet, worauf auf der Grundlage des Vorzeichens des reellen inneren zweidimensionalen Produkts (aus) diese(n) Bilddaten π und der (den) in der ersten Anregungssequenz gewonnenen Körper-MR-Bilddaten π die von der Inhomogenität des Statikfelds herrührende Statikfeldverzeichnung kompensiert wird. Als Ergebnis wird diese Verzeichnungskompensation die schnelle Erlangung von für medizinische Diagnosezwecke zufriedenstellenden getrennten Wasser- und Fettbildern zuläßt. Da zudem die für die Kompensation benutzten Bilddaten π des Wasserphantoms nur zur Bestimmung des Vorzeichens herangezogen werden, kann die Phasendifferenz zwischen diesen Daten und den reellen Daten bis zu ±90° betragen. Die für die Kompensation benutzten Bilddaten π dürfen daher grob bzw. ungenau (coarse) sein. Beispielsweise können die Kompensationsdaten für die Bilddaten einer 256 × 256-Matrix (jeweils) 32 × 32- oder 16 × 16-Matrixdaten sein. Da weiterhin bei der MR-Abbildung ein MR-Bild eines beliebigen oder willkürlichen Querschnitts des Körpers gewonnen werden kann, können die Kompensationsdaten zur Berücksichtigung (to cope with) dieser Abbildung dreidimensional gespeichert werden. Da die Kompensationsdaten grob sein dürfen, wird die Menge der gespeicherten Daten auch dann nicht wesentlich vergrößert, wenn diese Daten dreidimensional gespeichert werden. Die Kompensationstechnik ist mithin im Hinblick auf die Speicherkapazität praktisch vorteilhaft. Da darüber hinaus der zulässige Bereich der Phasendifferenz zwischen den Kompensationsdaten und den reellen Daten groß ist, können auch dann, wenn sich das Statikfeldverzeichnungsmuster oder -schema z. B. aufgrund einer chronologischen (zeitlichen) Änderung des Statikfelds ändert, die Kompensationsdaten für einen langen Zeitraum benutzt werden, ohne diese Daten erneut zu erlangen oder zu ermitteln. Diesbezüglich ist daher die erwähnte Kompensation praktisch vorteilhaft.

Eine erfindungsgemäße MR-Abbildungsvorrichtung, die nach dem oben beschriebenen Prinzip arbeitet, ist in Fig. 2 dargestellt.

Diese Vorrichtung umfaßt Statik(magnet)feldspulen 1 A und 1 B, Gradient(magnetfeld)spulen 2 und 3, eine Hochfrequenzspule 4, einen Sender oder Übertrager 5, einen Empfänger 6, einen Analog/Digital- bzw. A/D-Wandler 7, einen Datenerfassungsteil 8, einen Bildprozessor 9, eine Anzeigeeinheit 10, eine Sequenz- oder Folgesteuereinheit 11 und eine Stromversorgung 12.

Die beiden Statikfeldspulen 1 A und 1 B werden durch die Stromversorgung gespeist (driven); sie erzeugen ein homogenes Statikfeld, mit dem ein untersuchter Körper P beaufschlagt wird. Die erste Gradientspule 2 erzeugt ein Gradientfeld in Richtung der Z-Achse, mit dem der Körper P zur Bestimmung der Lage einer (Schnitt-)Scheibe S desselben beaufschlagt wird. Die zweite Gradientspule 3 erzeugt Gradientfelder in gegebenen Richtungen auf der X-Y-Ebene, nämlich Auslese- (read) und Codiergradientfelder, mit denen der Körper P beaufschlagt wird. Die durch den Sender 5 angesteuerte Hochfrequenz- oder HF-Spule 4 beaufschlagt den Körper P mit dem π/2-Impuls und dem π-Impuls zu jeweiligen gegebenen Zeitpunkten (timings), erfaßt das im Körper P erzeugte MR-Echo (Spinecho) und liefert dieses zum Empfänger 6. Der Empfänger 6 bewirkt eine Gleichrichtung des durch die HF-Spule 4 erfaßten MR-Echosignals mittels eines Phasendetektors, z. B. eines Quadraturdetektors. Der A/D-Wandler 7 wandelt das vom Empfänger 6 erfaßte und ausgezogene MR-Echosignal in Digitaldaten um, und er liefert diese Digitaldaten zum Datenerfassungsteil 8, der seinerseits die vom A/D-Wandler 7 gelieferten MR-Daten sammelt oder erfaßt (asquires) und speichert. Der Bildprozessor 9 unterwirft die im Datenerfassungsteil 8 erfaßten Daten einer gegebenen Verarbeitung, um damit ein MR-Bild zu liefern. Der Bildprozessor 9 bewirkt einen Vergleich (inneres Produkt) der in der ersten Anregungssequenz aufgenommenen MR-Bilddaten für das Wasserphantom und den Körper P, eine Unterscheidung oder Diskriminierung des Vergleichsergebnisses, eine Kompensation der Körper- MR-Bilddaten unter Heranziehung dieses Diskriminierergebnisses und eine Berechnung der Bilddaten für Wasser(-) und Fett(anteile) unter Heranziehung der kompensierten Daten und der in der zweiten Anregungssequenz aufgenommenen (picked up) Körper-MR-Bilddaten.

Auf der Anzeigeeinheit 10 werden die Bilder auf der Grundlage der im Bildprozessor 9 erzeugten MR-Bilddaten, welche getrennte Wasser- und Fettbilder beinhalten, wiedergegeben. Die Folgesteuereinheit 11 steuert die Gradientspulen 2 und 3, den Sender 5, den A/D-Wandler 7 und die Stromversorgung 12 zweckmäßig an, um damit Anregungsdaten und Resonanzdaten der Magnetresonanz nach Maßgabe einer gegebenen, erste und zweite Anregungssequenz einschließenden Sequenz zu erfassen (acquire).

Die Operation für die Lieferung getrennter Wasser- und Fettbilder bei dieser Vorrichtung ist im folgenden anhand des Ablaufdiagramms von Fig. 3 beschrieben.

Zunächst wird ein Wasserphantom in einem Bildaufnahmebereich gesetzt (set), und die Statikspulen 1 A und 1 B, die Gradientspulen 2 und 3 sowie die HF-Spule 4 werden unter der Steuerung durch die Folgesteuereinheit 11 und in Übereinstimmung mit der ersten Anregungssequenz aktiviert (an Spannung gelegt), um damit die Magnetresonanz herbeizuführen. Die MR-Daten werden über die HF-Spule 4, den Empfänger 6 und den A/D-Wandler 7 im Datenerfassungsteil 8 erfaßt oder gesammelt, und die gesammelten oder erfaßten MR-Daten werden im Bildprozessor 9 verarbeitet, um komplexe Bilddaten π der MR-Information für das Wasserphantom zu liefern (gewinnen) (Schritt S 1).

Der Körper wird im Bildaufnahmebereich angeordnet, und die komplexen Bilddaten π der Körper-MR-Information werden im Bildprozessor 9 mittels derselben Operation, wie oben beschrieben, gewonnen, welche die erste Anregungssequenz (Δ T = 0) benutzt (Schritt S 2).

Aus den in Schritt S 2 erlangten komplexen Bilddaten π für den Körper wird deren Absolutgröße | π| berechnet (Schritt S 3).

Das reelle zweidimensionale innere Produkt π · π der im Schritt S 1 gewonnenen komplexen Bilddaten π für das Wasserphantom und der im Schritt S 2 gewonnenen komplexen Daten π für den Körper wird erfaßt oder ermittelt, und sein Vorzeichen wird bestimmt (Schritt S 4).

Wenn das in Schritt S 4 bestimmte Vorzeichen positiv ist, wird der in Schritt S 3 erlangte bzw. berechnete Ausdruck | π| als f π benutzt (Schritt S 5). Wenn das in Schritt S 4 bestimmte Vorzeichen negativ ist, wird der in Schritt S 3 erlangte (berechnete) Ausdruck | π| in -| π| geändert und als f π benutzt (Schritt S 6).

Der Körper wird im Bildaufnahmebereich angeordnet, und die Statikspulen 1 A und 1 B, die Gradientspulen 2 und 3 sowie die HF-Spule 4 werden unter der Steuerung der Folgesteuereinheit 11 und in Übereinstimmung mit der zweiten Anregungssequenz ( Δ T = 0) aktiviert (an Spannung gelegt), um damit Magnetresonanz herbeizuführen. Die MR-Daten werden über die HF-Spule 4, den Empfänger 6 und den A/D- Wandler 7 im Datenerfassungsteil 8 erfaßt oder gesammelt, und die erfaßten oder gesammelten Daten werden im Bildprozessor 9 verarbeitet, um Bilddaten f₀ der gewöhnlichen oder normalen (ordinary) MR-Information für den Körper zu liefern, welche den Einfluß der chemischen Verschiebung nicht enthalten (Schritt S 7).

Anhand der in Schritten S 5 und S 6 erzeugten Bilddaten f f und der in Schritt S 7 erlangten Bilddaten f₀ werden die Wasserbilddaten f _W und die Fettbilddaten f _F als (f₀ + f π)/2 bzw. (f₀-f π)/2 berechnet (Schritt S 8).

Die Schritte S 3 bis S 6 und S 8 werden im Bildprozessor 9 ausgeführt.

Die in Schritt S 8 erlangten Wasserbilddaten f _W und/oder Fettbilddaten f _F werden auf der Anzeigeeinheit 10 wiedergegeben.

Die Erfindung ist keineswegs auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern verschiedenen Abwandlungen zugänglich.

Da beispielsweise die in Schritten S 1, S 2 und S 7 nach Fig. 3 ausgeführte Bildaufnahme nur vorgenommen zu werden braucht, bis die Bilddaten einer Berechnung unterworfen werden, kann die Reihenfolge oder der Zeittakt (timing) der Ausführung dieser Schritte gegenüber der bzw. dem nach Fig. 3 geändert werden, solange (dadurch) die Berechnung unter Verwendung der resultierenden Daten nicht ungünstig beeinflußt wird.

Die in Schritt S 1 erlangten Bilddaten π des (für das) Wasserphantom(s) werden - wie beschrieben - als Kompensationsdaten zum Kompensieren der (Statik-)Feldverzeichnung benutzt, wobei ihre Genauigkeit oder Auflösung gering sein kann. Demzufolge braucht die Bildaufnahme der Bilddaten π für das Wasserphantom nach Schritt S 1 nicht notwendigerweise für jede(n) Bildaufnahme(vorgang) am Körper nach Schritt S 2 durchgeführt zu werden. Solange die Feldverzeichnung groß und daher ein Fehler im erlangten bzw. gewonnenen Bild vergrößert wird, können die erlangten bzw. ermittelten Daten benutzt werden. Die Bildaufnahme (image pick-up) der Bilddaten π braucht daher (nur) für eine vergleichsweise lange, vorherbestimmte Periode durchgeführt zu werden.

Claims (9)

1. Magnetresonanz-Abbildungsverfahren bei einer Magnetresonanz- Abbildungsvorrichtung, bei der Magnetresonanz an einem Spin eines spezifischen (Atom-)Kerns mittels eines Statik(magnet)felds, eines Gradient(magnet)felds und eines Anregungsimpulses herbeigeführt und durch Beobachtung eines Magnetresonanzsignals ein(e) die Dichteverteilung des spezifischen Kerns in einem Zielbereich eines untersuchten Körpers repräsentierende(s) Bild oder Abbildung erlangt oder erhalten wird, um jeweils getrennt mindestens ein Dichteverteilungsbild von Protonen im Wasser des Körpers oder ein solches von Protonen im Fett des Körpers zu gewinnen, dadurch gekennzeichnet, daß
in einem ersten Schritt (S 1) eine erste Anregungssequenz angewandt wird, in welcher eine Phase eines Magnetresonanzsignals von Wasserprotonen einer Phase eines Magnetresonanzsignals von Fettprotonen entgegengesetzt ist, um erste Bilddaten zu liefern, die komplexe Bilddaten zur Anzeige einer Dichteverteilung der Magnetresonanz von Protonen in einem Wasserphantom umfassen,
in einem zweiten Schritt (S 2) die erste Anregungssequenz angewandt wird, um zweite Bilddaten zu liefern, welche komplexe Bilddaten zur Anzeige einer Dichteverteilung der Magnetresonanz von Protonen im Körper umfassen,
in einem dritten Schritt (S 3) dritte Bilddaten, welche Absolutwert-Bilddaten zur Anzeige einer Dichteverteilung der Magnetresonanz von Protonen im Körper umfassen, aus den im zweiten Schritt (S 2) gewonnenen zweiten Bilddaten geliefert oder gewonnen werden,
in einem vierten Schritt (S 4) ein Vorzeichen eines reellen zweidimensionalen inneren Produkts der (aus den) in erstem bzw. zweitem Schritt (S 1, S 2) gewonnenen ersten und zweiten Bilddaten diskriminiert oder unterschieden wird,
in einem fünften Schritt (S 5, S 6) die im vierten Schritt gewonnenen Vorzeichendaten auf (für) die im dritten Schritt gewonnenen dritten Bilddaten angewandt werden, um der Kompensation für Statikfeldverzeichnung unterworfene vierte Bilddaten zu liefern, die komplexe Bilddaten zur Anzeige einer Dichteverteilung von Protonen im Körper umfassen,
in einem sechsten Schritt (S 7) eine zweite Anregungssequenz angewandt wird, in welcher ein Magnetresonanzsignal von Wasserprotonen mit einem Magnetresonanzsignal von Fettprotonen in Phase ist, um damit fünfte Bilddaten zu liefern, die komplexe Bilddaten zur Anzeige einer Dichteverteilung der Magnetresonanz von Protonen im Körper umfassen, und
in einem siebten Schritt (S 8) aus den im fünften Schritt gewonnenen vierten Bilddaten und den im sechsten Schritt gewonnenen fünften Bilddaten mindestens sechste und/oder siebte Bilddaten geliefert oder abgeleitet werden, die jeweils Dichteverteilungen von Wasser- bzw. Fettprotonen im Körper angeben, und zwar mittels eines Analysierprozesses bezüglich einer chemischen Verschiebung der Magnetresonanz.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in erstem und zweitem Schritt (S 1, S 2) angewandte erste Anregungssequenz derart ist, daß ein π/2-Impuls als Anregungsimpuls an den Körper angelegt und nach Ablauf einer Zeit(spanne) (TE/2)-Δ T, mit TE= eine Echozeit von einem Zeitpunkt der Anlegung eines ersten Anregungsimpulses an den Körper bis zu einem Zeitpunkt, zu dem ein Magnetresonanzecho erzeugt wird, der Körper mit einem π-Impuls beaufschlagt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Δ T=π/2δ γ H₀ gilt, wobei δ=eine chemische Verschiebung von Wasser- und Fettprotonen, γ=ein gyromagnetisches Verhältnis und H₀=eine Statikfeldintensität (oder -stärke) bedeuten.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im siebten Schritt (S 7) angewandte zweite Anregungssequenz derart ist, daß ein π/2-Impuls als Anregungsimpuls an den Körper angelegt und nach Ablauf einer Zeit(spanne) (TE/2), mit TE=eine Echozeit von einem Zeitpunkt der Anlegung eines ersten Anregungsimpulses an den Körper bis zu einem Zeitpunkt, zu dem ein Magnetresonanzecho erzeugt wird, der Körper mit einem π-Impuls beaufschlagt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die vierten Bilddaten mit f₀ und die fünften Bilddaten mit f π bezeichnet werden, jeweilige Bilddaten von (für) Wasser und Fett tatsächlich durch Berechnung von (f₀ + f π)/2 bzw. (f₀ - f π)/2 gewonnen (ermittelt) werden.

6. Magnetresonanz-Abbildungsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Anregungseinrichtung (1 A-5,12) für selektive Anwendung einer ersten Anregungssequenz, in welcher eine Phase eines Magnetresonanzsignals von (für) Wasserprotonen einer Phase eines Magnetresonanzsignals von Fettprotonen entgegengesetzt ist, und einer zweiten Anregungssequenz, in welcher die Magnetresonanzsignale der Wasserprotonen und der Fettprotonen miteinander in Phase sind, und zum Beaufschlagen eines untersuchten Körpers mit einem Statik(magnet)feld, einem Gradient(magnet)feld und einem Anregungsimpuls nach Maßgabe einer gewählten Anregungssequenz, um damit Magnetresonanz an einem Spin eines Protons in einem spezifischen Bereich des Körpers hervorzurufen,
eine Datenerfassungseinrichtung (4, 6-8) zum Empfangen eines von der durch die Anregungseinrichtung (1 A-5, 12) herbeigeführten Magnetresonanz herrührenden Magnetresonanzsignals und zum Erfassen oder Sammeln (acquiring) von Magnetresonanzdaten,
eine Abbildungseinheit (9) zum Erlangen (attaining) eines eine Resonanzdichteverteilung des Protons in einem Zielbereich des Körpers angegebenen Bilds aus den mittels der Datenerfassungseinrichtung (4, 6-8) erfaßten oder gesammelten Magnetresonanzdaten,
eine erste Steuereinheit (11) zum Betreiben der Anregungseinrichtung (1 A-5, 12) in der ersten Anregungssequenz, um die Abbildungseinheit (9) erste Bilddaten mit komplexen Bilddaten, die eine Dichteverteilung der Magnetresonanz von Protonen in einem Wasserphantom angeben oder anzeigen, liefern zu lassen,
eine zweite Steuereinheit (11) zum Betreiben der Anregungseinrichtung (1 A-5, 12) in der ersten Anregungssequenz, um die Abbildungseinheit (9) zweite Bilddaten mit komplexen Bilddaten, die eine Dichteverteilung der Magnetresonanz von Protonen im Körper angeben oder anzeigen, liefern zu lassen,
eine erste Bildverarbeitungs- oder -prozessoreneinheit (9) zur Lieferung von dritten Bilddaten mit Absolutwert- Bilddaten, die eine Dichteverteilung der Magnetresonanz von Protonen im Körper angeben, aus den zweiten Bilddaten,
eine Diskriminiereinheit (9) zum Unterscheiden oder Diskriminieren eines Vorzeichens eines reellen zweidimensionalen inneren Produkts der (aus den) ersten und zweiten Bilddaten,
eine zweite Bildprozessoreinheit (9) zum Anwenden der durch die Diskriminiereinheit (9) gewonnenen Vorzeichendaten auf die dritten Bilddaten zwecks Lieferung von der Kompensation für Statikfeldverzeichnung unterworfenen vierten Bilddaten mit komplexen Bilddaten zur Angabe einer Dichteverteilung von Protonen im Körper,
eine dritte Steuereinheit (11) zum Betreiben der Anregungseinrichtung (1 A-5, 12) in der zweiten Anregungssequenz, um die Abbildungseinheit (9) fünfte Bilddaten mit komplexen Bilddaten zur Angabe einer Dichteverteilung der Magnetresonanz von Protonen im Körper liefern zu lassen, und
eine dritte Bildprozessoreinheit (9), um aus den vierten und fünften Bilddaten jeweils mindestens sechste und/oder siebte Bilddaten zur jeweiligen Anzeige von Dichteverteilungen von Wasser- bzw. Fettprotonen im Körper zu liefern, und zwar mittels eines Analysierprozesses bezüglich einer chemischen Verschiebung der Magnetresonanz.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Anregungssequenz derart ist, daß ein π/2-Impuls als Anregungsimpuls an den Körper angelegt und nach Ablauf einer Zeit(spanne) (TE/2)-Δ T, mit TE= eine Echozeit von einem Zeitpunkt der Anlegung eines ersten Anregungsimpulses an den Körper bis zu einem Zeitpunkt, zu dem ein Magnetresonanzecho erzeugt wird, der Körper mit einem π-Impuls beaufschlagt wird, und die zweite Anregungssequenz derart ist, daß ein π/2-Impuls als Anregungsimpuls an den Körper angelegt und nach Ablauf der Zeit(spanne) (TE/2) ein π-Impuls dem Körper aufgeprägt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Δ T = π/2δ γ H₀ gilt, wobei δ=eine chemische Verschiebung von Wasser- und Fettprotonen, q=ein gyromagnetisches Verhältnis und H₀=eine Statikfeldintensität (oder -stärke) bedeuten.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die vierten Bilddaten mit f₀ und die fünften Bilddaten mit f π bezeichnet werden, die dritte Bildprozessoreinheit (9) tatsächlich jeweilige Bilddaten von (für) Wasser und Fett durch Berechnen von (f₀ + f π)/2 bzw. (f₀ - f π)/2 liefert.