ITGE20120022A1

ITGE20120022A1 - Metodo e dispositivo per la generazione di immagini di risonanza magnetica

Info

Publication number: ITGE20120022A1
Application number: IT000022A
Authority: IT
Inventors: Andrea Serra
Original assignee: Esaote Spa
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2013-08-28
Also published as: EP2631664B1; US20130221963A1; EP2631664A1; US9753112B2

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo: "Metodo e dispositivo per la generazione di immagini di risonanza magnetica"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un metodo per la generazione di immagini di risonanza magnetica .

Nelle acquisizioni di immagini di risonanza magnetica, cosi come in tutti i sistemi di acquisizione di immagini, la fedeltÃ con cui viene riprodotta l'immagine, viene descritta da una funzione di trasferimento propria della tecnica di acquisizione delle immagini e del sistema stesso, detta Point Spread Function (PSF), la quale puÃ² quindi essere definita come la rappresentazione di come un singolo punto dello spazio reale Ã ̈ mappato nello spazio immagine.

Una PSF ideale permette di ottenere esattamente un punto, mentre la deviazione da questo stato ideale porta ad artefatti nell'immagine ottenuta come allargamenti sfumati del punto, cosiddetto blurring, o ripetizioni del punto, cosiddetto ghosting. Per evitare il piÃ¹ possibile l'insorgere dei suddetti problemi Ã ̈ necessario mantenere la PSF il piÃ¹ possibile vicina allo stato ideale.

Per ottenere questo risultato, sono noti metodi differenti, suddivisibili fondamentalmente in due gruppi generali : i metodi del primo gruppo mirano ad agire sulla fisica del sistema, equalizzando secondo modi differenti i segnali ricevuti ; i metodi del secondo gruppo mirano invece ad agire sulle modalitÃ di riempimento del k-spazio.

Il metodo oggetto della presente invenzione appartiene al detto secondo gruppo, e comprende una fase di eccitazione e acquisizione, in cui il corpo in esame Ã ̈ permeato da un campo magnetico statico, ed in cui vengono applicate sequenze di eccitazione comprendenti treni di impulsi a radio frequenza al corpo in esame con l'applicazione di gradienti di codifica in fase e in frequenza e vengono ricevuti segnali di risonanza magnetica emessi dal corpo in esame;

una fase di ricostruzione dell'immagine in cui i detti segnali di risonanza magnetica ricevuti vengono processati per la generazione delle immagini mediante la decodifica di fase e frequenza, essendo le immagini acquisite lungo piani o fette di sezione del corpo in esame denominati strati di acquisizione;

in cui viene acquisito dal corpo in esame un primo set di segnali di risonanza magnetica ricevuti corrispondenti a predeterminati gradienti di phaseencoding e almeno un secondo set di segnali di risonanza magnetica ricevuti corrispondenti a ulteriori predeterminati gradienti di phase-encoding, essendo il detto primo set ed il detto almeno un secondo set inseriti in almeno due corrispondenti matrici di k-spazio secondo modalitÃ di inserimento differenti , e venendo le almeno due matrici di kspazio unite in un'unica matrice di k-spazio da cui viene generata l'immagine.

Metodi di questo tipo sono noti ed utilizzati e si differenziano per le strategie di codifica e/o di riempimento del k-spazio e/o di combinazione tra loro delle matrici di k-spazio ottenute.

Esempi di tali metodi sono descritti nei brevetti US5545990 e EP1653244, in cui vengono utilizzati per non degradare l'immagine, in particolare per ridurre il ghosting, in acquisizioni di immagini con sequenze multieco come la Fast Spin Echo (FSE).

La sequenza FSE prevede un primo impulso RF di eccitazione a 90° seguito da una serie di impulsi RF di rifocalizzazione a 180°, per la generazione di echi, assegnando a ciascuno una diversa codifica di fase, registrando i segnali e riempiendo le righe del k-spazio .

La codifica di fase Ã ̈ effettuata mediante l'applicazione di un gradiente lungo l'asse del phase encoding prima della formazione dell'eco , mentre lo stesso gradiente viene poi riapplicato invertito immediatamente dopo l'eco in modo da riallineare gli spin magnetici.

L'ampiezza degli echi generati, e corrispondentemente del segnale ricevuto, diminuisce nel tempo seguendo il rilassamento spin-spin o T2, ossia quel processo di natura entropica che descrive la perdita di coerenza delle componenti Mxe Mydella magnetizzazione totale al termine dell'irraggiamento a radiofrequenza .

A causa del rilassamento spin-spin o T2, la FSE risulta quindi affetta da artefatti dovuti al fatto che vengono mischiati echi differenti nello stesso kspazio, in particolare perchÃ© la differenza di ampiezza dei differenti segnali che compongono le diverse righe del k-spazio ha effetti negativi sulla PSF.

Il brevetto US5545990 descrive un metodo per il quale coppie di echi relative ad acquisizioni consecutive e con la medesima codifica di fase ma con ampiezza differente a causa del rilassamento T2 , vengono sommati e mediati. Il segnale ottenuto viene quindi usato al posto dei segnali originali.

Il brevetto EP1653244 descrive un metodo simile, in cui inoltre vengono sommati tra loro echi pari ed echi dispari per la riduzione del ghosting dovuto agli errori di fase.

A seconda della strategia di riempimento del kspazio scelta, ed in particolare a seconda degli echi che si vuole posizionare al centro del k-spazio, Ã ̈ possibile ad esempio riempire la matrice in modo tale per cui le ampiezze degli echi formano un andamento simile ad un ciclo di sinusoide.

Grazie all'utilizzo di strategie di codifica differenti per la seconda acquisizione, tali per cui le ampiezze degli echi della seconda acquisizione formano un andamento simmetrico rispetto a quello presentato dalla prima acquisizione, simile pertanto ad un ciclo di sin (-x), mediando tra loro gli echi con stessa codifica di fase si ottiene una omogeneizzazione dell'ampiezza degli echi lungo tutta la direzione del phase-encoding, migliorando la PSF.

L'utilizzo di una doppia acquisizione presenta inoltre un aumento del rapporto segnale rumore (SNR), che rappresenta un effetto cercato soprattutto in macchine di acquisizione di tipo "low field".

Il rumore viene infatti ridotto dall'operazione di media, con un conseguente aumento del SNR, essendo il rumore, in MRI, di natura elettrica ed essendo diffuso in modo sostanzialmente uniforme su tutte le frequenze.

Dal momento che il rumore Ã ̈ di natura casuale, la media di due o piÃ¹ segnali tra loro ha un effetto benefico sul SNR.

I metodi noti hanno il problema che, includendo un'operazione di media tra gli echi, necessitano di almeno due acquisizioni, raddoppiando quindi il tempo necessario per il rilevamento dei segnali.

Il metodo oggetto della presente invenzione mira ad una diminuzione sostanziale dei tempi di acquisizione rispetto ai metodi noti, con l'eventuale ottenimento al contempo di una migliore risoluzione di immagine, con un metodo come descritto sopra, in cui inoltre i segnali ricevuti sono inseriti all'interno delle dette matrici in modo tale per cui, per la generazione della detta unica matrice di kspazio, viene effettuata una media parziale in cui vengono definiti sottogruppi di segnali ricevuti corrispondenti al medesimo gradiente di phaseencoding dei differenti set di segnali ricevuti, ed i segnali ricevuti di ciascun sottogruppo e corrispondenti al medesimo gradiente di phaseencoding dei differenti set di segnali ricevuti vengono non mediati o mediati tra loro una o piÃ¹ volte .

Secondo un esempio esecutivo un primo sottogruppo comprende i segnali ricevuti di minore intensitÃ dei differenti set di segnali ricevuti e un secondo sottogruppo comprende i segnali ricevuti di maggiore intensitÃ dei differenti set di segnali ricevuti , ed i segnali ricevuti del primo sottogruppo dei differenti set di segnali ricevuti e corrispondenti al medesimo gradiente di phaseencoding sono sommati tra loro e mediati, mentre i segnali ricevuti del secondo sottogruppo non sono mediati .

In una forma esecutiva preferita dell'invenzione le dette sequenze di eccitazione comprendenti treni di impulsi sono del tipo Fast Spin Echo (FSE), in particolare con contrasto T2.In un esempio esecutivo preferito i segnali di minore intensitÃ sono quelli posti al centro dello spazio K e che danno il contrasto T2 richiesto.

Il metodo descritto permette vantaggiosamente di sfruttare il rilassamento T2 per ridurre drasticamente il tempo di acquisizione, grazie al fatto che i primi echi ricevuti, che sono quelli con maggiore ampiezza e quindi maggior SNR vengono lasciati non mediati con gli ultimi echi ricevuti, che sono quelli con minore ampiezza e quindi minor SNR.

Grazie a questo accorgimento Ã ̈ possibile riempire il medesimo k-spazio dei metodi noti con un minor numero di echi, e quindi in un minor tempo; in alternativa, con lo stesso numero di echi e nello stesso tempo di acquisizione Ã ̈ possibile riempire un k-spazio di dimensioni maggiori, infatti un treno di echi di N echi, di cui E echi non mediati, riempie lo stesso k-spazio di un treno di echi con (N+E) echi.

Nella forma esecutiva preferita si riduce il tempo di ripetizione TR e la scansione quindi dura meno: Ã ̈ stato osservato che il tempo di acquisizione viene ridotto del 30-35%.

Questo metodo puÃ² essere utilizzato solo con l'acquisizione di due differenti spazi K, come descritto in precedenza, che nell'utilizzo comune sostituiscono le medie, ed Ã ̈ quindi particolarmente adatto per macchine di acquisizione di tipo "low field".CiÃ² deriva dal fatto che, mentre nelle macchine di acquisizione di tipo "high field" l'acquisizione di due spazi K serve per ridurre gli artefatti ed il tempo di acquisizione in piÃ¹ risulta essere un problema, nelle macchine di acquisizione di tipo "low field" l'utilizzo delle medie Ã ̈ comunque necessario, e l'acquisizione dei due spazi K, per quanto riguarda il SNR e i tempi scansione, ha gli stessi effetti dell'utilizzo delle medie.

Secondo un perfezionamento a ciascun segnale ricevuto Ã ̈ applicato un fattore moltiplicativo in modo tale da ottenere un rumore sostanzialmente costante per tutti i segnali ricevuti una volta effettuata la detta media parziale.

L'operazione di media parziale sopra descritta, infatti, prevede che i segnali ricevuti di minore intensitÃ siano sommati a coppie e mediati, mentre i segnali ricevuti di maggiore intensitÃ siano lasciati non mediati . CiÃ² porta a notevoli differenze tra il rumore dei segnali ricevuti di maggiore intensitÃ non mediati e quello dei segnali mediati, di minore intensitÃ .

Ottenere un rumore sostanzialmente costante, ossia effettuare una equalizzazione del rumore, permette di evitare che il rumore acquisisca in modo artificiale una struttura tra i diversi segnali ricevuti, la quale struttura potrebbe portare ad artefatti nella ricostruzione dell'immagine.

Per ottenere una equalizzazione del rumore dei segnali lungo tutta la direzione di phase-encoding del k-spazio viene quindi applicato un fattore moltiplicativo in modo differente per i diversi segnali ricevuti.

Questo accorgimento risulta particolarmente vantaggioso dal momento che permette in concomitanza di ottenere una omogeneizzazione dell'intensitÃ dei segnali, con un miglioramento nella PSF, e di conseguenza permette di ridurre ulteriormente l'insorgere di artefatti.

In alternativa Ã ̈ possibile applicare un fattore moltiplicativo ai diversi segnali in modo tale da ottimizzare la PSF, preferibilmente sulla base di una misura degli artefatti dell'immagine risultante.

In una prima variante esecutiva il fattore moltiplicativo applicato ai detti segnali ricevuti di minore intensitÃ Ã ̈ pari all'inverso del fattore di riduzione del rumore dei detti segnali ricevuti di minore intensitÃ una volta mediati, rispetto all'intensitÃ del rumore dei segnali ricevuti originali, la quale riduzione del rumore Ã ̈ dovuta alla detta media parziale.

Secondo un particolare esempio esecutivo il fattore moltiplicativo applicato ai detti segnali ricevuti di minore intensitÃ Ã ̈ pari a âˆšn, ove n Ã ̈ il numero di set di segnali ricevuti.

In generale, infatti, effettuando la media di n segnali tra loro, l'ampiezza della componente di rumore del segnale ottenuto viene ridotta di un

fattore di riduzione â€” rispetto all'ampiezza delle

componenti di rumore dei segnali originari.

Ad esempio , se i segnali mediati tra loro sono due, l'ampiezza della componente di rumore del segnale ottenuto viene ridotta di un fattore di

riduzione 1 , mentre il SNR aumenta di un fattore âˆš2

percentuale di circa 41%.

Questo Ã ̈ difatti l'aumento di SNR ottenuto mediando i segnali nei metodi noti.

In una seconda variante esecutiva il fattore moltiplicativo per i detti segnali ricevuti di maggiore intensitÃ Ã ̈ pari all'inverso del fattore di riduzione del rumore dei segnali ricevuti di minore intensitÃ una volta mediati, rispetto all'intensitÃ del rumore dei segnali ricevuti originali, la quale riduzione del rumore Ã ̈ dovuta alla detta media parziale.

Secondo questa seconda variante, invece di applicare ai segnali ricevuti mediati di minore intensitÃ un fattore moltiplicativo per aumentarne l'intensitÃ , viene diminuita l'intensitÃ dei segnali ricevuti non mediati di maggiore intensitÃ , ossia il fattore moltiplicativo effettua una attenuazione.

Secondo un particolare esempio esecutivo il fattore moltiplicativo per i detti segnali ricevuti

di maggiore intensitÃ Ã ̈ pari a â€”1= , ove n Ã ̈ il numero âˆš»

di set di segnali ricevuti.

In una variante esecutiva preferita sono applicati fattori moltiplicativi differenti sia ai segnali ricevuti di maggiore intensitÃ , sia ai segnali ricevuti di minore intensitÃ , essendo detti fattori moltiplicativi ottimizzati in modo tale per cui viene massimizzata la dinamica senza saturare.

In un esempio esecutivo preferito vengono acquisiti due set di segnali ricevuti.

In questo caso Ã ̈ possibile quindi, secondo la detta prima variante, applicare ai detti segnali ricevuti di minore intensitÃ un fattore moltiplicativo pari a âˆš2 , oppure, secondo la detta seconda variante , applicare ai detti segnali ricevuti di maggiore intensitÃ un fattore moltiplicativo pari 1

a oppure preferibilmente moltiplicare i segnali âˆš2'

ricevuti di maggiore intensitÃ e di minore intensitÃ rispettivamente per fattori moltiplicativi ottimizzati per l'egualizzazione del rumore.

Ãˆ possibile anche moltiplicare i singoli segnali e/o piccoli gruppi di segnali per fattori moltiplicativi specificamente stabiliti.

Secondo un ulteriore esempio esecutivo vengono acquisiti tre o piÃ¹ set di segnali ricevuti e la detta media parziale prevede la media tra un numero predefinito di segnali ricevuti corrispondenti al medesimo gradiente di phase-encoding, il quale numero predefinito di segnali ricevuti varia in relazione all'ampiezza di ciascun segnale ricevuto e/o alla posizione di ciascun segnale ricevuto nel k-spazio.

Il fattore moltiplicativo di ogni segnale viene comunque scelto con l'intento di equalizzare il rumore e/o diminuire gli artefatti.

Inoltre le medie parziali vengono scelte in modo da :

1) equalizzare i segnali risultanti mantenendo preferibilmente un riempimento dello spazio K simmetrico;

2) aumentare il SNR al centro dello spazio K, dove i segnali con contributo T2 sono piÃ¹ piccoli.

Il punto 1 serve a migliorare la PSF, mentre il punto 2 serve per massimizzare il SNR della scansione T2 .

Ãˆ possibile inoltre definire una formula di come combinare piÃ¹ spazi K sulla base di un T2 medio.

Oggetto della presente invenzione Ã ̈ inoltre un dispositivo per la generazione di immagini di risonanza magnetica, comprendente:

mezzi di generazione di un campo magnetico statico ;

mezzi di generazione di gradienti di campo magnetico ;

mezzi di invio di impulsi di eccitazione a radiofrequenza ;

mezzi di ricezione di segnali di risonanza magnetica emessi dal corpo in esame;

mezzi di elaborazione dei detti segnali di risonanza magnetica emessi dal corpo in esame per la generazione di immagini;

in cui i detti mezzi di ricezione acquisiscono dal corpo in esame un primo set di segnali di risonanza magnetica ricevuti corrispondenti a predeterminati gradienti di phase-encoding e almeno un secondo set di segnali di risonanza magnetica ricevuti corrispondenti a ulteriori predeterminati gradienti di phase-encoding,

essendo il detto primo set ed il detto almeno un secondo set inseriti dai detti mezzi di elaborazione in almeno due corrispondenti matrici di k-spazio secondo modalitÃ di inserimento differenti, e venendo le almeno due matrici di k-spazio unite in un'unica matrice di k-spazio da cui viene generata l'immagine, in cui i segnali ricevuti sono inseriti dai detti mezzi di elaborazione all'interno delle dette matrici in modo tale per cui, per la generazione della detta unica matrice di k-spazio, i detti mezzi di elaborazione effettuano una media parziale in cui i segnali ricevuti di minore intensitÃ corrispondenti al medesimo gradiente di phase-encoding dei differenti set di segnali ricevuti sono sommati tra loro e mediati, mentre i segnali ricevuti di maggiore intensitÃ sono lasciati non mediati.

Secondo un esempio esecutivo preferito i detti mezzi di ricezione applicano un fattore moltiplicativo variato per ciascun segnale ricevuto in modo tale da ottenere un rumore sostanzialmente costante per tutti i segnali ricevuti una volta effettuata la detta media parziale.

Il metodo descritto Ã ̈ utilizzabile sia per il riempimento 2D che per il riempimento 3D del kspazio .

Queste ed altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno piÃ¹ chiaramente dalla seguente descrizione di alcuni esempi esecutivi illustrati nei disegni allegati in cui:

la fig. 1 illustra uno schema generico della sequenza FSE;

la fig. 2 illustra un esempio di segnale ricevuto, in cui Ã ̈ chiaramente visibile il rilassamento T2 ;

le figg. 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b illustrano la dipendenza della PSF dalla modulazione del segnale in direzione del phase-encoding;

la fig. 6 illustra una acquisizione standard; la fig. 7 illustra la PSF relativa all'acquisizione di fig. 6;

la fig. 8 illustra la media tra due acquisizioni secondo l'arte nota;

le figg. 9a e 9b illustrano a confronto il riempimento del k-spazio secondo l'arte nota e secondo la presente invenzione;

la fig. 10 illustra un ulteriore esempio di riempimento del k-spazio secondo la presente invenzione ;

la fig. 11 illustra un ulteriore esempio di riempimento del k-spazio secondo la presente invenzione ;

la fig. 12 illustra un ulteriore esempio di riempimento del k-spazio secondo la presente invenzione, in cui vengono effettuate tre acquisizioni ;

le figg. 13a e 13b illustrano a confronto un treno di echi originariamente acquisito e il medesimo treno di echi dopo l'elaborazione di figura 12;

la fig. 14 illustra uno schema di un esempio esecutivo del dispositivo oggetto della presente invenzione .

Un esempio esecutivo preferito prevede l'utilizzo di sequenze di eccitazione a treni di impulsi del tipo FSE , illustrata in figura 1.

La sequenza FSE prevede l'emissione di un treno di impulsi RF di eccitazione 10, di cui un primo impulso RF di eccitazione a 90° 100 seguito da una serie di impulsi RF di rifocalizzazione a 180° 101, per la generazione di echi 14.

Vengono inoltre applicati al corpo in esame dei gradienti di campo magnetico: gradienti di selezione dello strato di acquisizione 11, o Slice Selection Gradients SSG, gradienti per la codifica di fase 12, o Phase Encoding Gradients PEG, gradienti per la codifica di frequenza 13 o Frequency Encoding Gradients FEG.

Come Ã ̈ chiaramente visibile dalla figura, all'applicazione del gradiente di codifica di fase lungo l'asse del phase-encoding prima della formazione dell'eco, segue un applicazione del medesimo gradiente invertito, in modo da riallineare gli spin magnetici prima del successivo impulso RF di rifocalizzazione a 180° 101.

Gli echi 14 generati vengono quindi registrati come segnali ricevuti e vengono inseriti all'interno di una matrice di k-spazio 1.

La figura 2 illustra un segnale ricevuto secondo la sequenza di eccitazione FSE, comprendente gli echi 14 , dei quali Ã ̈ chiaramente visibile la diminuzione nel tempo dell'ampiezza secondo il rilassamento spinspin o T2.

Il rilassamento T2 causa quindi una differenza di ampiezza dei differenti segnali che compongono le diverse righe del k-spazio ed ha effetti negativi sulla PSF, come illustrato nelle figure 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b.

In figura 3a Ã ̈ illustrata una ideale uniformitÃ dell'ampiezza dei segnali in direzione del phaseencoding, che genera una corrispondente PSF pressochÃ© ideale in figura 3b .

Quando l'ampiezza Ã ̈ modulata secondo la figura 4a, la PSF corrispondente viene modificata come illustrato in figura 4b, causando nello spazio immagine un allargamento sfumato del punto o blurring .

Quando l'ampiezza Ã ̈ ulteriormente modulata secondo la figura 5a, la PSF corrispondente viene modificata come illustrato in figura 5b, causando nello spazio immagine l'insorgere di ripetizioni attenuate del punto o ghosting.

La figura 6 illustra una acquisizione standard, in cui i segnali ricevuti 18 vengono posti all'interno del k-spazio 1 in modo tale per cui le ampiezze degli echi formano un andamento simile ad un ciclo di sinusoide, o sine-like, la cui PSF Ã ̈ illustrata in figura 7, in cui sono chiaramente visibili i fenomeni di blurring e ghosting.

Secondo l'arte nota, viene acquisito un secondo set di segnali 19, le cui ampiezze formano un andamento simmetrico a quello presentato dalla prima acquisizione rispetto al centro del k-spazio 15, simile pertanto ad un ciclo di sin (-x).

La figura 8 illustra l'operazione di media tra loro dei set di segnali 18 e 19, in particolare degli echi con stessa codifica di fase; con questa operazione di media si ottiene un segnale mediato 20, che Ã ̈ una omogeneizzazione dell'ampiezza degli echi lungo tutta la direzione del phase-encoding, migliorando la PSF.

Le figure 9b e 10 illustrano il metodo oggetto della presente invenzione, nell'esempio esecutivo specifico di acquisizione di due set di segnali 18 e 19.

Il metodo prevede di inserire i segnali ricevuti all'interno delle due matrici di k-spazio in modo tale per cui, per la generazione della detta unica matrice di k-spazio, viene effettuata una media parziale in cui i segnali di minore intensitÃ corrispondenti al medesimo gradiente di phaseencoding dei differenti set di segnali ricevuti sono sommati tra loro e mediati, mentre i segnali di maggiore intensitÃ sono lasciati non mediati.

Per fare questo, lungo la direzione del phaseencoding vengono lasciati punti del k-spazio non riempiti 16 in ciascuna acquisizione 18 e 19, posizionati in corrispondenza degli echi con maggiore ampiezza nella acquisizione opposta, in modo tale per cui i segnali ricevuti di maggiore intensitÃ 1' e 2', appartenenti quindi al secondo sottogruppo, non hanno un corrispondente valore nella acquisizione opposta con cui essere mediati e vengono pertanto lasciati non mediati.

I segnali a minore intensitÃ 3', 4' e 5' dell'acquisizione 18, appartenenti quindi al primo sottogruppo , sono invece mediati con i segnali a minore intensitÃ 3', 4' e 5' dell'acquisizione 19 corrispondenti alle medesime posizioni lungo la direzione di phase-encoding: il segnale 4' dell'acquisizione 18 sarÃ mediato con il segnale 4' dell'acquisizione 19, il segnale 3' dell'acquisizione 18 sarÃ mediato con il segnale 5' dell'acquisizione 19 e cosi via.

In generale, Ã ̈ possibile impostare una o piÃ¹ soglie di intensitÃ secondo le quali discriminare i segnali da mediare e i segnali da non mediare.

Dal confronto di figura 9a con figura 9b risulta evidente che con un minor numero di echi Ã ̈ possibile riempire un k-spazio di medesime dimensioni.

La figura 9a corrisponde alla media dei due segnali illustrata in figura 8, ovverossia presenta una disposizione di tipo sine-like.

Corrispondentemente, la figura 9b descrive un riempimento del k-spazio di tipo sine-like, ma secondo il metodo oggetto della presente invenzione.

Ãˆ stato osservato che il tempo di acquisizione viene ridotto del 30-35%, ad esempio da 4.35 a 3.10 minuti .

In figura 10 Ã ̈ illustrato un ulteriore esempio esecutivo di riempimento del k-spazio secondo una logica di progressione o step-like, in cui ciascun segnale ricevuto viene progressivamente affiancato al precedente .

Nell'acquisizione 18 i segnali sono inseriti da sinistra verso destra, e gli ultimi punti del kspazio 16 sono lasciati vuoti.

Nell'acquisizione 19 i segnali sono inseriti da destra verso sinistra, e gli ultimi punti del kspazio 16 sono lasciati vuoti.

CiÃ² permette anche in questo caso di mediare i segnali a minore intensitÃ 3', 4' e 5' e di lasciare non mediati i segnali a maggiore intensitÃ 1' e 2'.

Secondo il presente metodo a ciascun segnale ricevuto viene applicato un fattore moltiplicativo in modo tale da ottenere un rumore sostanzialmente costante per tutti i segnali ricevuti una volta effettuata la detta media parziale.

In questo caso Ã ̈ possibile quindi applicare ai segnali ricevuti di minore intensitÃ un fattore moltiplicativo pari a âˆš2 , oppure applicare ai detti segnali ricevuti di maggiore intensitÃ un fattore moltiplicativo pari a oppure preferibilmente

72 '

moltiplicare i segnali ricevuti di maggiore intensitÃ e di minore intensitÃ rispettivamente per fattori moltiplicativi ottimizzati per l'equalizzazione del rumore .

La figura 11 illustra un esempio esecutivo di un riempimento effettuato mischiando gli echi al centro del k-spazio.

In questo caso il primo sottogruppo di segnali ricevuti comprende gli echi 3', 4', 5', 6', 7' e 8', mentre il secondo sottogruppo comprende gli echi 1' e 2' .

CiÃ² permette di formare un plateau uniforme al centro del k-spazio, mischiando echi pari ed echi dispari .

Rispetto agli esempi esecutivi delle precedenti figure vengono inseriti altri echi, ad esempio gli echi 7' e 8', e viene aumentato il TR. CiÃ² puÃ² servire per ottimizzare i parametri per fare una scansione pesata in T2.

L'acquisizione inoltre Ã ̈ simmetrica, e ciÃ² permette di ottimizzare la PSF.

Sebbene gli esempi riportati prendono in considerazione l'acquisizione di due set di segnali ricevuti, Ã ̈ ovviamente possibile acquisire tre o piÃ¹ set di segnali ricevuti.

In questo caso la media parziale prevede la media tra un numero predefinito di segnali ricevuti corrispondenti al medesimo gradiente di phaseencoding, il quale numero predefinito di segnali ricevuti varia in relazione all'ampiezza di ciascun segnale ricevuto e/o alla posizione di ciascun segnale ricevuto nel k-spazio.

CiÃ² significa che Ã ̈ possibile modificare nel modo piÃ¹ opportuno le regole di media tra i segnali corrispondenti allo stesso phase-encoding.

Se vengono effettuate n acquisizioni, vengono definiti sottogruppi di segnali ricevuti tra i differenti set di segnali , i quali segnali appartenenti a ciascun sottogruppo vengono non mediati o mediati tra loro una o piÃ¹ volte.

Un esempio esecutivo di un riempimento con tre acquisizioni Ã ̈ illustrato in figura 12, in cui sono chiaramente visibili tre sottogruppi differenti: un primo sottogruppo comprende gli echi 4', 5' e 6', un secondo sottogruppo comprende gli echi 3' e 7' e un terzo sottogruppo comprende gli echi a maggiore intensitÃ 1' e 2'.

Gli echi del primo sottogruppo sono mediati piÃ¹ volte, gli echi del secondo sottogruppo sono mediati una sola volta, mentre gli echi del terzo sottogruppo non sono mediati.

Avendo a disposizione 6 segnali per ogni eco, Ã ̈ chiaro che sono possibili molteplici disposizioni e combinazioni a seconda del risultato desiderato.

La scelta della disposizione e delle combinazioni puÃ² essere effettuata a seconda del T2 medio di cui si vuole diminuire il blurring.

A tale proposito le figure 13a e 13b illustrano una simulazione di un treno di echi con un T2 medio di 80 ms, mostrando a confronto il treno di echi originariamente acquisito e il medesimo treno di echi dopo l'elaborazione di figura 12.

Una volta scelto il T2 medio da equalizzare ed il numero di acquisizioni da effettuare, si possono effettuare le medie parziali piÃ¹ convenienti per ridurre gli artefatti, cercando al contempo di rendere simmetrica il piÃ¹ possibile l'acquisizione, di diminuire il numero delle discontinuitÃ e di diminuire la disparitÃ in ampiezza e fase degli echi nel k-spazio, combinando echi con paritÃ e ampiezza differente .

Vengono quindi applicati differenti fattori moltiplicativi a singoli segnali ricevuti o a segnali appartenenti al medesimo sottogruppo.

Ãˆ possibile inoltre definire un vettore, che moltiplica i segnali dopo la FFT per ogni singolo voxel, con un fattore moltiplicativo diverso per ogni componente .

Ãˆ possibile prevedere un fattore moltiplicativo calcolato in funzione del T2 medio per ciascun voxel.

Il voxel per il calcolo del T2 medio Ã ̈ quello che incorpora tutto il campione nella direzione di phase-encoding .

Il T2 si puÃ² ottenere dalla acquisizione di un TR aggiuntivo, ossia di una ulteriore eccitazione, senza codifica.

Ãˆ possibile inoltre disporre in modo non simmetrico la combinazione di segnali che vengono mediati o non mediati tra loro, ad esempio per ottenere ampi plateau di segnali.

La figura 14 illustra una rappresentazione schematica di un esempio esecutivo del dispositivo per la generazione di immagini di risonanza magnetica oggetto della presente invenzione.

Il dispositivo comprende mezzi di generazione di un campo magnetico statico 28, mezzi di generazione di gradienti di campo magnetico 29, mezzi di invio di impulsi di eccitazione a radiofrequenza 30, mezzi di ricezione di segnali di risonanza magnetica emessi dal corpo in esame 31 , mezzi di elaborazione dei detti segnali di risonanza magnetica emessi dal corpo in esame per la generazione di immagini 32.

I mezzi di ricezione 31 acquisiscono dal corpo in esame un primo set 18 di segnali di risonanza magnetica ricevuti corrispondenti a predeterminati gradienti di phase-encoding e un secondo set 19 di segnali di risonanza magnetica ricevuti corrispondenti a ulteriori predeterminati gradienti di phase-encoding.

II primo set 18 ed il secondo set 19 sono inseriti dai mezzi di elaborazione 32 in due corrispondenti matrici di k-spazio secondo modalitÃ di inserimento differenti, e le due matrici di kspazio vengono unite in un'unica matrice di k-spazio da cui viene generata l'immagine dai mezzi di elaborazione dei segnali di risonanza magnetica emessi dal corpo in esame per la generazione di immagini 32.

I mezzi di elaborazione 32 inseriscono i segnali ricevuti all'interno delle dette matrici in modo tale per cui, per la generazione della detta unica matrice di k-spazio, i mezzi di elaborazione 32 effettuano una media parziale in cui i segnali ricevuti di minore intensitÃ corrispondenti al medesimo gradiente di phase-encoding dei differenti set di segnali ricevuti 18 e 19 sono sommati tra loro e mediati, mentre i segnali ricevuti di maggiore intensitÃ sono lasciati non mediati.

I mezzi di ricezione 31 comprendono una unitÃ di preamplificazione 33 per l'applicazione di un fattore moltiplicativo ai segnali ricevuti.

I mezzi di ricezione 31 applicano un fattore moltiplicativo variato per ciascun segnale ricevuto in modo tale da ottenere un rumore sostanzialmente costante per tutti i segnali ricevuti una volta effettuata la detta media parziale.

Le immagini ricostruite dalla matrice di kspazio ottenuta sono quindi visualizzate su un display 34 o memorizzate in un archivio 35.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Metodo per la generazione di immagini di risonanza magnetica, comprendente una fase di eccitazione e acquisizione, in cui il corpo in esame Ã ̈ permeato da un campo magnetico statico, ed in cui vengono applicate sequenze di eccitazione comprendenti treni di impulsi a radio frequenza al corpo in esame con lâ€™applicazione di gradienti di codifica in fase e in frequenza e vengono ricevuti segnali di risonanza magnetica emessi dal corpo in esame; una fase di ricostruzione dell'immagine in cui i detti segnali di risonanza magnetica ricevuti vengono processati per la generazione delle immagini mediante la decodifica di fase e frequenza, essendo le immagini acquisite lungo piani o fette di sezione del corpo in esame denominati strati di acquisizione; in cui viene acquisito dal corpo in esame un primo set di segnali di risonanza magnetica ricevuti corrispondenti a predeterminati gradienti di phaseencoding e almeno un secondo set di segnali di risonanza magnetica ricevuti corrispondenti a ulteriori predeterminati gradienti di phase-encoding, essendo il detto primo set ed il detto almeno un secondo set inseriti in almeno due corrispondenti matrici di k-spazio secondo modalitÃ di inserimento differenti, e venendo le almeno due matrici di kspazio unite in unâ€™unica matrice di k-spazio da cui viene generata lâ€™immagine, caratterizzato dal fatto che i segnali ricevuti sono inseriti allâ€™interno delle dette matrici in modo tale per cui, per la generazione della detta unica matrice di k-spazio, viene effettuata una media parziale in cui vengono definiti sottogruppi di segnali ricevuti corrispondenti al medesimo gradiente di phaseencoding dei differenti set di segnali ricevuti, ed i segnali ricevuti di ciascun sottogruppo e corrispondenti al medesimo gradiente di phaseencoding dei differenti set di segnali ricevuti vengono non mediati o mediati tra loro una o piÃ¹ volte.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui un primo sottogruppo comprende i segnali ricevuti di minore intensitÃ dei differenti set di segnali ricevuti e un secondo sottogruppo comprende i segnali ricevuti di maggiore intensitÃ dei differenti set di segnali ricevuti, ed i segnali ricevuti del primo sottogruppo dei differenti set di segnali ricevuti e corrispondenti al medesimo gradiente di phaseencoding sono sommati tra loro e mediati, mentre i segnali ricevuti del secondo sottogruppo non sono mediati.
3. Metodo secondo una o piÃ¹ delle precedenti rivendicazioni, in cui le dette sequenze di eccitazione comprendenti treni di impulsi sono del tipo Fast Spin Echo (FSE), in particolare con contrasto T2.
4. Metodo secondo una o piÃ¹ delle precedenti rivendicazioni, in cui a ciascun segnale ricevuto Ã ̈ applicato un fattore moltiplicativo in modo tale da ottenere un rumore sostanzialmente costante per tutti i segnali ricevuti una volta effettuata la detta media parziale.
5. Metodo secondo la rivendicazione 4, in cui il fattore moltiplicativo applicato ai detti segnali ricevuti di minore intensitÃ Ã ̈ pari allâ€™inverso del fattore di riduzione del rumore dei detti segnali ricevuti di minore intensitÃ una volta mediati, rispetto allâ€™intensitÃ del rumore dei segnali ricevuti originali, la quale riduzione del rumore Ã ̈ dovuta alla detta media parziale.
6. Metodo secondo la rivendicazione 5, in cui il fattore moltiplicativo applicato ai detti segnali ricevuti di minore intensitÃ Ã ̈ pari a n , ove n Ã ̈ il numero di set di segnali ricevuti.
7. Metodo secondo la rivendicazione 4, in cui il fattore moltiplicativo applicato ai detti segnali ricevuti di maggiore intensitÃ Ã ̈ pari al fattore di riduzione del rumore dei segnali ricevuti di minore intensitÃ una volta mediati, rispetto allâ€™intensitÃ del rumore dei segnali ricevuti originali, la quale riduzione del rumore Ã ̈ dovuta alla detta media parziale.
8. Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui il fattore moltiplicativo applicato ai detti segnali 1 ricevuti di maggiore intensitÃ Ã ̈ pari a , ove n Ã ̈ n il numero di set di segnali ricevuti.
9. Metodo secondo una o piÃ¹ delle precedenti rivendicazioni, in cui vengono acquisiti due set di segnali ricevuti.
10. Metodo secondo una o piÃ¹ delle precedenti rivendicazioni, in cui vengono acquisiti tre o piÃ¹ set di segnali ricevuti ed in cui la detta media parziale prevede la media tra un numero predefinito di segnali ricevuti corrispondenti al medesimo gradiente di phase-encoding, il quale numero predefinito di segnali ricevuti varia in relazione allâ€™ampiezza di ciascun segnale ricevuto e/o alla posizione di ciascun segnale ricevuto nel k-spazio.
11. Dispositivo per la generazione di immagini di risonanza magnetica, comprendente: mezzi di generazione di un campo magnetico statico (28); mezzi di generazione di gradienti di campo magnetico (29); mezzi di invio di impulsi di eccitazione a radiofrequenza (30); mezzi di ricezione di segnali di risonanza magnetica emessi dal corpo in esame (31); mezzi di elaborazione dei detti segnali di risonanza magnetica emessi dal corpo in esame per la generazione di immagini (32); in cui i detti mezzi di ricezione (31) acquisiscono dal corpo in esame un primo set di segnali di risonanza magnetica ricevuti corrispondenti a predeterminati gradienti di phaseencoding e almeno un secondo set di segnali di risonanza magnetica ricevuti corrispondenti a ulteriori predeterminati gradienti di phase-encoding, essendo il detto primo set ed il detto almeno un secondo set inseriti dai detti mezzi di elaborazione (32) in almeno due corrispondenti matrici di k-spazio secondo modalitÃ di inserimento differenti, e venendo le almeno due matrici di k-spazio unite in unâ€™unica matrice di k-spazio da cui viene generata lâ€™immagine, caratterizzato dal fatto che i segnali ricevuti sono inseriti dai detti mezzi di elaborazione (32) allâ€™interno delle dette matrici in modo tale per cui, per la generazione della detta unica matrice di k-spazio, i detti mezzi di elaborazione (32) effettuano una media parziale in cui i segnali ricevuti di minore intensitÃ corrispondenti al medesimo gradiente di phaseencoding dei differenti set di segnali ricevuti sono sommati tra loro e mediati, mentre i segnali ricevuti di maggiore intensitÃ sono lasciati non mediati.
12. Dispositivo secondo la rivendicazione 11, in cui i detti mezzi di ricezione (31) applicano un guadagno in ricezione variato per ciascun segnale ricevuto in modo tale da ottenere un rumore sostanzialmente costante per tutti i segnali ricevuti una volta effettuata la detta media parziale.