DE60124648T2

DE60124648T2 - Verfolgen der Spinresonanzfrequenz in der magnetischen Resonanz

Info

Publication number: DE60124648T2
Application number: DE60124648T
Authority: DE
Inventors: Nozomu Hino-shi Uetake; Susumu Hino-shi Kosugi
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2021-09-20
Also published as: KR100559345B1; EP1191346B1; CN1346622A; CN1222244C; JP2002102201A; US20020036498A1; US6407549B1; EP1191346A3; DE60124648D1; KR20020024793A; JP4071430B2; EP1191346A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung eines Magnetresonanzsignals, ein Aufzeichnungsmedium und eine Magnetresonanzbildgebungsvorrichtung und insbesondere ein ein Magnetresonanzsignal erfassendes Verfahren und eine ein Magnetresonanzsignal erfassende Vorrichtung zur Bewirkung einer HF-Anregung von Spins innerhalb eines Objekts und zur Erfassung eines Navigatorechos und eines Bildgebungsechos, ein Aufzeichnungsmedium, das mit einem Programm beschrieben ist, um einen Computer zu veranlassen, eine solche Magnetresonanzsignalerfassungsfunktion auszuführen, und eine Magnetresonanzbildgebungsvorrichtung, die solche Magnetresonanzsignalerfassungsmittel aufweist.
In einer Magnetresonanzbildgebungsvorrichtung (MR-Bildgebungsvorrichtung) wird ein abzubildendes Objekt in einen inneren Raum eines Magnetsystems, d.h. einen Raum in welchem statisches magnetisches Feld erzeugt wird, eingebracht; ein Gradientenmagnetfeld und ein Hochfrequenzmagnetfeld werden zur Erzeugung von Magnetresonanzsignalen von Spins innerhalb eines Objekts angewandt; und ein Tomographiebild wird auf der Basis der empfangenen Signale erzeugt. Das Magnetresonanzsignal zur Verwendung bei der Erzeugung eines Tomographiebildes wird manchmal als Bildgebungsecho bezeichnet.
Da die Spinfrequenz proportional zur Magnetfeldstärke ist, variiert die Spinfrequenz, wenn die statische Magnetfeldstärke variiert. Wenn die zeitliche Veränderung der Spinfrequenz beträchtlich groß ist, wird der augenblickliche Wert der Spinfrequenz bestimmt, bevor eine HF-Anregung bewirkt wird, um ein Bildgebungsecho zu erzeugen, und die HF-Anregung zur Erzeugung des Bildgebungsechos wird durch das Hochfrequenzmagnetfeld bewirkt, das eine Frequenz aufweist, die mit dem augenblicklichen Wert der Spinfrequenz übereinstimmt.
Um den augenblicklichen Wert der Spinfrequenz auszuwerten, werden die Spins gesondert hochfrequent angeregt, um ein FID-Signal (freies Induktionssignal, Induktionsabfallsignal) zu messen. Die Spinfrequenz wird durch Berechnung aus dem Navigatorecho bestimmt.
Lee C.C. et al, „Real-time adaptive motion correction in functional MRI", MRM, 36: 436-444, 1996, beschreibt ein Verfahren, das eine Bewegung durch schätzende Korrektur in Echtzeit berücksichtigt. Insbesondere offenbart es ein Verfahren zur Erfassung eines Magnetresonanzsignals, das die Schritte ausführt: Bewirken einer HF-Anregung von Spins innerhalb eines Objekts und Erfassung eines Navigatorechos (NAV), Durchführung einer Berechnung an dem erfassten Navigatorecho und Anpassung der Frequenz der HF-Anregung auf der Basis des Ergebnisses der Berechnung sowie Bewirkung einer HF-Anregung der Spins innerhalb des Objektes und Erfassung eines Bildgebungsechos, wobei das Verfahren aufweist, dass das NAV FOV (Navigatoredo-Sichtfeld) das des Bildgebungsechos hinaus vergrößert wird.
LEE C.C. et al, „A prospective approach to correct for inter-image head rotation in FMRI", MRM, 39: 234-243, 1998, beschreibt eine Korrektur von FMRI-Scans (Functional Magnetic Resonance Imaging, funktionale Magnetresonanzbildgebung), das ein Verfahren mit modifizierter Empfängercharakteristik verwendet.
Bellinger N. G. et al, JMRI, 11: 411-417, April 2000 beschreibt die Quantifikation der linken Herzkammer bei Herzversagen durch Herzkreislauf-MR unter Verwendung eines atmungsabhängigen prospektiven Navigator-Triggerns und -Vergleichs mit einer Erfassung beim angehaltenen Atem.
1 zeigt ein Zeitdiagramm einer Navigatorechoerfassung, einer Berechnung auf der Basis des Navigatorechos und einer Bildgebungsechoerfassung. Die zeitliche Festlegung der Anwendung des Gradientenmagnetfeldes ist in der Zeichnung ausgelassen.
Wie gezeigt, werden die Navigatorechoerfassung und die Bildgebungsechoerfassung getrennt während zwei aufeinander folgender Perioden durchgeführt. Die Länge jeder Periode ist TR (Wiederholungszeit).
In der früheren Periode wird die HF-Anregung zur Erzeugung eines Navigatorechos zu der Zeit t1 bewirkt. Als Nächstes wird von einem Zeitpunkt t2 bis zu einem Zeitpunkt t3 eine Navigatorechoerfassung durchgeführt.
Als Nächstes wird von einem Zeitpunkt t3 bis zu einem Zeitpunkt t5 eine Berechnung auf der Basis der erfassten Echodaten durchgeführt. Durch die Berechnung wird die Spinfrequenz bestimmt. Das Ergebnis der Berechnung spiegelt sich in der Frequenz der HF-Anregung in der späteren Periode wider.
In der späteren Periode wird eine HF-Anregung zur Erzeugung eines Bildgebungsechos in einem Zeitpunkt t6 bewirkt. Die Frequenz der HF-Anregung wird gleich der Spinfrequenz eingestellt, die durch die Berechnung in der früheren Periode bestimmt wurde. Als Nächstes wird von einem Zeitpunkt t7 bis zu einem Zeitpunkt t8 eine Bildgebungsechoerfassung durchgeführt.
Durch eine Wiederholung des obigen Verfahrens werden Bildgebungsechos für mehrere Ansichten sequentiell empfangen. Jedem Bildgebungsecho wird durch das Gradientenmagnetfeld eine unterschiedliche Phasenkodierung für jede Ansicht gegeben, die in der Zeichnung ausgelassen ist.
In dem obigen Verfahren sollte die Berechnung an dem Navigatorecho innerhalb eines Intervalls nach der Erfassung des Navigatorechos bis zum Beginn der nächsten Periode beendet werden. Dieses Intervall ist jedoch kurz, weil es den Rest der Periode TR nach Abzug der für die HF-Anregung und die Navigatorechoerfassung erforderlichen Zeitdauer darstellt, so dass die für die Berechnung verfügbare Zeit unzureichend ist. Dementsprechend muss die Berechnung beschleunigt werden, um die Berechnung innerhalb des Intervalls zu beenden, oder, falls dies nicht möglich ist, die Periode TR muss verlängert werden.
Verschiedene Ausführungsformen sind durch die beigefügten Ansprüche definiert.
Gemäß den Ausführungsformen der Erfindung kann, da die Abtastfrequenz für die Erfassung des Navigatorechos über die Abtastfrequenz zur Erfassung des Bildgebungsechos erhöht wird, die für die Navigatorechodatenerfassung erforderliche Zeitdauer relativ zu der für die Bildgebungsechodatenerfassung erforderlichen Zeitdauer reduziert werden.
Auf diese Weise kann die für die Berechnung an dem Navigatorecho verfügbare Zeitdauer erhöht werden.
Deshalb kann durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Magnetresonanzsignalerfassung, bei welchen die für eine Berechnung an einem Navigatorecho verfügbare Zeit lang ist, und ein Aufzeichnungsmedium, das mit einem Programm beschrieben ist, um einen Computer zu veranlassen, eine derartige Magnetresonanzsignalerfassungsfunktion auszuführen sowie eine Magnetresonanzbildgebungsvorrichtung geschaffen werden, die derartige Magnetresonanzsignalerfassungsmittel aufweist.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, wie sie in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind, in denen zeigen:
1 ein Zeitdiagramm der Funktionsweise einer konventionellen Vorrichtung
2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 ein Diagramm, das eine beispielhafte Pulssequenz veranschaulicht, die durch die in 2 oder 3 dargestellte Vorrichtung ausgeführt wird.
5 ein Diagramm, das eine Pulssequenz veranschaulicht, die durch die Vorrichtung nach 2 oder 3 ausgeführt wird.
6 ein Zeitdiagramm der Funktionsweise der in 2 oder 3 veranschaulichten Vorrichtung.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nun detailliert mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Magnetresonanzbildgebungsvorrichtung, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Bauart der Vorrichtung stellt eine Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Die Funktionsweise der Vorrichtung stellt eine Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
Wie in 2 dargestellt, weist die vorliegende Vorrichtung ein Magnetsystem 100 auf. Das Magnetsystem 100 weist einen Hauptmagnetfeldspulenabschnitt 102, einen Gradientenspulenabschnitt 106 und einen HF(Hochfrequenz)-Spulenabschnitt 108 auf. Diese Spulenabschnitte weisen eine im Wesentlichen zylindrische Gestalt auf und sind konzentrisch zueinander angeordnet. Ein abzubildendes Objekt 300 ruht auf einer Liege 500 und wird in den und aus dem im Wesentlichen zylindrischen Innenraum (Bohrung) des Magnetsystems 100 durch eine hier nicht veranschaulichte Beförderungseinrichtung hinein bzw. heraus gebracht.
Der Hauptmagnetfeldspulenabschnitt 102 erzeugt ein statisches Magnetfeld in dem Innenraum des Magnetsystems 100. Die Richtung des statischen Magnetfelds verläuft im Wesentlichen parallel zu der Richtung der Körperachse des Objekts 300. Das heißt, es wird ein „horizontales" Magnetfeld erzeugt. Der Hauptmagnetfeldspulenabschnitt 102 wird z.B. unter Verwendung einer supraleitenden Spule hergestellt. Man wird es leicht erkennen, dass der Hauptmagnetfeldspulenabschnitt 102 nicht auf die supraleitende Spule beschränkt ist, sondern aus einer normalen leitenden Spulen oder dergleichen hergestellt sein kann.
Der Gradientenspulenabschnitt 106 erzeugt Gradientenmagnetfelder zur Beaufschlagung der statischen Magnetfeldstärke mit Gradienten. Die Gradientenmagnetfelder, die erzeugt werden sollen, sind die folgenden drei: ein Schichtgradientenmagnetfeld, ein phasenkodierendes Gradientenmagnetfeld und ein Auslesungsgradientenmagnetfeld. Der Gradientenspulenabschnitt 106 weist drei Gradientenspulen auf, die hier nicht veranschaulicht sind und die diesen drei Gradientenmagnetfeldern entsprechen. Ein Gradientenmagnetfeld wird nachfolgend manchmal auch einfach nur Gradient genannt. Die drei Gradientenmagnetfelder vermitteln der statischen Magnetfeldstärke entsprechende Gradienten in drei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen.
Der HF-Spulenabschnitt 108 erzeugt ein Hochfrequenzmagnetfeld zur Anregung von Spins innerhalb des Objekts 300 in dem statischen Magnetfeldraum. Die Erzeugung des Hochfrequenzmagnetfeldes wird nachfolgend manchmal auch als Sendung bzw. Übertragung eines HF-Anregungssignals bezeichnet. Der HF-Spulenabschnitt 108 empfängt auch eine elektromagnetische Welle, d.h. Magnetresonanzsignale, die von den angeregten Spins erzeugt werden.
Der HF-Spulenabschnitt 108 weist Sende- und Empfangsspulen auf, die nicht veranschaulicht sind. Für die Sende- und Emfangsspulen kann dieselbe Spule oder können gesonderte dedizierte Spulen verwendet werden.
Der Grandientenspulenabschnitt 106 ist mit einem Gradientenansteuerungsabschnitt 130 verbunden. Der Gradientenansteuerungsabschnitt 130 liefert zur Erzeugung der Gradientenmagnetfelder Ansteuerungssignale an den Grandientenspulenabschnitt 106. Der Gradientenansteuerungsabschnitt 130 weist drei Ansteuerungsschaltkreise auf, die nicht veranschaulicht sind und die den drei Gradientenspulen in dem Grandientenspulenabschnitt 106 entsprechen.
Der HF-Spulenabschnitt 108 ist mit einem HF-Ansteuerungsabschnitt 140 verbunden. Der HF-Ansteuerungsabschnitt 140 liefert Ansteuerungssignale an den HF-Spulenabschnitt 108, um das HF-Anregungssignal auszusenden, wodurch die Spins innerhalb des Objekts 300 angeregt werden.
Der HF-Spulenabschnitt 108 ist mit einem Datenerfassungsabschnitt 150 verbunden. Der Datenerfassungsabschnitt 150 erfasst Empfangssignale, die von dem HF-Spulenabschnitt 108 empfangen werden, indem er sie abtastet, und sammelt die Signale als digitale Daten.
Die empfangenen Signale beinhalten zwei Arten, d.h. ein Navigatorecho und ein Bildgebungsecho, und die entsprechenden Daten für diese Echos werden erfasst. Die Daten, die das Navigatorecho betreffen, werden manchmal einfach als Navigatorecho, und die Daten, die das Bildgebungsecho betreffen, werden manchmal einfach als Bildgebungsecho bezeichnet.
Der Gradientenansteuerungsabschnitt 130, der HF-Ansteuerungsabschnitt 140 und der Datenerfassungsabschnitt 150 sind mit einem Steuerungsabschnitt 160 verbunden. Der Steuerungsabschnitt 160 steuert den Gradientenansteuerungsabschnitt 130, den HF-Ansteuerungsabschnitt 140 und den Datenerfassungsabschnitt 150, um die Bildgebung auszuführen.
Der Steuerungsabschnitt 160 passt auch die Frequenz des Ausgangssignals des HF-Ansteuerungsabschnitts 140, d.h. die HF-Anregungsfrequenz, an. Darüber hinaus steuert der Steuerungsabschnitt 160 eine oder beide Abtastfrequenzen und die Anzahl von Abtastpunkten für die Navigatorechoerfassung in dem Datenerfassungsabschnitt 150. Der Steuerungsabschnitt 160 steuert auch eine oder beide der Abtastfrequenzen und die Anzahl von Abtastpunkten für die Bildgebungsechoerfassung in dem Datenerfassungsabschnitt 150.
Der Steuerungsabschnitt 160 ist z.B. mit einem Computer eingerichtet. Der Steuerungsabschnitt 160 weist einen Speicher, der nicht veranschaulicht ist, auf. Der Speicher speichert Programme für den Steuerungsabschnitt 160 und verschiedene Arten von Daten. Die Funktion des Steuerungsabschnitts 160 wird durch den Computer ausgeführt, der ein in dem Speicher gespeichertes Programm ausführt.
Der Ausgang des Datenerfassungsabschnitts 150 ist mit dem Datenverarbeitungsabschnitt 170 verbunden. Die Daten, die durch den Datenerfassungsabschnitt 150 erfasst werden, werden dem Datenverarbeitungsabschnitt 170 zugeführt. Der Datenverarbeitungsabschnitt 170 ist z.B. mit einem Computer eingerichtet. Der Datenverarbeitungsabschnitt 170 weist einen Speicher auf, der nicht veranschaulicht ist. Der Speicher speichert Programme für den Datenverarbeitungsab schnitt 170 und verschiedene Arten von Daten. Die Funktion der vorliegenden Vorrichtung wird durch den Datenverarbeitungsabschnitt 170 erfüllt, der ein in dem Speicher gespeichertes Programm ausführt.
Ein Teil bzw. Bereich, der das Magnetsystem 100, den Gradientenansteuerungsabschnitt 130, den HF-Ansteuerungsabschnitt 140, den Datenerfassungsabschnitt 150, den Steuerungsabschnitt 160 und den Datenverarbeitungsabschnitt 170 aufweist, bildet eine Ausführungsform einer Magnetresonanzsignalerfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Die Bauart der Vorrichtung repräsentiert eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Wirkungsweise der Vorrichtung repräsentiert eine Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Der Datenverarbeitungsabschnitt 170 speichert in dem Speicher das Navigatorecho und das Bildgebungsecho, die von dem Datenverarbeitungsabschnitt 150 zugeführt werden. Ein Datenraum zur Speicherung des Bildgebungsechos ist in dem Speicher ausgebildet. Der Datenraum stellt einen zweidimensionalen Fourierraum dar. Der zweidimensionale Fourierraum wird nachfolgend manchmal als k-Raum bezeichnet.
Der Datenverarbeitungsabschnitt 170 führt zur Erzeugung (Rekonstruktion) eines Bildes des Objekts 300 an den Daten eine zweidimensionale inverse Fouriertransformation in dem k-Raum aus. Der Datenverarbeitungsabschnitt 170 führt auch eine Berechnung auf der Basis des von dem Datenerfassungsabschnitt 150 zugeführten Navigatorechos aus. Die Frequenz und Phase der Spins werden aus der Berechnung gewonnen.
Der Datenverarbeitungsabschnitt 170 ist mit dem Steuerungsabschnitt 160 verbunden. Der Datenverarbeitungsabschnitt 170 steht über dem Steuerungsabschnitt 160 und steuert diesen. Die Frequenz und Phase der Spins, die aus der Berechnung auf der Basis des Navigatorechos erhalten werden, werden als Information zur Anpassung der Frequenz des HF-Anregungssignals dem Steuerungsabschnitt 160 zugeführt.
Der Datenverarbeitungsabschnitt 170 ist mit einem Anzeigeabschnitt 180 und einem Bedienabschnitt 190 verbunden. Der Anzeigeabschnitt 180 weist ein graphisches Display, etc. auf. Der Bedienabschnitt 190 weist eine Tastatur, etc. auf, die mit einem Zeigergerät versehen ist.
Der Anzeigeabschnitt 180 zeigt das rekonstruierte Bild und verschiedene Arten von Informationen, die von dem Datenverarbeitungsabschnitt 170 ausgegeben werden. Der Bedienabschnitt 190 wird von einem Benutzer bedient, und der Abschnitt 190 liefert verschiedene Befehle, Informationen usw. an den Datenverarbeitungsabschnitt 170. Der Benutzer bedient interaktiv die vorliegende Vorrichtung über den Anzeigeabschnitt 180 und den Bedienabschnitt 190.
3 zeigt ein Blockschaltbild einer Magnetresonanzbildgebungsvorrichtung einer anderen Art, die eine weitere andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Der Aufbau der Vorrichtung repräsentiert eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Funktionsweise der Vorrichtung repräsentiert eine Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die in 3 gezeigte Vorrichtung weist ein Magnetsystem 100' einer anderen Art als in der Vorrichtung, die in 2 veranschaulicht ist, auf. Da die Vorrichtung einen Aufbau aufweist, der bis auf das Magnetsystem 100' derjenigen der in 1 veranschaulichten Vorrichtung ähnlich ist, sind ähnliche Teile durch ähnliche Bezugszeichen gekennzeichnet, und deren Erklärung wird ausgelassen.
Das Magnetsystem 100' weist einen Hauptmagnetfeld-Magnetabschnitt 102', einen Gradientenspulenabschnitt 106' und einen HF-Spulenabschnitt 108' auf. Der Hauptmagnetfeld-Magnetabschnitt 102' und die Spulenabschnitte weisen jede ein Paar Elemente auf, die quer über einen Raum einander zugewandt sind. Diese Abschnitte weisen eine im Wesentlichen scheibenförmige Gestalt auf und sind derart angeordnet, dass sie eine gemeinsame zentrale Achse aufweisen. Das Objekt 300 ruht auf der Liege 500 und wird in den Innenraum (Bohrung) des Magnetsystems 100' mit Hilfe einer Beförderungseinrichtung, die nicht veranschaulicht ist, hinein und aus diesem heraus befördert.
Der Hauptmagnetfeld-Magnetabschnitt 102' erzeugt ein statisches Magnetfeld in dem Innenraum des Magnetsystems 100'. Die Richtung des statischen Magnetfelds ist im Wesentlichen senkrecht zu der Richtung der Körperachse des Objekts 300 ausgerichtet. D.h., es wird ein „vertikales" Magnetfeld erzeugt. Der Hauptmagnetfeld-Magnetabschnitt 102' wird z.B. unter Verwendung eines Permanentmagneten erzeugt. Man wird leicht erkennen, dass der Hauptmagnetfeld-Magnetabschnitt 102' nicht auf einen Permanentmagneten beschränkt ist, sondern unter Verwendung eines supra- oder normal leitenden Elektromagnets oder dergleichen hergestellt werden kann.
Der Grandientenspulenabschnitt 106' erzeugt Grandientenmagnetfelder zur Beaufschlagung der statischen Magnetfeldstärke mit Gradienten. Die zu erzeugenden Grandientenmagnetfelder sind die folgenden drei: ein Schichtgradientenmagnetfeld, ein Auslesegradientenmagnetfeld und ein Phasenkodierungsgradientenmagnetfeld. Der Gradientenmagnetfeldabschnitt 106' weist drei Gradientenspulen auf, die nicht veranschaulicht sind und die den drei Grandientenmagnetfeldern entsprechen.
Der HF-Spulenabschnitt 108' sendet ein HF-Anregungssignal zur Anregung von Spins innerhalb des Objekts 300 in dem statischen Magnetfeldraum. Der HF-Spulenabschnitt 108' empfängt auch Magnetresonanzsignale, die durch die angeregten Spins erzeugt werden.
Der HF-Spulenabschnitt 108' weist Sende- und Empfangsspulen auf, die nicht veranschaulicht sind. Für die Sende- und Empfangsspulen kann dieselbe Spule oder können gesonderte zweckbestimmte Spulen verwendet werden.
Ein Teil bzw. Bereich, der das Magnetsystem 100', den Gradientenansteuerungsabschnitt 130, den HF-Anregungsabschnitt 140, den Datenerfassungsabschnitt 150, den Steuerungsabschnitt 160 und den Datenverarbeitungsabschnitt 170 aufweist, bildet eine Ausführungsform einer Magnetresonanzsignalerfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Die Bauart der Vorrichtung repräsentiert eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Wir kungsweise der Vorrichtung repräsentiert eine Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 veranschaulicht eine beispielhafte Pulssequenz für die Bildgebungsechoerfassung, die durch die in 2 oder 3 veranschaulichte Vorrichtung erzeugt wird. Die Pulssequenz ist eine zur Erfassung eines Gradientenechos als das Bildgebungsecho.
Insbesondere stellt (1) eine Sequenz eines α°-Impulses zur HF-Anregung dar, während (2), (3), (4) und (5) Sequenzen eines Schichtgradienten Gs, eines Auslesegradienten Gr, eines Phasenkodiergradienten Gp bzw. eines Gradientenechos MR darstellen. Es sollte beachtet werden, dass der α°-Impuls durch sein zentrales Signal dargestellt ist. Die Pulssequenz verläuft von links nach rechts entlang einer Zeitachse t.
Wie gezeigt, bewirkt der α°-Impuls eine α°-Anregung der Spins, wobei α nicht größer als 90 ist. Zur gleichen Zeit wird der Schichtgradient Gs zur Erzielung einer selektiven Anregung für eine bestimmte Schicht angewandt.
Nach der α°-Anregung sind die Spins durch den Phasenkodiergradienten Gp phasenkodiert. Als Nächstes werden die Spins dephasiert und anschließend durch den Auslesegradienten Gr rephasiert, um ein Gradientenecho MR zu erzeugen. Das Gradientenecho MR ist ein HF-Signal, das eine in Bezug auf ein Echozentrum symmetrische Wellenform aufweist. Das zentrale Echo tritt nach TE (Echozeit) nach der α°-Anregung auf. Das Gradientenecho MR ist das Bildgebungsecho.
Das Gradientenecho MR wird durch den Datenerfassungsabschnitt 150 in Form von Ansichtsdaten erfasst. Nach der Datenerfassung wird der Phasenkodiergradient in einer zu der vorerwähnten Richtung entgegengesetzten Richtung angewandt, um ein „Rücksetzen" zu bewirken, um die Phasenkodierung zurück auf Null zu bringen. Darüber hinaus wird der Auslesegradient Grc zur Dephasierung der Spins angewandt. Der Auslesegradient Grc ist ein s.g. „Crusher".
Solch eine Pulssequenz wird 64-256 Mal wiederholt. Der Phasenkodiergradient Gp wird für jede Wiederholung verändert, um jedes Mal eine andere Phasenkodierung zu erzielen. Auf diese Weise werden Ansichtsdaten für 64-256 Ansichten in dem k-Raum gewonnen.
Die durch die Pulssequenz nach 4 erhaltenen Ansichtsdaten werden in dem Speicher in dem Datenverarbeitungsabschnitt 170 erfasst. Der Datenerfassungsabschnitt 170 führt eine zweidimensionale inverse Fouriertransformation an den Ansichtsdaten durch, um ein tomographisches Bild des Objekts 300 zu rekonstruieren.
5 veranschaulicht eine beispielhafte Pulssequenz zur Navigatorechoerfassung, die durch die in 2 oder 3 veranschaulichte Vorrichtung ausgeführt wird. (1) stellt eine Sequenz eines α°-Pulses zur HF-Anregung dar, während (2), (3), (4) und (5) Sequenzen eines Schichtgradienten Gs, eines Aulesegrandienten Gr, eines Phasenkodiergradienten Gp bzw. eines Navigatorechos MR darstellen. Es sollte beachtet werden, dass der α°-Puls durch sein zentrales Signal repräsentiert ist. Die Pulssequenz verläuft von links nach rechts entlang einer Zeitachse t.
Wie gezeigt, bewirkt der α°-Puls eine α°-Anregung der Spins, wobei α nicht größer als 90 ist. Zur gleichen Zeit wird der Schichtgradient Gs zur Erzielung einer gezielten Anregung für eine bestimmte Schicht angewandt.
Das Navigatorecho MR, d.h. ein FID-Signal, das durch die α°-Anregung erzeugt wird, wird durch den Datenerfassungsabschnitt 150 erfasst. Nach der Navigatorechoerfassung wird ein Auslesegradient Grd angewandt. Der Auslesegradient Grd weist einen Integralwert auf, der gleich mit dem des in 4 veranschaulichten Auslesegradienten Gr zur Erzeugung des Gradientenechos ist. Nach dem Gradienten wird ein Crusher Grc angewandt. Es wird kein Auslesegradient vor der Navigatorechoerfassung angewandt. Darüber hinaus wird kein Phasenkodiergradient während der gesonderten Periode angewandt.
Eine derartige Navigatorechoerfassung wird vor der Bildgebungsechoerfassung durchgeführt, und die Frequenz und Phase des Navigatorechos werden durch eine Berechnung auf der Basis des Navigatorechos bestimmt, um Daten zur Anpassung der Frequenz der HF-Anregung oder der α°-Anregung zu erhalten, um das Bildgebungsecho zu erzeugen.
6 zeigt schematisch ein beispielhaftes Zeitdiagramm der Navigatorechoerfassung, der an dem Navigatorecho vorgenommenen Berechnung und der Bildgebungsechoerfassung. Wie gezeigt, wird während einer von zwei aufeinander folgenden Perioden TR eine α°-Anregung in dem Zeitpunkt t1 bewirkt und ein Navigatorecho von einem Zeitpunkt t2 bis zu einem Zeitpunkt t3' erfasst. Die α°-Anregung und die Navigatorechoerfassung wird durch die in 5 gezeigte Pulssequenz erzielt.
Das Magnetsystem 100 (100'), der Gradientenansteuerungsabschnitt 130, der HF-Ansteuerungsabschnitt 140 und der Datenerfassungsabschnitt 150, die in der α°-Anregung und der Navigatorechoerfassung involviert sind, stellen eine Ausführungsform der Echoerfassungseinrichtung der vorliegenden Erfindung dar.
Nach der Navigatorechoerfassung wird eine Berechnung auf der Basis des erfassten Navigatorechos von einem Zeitpunkt t4' bis zu einem Zeitpunkt t5 durchgeführt, um die Frequenz und die Phase des Navigatorechos auszuwerten. Der Datenverarbeitungsabschnitt 170, der bei der Berechnung involviert ist, stellt eine Ausführungsform der Berechnungseinrichtung der vorliegenden Erfindung dar.
Das Ergebnis der Berechnung wird von dem Datenverarbeitungsabschnitt 170 zu dem Steuerungsabschnitt 160 geliefert. Der Steuerungsabschnitt 160 passt die HF-Anregungsfrequenz für die nächste Periode auf der Basis des gelieferten Berechnungsergebnisses an. Der Steuerungsabschnitt 160, der in der Frequenzanpassung involviert ist, stellt eine Ausführungsform einer Frequenzanpassungseinrichtung der vorliegenden Erfindung dar.
Die Frequenzanpassung ermöglicht, dass eine α°-Anregung in Übereinstimmung mit dem augenblicklichen Wert der Spinfrequenz in der nächsten Periode bewerkstelligt wird. Es sollte beachtet werden, dass die Frequenz für die α°-Anregung in der ersten Periode im Voraus zuvor durch eine vor dem Beginn der Bildgebung vorgenommene Anpassung auf einen geeigneten Wert eingestellt wird.
Während der anderen Perioden wird die α°-Anregung zu einem Zeitpunkt t6 bewirkt und ein Bildgebungsecho von einem Zeitpunkt t7 bis zum Zeitpunkt t8 erfasst. Die α°-Anregung und die Bildechoerfassung werden durch die in 3 veranschaulichte Pulssequenz erzielt.
Das Magnetsystem 100 (100'), der Gradientensteuerungsabschnitt 130, der HF-Ansteuerungsabschnitt 140 und der Datenerfassungsabschnitt 150, die bei der α°-Anregung und der Bildgebungsechoerfassung involviert sind, stellen eine Ausführungsform der Echoerfassungseinrichtung der vorliegenden Erfindung.
Mit solchen zwei Perioden als eine Einheit wird die Navigator- und Bildgebungsechoerfassung z.B. 64-512 Male wiederholt. Anstatt die Navigatorechoerfassung vor jeder Bildgebungsechoerfassung durchzuführen, kann die Navigatorechoerfassung mit einer weniger häufigen Auftrittsrate als die Bildgebungsechoerfassung durchgeführt werden, z.B. durch Durchführung einer Navigatorechoerfassung in einer Periode, gefolgt von einer Bildgebungsechoerfassung über mehreren aufeinander folgenden Perioden. Anstatt die Navigatorechoerfassung und die Bildgebungsechoerfassung auf zwei Perioden aufzuteilen, können diese alternativ innerhalb derselben einer Periode durchgeführt werden.
Zu dieser Zeit werden die Navigatorechoerfassung und die Bildgebungsechoerfassung mit einer oder beiden der Abtastfrequenzen und der Anzahl von Abtastpunkten, wie unter der Steuerung durch den Steuerungsabschnitt 160, differenziert wird, durchgeführt.
Insbesondere wird die Abtastfrequenz für das Navigatorecho höher als für das Bildgebungsecho eingestellt, und die Anzahl der Abtastpunkte für das Navigatorecho wird kleiner als die für das Bildgebungsecho eingestellt. Der Steuerungsabschnitt 160, der in der Steuerung der Abtastfrequenz und/oder der Anzahl von Abtastpunkten involviert ist, bildet eine Ausführungsform der Steuerungseinrichtung der vorliegenden Erfindung.
Indem die Abtastfrequenz erhöht wird, kann das Navigatorecho innerhalb einer kürzeren Zeit derart erfasst werden, dass es genauso viele Daten enthält, wie viele Daten es in dem Bildgebungsecho gibt. Durch Verkleinerung der Anzahl von Abtastpunkten kann das Navigatorecho im Vergleich zu der Zeitdauer zur Erfassung des Bildgebungsechos innerhalb einer kürzeren Zeit erfasst werden. Durch Erhöhung der Abtastfrequenz und Verkleinerung der Anzahl der Abtastpunkte kann eine synergetische Zeitreduktion erzielt werden.
In der vorliegenden Erfindung bewirkt eine derartige Steuerung der Abtastfrequenz und/oder der Anzahl der Abtastpunkte, wie sie oben beschrieben ist, dass, verglichen mit der in 1 veranschaulichten konventionellen Methode, das Intervall von dem Ende der Navigatorechoerfassung bis zu dem Beginn der nächsten Periode ausgedehnt wird. Somit wird die Zeit vergrößert, die für die Durchführung der Berechnung des Navigatorechos verfügbar ist. Auf diese Weise kann die Berechnung ohne besondere Beschleunigung der Berechnung innerhalb des Intervalls zu Ende geführt werden. Darüber hinaus muss die Periode TR nicht verlängert werden, oder sie kann sogar in einigen Fällen reduziert werden.
Ein Programm, das einen Computer veranlasst, die Magnetresonanzsignalerfassungsfunktion, wie sie oben beschrieben ist, durchzuführen, ist in einer computerlesbaren Weise auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet. Als Aufzeichnungsmedium kann irgendein Medium aus z.B. einem magnetischen Aufzeichnungsmedium, einem optischen Aufzeichnungsmedium, einem magnetooptischen Aufzeichnungsmedium oder anderen geeigneten Arten von Aufzeichnungsmedien verwendet werden. Das Aufzeichnungsmedium kann ein Halbleiterspeichermedium sein. In der vorliegenden Beschreibung ist ein Speichermedium gleichbedeutend mit einem Aufzeichnungsmedium.

Claims

Verfahren zur Erfassung eines Magnetresonanzsignals, das die Schritte der Bewirkung einer HF-Anregung (1) von Spins innerhalb eines Objektes (300) und die Erfassung eines Navigatorechos; der Durchführung einer Berechnung an dem erfassten Navigatorecho, um dessen Frequenz und Phase zu erhalten, und der Anpassung der Frequenz der HF-Anregung auf der Basis des Ergebnisses der Berechnung; und der Bewirkung einer HF-Anregung bei der angepassten Frequenz der Spins innerhalb der Objektes (300), und der Erfassung eines Bildgebungsechos ausführt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Erhöhen der Abtastfrequenz für die Erfassung des Navigatorechos über die Abtastfrequenz zum Erfassen des Bildgebungsechos; und Verringern der Anzahl der Abtastpunkte für die Erfassung des Navigatorechos unter die Anzahl der Abtastpunkte für die Erfassung des Bildgebungsechos.
Vorrichtung (100) zur Erfassung eines Magnetresonanzsignals zum Erfassen von Magnetresonanzsignalen aus einem Objekt (300) unter Verwendung eines statischen Magnetfeldes, eines Gradientenmagnetfeldes und eines Hochfrequenzmagnetfeldes, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Echoerfassungsvorrichtung (150) zum Bewirken einer HF-Anregung von Spins innerhalb des Objektes und zum Erfassen eines Navigatorechos, und zum Bewirken einer HF- Anregung der Spins innerhalb des Objektes und zum Erfassen eines Bildgebungsechos; eine Berechnungsvorrichtung (170), die für die Durchführung einer Berechnung an dem erfassten Navigatorecho eingerichtet ist, um dessen Frequenz und Phase zu erhalten; eine Frequenzanpassungsvorrichtung (140), die für die Anpassung der Frequenz der HF-Anregung auf der Basis des Ergebnisses der Berechnung eingerichtet ist; und eine Steuervorrichtung (160), die dafür eingerichtet ist, die Abtastfrequenz für die Echoerfassungsvorrichtung zum Erfassen des Navigatorechos über die Abtastfrequenz für die Echoerfassungsvorrichtung zum Erfassen des Bildgebungsechos zu erhöhen und die Anzahl von Abtastpunkten für die Echoerfassungsvorrichtung zum Erfassen des Navigatorechos unter die Anzahl von Abtastpunkten für die Echoerfassungsvorrichtung zum Erfassen des Bildgebungsechos zu verringern.
Vorrichtung (100) zur Erfassung eines Magnetresonanzsignals nach Anspruch 2, wobei die Vorrichtung speziell zur Magnetresonanz-Bildgebung eingerichtet ist und eine Einrichtung enthält, um ein Bild auf der Basis der erfassten Magnetresonanzsignale aufzubauen.
Aufzeichnungsmedium, das in einer computerlesbaren Weise mit einem Programm beschrieben ist, um einen Computer zu veranlassen, das Verfahren nach Anspruch 1 auszuführen, wenn dieses mittels einer Vorrichtung zur Erfassung von Magnetresonanzsignalen implementiert wird.