DE69418404T2 - Korrektur der Polarität des Auslesegradienten in Bilderzeugung durch EPI und GRASE magnetische Resonanz - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Kernspinresonanzabbildungsverfahren für einen in einem statischen und im Wesentlichen homogenen Hauptmagnetfeld angeordneten Körper, wobei das Verfahren die im Anspruch 1 spezifizierten Schritte umfaßt.
• Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Gerät zur Kernspinresonanzabbildung eines in einem statischen und im Wesentlichen homogenen Hauptmagnetfeld angeordneten Körpers, wobei das Gerät die in Anspruch 8 spezifizierten Eigenschaften hat.
• Ein derartiges Verfahren ist aus DE-A 40 05 675 und aus dem Artikel "Image reconstruction for echo planar imaging with non equidistant k-space sampling" von H. Brduer et al. in Magn. Reson. Med., Vol. 23, S. 311...323 (1992) bekannt. Im bekannten Verfahren wird die erste Datengruppe mit kontinuierlich eingeschalteten Phasencodierungsgradienten- und abwechselnden Lesegradienten-Magnetfeldern erfaßt. Infolgedessen liegen die erfaßten Signalabtastungen auf leicht gekrümmten Linien, die sich im k-Raum im Wesentlichen in der Leserichtung und im Abstand voneinander in der Phasencodierungsrichtung erstrecken. Die Linien erstrecken sich im Wesentlichen über den ganzen k-Raum. Die Signalabtastungen der zweiten Gruppe werden ohne Phasencodierungsgradienten erfaßt, so daß alle Abtastungen in dieser zweiten Gruppe sich auf einer einzelnen Linie in der Leserichtung durch den Ursprung des k-Raums befinden. Das bekannte Verfahren bietet nur eine Möglichkeit zum Korrigieren von Phasenfehlern, die in der Phasencodierungsrichtung konstant sind. Fehler mit einem zusätzlichen sich ändernden Effekt in einer Richtung senkrecht zur Leserichtung sind nicht korrigierbar.
• In US-A 5 055 789 sind ein Verfahren und eine Anordnung zum Korrigieren von Phasenfehlern in zwei Abmessungen beschrieben. Nach diesem bekannten Verfahren wird eine Messung von Inhomogenitäten ΔH(x, y) im statischen Magnetfeld und der räumlichen Nichtlinearität und der zeitlichen Änderungen in den Gradientenmagnetfeldern ausgeführt. Diese Messungen werden zuvor mittels direkter oder indirekter Messungen der Magnetfelder ausgeführt. Nach der Datenerfassung werden die mit einem Lesegradienten mit positiver und negativer Polarität erfaßten Signalabtastungen getrennt, und erfolgt Bild rekonstruktion für beide Datenklassen. Beide Bilder werden entsprechend den gemessenen Abweichungen in den Magnetfeldern und anderen betreffenden Beiträgen getrennt korrigiert. Schließlich werden die zwei Bilder in ein einfaches Bild synthetisiert.
• Der Zweck derartiger Messungen ist die Verbesserung der Qualität des Kernspinresonanzbildes, das durch Korrektur der Unterschiede abgetasteter Kernspinresonanzsignale erhalten wird, die mit einem Lesegradienten mit positiver und negativer Polarität erfaßt werden.
• Im zweiten bekannten Verfahren werden die Abweichungen in den Magnetfeldern mittels einer zeitraubenden und komplizierten Messung ausgewertet, die die Einführung von Induktionsspulen, von Phantomen und derartigen und Ableitung der Effekte auf Kernspinresonanzsignale von dieser Messung umfaßt. Bei einer derartigen Messung kann das Kernspinresonanzgerät nicht für klinische Zwecke verwendet werden. Zusätzlich kann eine Änderung in den Magnetfeldern infolge eines Objekts oder eines Patienten im Kernspinresonanzgerät nicht berücksichtigt werden. Auch kann Drift, beispielsweise durch sich ändernde Umgebungsbedingungen, in den Abweichungen der Magnetfelder nicht direkt berücksichtigt werden. Weitere von Instrumenten bedingte Effekte, wie Zeitsteuereffekte und Wirbelströme, werden ebenfalls die Phasen- und Frequenzcodierung der Messungen beeinflussen.
• In WO 93/01509 sind ein Verfahren und eine Anordnung für Ganzkörperabbildung mittels schneller Kernspinresonanz beschrieben. Mit diesem Verfahren wird in jedem oder werden in mehreren Wiederholungsintervallen nach einem einleitenden Kernspinresonanz-Hf-Nutationsimpuls eine Folge von Hf-Nutationsimpulsen zum Neufokussieren der Hf-Beantwortung in eine entsprechende Folge von Spinechos verwendet. Zeitlich würden die Spinechos normalerweise nach jedem Hf-Impuls erscheinen, und wird ein Auslesegradient mit wechselnder Polarität zur Bildung einer Unterfolge von Gradientenechos zugeführt. Nicht zusammenhängende k-Raumstrecken der erfaßten Daten werden verschachtelt. Phasenfehler können wenigstens teilweise durch die Verwendung einer zweiten Datengruppe korrigiert werden, die mit dem abgeschalteten Phasencodierungsgradientenimpuls erhalten wird, wodurch sich eine einfache Linie in der Leserichtung durch den Ursprung des k-Raums der erfaßten Daten der zweiten Gruppe ergibt.
• Der Erfindung liegt u. a. die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Kernspinresonanzabbildung eingangs erwähnter Art zu schaffen, mit dem bzw. in der die verschiedenen Auswirkungen des Lesegradienten mit positiver und negativer Polarität korrigiert werden, sowohl in den Lese- und in den Phasencodierungsrichtungen, aber bei denen keine getrennte Gruppe besonderer Messungen zum Bestimmen der Abweichungen der statischen und Gradientenmagnetfelder erforderlich ist.
• Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein erfindungsgemäßes Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Signalabtastungen der zweiten Gruppe auf Linien liegen, die wenigstens ein zweidimensionales Untergebiet im k-Raum überbrücken, wobei in dieser zweiten Gruppe dieselben oder in kurzer Nähe nebenliegende Linien im k-Raum mit beiden Polaritäten des Lesegradienten gemessen werden derart, daß die gemessenen Signalabtastungen im Untergebiet mit einer vorgegebenen Polarität des Magnetfeld-Lesegradienten auf Linien geortet werden, die in einem im Wesentlichen gleichen oder geringeren Abstand auseinanderliegen als der gegenseitige Abstand in der ersten Gruppe. Die Erfindung basiert auf der Verwirklichung, daß Information bezüglich des Unterschieds zwischen mit einem Lesegradienten mit positiver und negativer Polarität gemessenen Abtastungen aus einem verhältnismäßig kleinen Gebiet des k-Raums zum Verwerten des Verhaltens der Phasenfehler im ganzen k-Raum und anschließend zum Korrigieren der Phasenfehler der Signalabtastungen in der ersten Gruppe verwendbar ist. Dieselben oder dicht beieinander liegenden Linien im k-Raum werden mit einem Lesegradienten sowohl von positiver als auch von negativer Polarität gemessen. Im Falle der dreidimensionalen Kernspinresonanz ist das Untergebiet zwei- oder möglicherweise dreidimensional.
• Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß das Untergebiet des k-Raums ein Band enthält, das sich in der Richtung der Linien erstreckt, und in dem der Ursprung des k-Raums geortet wird. Da der Phasenfehler eine Glättungsfunktion über das Bild ist, kann eine verhältnismäßig gute Annäherung durch die Messung der niedrigen Raumfrequenzen im Bild erhalten werden.
• Ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist außerdem dadurch gekennzeichnet, daß der Hf-Erregerimpuls oder die Hf-Erregerimpulse, nach dem bzw. nach denen die zweite Gruppe von Signalabtastungen gemessen wird, vom Hf-Erregerimpuls bzw. von den Hf-Erregerimpulsen zum Messen der ersten Gruppe von Signalabtastungen getrennt ist bzw. sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind Messungen der zweiten Gruppe insbesondere in ihrer gegenseitigen Zeitsteuerung durchführbar und im Wesentlichen gleich den Messungen der ersten Gruppe. Insbesondere kann die zweite Gruppe gemessener Abtastungen im Verfolg eines einzigen Hf-Erregerimpulses erhalten werden. Eine derartige Bezugsmessung geht der Erregung oder den Erregungen zum Mes sen der Abtastungen in der ersten Gruppe direkt voran oder folgt sie nach, oder kann in einer getrennten Bezugsmessung in nichtdirekter Verbindung mit einer Betriebsmessung erhalten werden.
• Ein zweites Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß Signalabtastungen in der zweiten Signalabtastungengruppe im Verfolg desselben Hf- Erregerimpulses wie bei den Signalabtastungen aus der ersten Gruppe gemessen werden. Die Messungen der zweiten Gruppe im Untergebiet des k-Raums werden mit den Messungen der ersten Gruppe verschachtelt. Dabei wird festgestellt, daß die zweite Gruppe von Messungen unter denselben Bedingungen wie bei der ersten Gruppe erfaßt werden. Also werden Phasenfehler aus Quellen wie Inhomogenitäten des statischen Feldes infolge von Magnet- oder Suszeptibilitätsänderungen im Patienten oder infolge von chemischer Verschiebung mit Sicherheit in die Schätzung der Phasenfehler aufgenommen. Im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel wird die Zahl der Hf-Erregerimpulse und der Meßsequenzen zum Erfassen aller erforderlichen Abtastungen zur Bildrekonstruktion um eins herabgesetzt. Es sei bemerkt, daß im bereits erwähnten Artikel von H. Bruder et al. in Magn. Reson. Med., Vol. 23, S. 311...323 (1992) Integration der Bezugsmessung in der ursprünglichen EPI-Folge beschrieben wird. Was jedoch in diesem Artikel beschrieben wird, ist eine Bezugsmessung ohne Phasencodierung zusätzlich zu einer herkömmlichen EPI-Sequenz. Erfindungsgemäß wird eine Liniengruppe gemessen, die einen bestimmten Bereich in der Phasencodierungsrichtung überbrückt.
• Vorzugsweise ist dieses Ausführungsbeispiel noch dadurch gekennzeichnet, daß Messungen der zweiten Gruppe in einer Folge von Messungen der ersten Gruppe durch Nichtanlegen von Phasencodierungsgradienten zu einem Zeitpunkt der Polaritätsumkehr der Lesegradientimpulse oder durch Anlegen reduzierter Phasencodierungsgradienten zu einem derartigen Zeitpunkt integriert werden. Das Auslassen eines Phasencodierungsgradienten bedeutet, daß derselbe Phasencodierungswert für mehr als einen Lesegradientenimpuls verwendet wir. Ein reduzierter Wert des Phasencodierungsgradienten ergibt die Messung sehr nahe beieinander liegender Linien mit abwechselnder Lesegradientenpolarität. Im letztgenannten Fall wird die Zahl der der Erfassung der ersten Gruppe von Signalabtastungen zugeordneten Linien weniger beeinflußt.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Hf-Neufokussierungsimpuls im Verfolg des Hf-Erregerimpulses angelegt wird, und daß Magnetfeld-Lesegradienten angelegt und die Signalabtastungen im Verfolg der betreffenden Hf-Neufokussierungsimpulse gemessen werden. In einem Hf- neufokussierten Kernspinresonanzsignal steht mehr Zeit zur Verfügung zum Datenabtasten als beim freien Induktionsabklingen direkt nachdem Hf-Erregerimpuls. Auch haben Inhomogenitäten des statischen Magnetfeldes weniger Einfluß, wenn ein Hf- Neufokussierungsimpuls angelegt wird. Sequenzen mit einem einfachen Hf-Erregerimpuls und keinem oder nur einem Hf-Neufokussierungsimpuls sind als echoplanare Abbildung (EPI) bekannt. Eine große Zahl von Hf-Neufokussierungsimpulsen ist ebenfalls möglich. Eine Kernspinresonanzabbildungstechnik mit einer Vielzahl von Hf-Erreger- und Neufokussierungsimpulsen und einer Vielzahl von Lesegradientenumkehrungen ist als GRASE bekannt und wird von D.A. Feinberg und K. Oshio im Artikel "GRASE" (Gradient and Spin-Echo) MR imaging: A new fast clinical imaging technique", veröffentlicht in Radiology, Vol. 181 (1991), S. 597...602 beschrieben. In dieser Folge wird eine andere Liniengruppe im k-Raum im Verfolg jedes Hf-Neufokussierungsimpulses gemessen.
• Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Gerät für Kernspinresonanzabbildung, angeordnet zum Betreiben entsprechend eines Verfahrens nach obiger Beschreibung. Erfindungsgemäß ist ein derartiges Gerät dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel außerdem zum Messen der Signalabtastungen der zweiten Gruppe von Linien vorgesehen ist, die wenigstens einen zweidimensionalen Unterbereich im k-Raum überbrücken, wobei dieselben oder dicht nebeneinander liegenden Linien im k-Raum mit beiden Polaritäten des Lesegradienten derart gemessen werden, daß die im Unterbereich gemessenen Signalabtastungen mit einer vorgegebenen Polarität des Magnetfeldlesegradienten auf Linien geortet werden, die in einem Abstand im Wesentlichen gleich oder weniger als der gegenseitige Abstand in der ersten Gruppe auseinanderliegen.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
• Fig. 1 schematisch ein geeignetes Kernspinresonanzabbildungsgerät für das erfindungsgemäße Verfahren,
• Fig. 2 eine Folge aus einem Hf-Erregerimpuls, einer Vielzahl von Hf- Neufokussierungsimpulsen und von Umkehrgradientenimpulsen nach dem Stand der Technik,
• Fig. 3 schematisch die Bereiche im k-Raum, in denen Daten mit einer positiven und mit einer negativen Polarität des Lesegradienten in der Folge nach Fig. 2 erfaßt werden,
• Fig. 4 eine Sequenz mit einem Hf-Erregerimpuls und einer Vielzahl von Hf- Neufokussierungsimpulsen mit für eine Bezugsmessung angelegten Gradienten,
• Fig. 5 ein Beispiel einer Folge von Hf-Impulsen und Magnetfeldgradienten, in denen die Messungen der ersten und zweiten Gruppen von Kernspinresonanzsignalabtastungen integriert werden,
• Fig. 6 die Strecke im k-Raum entsprechend der Folge der Fig. 5, und
• Fig. 7a bis 7d eine Veranschaulichung einer Messung zum Erhalten von Bezugsabtastungen für die Bestimmung von Phasenfehlern bei Lesegradientimpulsen mit positiver und negativer Polarität.
• In Fig. 1 ist ein Kernspinresonanzgerät 1 schematisch dargestellt. Das Gerät enthält eine Gruppe von Hauptmagnetspulen 2 zum Erzeugen eines statischen und homogenen Hauptmagnetfelds und mehrere Gruppen von Gradientenspulen 3, 4 und 5 zum Überlagern zusätzlicher Magnetfelder mit steuerbarer Stärke und mit einem Gradienten in einer gewählten Richtung. Herkömmlicherweise wird die Richtung des Hauptmagnetfelds mit der z-Richtung und werden die zwei senkrecht dazu verlaufenden Richtungen mit x- und y- Richtungen bezeichnet. Die Gradientenspulen werden über eine Stromversorgung 11 mit Energie versorgt. Das Gerät enthält außerdem Strahlungsmittel 6, eine Antenne oder Spule zum Aussenden von Hf-Impulsen in ein Objekt oder in einen Körper 7, wobei die Strahlungsmittel mit Moduliermitteln 8 zum Erzeugen und Modulieren von Hf-Impulsen gekoppelt sind. Auch sind Mittel zum Empfangen der Kernspinresonanzsignale vorgesehen, und diese Mittel sind den Ausstrahlungsmitteln 6 identisch oder davon getrennt. Wenn die Ausstrahlungs- und Empfangsmittel identisch sind, wie in der Figur dargestellt, wird ein Sende/Empfangsschalter 9 angeordnet, um die empfangenen Signale von den auszusendenden Impulsen zu trennen. Die empfangenen Kernspinresonanzsignale werden in Empfangs- und Demoduliermittel 10 eingegeben. Die Emissionsmittel 6 und 8 und die Stromversorgung 11 für die Gradientenspulen 3, 4 und 5 werden mit Hilfe eines Steuersystems 12 gesteuert, um eine vorgegebene Folge von Hf-Impulsen und von Gradientenfeldimpulsen zu erzeugen. Das Demodulationsmittel ist mit einer Datenverarbeitungseinheit 14, beispielsweise einem Computer, zum Umsetzen der empfangenen Signale in ein Bild gekoppelt, das sichtbar gemacht werden kann, beispielsweise an einer Sichtanzeigeeinheit 15.
• Wenn das Kernspinresonanzgerät 1 in Betrieb gesetzt wird, wobei ein Objekt oder ein Körper 7 im Magnetfeld angeordnet ist, wird ein geringer Überschuß von Kernspindipolmomenten (Kernspins) im Körper in der Richtung des Magnetfelds ausge richtet. Im Gleichgewicht verursacht dies eine Nettomagnetisierung M&sub0; im Material des Körpers 7, die parallel zum Magnetfeld gerichtet ist. Im Gerät 1 wird die makroskopische Magnetisierung M&sub0; durch Anstrahlen des Körpers mit Hf-Impulsen mit einer Frequenz gleich der Larmor-Frequenz der Kerne beeinflußt, wobei die Kerndipolmomente in einem erregten Zustand gebracht werden und die Magnetisierung M&sub0; neu orientieren. Durch Anlegen der geeigneten Hf-Impulse wird eine Drehung der makroskopischen Magnetisierung erhalten; der Drehwinkel wird dabei mit Kippwinkel bezeichnet. Die vorsätzliche Einführung von Änderungen im Magnetfeld durch Anlegen von Gradientenmagnetfeldern beeinflußt örtlich das Verhalten der Magnetisierung. Nach dem Anlegen von Hf-Impulsen strebt die geänderte Magnetisierung eine Rückkehr in einen Zustand thermischen Gleichgewichts im Magnetfeld an, wobei im Verfahren Strahlung emittiert wird. Eine geeignet gewählte Folge von Hf-Impulsen und Gradientenfeldimpulsen bewirkt, daß diese Strahlung als Kernspinresonanzsignal emittiert wird, wodurch Information über die Dichte eines bestimmten Typs von Kernen erhalten wird, beispielsweise von Wasserstoffkernen, und von der Substanz, in der sie auftreten. Durch die Analyse der emittierten Signale und die Darstellung in Form von Bildern wird Information über die innere Struktur des Objekts oder des Körpers 7 zugänglich. Für nähere Beschreibungen der Kernspinresonanzabbildung (MRI) und der Kernspinresonanzanordnungen sei auf die ausführliche Literatur über dieses Thema verwiesen, beispielsweise auf das Buch "Practical NMR Imaging", ausgegeben von M.A. Foster und J.M.S. Hutchison, 1987, IRL Press.
• In Fig. 2 ist eine bekannte Folge von Hf-Impulsen und Magnetfeldgradienten nach dem sog. GRASE-Verfahren dargestellt. In der Figur sind vier Zeilen mit der Bezeichnung RF dargestellt, die das Auftreten von Hf-Impulsen zeitabhängig angeben, mit den Bezeichnungen GX und Gy, die das Auftreten von Magnetgradientenfeldern in den x- bzw. y- Richtungen angeben, und mit der Bezeichnung MR, die das Auftreten von Kernspinresonanzsignalen im Körper infolge der Hf und Gradientenimpulse angibt.
• Zum Zeitpunkt t&sub0; wird ein Hf-Erregerimpuls 21 mit einem Kippwinkel α, zum Zeitpunkt t&sub1; gefolgt von einem ersten Hf-Neufokussierungsimpuls 22 mit einem Kippwinkel β zugeführt. Die Werte von α und β werden normalerweise mit 90º bzw. 180º gewählt. Sequenzen mit Kippwinkeln abweichend von diesen Werten sind jedoch möglich. Nach dem Hf-Erregerimpuls 21 wird ein Kernspinresonanzsignal 51 mit einem freien Induktionsverfall (FID), in der Zeile mit MR bezeichnet, erzeugt, das schnell verschwindet, wenn die einzelnen präzessierenden Kernspindipolmomente infolge örtlicher Änderungen im Magnetfeld die Phasenkohärenz verlieren (Dephasierung). Der Hf- Neufokussierungsimpuls 22 kehrt die Richtung dieser einzelnen Kernspindipolmomente ohne Beeinflussung des örtlichen Magnetfelds um. Daher wird Dephasierung in Neuphasierung umgewandelt, was bei Fehlen von Kernspinresonanzfeldgradienten zu einem Zeitpunkt t&sub2; gleich 2.t&sub1; in einem Kernspinechosignal ergeben würde. Jedoch wie in der Zeile Gx angegeben, wird vor dem Hf-Neufokussierungsimpuls 22 ein Magnetfeld 31 mit einem Gradienten in der x-Richtung angelegt, das ebenfalls Dephasierung der Kernspins verursacht. Nach dem Umkehren der Spins durch den Hf-Neufokussierungsimpuls 22 wird eine Folge 32 gelesener Magnetfeldgradienten mit wechselnder Polarität angelegt. Dies bewirkt den Ausgleich der Dephasierung der Spins und ergibt das Erscheinen eines sog. Feld- oder Gradientenechos und anschließend erneute Dephasierung. In der weiteren Beschreibung wird jeder Abschnitt dieser Folge zwischen Umkehrungen mit Keule oder Lesegradienten bezeichnet. Jede folgende Keule bewirkt die Erzeugung eines weiteren Echosignals und ergibt eine Reihe 52 von Kernspinresonanz-Echosignalen. Die Folge kann einige Male durch Wiederholung von Hf-Neufokussierungsimpulsen 23, 24, 25, ... mit den Kippwinkeln β zu den Zeitpunkten t&sub3;, t&sub4;, t&sub5;, ... und anschließenden Folgen 33, 34, 35, ... von Lesegradientenimpulsen mit wechselnder Polarität wiederholt werden, die eine Reihe von Echosignalen 53, 54, 55, ... ergeben. Die Zeitpunkte t&sub3;, t&sub4;, t&sub5; werden normalerweise derart gewählt, daß t&sub3; = 3.t&sub1; ist, und daß die Intervalle zwischen den Hf-Neufokussierungsimpulsen eine gleiche Länge von 2.t&sub1; haben. Die Zeit seit dem Erscheinen eines Hf-Neufokussierungsimpulses wird mit einem Zeitparameter τ angegeben, der gleich Null ist zum Zeitpunkt des Spinechos, d. h. dem zeitlich bestimmten Punkt, zu dem der Hf-Erregerimpuls von den vorangehenden Hf-Neufokussierungsimpulsen gespiegelt wird.
• Ebenfalls werden nach den Hf-Neufokussierungsimpulsen 22, 23, 24 bzw. 25 Phasencodierungsgradientenfeldimpulse mit dem Gradienten in der y-Richtung zugeführt, wie in der Zeile Gy angegeben. Diese Gradienten werden in Paaren 42-42', 43-43', 44- 44', 45-45', ... angelegt, wobei der zweite Impuls in einem Paar die Phasencodierung beseitigt. Zu den Umkehrungszeitpunkten der Lesegradientenfelder werden zusätzliche Echoimpulse 42", 43", 44", 45", ... im Gy-Gradienten zugeführt, die die Phasencodierungswerte der Echosignale ändern. Als Ergebnis der zugeführten Gradientenmagnetfelder werden die gemessenen Abtastungen der Kernspinresonanz-(Echo-)Signale auf den ganzen k-Raum auf parallelen Linien in der kx-Richtung verteilt.
• In Fig. 3 werden die Bereiche 61, 62 und 63 des k-Raums, in dem Abtastungen mit einem Lesegradienten mit positiver Polarität erfaßt werden, mit einem "+" und die Bereiche 64 und 65 von Abtastungen, die mit einem Lesegradienten mit negativer Polarität erfaßt sind, mit einem "-" bezeichnet. In den Zeitspannen, in denen der Lesegradient eine positive Polarität hat, werden Abtastungen in chronologischer Reihenfolge von links nach rechts erfaßt, und wenn der Lesegradient negativ ist, werden die Abtastungen von rechts nach links erfaßt. Dies ist mit der Strecke 66 veranschaulicht, die den Weg im k-Raum darstellt, der nach dem ersten Hf-Neufokussierungsimpuls 22 zurückgelegt wurde. In Fig. 3 ist der ideale Zustand dargestellt, in dem die Lesegradientimpulse sowohl mit positiver als auch mit negativer Polarität gleich sind. In der Praxis sind infolge von Inhomogenitäten in den statischen Magnetfeldern und Übergängen, d. h. Schaltverzögerungen und induzierten Wirbelströmen im MRI-Gerät, die Lesegradientenimpulse mit positiver und negativer Polarität etwas verschieden. Diese Effekte bewirken Phasenverschiebungen φ&sbplus; und φ&submin; für die Lesegradientenimpulse mit positiver bzw. negativer Polarität, und diese Phasenverschiebungen treten ans Licht durch die Rekonstruktion des Kernspinresonanzbildes, als wären Abtastungen im k-Raum verschoben. Beispielsweise können infolge von Zeitsteuereffekten und Wirbelströmen derartige Verschiebungen sowohl in den kx- als auch in den ky- Richtungen auftreten.
• Die Phasenverschiebungen φ&sbplus;(x, y) und φ&submin;(x, y), insbesondere die Abhängigkeit in y, kann mittels einer Bezugsmessung mit einer räumlichen Codierung in der y- Richtung bestimmt werden. Ein Beispiel einer Bezugsmessung ist in Fig. 4 für eine Sequenz mit einer Hf- und Gradientenimpulsfolge mit mehr als einen Hf- Neufokussierungsimpuls veranschaulicht. Die veranschaulichte Sequenz bezieht sich auf eine getrennte Bezugsmessung. Getrennt von den Phasencodierungsgradienten ist diese Bezugssequenz der Sequenz nach Fig. 2 identisch. Hf-Erreger- und Hf- Neufokussierungsimpulse 421, 422, 423, 424 und 425 mit den Kippwinkeln α bzw. β werden wie die Lesegradienten 431, 432, 433, 434 und 435 und die Phasencodierungsgradientenpaare 442-442', 443-443', 444-444', 445-445' zugeführt. Die Phasencodierungsgradienten haben eine zeitintegrierte Stärke im Wesentlichen geringer als die zeitintegrierte Stärke der entsprechenden Phasencodierungsgradienten in einer normalen Meßsequenz wie in Fig. 2. Zu den Zeitpunkten der Umkehr des Lesegradientenfeldes Gx werden keine Magnetfeldgradientenechoimpulse zugeführt. Dementsprechend werden bei der Bezugsmessung die Abtastungen auf einer Anzahl von Linien im k-Raum in der Nähe der Linie ky = 0 angeord net, wobei jede der Linien mit positiver und mit negativer Polarität des Lesegradientmagnetfeldes Gx abgetastet werden. Da Abtastungen mit niedrigem ky -Wert bei den normalen Messungen in den mittleren Teilen des Lesegradienten erfaßt werden, d. h. zeitlich halbwegs zwischen den Hf-Neufokussierungsimpulsen, wird bevorzugt, denselben Anteil der Bezugsmessung zum Erhalten der Phasenverschiebungswerte zu verwenden. Dies minimisiert die Effekte von Inhomogenitäten im statischen Hauptmagnetfeld. In den veranschaulichten Lesegradientenfeldern würden sie die Abtastungen sein, die in den dritten und vierten Keulen für frühe Hf-Neufokussierungsimpulse und in den zweiten und dritten Keulen für späte Hf-Neufokussierungsimpulse erfaßt werden. Ganz allgemein gesagt, müßten die Bezugsabtastungen aus der zweiten Gruppe im Wesentlichen mit demselben Zeitparameter τ wie die normalen Abtastungen der ersten Gruppe mit denselben (niedrigen) ky-Werten erfaßt werden. Wenn nur eine Hälfte des k-Raums mit den niedrigen ky- Werten am Anfang oder am Ende einer Folge von Leseimpulsen abgetastet werden, werden die frühen oder späten Abtastungen in der Bezugsgruppe bevorzugt verwendet. Die Gruppe von Abtastungen, die mit einem Lesegradienten mit positiver Polarität in dieser Bezugsmessung erfaßt wird, hat eine ähnliche Raumverteilung im k-Raum wie die vollständige Gruppe von Abtastungen, d. h. mit einem Lesegradienten mit positiver und mit negativer Polarität, in der normalen Messung. Gleiches gilt für die Abtastungen in der Bezugsmessung, die mit einem Lesegradienten mit negativer Polarität erfaßt sind. In einer Abtastung können Echoimpulse einigen der Umkehrungen des Lesegradientenfeldes zum Erhöhen der erfaßten Anzahl von Linien zugeführt werden, während die Zahl der Erfassung einer einfachen Linie verringert wird, vorausgesetzt jede Linie wird mit beiden Polaritäten des Auslesegradienten abgetastet.
• In Fig. 5 ist eine Sequenz von Hf-Impulsen und Magnetfeldgradienten dargestellt, in denen die Messungen der ersten und zweiten Gruppen von Kernspinresonanzsignalabtastungen anschließend an denselben Hf-Erregerimpuls erfaßt werden. In Fig. 6 ist die entsprechende Strecke im k-Raum dargestellt. Die Sequenz nach Fig. 5 ist weitgehend identisch der Sequenz nach Fig. 2. Hf-Erreger- und Neufokussierungsimpulse 521, 522, 523, 524 und 525 wechseln mit einem Dephasierungslesegradienten 531 und mit den Folgen 532, 533, 534 und 535 der Lesegradientkeulen mit wechselnder Polarität ab. Phasecodierungsgradientenpaare 542-542', 543-543', 544-544' und 545-545' werden wie die Echoimpulse 542", 543", 544" und 545" zum Abtasten auf einer Strecke über einen großen Bereich des k-Raums zugeführt. Im Gegensatz zur Sequenz nach Fig. 2 wird bei einer Um kehr des Lesegradienten kein Echoimpuls zugeführt. Infolgedessen wird die Linie im k- Raum entsprechend dem gesammelten Wert der zeitintegrierten Stärke des Phasencodierungsgradienten zweimal abgetastet, einmal mit einem Lesegradienten mit positiver Polarität und einmal mit einem Lesegradienten mit negativer Polarität. Wie in Fig. 6 dargestellt, enthalten die Strecken 662 und 664 im k-Raum je eine abgetastete Linie in der positiven bzw. in der negativen kx-Richtung mit demselben ky-Wert. Aus Fig. 6 ist ebenfalls ersichtlich, daß ein Anteil des k-Raums nicht abgetastet wird, im dargestellten Beispiel den untersten Bereich. In der Praxis hat dies keinen ernsthaften Effekt auf die sich daraus ergebende Bildqualität, dieselbe Information ist aus einem anderen Anteil des k-Raums erhältlich, und die Anteile mit hohen Phasencodierungswerten sind im rekonstruierten Endbild jedenfalls von geringerer Bedeutung.
• Mit dieser Verschachtelungsmethode zum Erfassen der Daten kann nicht mehr klar unterschieden werden zwischen Abtastungen der ersten und der zweiten Gruppe. Eine und dieselbe Signalabtastung kann sowohl im Prozeß der Auswertung der Phasenfehler als auch in der Endkonstruktion verwendet werden.
• Zum Berücksichtigen des Einflusses statischer Feldinhomogenitäten bei der Verwertung der Phasenfehler sollten die mit einem Lesegradienten mit einer positiven und einer negativen Polarität erfaßten Abtastungen nahe bei der Spinechozeit erfaßt werden, d. h. in der Nähe von τ = 0. In einer Sequenz nach der Beschreibung anhand der Fig. 2 ist dieser Punkt τ = 0 ein Zeitintervall t&sub1; nach dem Hf-Neufokussierungsimpuls. Die Sequenz nach Fig. 5 entspricht dieser Empfehlung. Feldinhomogenitäten können beispielsweise infolge des Magneten für Änderungen im Patienten oder in der chemischen Verschiebung empfindlich sein.
• Weiter unten ist ein Verfahren beispielsweise zum Erhalten eines phasenfehlerkorngierten Bildes ausgehend von ersten und zweiten Gruppen abgetasteter Kernspinresonanzsignale beschrieben, die in Sequenzen nach obiger Beschreibung erfaßt sind, d. h. aus einer "operationellen" und einer Bezugsgruppe von Signalabtastungen. Im beschriebenen Beispiel wird Phasenkorrektur im Wesentlichen im räumlichen Gebiet durchgeführt.
• In einem ersten Ausführungsbeispiel des Korrekturverfahrens werden als erster Schritt zwei zweidimensionale Fourier-Transformationen an Signalabtastungen durchgeführt, die zur ersten (operationellen) Gruppe gehören, wobei eine Fourier- Transformation nur die mit einem Lesegradienten mit positiver Polarität erfaßten Abtastungen verwendet, und die andere Fourier-Transformation nur die mit einem Lesegradienten mit negativer Polarität erfaßten Abtastungen verwendet. Dies erfolgt durch Ersetzen der mit einem Gradienten mit entgegengesetzer Polarität erfaßten Abtastungen durch Null bei jeder der Transformationen, d. h. durch Multiplikation der abgetasteten Daten mit "Anwesenheits"-Funktionen W&sbplus;(ky) bzw. W&submin;(ky) die 1 betragen für solche ky-Werte, bei denen Daten mit einem Lesegradienten mit positiver bzw. negativer Polarität abgetastet werden, und gleich Null sind für andere ky-Werte. Nachstehend werden die Ergebnisse dieser Transformationen mit dem "unkorrigierten positiven Teilbild" und dem "unkorrigierten negativen Teilbild" bezeichnet. Im zweiten Schritt wird eine zweidimensionale Fourier- Transformation unter Verwendung von Abtastungen durchgeführt, die im Unterbereich im k-Raum erfaßt sind, und mit Lesegradienten mit beiden Polaritäten gemessen werden (Bezugsgruppe), wodurch hiermit zwei "Korrekturbilder" erhalten werden, ein positives Bild Ref,&sbplus;(x, y) und ein negatives Bild Sref,&submin;(x, y), aus denen zwei Phasenfehlergruppen entsprechend φ±(x, y) = arg(Sref±(X, y)) erhalten werden. Im dritten Schritt werden die Phasenmuster der unkorrigierten positiven und negativen Teilbilder unabhängig voneinander mit den betreffenden Phasenfehlern φ±(x, y) korrigiert und ergeben korrigierte positive und negative Teilbilder. Anschließend müssen die phasenkorrigierten komplexen Werte aus den Teilbildern durch komplexe Addierung kombiniert werden. Schließlich vervollständigt die Berechnung des Moduls wie üblich bei der Kernspinresonanzabbildung die Rekonstruktion.
• In diesem Verfahren ist zu berücksichtigen, daß ein Bereich des k-Raums mehrmals gemessen wird. Wenn die ersten und zweiten Meßgruppen in denselben Sequenzen erfaßt würden, würde eine einfache Addierung der positiven und negativen Teilbilder das Bild verzerren, da die entsprechenden Frequenzen künstlich betont werden würden. Ein zusätzliches Problem, das auftreten kann, ist, daß durch die Phasenfehler die momentan abgetasteten Bereiche des k-Raums von den Bereichen abweichen, die mit den Nennwerten des Phasencodierungsgradienten Gy bezeichnet werden, was eine Verschiebung in der ky- Richtung bedeutet. Aus einem gleichen Grund ist auch eine Verschiebung in der kx- Richtung möglich. Daher kann es geschehen, daß einige Anteile des k-Raums unvorsätzlich zweimal gemessen werden und einige Teile gar nicht.
• In einem zweiten weiter ausgearbeiteten Ausführungsbeispiel eines Korrekturverfahrens werden diese Probleme adressiert. In der Beschreibung weiter unten beziehen sich die mit einem Großbuchstaben geschriebenen Symbole auf die (x, ky)-Raum, d. h. nach einer eindimensionalen Fourier-Transformation in der Leserichtung. Mit einem Kleinbuchstaben geschriebene Symbole beziehen sich auf den Bild-(x, y)-Raum. Ein Index "+" oder "- " bezeichnet diese Verwendung der Kernspinresonanzabtastungen, die mit einem Lesegradienten mit positiver bzw. negativer Polarität erfaßt sind. In Kurzschrift wird "t" dazu verwendet, anzugeben, daß ein Symbol oder eine Formel zweimal ausgewertet werden muß, einmal für "+" und einmal für "-". Ein Index "c" bezeichnet die Verwendung nur von Daten im Unterbereich des k-Raums, das mit beiden Polaritäten des Lesegradienten abgetastet wurde (der mittlere Bereich). Eine Tilde "~" bezeichnet "phasenkorrigiert" und ein Sternchen "*" komplex konjugiert. F bezeichnet eine Fourier-Transformation, und die Richtung einer eindimensionalen Fourier-Transformation wird mit einem Index bezeichnet.
• In diesem Ausführungsbeispiel startet die Korrektur mit einer eindimensionalen Fourier-Transformation der gemessenen Signalabtastungen, die in der Leserichtung (x) ausgeführt wird: S±(x, kY) = Fx{S±(kx, ky)}. Anschließend erfolgt eine Fourier- Transformation in der Phasencodierungsrichtung (y) unter Verwendung dieser Funktionen und ergibt die unkorrigierten positiven und Teilbilder: s±(x, y) = Fy{S±(x, ky)W±)ky)}. Die Funktionen W&sbplus;(ky) und Wjky) sind die zuvor beschriebenen "Anwesenheits"-Funktionen. Eine ähnliche Transformation erfolgt nur für das mittlere Gebiet im k-Raum und für die "Anwesenheits"-Funktionen W±: sc±(x, y) = Fy{Sc±(x, ky)f(ky)} und w±(y) = Fy{W±(ky)}. Die Funktion f(ky) ist eine Fensterfunktion, vorzugsweise eine Riesz- oder Tukey-Funktion, mit der die Abtastungen aus dem mittleren Bereich multipliziert werden können. Die Verwendung einer derartigen Fensterfunktion reduziert die Auswirkungen einer plötzlichen Unstätigkeit an den Rändern des mittleren Bereichs. Die unkorrigierten positiven und negativen Teilbilder können jetzt entsprechend folgender Gleichung korrigiert werden:
• ±(x, y) = S±(x, y)Sc±*(x, y)/ Sc±(x, y)
• Die zwei Teilbilder sind zu addieren. Dies erfolgt in der (x, ky)-Domäne, weil dort die Polarität des Lesegradienten und die Anzahl der Messungen für jeden ky-Wert bekannt ist. Sowohl die korrigierten Teilbilder S±(x, y) müssen zunächst in diese Domäne hineintransformiert werden als auch die korrigierten "Anwesenheits"-Funktionen ±(x, y):
• ±(x, ky) = Fy&supmin;¹{~S±(x, y)} und ±(x, ky) = Fy&supmin;¹{~W±(x, y)}
• Die Phasenkorrektur der Anwesenheitsfunktion erfolgt in der räümlichen Domäne entsprechend ±(y) = e-iyφ±(x)w±(y) = e-iyφ±(x)Fy {W±(ky)}. Der mittlere lineare Phasenanstieg φ±(x) wird wie folgt geschätzt:
• Die durchgeführte Normalisierung, Teilung durch die Quadratwurzel des Produkts der zwei absoluten Werte, ist nicht wirklich wesentlich. Auf diese Weise wird der gewichtete mittlere Phasenanstieg berechnet. Nach der Bestimmung der korrigierten Teilbilder und der korrigierten Anwesenheitsfunktionen werden die optimal gewichteten kombinierten Daten mit folgender Gleichung wiedergegeben:
• das vollständige phasenkorrigierte Bild wird jetzt durch Fourier-Transformation dieser Daten in die räumliche Domäne Σ(x, y) = Fy { Σ(x, ky)} erhalten. Die übliche weitere Bearbeitung von Kernspinresonanzabbildungen, wie die Berechnung des Moduls, ist unter Verwendung der Daten aus diesem komplexen Bild Σ(x, y) durchgeführt.
• Es kann sich ereignen, daß der Nenner in der Kombinationsgleichung klein ist. Im vorliegenden Beispiel bedeutet dies, daß beide Funktionen &sbplus;(x, ky) und &submin;(x, ky) klein sind. Dies kann durch die Wahl der Strecken im k-Raum derart vermieden werden, daß mit Lesegradienten mit positiver und negativer Polarität gemessene Gebiete sich einigermaßen (in geringem Ausmaß) überlappen.
• Die oben beschriebenen Verfahren ergeben geeignete Ergebnisse nur, wenn die Phasenfehler nicht von Fehlern aus den Schaltvorgängen der Phasencodierungsgradienten Gy verursacht werden. Diese Annahme braucht beispielsweise nicht durch Wirbelströme zu gelten, wobei der momentane Wert des Gradientenmagnetfelds während einer Sequenz als Funktion der Schaltgeschichte von Gy schwanken kann. Das bedeutet, daß beim möglichen Erscheinen eines Echoimpulses der Restgradient anders sein wird. Die Effekte dieses Unterschieds können durch Einführung von zwei Echoimpulsen, mit je einer reduzierten zeitintegrierten Stärke, reduziert werden. Die Messungen derselben Linie im k- Raum, die mit einem Lesegradienten mit positiver und negativer Polarität gemessen wird, werden dabei während verschiedenen Echos gemessen oder sogar werden sie von verschiedenen Hf-Erregerimpulsen vorangegangen. Jedoch werden dabei keine weiteren Fehler eingeführt, da Phasenfehler nicht wesentlich vom Rangnummer des Hf-Erregerimpulses noch von T&sub2; abhängig sind. Zusätzlich wird bei diesem Vorgang die Anzahl der der Erfassung der ersten Gruppe von Signalabtastungen zugeordneten Linien weniger beeinflusst.
• Ein restliches Problem ist, daß die mit Lesegradienten mit positiver und negativer Polarität abgetasteten Kernspinresonanzsignale bei verschiedenen Werten des Zeitparameters τ abgetastet werden. Nach der Korrektur der Phasenfehler nach obiger Beschreibung erzeugen Inhomogenitäten im statischen Magnetfeld in Kombination mit diesen Unterschieden in der Zeit τ einen weiteren Phasenunterschied in den mit Lesegradienten mit positiver und negativer Polarität erfaßten Kernspinresonanzabtastungen. Dieser weitere Phasenunterschied ist die Ursache einiger zusätzlicher, jedoch weniger ernsthafter Artifakte.
• Zum Auswerten dieses weiteren Phasenunterschieds muß seine Abhängigkeit vom Zeitparameter τ bestimmt werden. In einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel kann dies durch das dreifache Messen der Kernspinresonanzsignale im mittleren Teil des k-Raums und um τ = 0 abwechselnd mit Lesegradienten mit positiver und negativer Polarität oder umgekehrt erfolgen. Wenn die zweite Gruppe von Messungen nach einem getrennten Hf-Erregerimpuls und ohne Phasencodierungsgradientenechoimpulse bei den Umkehrungen des Lesegradienten bestimmt wird, d. h. die Folge nach Fig. 4, kann die Zentralkeule und können die zwei benachbarten Keulen der Lesegradientenfolge verwendet werden. Wenn die zweite Gruppe in denselben Sequenzen gemessen werden, als in denen die erste Gruppe gemessen wird, müssen zwei Echoimpulse des Phasencodierungsgradienten in einer Meßsequenz unterbleiben, d. h. die Sequenz nach Fig. 5, in der der zweite Echoimpuls in Gy nicht vorhanden ist. Für nur eine Polarität des Lesegradienten muß der Phasenfehler aus der Zentralkeule und für die andere Polarität aus den zwei benachbarten Keulen bestimmt werden.
• Korrektur der Daten kann entsprechend des beschriebenen Vorgangs mit folgenden Formeln durchgeführt werden. Ein Index "+" oder "-" bezeichnet Teilbilder aus Messungen mit Lesegradientenimpulsen mit positiver bzw. negativer Polarität. Indizes "e" und "1" werden für Teilbilder aus gemessenen Daten vor und nach x = 0 verwendet, ein Index "c" wird für Teilbilder aus den Keulen verwendet, die niedrige ky-Werte abtasten, die normalerweise die Zentralkeule oder die direkt daran anschließenden Keulen sind. Wie oben erwähnt, werden die "~" und das Sternchen "*" für phasenkorrigierte bzw. kompliziert konjugierte Daten verwendet.
• Davon ausgehend, daß die Lesegradientenpolarität der Zentralkeule positiv ist, werden die Phasen φe und φl durch die Inhomogenität des statischen Feldes bestimmt von
• worin S-,e,c(x, y) und S- ,l,c(x, y) die Teilbilder aus den negativen Keulen neben der Zentralkeule sind. Da in der Praxis die Magnetfeldinhomogenitäten minimal sind, können die Phasen φe und φl unzweideutig bestimmt werden.
• Die korrigierten Bilder werden aus folgenden Berechnungen erhalten:
• und
• Diese Teilbilder müssen mit der gewichteten Addierung nach obiger Beschreibung kombiniert werden.
• Ein zusätzlicher Vorteil der Verwendung von drei Zentralkeulen zur Korrektur ist die verbesserte Symmetrie. Durch diese Symmetrie sind Artefakte durch den T&sub2;- Verfall nur im imaginären Teil des endgültigen phasenkorrigierten Bildes vorhanden, und lassen sich leicht durch die Verwendung des wirklichen Teils vermeiden statt mit dem Modul der Daten vermeiden, die das Bild darstellen. Ein weiterer wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Korrekturverfahrens ist, daß es nicht notwendig ist, den ganzen k-Raum zu messen. Neben einem Bereich um ky = 0 herum braucht nur die positive oder negative Hälfte des k-Raums gemessen zu werden. In einer derartigen Messung wird der Bereich um ky = 0 herum am Anfang oder am Ende einer Lesegradientenfolge bei einem Wert des Zeitparameters τ wesentlich abweichend von Null gemessen. Aus dem dreifach gemessenen Bereich um ky = 0 herum kann eine Schätzung der Phasenfehler gemacht werden, und die Daten können unter Verwendung des Vorgangs nach der Erfindung korrigiert werden. Nach der Korrektur können die Abtastungen im nichtgemessenen Bereich des k-Raums geschätzt werden, beispielsweise wie in EP-A 0 250 050 angegeben.
• Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens für eine Sequenz, in der der k-Raum mit kleinem oder einem einzigen Hf- Neufokussierungsimpuls gemessen wird, ist in Fig. 7a bis 7d veranschaulicht. In Fig. 7a ist die Strecke im k-Raum für eine normale Messung veranschaulicht. In Fig. 7b ist die Strecke für eine Bezugsmessung dargestellt, in der der Abstand in der Phasencodierungsrichtung ky zwischen den Abtastlinien im Vergleich zur normalen Messung halbiert. Dies erfolgt durch Anlegen der Phasencodierungsgradienten Gy in der Bezugssequenz mit einer zeitintegrier ten Stärke, die die Hälfte der zeitintegrierten Stärke des entsprechenden Gradienten in der normalen Sequenz ist. Wie in Fig. 7c und 7d dargestellt, werden diese Abtastungen in einer Gruppe mit einem Lesegradienten mit positiver Polarität (Fig. 7c) und in einer Gruppe mit einem Lesegradienten mit negativer Polarität (Fig. 7d) getrennt. Aus den Bezugsmessungen werden zwei Teilbilder Sref,&sbplus;(x, y) und Sref,&submin;(x, y) rekonstruiert, wobei das eine Bild die mit einem Lesegradienten mit positiver Polarität erfaßten Signalabtastungen und das andere Bild mit den "negativen" Abtastungen verwendet. Diese positiven und negativen Teilbilder können mittels einer Fourier-Transformation erhalten werden, in der die anderen Abtastungen durch Null ersetzt werden. Da die Phasencodierung bei halber Stärke angelegt wurde, haben beide Bilder das doppelte Sichtfeld (FOV) der normalen Messung. Durch Auslassen eines Viertels des Bildes an beiden Seiten in der y-Richtung werden Bilder erhalten, die dem gewünschten FOV entsprechen. Die Phasenverteilungen φ&sbplus;(x, y) und φ&submin;{x, y) werden aus den zwei Bildern entsprechend φ±(x, y) = arg(Sref,±(x, y)) abgeleitet.
• Aus den in der normalen Messung erfaßten Abtastungen werden zwei Teilbilder s&sbplus;(x, y) und s&submin;(x, y) auf gleiche Weise abgeleitet. Durch Probennahme nur von Abtastungen, die mit einem Lesegradienten mit positiver bzw. negativer Polarität erfaßt sind, werden die anderen Abtastungen durch Null ersetzt. Wenn keine Phasenfehler auftreten würden, würde das Gesamtbild die Summe dieser zwei Bilder s&sbplus;(x, y) und s&submin;(x, y) sein. Wenn Phasenfehler vorhanden sind, kann ein korrigiertes Bild (x, y) in der räumlichen Domäne durch Kombinieren der zwei Teilbilder entsprechend
• erhalten werden,
• in der
• ist und L das Sichtfeld ist. Da der Nenner nicht auf Null kommt, ist es eine Bedingung, daß &phi;(x, y) - &phi;(x, y - L/2) < &pi;/2 beträgt. Das bedeutet, daß im k-Raum die Folge "positiver" und "negativer" im ky-Bereich abgetasteter Linien aufrechterhalten wird. Für ein gutes Signal/Rauschverhältnis braucht man eine härtere Anforderung zum Festhalten des Nenners nahe bei null beispielsweise: (formule blz. 18, regel 2). Eine einzige Bezugsmessung kann selbstverständlich zum Korrigieren einer Vielzahl wiederholter Bilder verwendet werden, beispielsweise zum Studieren zeitabhängiger Phenomäne, wie das Einfließen oder Ausfließen eines Kontrastmediums oder Aktivitäten im Gehirn.

Claims (8)

1. Verfahren zur Kernspinresonanzabbildung eines in einem statischen und im Wesentlichen homogenen Hauptmagnetfeld angeordneten Körpers, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

Anlegen eines Hf-Erregerimpulses zum Erregen von Kerndipolmomenten in wenigstens einem Teil des Körpers, gefolgt von dem Umschalten einer Anzahl von Kernspinresonanzfeld-Lesegradientenimpulsen mit wechselnder positiver und negativer Polarität zum Erzeugen einer Anzahl von Kernspinresonanzsignalen im erregten Anteil und zum gleichzeitigen Messen einer ersten Gruppe von Signalabtastungen der Kernspinresonanzsignale derart,

daß die Signalabtastungen der ersten Gruppe auf Leitungen angeordnet werden, die im k-Raum hin und her gehen, wobei sie einen gegenseitigen Abstand in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Linien haben,

Messen einer zweiten Gruppe von Signalabtastungen mit beiden Polaritäten des Lesegradienten und Bestimmen einer Gruppe von Phasenfehlern aus der zweiten Gruppe zum Korrigieren der Phasenfehler in der ersten Datengruppe, und

Aufbauen eines Bildes aus der ersten Gruppe von Signalabtastungen mittels Transformation und Korrektur der Phasenfehler,

dadurch kennzeichnet, daß die Signalabtastungen der zweiten Gruppe sich auf den Leitungen befinden, die wenigstens einen zweidimensionalen Unterbereich im k-Raum überbrücken, wobei in der zweiten Gruppe dieselben Linien wie in der ersten Gruppe oder im k- Raum dicht bei den Leitungen der ersten Gruppe liegende Linien jeweils mit beiden Polaritäten des Lesegradienten derart gemessen werden,

daß die im Unterbereich mit einer vorgegebenen Polarität des Magnetfeldlesegradienten gemessenen Signalabtastungen auf Linien liegen, die mit einem Abstand gleich oder weniger als dem gegenseitigen Abstand in der ersten Gruppe auseinanderliegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterbereich des k-Raums ein Band enthält, das sich in der Richtung der Linien erstreckt, und in dem sich der Ursprung des k-Raums befindet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hf Erregerimpuls oder die Hf-Erregerimpulse nach dem Messen der zweiten Gruppe von Signalabtastungen vom Hf-Erregerimpuls oder von den Hf-Erregerimpulsen zum Messen der ersten Gruppe von Signalabtastungen getrennt ist/sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Signalabtastungen in der zweiten Gruppe von Signalabtastungen nach demselben Hf- Erregerimpuls als Signalabtastungen aus der ersten Gruppe gemessen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Messungen der zweiten Gruppe in einer Sequenz von Messungen der ersten Gruppe durch Nichtanlegen von Phasencodierungsgradienten zu einem Zeitpunkt der Polaritätsumkehr der Lesegradientenimpulse oder durch Anlegen reduzierter Phasencodierungsgradienten im Vergleich zu den Phasencodierungsgradienten zum Messen der ersten Gruppe zu einem derartigen Zeitpunkt integriert sind.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere Hf-Neufokussierungsimpulse nach dem Hf- Erregerimpuls zugeführt werden, und daß Magnetfeldlesegradienten zugeführt und die Signalabtastungen nach dem einen oder mehreren Hf-Neufokussierungsimpulsen gemessen werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Kernspinresonanzsignale aus der ersten Gruppe aus einer Hälfte des k-Raums erfaßt werden.

8. Gerät zum Kernspinresonanzabbilden eines in einem statischen und im Wesentlichen homogenen Hauptmagnetfeld angeordneten Körpers nach einem Verfahren entsprechend einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, wobei das Gerät Mittel zum Erzeugen des Hauptmagnetfelds (2), Mittel zum Erzeugen der vom Hauptmagnetfeld überlagerten Gradientenmagnetfeldern (3, 4, 5), Mittel (6, 8) zum Ausstrahlen von Hf- Impulsen nach dem Körper (7), Steuermittel (12) zum Steuern der Erzeugung der Gradientenmagnetfelder und der Hf-Impulse, Mittel zum Empfangen (6, 10) und zum Abtasten von in Folgen von Hf-Impulsen und geschalteten Gradientmagnetfelder erzeugten Kernspinresonanzsignalen, und Rekonstruktionsmittel zur Erzeugung eines Bildes aus den Signalabtastungen durch Transformation und Phasenkorrektur enthält, wobei das Steuermittel (12) folgende Aufgaben hat:

- Anlegen eines Hf-Erregerimpulses zum Erregen von Kerndipolmomenten in wenigstens einem Teil des Körpers, gefolgt von

- dem Umschalten einer Anzahl von Magnetfeldlesegradienten abwechselnder positiver und negativer Polarität zum Erzeugen einer Anzahl von Kernspinresonanzsignalen im erregten Anteil und dem gleichzeitigen Messen einer ersten Gruppe von Signalabtastungen der Kernspinresonanzsignale derart,

- daß die Signalabtastungen aus der ersten Gruppe auf Linien angeordnet sind, die im k-Raum hin und her gehen, wobei die Linien einen gegenseitigen Abstand in einer Richtung senkrecht zu ihrer Richtung haben, und

- Messen einer zweiten Gruppe von Signalabtastungen mit beiden Polaritäten des Lesegradienten und Bestimmen einer Gruppe von Phasenfehlern aus der zweiten Gruppe zum Bestimmen einer Gruppe von Phasenfehlern aus der zweiten Gruppe zum Korrigieren von Phasenfehlern in der ersten Datengruppe,

dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (12) weiter noch folgende Aufgabe hat:

das Messen der Signalabtastungen der zweiten Gruppe von Linien, die wenigstens einen zweidimensionalen Unterbereich im k-Raum überbrücken, wobei dieselben Linien wie in der ersten Gruppe oder im k-Raum dicht bei den Linien der ersten Gruppe liegende Linien mit beiden Polaritäten des Lesegradienten gemessen werden, derart,

daß die Signalabtastungen beim Messen im Unterbereich mit einer vorgegebenen Polarität des Magnetfeldlesegradienten auf Linien angeordnet sind, die in einem Abstand gleich oder weniger als der gegenseitige Abstand in der ersten Gruppe auseinanderliegen.