NL1027264C2 - Werkwijze en toestel voor MR-perfusiebeeldverwerving onder gebruikmaking van niet-selectieve en gekerfde RF-verzadigingspulsen. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze en toestel voor MR-perfusiebeeldver- werving onder gebruikmaking van niet-selectieve en gekerfde RF-verzadigingspulsen.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op magnetische-resonantie(MR)beeldvorming, en meer in het bijzonder op een werkwijze en een toestel om MR-beelden met een verbeterd beeldsignaal en contrast te verwerven onder gebruikmaking van een niet-selectie-5 ve en gekerfde RF-verzadigingspuls in MR-perfusiebeeldvorming.

Wanneer een substantie, zoals menselijk weefsel, aan een uniform magnetisch veld (polariserend veld B<>) wordt onderworpen, trachten de individuele magnetische momenten van de spinnen in het weefsel zich uit te lijnen met dit polariserende veld, doch voeren deze spin-10 nen een precessiebeweging om het polariserende veld uit in willekeurige volgorde bij hun karakteristieke Larmor-frequentie. Indien de substantie, of het weefsel, wordt onderworpen aan een magnetisch veld (excitatieveld Bi), dat in het x-y-vlak en nabij de Larmor-frequentie ligt, kan het netto uitgelijnde moment, of "longitudinale magnetisa-15 tie", Mz, worden geroteerd, of "gekanteld", in het x-y-vlak om een netto magnetisch dwarsmoment Mt te produceren. Nadat het excitatiesig-naal Bx is beëindigd wordt door de aangeslagen spinnen een signaal uitgezonden en dit signaal kan worden opgevangen en bewerkt om een beeld te vormen.

20 Bij gebruik van deze signalen voor het produceren van beelden, worden magnetisch-veldgradiënten (Gx, Gy en GJ toegepast. Het af te beelden gebied wordt typisch afgetast door middel van een reeks van meetcycli, waarin deze gradiënten variëren volgens de gebruikte bijzondere lokaliseringswerkwijze. De resulterende reeks van ontvangen 25 NMR-signalen wordt gedigitaliseerd en bewerkt om het beeld te reconstrueren onder gebruikmaking van één van vele algemeen bekende reconstructietechnieken .

Myocardperfusiebeeldvorming bevat de detectie van een contrastmiddel, wanneer dit middel door spierweefsel in het hart heen 30 gaat om op niet-ingrijpende wijze doorbloeding in de microcircula-tie van het hart te bestuderen. Perfusiebeeldvorming bestaat typisch uit het gebruik van een geïnjecteerd contrastmiddel (bolus) met snelle beeldvorming tijdens de eerste doorgang van de bolus on- 1027264 - 2 - der gebruikmaking van zorgvuldig geoptimaliseerde pulsreeksparame-ters. Kwantificatie van de doorbloeding uit deze beelden wordt bewerkstelligd met een op een gebied van belang gebaseerd signaal, tijd-intensiteitskrommeanalyse. Om hartbewegingsartefacten te voorko-5 men, worden de perfusiebeelden typisch verworven met ECG-poortwerking om de herhaalde verwerving van beelden op verschillende ruimtelijke locaties te synchroniseren, elke locatie op hetzelfde relatieve punt in de hartcyclus. In het verleden was de periode van beeldverwerving typisch enkele minuten lang, hetgeen de beelden doet lijden aan aan-10 zienlijke artefacten als gevolg van ademhalingsbeweging. Dergelijke artefacten zouden de handmatige registratie en analyse van de perfusiebeelden vereisen - een lastige en tijdrovende taak, omdat de gebruiker elk beeld zorgvuldig dient te rangschikken om de ademhalingsbeweging te compenseren voordat naar een tijd-intensiteitsanalyse van 15 het gebied van belang wordt overgegaan. Verder vindt de doorgang van het contrastmiddel plaats over een tijdsperiode van enkele seconden. Door middel van het middelen over enkele seconden of minuten, wordt de effectiviteit van het meten van een verandering in perfusie ernstig aangetast.

20 Het doel van myocardperfusiebeeldvorming is het detecteren en karakteriseren van de abnormale verdeling van myocarddoorbloeding. De mogelijkheid om kwantitatieve perfusie-indices, zoals tijd-tot-piek, contrastversterkingsverhouding en de helling uit de eerste-doorgang contrast-versterkte MR-beelden te onttrekken, vereist een opwekking 25 van myocard en bloedophoping tijd-intensiteitskrommen voor gewenste gebieden van belang. De berekening van deze krommen is gecompliceerd, wanneer patiënten hun ademhaling niet adequaat inhouden, hetgeen vervolgens resulteert in een foutregistratie van beelden in de tijd. Foutregistratieartefacten treden dikwijls op als gevolg van het feit, 30 dat de duur van het vasthouden van de adem, die vereist is om eerste-doorgangskinetiek op te vangen, typisch 20-30 seconden bedraagt. Een nauwkeurige ruimtelijke uitlijning van beelden over een tijdsperiode is noodzakelijk voor het creëren van representatieve en nauwkeurige tijd-intensiteitskrommen voor een gegeven gebied van het myocardium.

t 35 Bovendien is kwantif icatie va'n de doorbloeding of perfusie van hartweefsel ook een belangrijk punt van overweging. Voor een dergelijke kwantificatie is het essentieel om beelden op een specifieke plak-locatie te verwerven om de signaalintensiteit als een functie van doorgang van de contrastmedia (d.w.z., tijd) te meten. Deze kalibra- 1027264 - 3 - tieplak maakt de omzetting van signaalintensiteit in een contrastme-diumconcentratie mogelijk. De ingangsfunctie of de in het hartweefsel geïntroduceerde hoeveelheid contrastmiddel kan aan deze meting worden onttrokken. Door middel van het meten van zowel de ingangsfunctie op 5 een specifieke plaklocatie als de signaalintensiteitsvariatie in het hart(myocard)weefsel, kan de bloedperfusie naar specifieke gebieden van het hart worden berekend.

De beeldvorming van bloedperfusie in weefsel is sterk gerelateerd aan de beeldvorming van de doorbloeding in vaatstelsels, zoals 10 in MR-angiografie. Zoals bij MR-angiografie, wordt MR-perfusiebeeld-vorming uitgevoerd door middel van het injecteren van de bolus van een MR actief contrastmiddel in de patiënt tijdens een beeldvormingsses-sie. Deze contrastmiddelen kunnen de 1i van bloed verlagen om het gedetecteerde MR-signaal te versterken of de T2 van bloed verlagen om 15 het gedetecteerde MR-signaal af te zwakken. Wanneer de bolus door het lichaam heen gaat, vergroot of verkleind het versterkte of verzwakte signaal de in het doorbloede weefsel maar niet in het niet-doorbloede weefsel waargenomen signaalintensiteit. De mate van signaalverandering in het waargenomen weefsel kan worden gebruikt om de mate van weefsel-20 perfusie te bepalen. Aangezien perfusiemetingen zijn gebaseerd op de sterkte van de tijdens de aftasting verworven MR-signalen, is het belangrijk, dat de sterkte van het MR-signaal gevoelig voor andere gemeten variabelen wordt gemaakt. Een dergelijke variabele is de grootte van de longitudinale magnetisatie Mz, die door de RF-activeringspuls 25 in de MR-pulsreeks in het dwarsvlak is gekanteld. Na elke van dergelijke activeringen, wordt de longitudinale magnetisatie verminderd en herstelt deze longitudinale magnetisatie zijn sterkte met een door de Τι-constante van de bepaalde spinnen, die worden weergegeven, bepaalde snelheid. Indien een andere pulsreeks wordt uitgevoerd voordat de lon-30 gitudinale magnetisatie is hersteld, zal de sterkte van het verworven MR-signaal minder zijn dan het door een pulsreeks, die voldoende lang is vertraagd om een volledig herstel van de longitudinale magnetisatie toe te staan, geproduceerde signaal. In perfusiebeeldvorming is het daarom belangrijk, dat de longitudinale-magnetisatievariabele tijdens 35 de aftasting op een constant niveau' wordt gehouden. Eén werkwijze voor het handhaven van een constant signaalintensiteitsniveau ongeacht de voorafgaande tijd is het gebruik van een verzadigings- of 90-graden-magnetisatiepreparatie, die dezelfde beschikbare longitudinale magne- 1 02 7 264 - 4 - tisatie gedurende een gegeven na-verzadigingsvertragingstijd (TI) mogelijk maakt.

Kwantitatieve analyse van myocardperfusie vereist, dat een adequaat ruimtelijk bestrijkingsgebied wordt gehandhaafd, een goede sig-5 naal-ruis(SNR)verhouding wordt bereikt, zodat de myocardperfusiedefec-ten op kwalitatieve en kwantitatieve wijze kunnen worden vastgesteld, en dat de meting van het signaal in de bloedophoping de contrastmid-delconcentratie reflecteert. Dit wil zeggen, dat het gewenst is, dat het MR-signaal afkomstig van de bloedophoping lineair is met de con-10 centratie van het contrastmiddel in de bloedophoping. Eén bijzondere werkwijze van myocardperfusiegegevensverwerving wordt gekenmerkt door een gekerfde perfusieverwerving. Er is aangetoond, dat deze bijzondere werkwijze een goed ruimtelijk bestrijkingsgebied van het myocardium met een hoge beeld-SNR via een langere magnetisatiehersteltijd (TI) en 15 de toepassing van een RF-verzadigingsherstelvoorbereidingspuls verschaft. In enkele gevallen blijkt deze werkwijze echter ontoereikend te zijn omdat de gekerfde RF-puls het bloed buiten de doelplak verzadigt maar de (bloed)spinnen binnen de doelplak niet verstoort. Binnen één doelplak zal het bloedophopingssignaal in de ventrikel of aorta 20 dus een combinatie van verzadigd en onverzadigd bloed zijn. Dit zal een nauwkeurige meting van de contrastmiddelconcentratie verhinderen aangezien de signacilintensiteitsvariatie niet langer een lineaire variatie van de contrastmiddelconcentratie zal reflecteren. Niettegenstaande de nadelen, verdient deze gekerfde aanpak de voorkeur boven 25 een gegevensverwervingswerkwijze, die geen gekerfde RF-pulsen of een plak-selectieve verzadiging gebruikt. Dit is het gevolg van het feit, dat de signaalintensiteit in het myocardweefsel niet wordt beïnvloed door de instroomeffecten. Bij afwezigheid van gekerfde RF-pulsen of een plak-selectieve verzadiging, dient een langere fysieke TI-tijd te 30 worden gebruikt, waardoor de gecombineerde preparatie- en uitleestij-den zijn toegenomen. De toename van de preparatie- en uitleestijden reduceert het totale aantal plakken, die binnen een enkel R-R interval of verschillende R-R intervallen kunnen worden verworven, waardoor de doorvoer van de patiënt negatief wordt beïnvloed.

35 Het zou derhalve wenselijk zijn een middel voor het verwerven van MR-perfusiebeelden te hebben, waarbij een gekerfde verwerving kan worden gebruikt voor een verbeterde beeld-SNR en ruimtelijke bestrijking en waardoor toch een gelijktijdige meting van het bloedophopingssignaal, dat kan worden geanalyseerd om de contrastmiddelconcentratie 1027214 i - 5 - te kwantificeren, te verschaffen. Het zou verder wenselijk zijn om een pulsreeks te hebben, die de variaties in het bloedophopingssignaal zodanig vermindert, dat een lineaire meting van de contrastconcentra-tie in een bloedophoping kan worden verkregen.

5 De uitvinding heeft betrekking op een systeem en een werkwijze voor het verwerven van MR-gegevens onder gebruikmaking van een combinatie van niet-selectieve preparatie en gekerfde RF-verzadigingspul-sen, die een toereikende plakbestrijking, een goede totale SNR en een detecteerbaar MR-signaal, dat lineair varieert met de contrastmiddel-10 concentratie, verschaffen voor kwantitatieve meting van myocardperfu-sie, welke de hiervoor genoemde nadelen overwinnen.

In plaats van het uitsluitend gebruiken van gekerfde RF-verza-digingspulsen, gebruikt de uitvinding een niet-selectieve verzadi-gingspuls tezamen met een reeks van gekerfde RF-verzadigingspulsen om 15 perfusiegegevens van een gebied van belang, bijv. het myocardium, te verwerven. De niet-selectieve verzadigingsherstel-RF-puls is niet selectief en is ontworpen om effectief te zijn voor een eerste weer te geven plak alsmede de volgende in een reeks van plakken weer te geven plak. Aangezien de verzadigingsherstelpuls niet-selectief is, kan de 20 eerste plak onder een hoek of in een vlak worden geplaatst, dat niet noodzakelijkerwijs samenvalt met of evenwijdig is aan de andere weergegeven plakken. Voör het vormen van een beeld van het myocardium staat de niet-selectieve verzadigingsherstelpuls een gebruiker toe om een plak langs de longader of het uitstroomkanaal van de aorta voor te 25 schrijven voor een betere meting van de contrastmiddelconcentratie.

Omdat het voor het verwerven van gegevens gebruikte verwervingssegment voor de eerste plak de helft van de ruimtelijke resolutie van de andere beeldvormingssegmenten heeft, wordt bovendien de totale aftasttijd niet verlengd.

30 Volgens één aspect van de uitvinding bevat een werkwijze voor het verwerven van MR-gegevens daarom de stappen van het toepassen van een niet-selectieve preparatiepuls voor een eerste plak en het toepassen van een gekerfde preparatiepuls voor daaropvolgende plakken. De werkwijze bevat verder de stap van het verwerven van MR-gegevens voor 35 de eerste en daaropvolgende plakken.

Volgens een ander aspect van de uitvinding is een pulsreeks verschaft. De pulsreeks bevat een niet-selectief preparatiesegment gevolgd door een eerste verwervingssegment, die in een kalibratie-inter-val worden gebruikt, terwijl een reeks van gekerfde selectieve prepa- 1027 2Θ4 - 6 - ratiesegmenten gevolgd door daaropvolgende gegevensverwervingsseg-menten daarna worden gebruikt.

Volgens een ander aspect van de uitvinding bevat een MRI-toe-stel een MRI-systeem met een aantal rond een boring van een magneet 5 gepositioneerde gradiëntspoelen om een polariserend magnetisch veld aan te leggen, en een RF-zendontvangersysteem, en een door een pulsmo-duul bestuurde RF-schakelaar om RF-signalen naar een RF-spoelsamenstel te zenden teneinde MR-beelden te verwerven. Het MRI-toestel bevat verder een computer, die is geprogrammeerd om een niet-selectieve verza-10 digingsherstelpuls toe te passen om een eerste plak van een reeks van plakken te verzadigen. De computer is ook geprogrammeerd om een reeks van gekerfde verzadigingsherstelpulsen te leveren om elke volgende plak van de reeks van plakken te verzadigen. De computer is verder geprogrammeerd om een reeks van uitleesactiveringspulsen te leveren en 15 van elke plak afkomstige MR-gegevens te verwerven.

Volgens nog een ander aspect van de uitvinding heeft een compu-terleesbaar opslagmedium een daarop opgeslagen computerprogramma, dat een reeks van instructies representeert, welke instructies bij uitvoering door een computer de computer een niet-selectief preparatieseg-20 ment in een eerste verwervingsperiode van een reeks van verwervingspe-rioden doet genereren en de toepassing hiervan doet veroorzaken. De computer wordt ook Sangestuurd om een gekerfd preparatiesegment in daaropvolgende verwervingsperioden te genereren en de toepassing daarvan te veroorzaken. De reeks van instructies doet de computer verder 25 een beeldverwervingssegment in ten minste de volgende verwervingsperioden genereren en toepassing daarvan veroorzaken en MR-gegevens in de volgende verwervingsperioden verwerven.

Volgens een ander aspect van de uitvinding is een in een dra-gergolf opgenomen computergegevenssignaal, dat in een MR-beeldvor-30 mingssysteem binnen te halen is, verschaft. Het signaal representeert ten minste een pulsreeks, die door het MR-beeldvormingssys-teem voor MR-gegevensverwerving dient te worden uitgevoerd. De pulsreeks bevat een niet-selectieve preparatiepuls, die tijdens een ka-libratie-interval dient te worden gebruikt, alsmede een gekerfde 35 preparatiepuls, die in een op het kalibratie-interval volgende reeks van gegevensverwervingsintervallen dient te worden gebruikt.

De pulsreeks bevat verder een reeks van beeldvormingspulsen, die in de kalibratie- en gegevensverwervingsintervallen dienen te worden 1 027204 - 7 - gebruikt voor gegevensverwerving in de kalibratie- en gegevensver-wervingsintervallen.

Verschillende andere kenmerken, doelen en voordelen van de uitvinding zullen duidelijk worden uit de volgende gedetailleerde 5 beschrijving en de tekeningen.

De tekeningen tonen één huidige voor het uitvoeren van de uitvinding beoogde voorbeelduitvoering.

In de tekeningen:

Fig. 1 is een blokschema van een MR-beeldvormingssysteem voor 10 gebruik bij de uitvinding.

Fig. 2 is een grafische weergave, die een conventionele puls-reeks voor myocardperfusie(MR)gegevensverwerving vergelijkt met een pulsreeks volgens één uitvoeringsvorm van de uitvinding.

Fig. 3 toont de plakoriëntatie volgens één uitvoeringsvorm 15 van de uitvinding ten opzichte van een hartvolume, dat voor meting van myocardperfusie wordt afgebeeld.

Er wordt nu verwezen naar fig. 1, waarin de hoofdcomponenten van een de voorkeur verdienend magnetische-resonantiebeeldvorming-(MRI)systeem (10), dat de uitvinding belichaamt, zijn weergegeven. De 20 werking van het systeem wordt door middel van een bedienerconsole 12 bestuurd, welk console een toetsenbord of andere invoerinrichting 13, een controlepaneely14 en een weergavescherm 16 bevat. De console 12 communiceert via een verbinding 18 met een afzonderlijk computersysteem 20, welk systeem een bediener in staat stelt om de productie en 25 weergave van beelden op het weergavescherm 16 te besturen. Het systeem 20 bevat een aantal modules, die via een moederbord 20a met elkaar communiceren. Deze modules omvatten een beeldprocessormoduul 22, een CPU-moduul 24 en een geheugenmoduul 26, bekend in de techniek als een framebuffer voor het opslaan van beeldgegevensreeksen. Het computer-30 systeem 20 is met een schijfopslag 28 en een tapestation 30 verbonden voor opslag van beeldgegevens en programma's en communiceert met een afzonderlijke systeembesturing 32 via een snelle seriële verbinding 34. De invoerinrichting 13 kan een muis, een besturingsknuppel, een toetsenbord, een draaibol, een door middel van aanraking te activeren 35 scherm, een lichtwand, een stembestóiring, of een soortgelijke of equivalente invoerinrichting bevatten, en kan worden gebruikt voor interactief geometrievoorschrift.

De systeembesturing 32 bevat een reeks modules, die door middel van een moederbord 32a met elkaar zijn verbonden. Deze modules bevat- 1 027264 - 8 - ten een CPU-moduul 36 en een pulsgeneratormoduul 38, dat via een seriële verbinding 40 met de bedienerconsole 12 is verbonden. Via de verbinding 40 ontvangt de systeembesturing 32 commando's van de bediener om de uit te voeren aftastreeks aan te geven. Het pulsgeneratormo-5 duul 38 doet de systeemcomponenten de gewenste aftastreeks uitvoeren en produceert gegevens, die de tijdsbepaling, sterkte en vorm van de geproduceerde RF-pulsen aangeven, en de tijdsbepaling en lengte van het gegevensverwervingsvenster. Het pulsgeneratormoduul 38 is verbonden met een reeks van gradiëntversterkers 42 om de tijdsbepaling en de 10 vorm van de gradiëntpulsen, die tijdens de aftasting worden geproduceerd, aan te geven. Het pulsgeneratormoduul 38 kan ook patiëntgegevens van een fysiologische-verwervingsbesturing 44 ontvangen, welke besturing 44 signalen van een aantal verschillende met de patiënt verbonden sensoren ontvangt, zoals van aan de patiënt bevestigde elektro-15 den afkomstige ECG-signalen. Ten slotte is het pulsgeneratormoduul 38 verbonden met een aftastkamerkoppelingsschakeling 46, die van verschillende sensoren, die met de toestand van de patiënt zijn verbonden, en het magneetsysteem afkomstige signalen ontvangt. Via de aftast kamerkoppelingsschakeling 46 ontvangt een patiëntpositionerings-20 systeem 48 commando’s om de patiënt naar de gewenste positie voor de aftasting te bewegen.

Door het pulsgeneratormoduul 38 geproduceerde gradiëntgolfvor-men worden toegevoerd aan het gradiëntversterkersysteem 42, dat Gx-,

Gy- en Gz-versterkers heeft. Elke gradiëntversterker activeert een cor-25 responderende fysische gradiëntspoel in een gradiëntspoelsamenstel 50, dat is aangewezen om de voor het ruimtelijk coderen van verworven signalen gebruikte magnetisch-veldgradiënten te produceren. Het gradiëntspoelsamenstel 50 vormt een deel van een magneetsamenstel 52, dat een polariserende magneet 54 en een geheel-lichaam(RF)spoel 56 bevat. Een 30 zendontvangermoduul 58 in de systeembesturing 32 produceert pulsen, die door een RF-versterker 60 worden versterkt en door een zend/ont-vangstschakelaar 62 aan de RF-spoel 56 worden toegevoerd. De door de aangeslagen kernen in de patiënt geëmitteerde resulterende signalen kunnen door dezelfde RF-spoel 56 worden gedetecteerd en via de 35 zend/ontvangstschakelaar 62 aan een' voorversterker 64 worden toegevoerd. De versterkte MR-signalen worden gedemoduleerd, gefilterd en gedigitaliseerd in de ontvangersectie van de zendontvanger 58. De zend/ontvangstschakelaar 62 wordt door een van het pulsgeneratormoduul 38 afkomstig signaal bestuurd om tijdens de zendmodus de RF-versterker 1027264 - 9 - 60 elektrisch met de spoel 56 te verbinden en om tijdens de ontvangst-modus de spoel 56 met de voorversterker 64 te verbinden. De zend/ont-vangstschakelaar 62 kan ook een afzonderlijke RF-spoel (bijvoorbeeld een oppervlaktespoel) laten gebruiken in de zend- of ontvangstmodus.

5 De door de RF-spoel 56 opgepikte MR-signalen worden door het zendontvangermoduul 58 gedigitaliseerd en overgedragen aan een geheu-genmoduul 66 in de systeembesturing 32. Een aftasting is compleet, wanneer een reeks van ruwe k-ruimtegegevens in het geheugenmoduul 66 is verworven. Deze ruwe k-ruimtegegevens worden opnieuw gerangschikt 10 in afzonderlijke k-ruimtgegevensreeksen voor elk te reconstrueren beeld en elk van deze reeksen wordt ingevoerd in een reeksprocessor 68, die de gegevens Fourier-transformeert tot een reeks van beeldgege-vens. Deze. beeldgegevens worden via de seriële verbinding 34 naar het computersysteem 20 geleid, waarin de beeldgegevens in geheugen, zoals 15 een schijfopslag 28, worden opgeslagen. In reactie op van het bedie-nerconsole 12 ontvangen commando's kunnen deze beeldgegevens worden gearchiveerd in een lange-termijnopslag, zoals het tapestation 30, of kunnen deze beeldgegevens door de beeldprocessor 22 verder worden bewerkt en naar het bedienerconsole 12 worden geleid en gepresenteerd op 20 de weergave 16.

De uitvinding bevat een werkwijze en een systeem, geschikt voor gebruik bij het hierboven vermelde NMR-systeem of een soortgelijk of equivalent systeem voor het verkrijgen van MR-gegevens. De uitvinding zal worden beschreven met betrekking tot het afbeelden van 25 het myocardium doch kan op equivalente wijze worden gebruikt om andere anatomische gebieden of volumes van belang af te beelden.

Er wordt nu verwezen naar fig. 2, waarin een conventionele puls/verwervingsreeks voor een myocardperfusie(MR)gegevensverwerving en een puls/verwervingsreeks volgens de uitvinding zijn weergegeven.

30 De reeks 70 toont een conventionele gekerfde aanpak voor myocardperfusie (MR)gegevensverwerving. In het getoonde voorbeeld is de pulsreeks 70 ontworpen om elk ander R-R interval of hartslag te worden herhaald. ECG-signalen 72 definiëren of poorten elk R-R interval. Er dient opgemerkt te worden, dat de pulsreeks 70 ook elke hartslag of elke n hart-35 slagen kan worden herhaald, waarin ή een getal groter dan of gelijk aan 1 is. Zoals is aangegeven, worden in een interval R-Ri gegevens verworven voor drie plakken (loei, loc2, loc3), terwijl twee plakken (loc4, loc5) tijdens het volgende R-R interval, R-Rz, worden afge-beeld. Elke plak wordt afgebeeld tijdens een gegevensverwervingsinter- 1027264 - 10 - val en de pulsreeks bevat daarom een reeks van gegevensverwervingsin-tervallen, die door de R-R intervallen zijn gedefinieerd. In het algemeen kan het aantal mogelijke plakken of plaklocaties, die kunnen worden verworven, worden gedefinieerd als het aantal SR- en SL-segmenten, 5 die in n R-R intervallen passen, waarin n=l,2,3,.... Er dient te worden opgemerkt dat, indien er een fysieke vertraging, PD, aanwezig is, de tijd voor één plak nu (SR + SL + PD) bedraagt, hetgeen de tijd per plak vergroot en het maximaal aantal plakken per tijdspunt verlaagt.

Hoewel de uitvinding met betrekking tot PD = 0 zal worden beschreven, 10 zal het voor de vakman duidelijk zijn, dat de uitvinding op equivalente wijze toepasbaar is met andere PD-waarden. Zoals zal worden beschreven, wordt de pulsreeks 70 gekarakteriseerd door een gekerfd pre-paratiesegment alsmede een beeldverwervingssegment voor gegevensverwerving.

15 Een conventionele gekerfde perfusiereeks 70 staat een RF-verza-

digingsherstelpuls toe om overal effectief te zijn behoudens voor de onmiddellijk weer te geven plak. Zoals is weergegeven, is het prepara-tiesegment SRI effectief over elke plak behoudens voor plak loei. De spinnen in de volgende plak loc2, zullen het effect van SRI ondervin-20 den met een actuele hersteltijd (TI) equivalent aan de tijd, die benodigd is om het gekerfde preparatiesegment SRI en een beeldverwervingssegment SL1 te voltooien. Beeldverwervingssegmenten SL1, SL2, SL3, SL4 en SL5 corresponderen met beeldverwervingssegmenten, die worden gede- J

finieerd door een reeks van beeldvormingsactiveringen, die worden ge-25 bruikt om van een respectieve plak of ruimtelijke locatie afkomstige MR-gegevens te verwerven.

Overeenkomstig het gekerfde preparatiesegment SRI, is het ge- J

kerfde preparatiesegment SR2 effectief voor elke plak behoudens plak loc2. Het gekerfde preparatiesegment SR2 prepareert de magnetisatie j 30 voor uitlezing op een later TI-tijdstip in beeldverwervingssegment ! SL3. Daaruit volgt, dat voor de conventionële pulsreeks 70 de TI-tijd voor plak loei het resultaat van SRn is, d.w.z. het laatste preparatiesegment van het voorgaande R-R interval. In het getoonde voorbeeld is de TI-tijd voor SL1 dienovereenkomstig een functie van het in in-35 terval R-R2 voltooide gekerfde preparatiesegment SR5. Verder kan als gevolg van variaties in hartslag deze TI-tijd niet gelijk zijn aan die van de andere plakken.

Zoals algemeen bekend is, is het effect van de gekerfde prepa-ratiepulsen (SRn) op bloedophopingssignaal variabel afhankelijk van de 1027264 - 11 - bloedstroming. Deze variabiliteit is een gevolg van onverzadigd bloed van de gekerfde puls stromend in een afgebeelde plak en mengend met verzadigd bloed. Als gevolg hiervan is het bloedophopingssignaal onbepaald en in zekere mate onafhankelijk van de contrastmiddelconcentra-5 tie.

In tegenstelling hiertoe is de pulsreeks 74 ontworpen om gegevens met een efficiënte ruimtelijke bestrijking te verwerven en die toch de verwerving van een meetplak mogelijk maakt, welke meetplak een lineaire meting van de signaalintensiteit versus de contrastmiddelcon-10 centratie in de bloedophoping verschaft. Overeenkomstig de conventionele pulsreeks 70, wordt de pulsreeks 74 uitgevoérd over een reeks van R-R intervallen of hartslagen, zoals gedefinieerd door de gepoorte signalen 76. De pulsreeks 74 definieert daarom een reeks van gegevens-verwervingsintervallen. Zoals zal worden beschreven, volgt de reeks 15 van gegevensverwervingsintervallen op een kalibratie-interval. Om de onderscheiding tussen de pulsreeks van de uitvinding en de conventionele pulsreeks te accentueren, zal de pulsreeks 74 verder met betrekking tot gegevensverwerving van vijf plakken (loei, loc2, loc3, loc4, loc5) overeenkomstig hetgeen met betrekking tot de pulsreeks 70 werd 20 beschreven, worden beschreven.

In tegenstelling tot de pulsreeks 70 bevat de pulsreeks 74 een niet-selectieve RF-puls SRI', die wordt gebruikt aan het begin van het interval R-Ri, d.w.z., in het kalibratievenster. De verzadigingsher-stelpuls SRI' is niet-selectief en is effectief voor de plak loei als-25 mede de volgende plak loc2. Het beeldverwervingssegment SL1' voor de eerste plak of ruimtelijke locatie heeft in het getoonde voorbeeld de helft van de ruimtelijke resolutie van de andere beeldverwervingsseg-menten SL2, SL3, SL4 en SL5, die in de gegevensverwervingsintervallen volgend op het kalibratie-interval worden gebruikt. De TI-tijd voor de 30 volgende plak loc2 wordt niet verstoord aangezien dezelfde segmenttijd (SRI + SL1) van de conventionele pulsreeks wordt gehandhaafd, behoudens dat de verwervingstijd voor plak loei de helft van die voor de conventionele pulsreeks 70 bedraagt. Dit wil zeggen, dat SL1' gelijk is aan (SLl)/2. De TI-tijd voor plak loei bedraagt daardoor Til = 35 (SLl)/2. Daardoor wordt de totale se'gmenttijd gehandhaafd aangezien SRI + SL1 = SRI’ + Til + SL1'.

De verwerving van de eerste plak, loei, in de reeks kan van een gereduceerde ruimtelijke resolutie ten opzichte van de ruimtelijke resolutie zijn, die typisch vereist is voor meting van signaal in alleen 1 0272.64 - 12 - de aorta of in het primaire longvaatstelsel. Indien de primaire beeld-verwerving bijvoorbeeld een 128 x 128 matrixverwerving is, kan de eerste plak een 128 x 64 of andere ruimtelijke resolutie zijn, die visualisatie van de grote vaatstructuren mogelijk maakt. Er dient opgemerkt 5 te worden, dat de gevoeligheid van de kalibratie of eerste plak kan worden aangepast aangezien de inversietijd Til omgekeerd evenredig is aan de resolutie. Dit wil zeggen, dat een 128 x 32 beeld voor plak loei een langere Til zal vereisen dan een 128 x 64 verwerving om een totale segmenttijd te handhaven. Het is ook mogelijk om af te zien van 10 het laatste preparatiesegment (SR5 in het getoonde voorbeeld), aangezien dit segment niet langer is vereist voor beeldvorming van de eerste plak, loei. Om de spinnen in de plak loei in de evenwichtstoestand te houden, kan het echter gewenst zijn om dit preparatiesegment te handhaven.

15 Er wordt nu verwezen naar fig. 3, waarin vijf plaklocaties, die via toepassing van de pulsreeks 74 van fig. 2 zijn afgebeeld, zijn weergegeven ten opzichte van elkaar en zijn gesuperponeerd op een gebied van belang, dat in het getoonde voorbeeld correspondeert met het hart van een patiënt. Zoals is aangegeven, zijn de plakken loc2-5 in 20 een gemeenschappelijke richting georiënteerd, d.w.z., in het algemeen evenwijdig aan elkaar uitgelijnd. Aangezien het niet-selectieve preparatiesegment SRI' niet-selectief is, kan de plak loei echter onder een hoek worden geplaatst of in een vlak worden geplaatst, dat niet noodzakelijkerwijs uitgelijnd of coplanair met de andere afgeheelde plak-25 ken is. Voor gegevensverwerving van het myoeardium staat de niet-se-lectiviteit van de verzadigingsherstelpuls SRI' de gebruiker toe om gegevensverwerving voor een plak langs de longader of het uitstroomkanaal van de aorta voor te schrijven voor een betere meting van de contrastmiddel concentratie. De vakman zal onderkennen, dat de plaatsing 30 van de plak loei ten opzichte van het hart van de patiënt in feite een verlies aan gegevensverwerving voor een plak in de linker ventrikel veroorzaakt. Aangezien de TI voor deze eerste plak variabel is, maakt het herpositioneren van de plak loei volgens de toepassing van de pulsreeks 74 beter gebruik van de eerste plak ten opzichte van de 35 plakken, die met een conventionele pulsreeks zijn verworven, voor verwerving van myoeardperfusiegegevens.

De uitvinding maakt verwerving van beelden met een hoog SNR mogelijk om op kwantitatieve wijze perfusie vast te stellen. Hiertoe verschaft de uitvinding een pulsreeks en een beeldvormingstechniek, 1027264 - 13 - die gegevensverwerving met een efficiënte ruimtelijke bestrijking alsmede verwerving van een kalibratieplak, die een lineaire meting van de signaalintensiteit versus de contrastmiddelconcentratie in de bloedop-hoping verschaft, ondersteunt. Dit wil zeggen, dat de uitvinding een 5 gelijktijdige meting van contrastmiddelconcentratie in de bloedopho-ping voor kwantitatieve analyse van perfusiegegevens mogelijk maakt zonder de verwerving van contrastmiddelkarakteristieken van daaropvolgende plakken te verstoren. Bovendien is een voldoende ruimtelijk bestri jkingsgebied verkrijgbaar, terwijl verwerving van een kalibratie-10 plak, die geen lage contrastmiddeldosis noch een dubbele contrastmid-delbolus (lage dosis gevolgd door een hoge dosis) of het gebruik van in het algemeen niet-selectiëve verzadigingsherstel-RF-pulsen vereisen, die op negatieve wijze het beeldcontrast, de SNR en het ruimtelijke bestrijkingsgebied kunnen beïnvloeden, mogelijk is. Bijvoorbeeld 15 maakt de uitvinding een efficiënt ruimtelijk bestrijkingsgebied van de linker ventrikel alsmede gegevensverwerving voor een kalibratieplak, die op kwantitatieve en kwalitatieve wijze kan worden vastgesteld om de contrastmiddelconcentratie te meten, mogelijk.

Volgens één aspect van de uitvinding bevat een werkwijze voor 20 het verwerven van MR-gegevens daarom de stappen van het toepassen van een niet-selectieve preparatiepuls voor een eerste plak en het toepassen van een gekerfd» preparatiepuls voor daaropvolgende plakken. De werkwijze bevat verder de stap van het verwerven van MR-gegevens voor de eerste en daaropvolgende plakken.

25 Volgens een ander aspect van de uitvinding is een pulsreeks verschaft. De pulsreeks bevat een niet-selectief preparatiesegment gevolgd door een eerste verwervingssegment, die in een kalibratie-inter-val worden gebruikt, terwijl een reeks van gekerfde selectieve prepa-ratiesegmenten gevolgd door daaropvolgende gegevensverwervingsseg-30 menten daarna worden gebruikt.

Volgens een ander aspect van de uitvinding bevat een MRI-toe-stel een MRI-systeem met een aantal rond een boring van een magneet gepositioneerde gradiëntspoelen om een polariserend magnetisch veld aan te leggen, en een RF-zendontvangersysteem, en een door een pulsmo-35 duul bestuurde RF-schakelaar om RF-slgnalen naar een RF-spoelsamenstel te zenden teneinde MR-beelden te verwerven. Het MRI-toestel bevat verder een computer, die is geprogrammeerd om een niet-selectieve verza-digingsherstelpuls toe te passen om een eerste plak van een reeks van plakken te verzadigen. De computer is ook geprogrammeerd om een reeks 1027264 - 14 - van gekerfde verzadigingsherstelpulsen te leveren om elke volgende plak van de reeks van plakken te verzadigen. De computer is verder geprogrammeerd om een reeks van uitleesactiveringspulsen te leveren en van elke plak afkomstige MR-gegevens te verwerven.

5 Volgens nog een ander aspect van de uitvinding heeft een compu- terleesbaar opslagmedium een daarop opgeslagen computerpirogramma, dat een reeks van instructies representeert, welke instructies bij uitvoering door een computer de computer een niet-selectief preparatieseg-ment in een eerste verwervingsperiode van een reeks van verwervingspe-10 rioden doet genereren en de toepassing hiervan doet veroorzaken. De computer wordt ook aangestuurd om een gekerfd preparatiesegment in daaropvolgende verwervingsperioden te genereren en de toepassing daarvan te veroorzaken. De reeks van instructies doet de computer verder een beeldverwervingssegment in ten minste de volgende verwervingspe-15 rioden genereren en toepassing daarvan veroorzaken en MR-gegevens in de volgende verwervingsperioden verwerven.

Volgens een ander aspect van de uitvinding is een in een dra-gergolf opgenomen computergegevenssignaal, dat in een MR-beeldvor-mingssysteem binnen te halen is, verschaft. Het signaal represen-20 teert ten minste een pulsreeks, die door het MR-beeldvormingssys-teem voor MR-gegevensverwerving dient te worden uitgevoerd. De pulsreeks bevat een niet-selectieve preparatiepuls, die tijdens een ka-libratie-interval dient te worden gebruikt, alsmede een gekerfde preparatiepuls, die in een op het kalibratie-interval volgende 25 reeks van gegevensverwervingsintervallen dient te worden gebruikt.

De pulsreeks bevat verder een reeks van beeldvormingspulsen, die in de kalibratie- en gegevensverwervingsintervallen dienen te worden gebruikt voor gegevensverwerving in de kalibratie- en gegevensverwervingsintervallen .

30 De uitvinding is beschreven in termen van de voorbeelduitvoe- ringsvorm en er wordt onderkend, dat equivalenten, alternatieven en modificaties naast de reeds uitdrukkelijk genoemde equivalenten, alternatieven en modificaties mogelijk zijn en deze liggen binnen het kader van de bijgevoegde conclusies.

t 1027264

Claims (12)

1. Werkwijze voor het verwerven van magnetische-resonantie-beelden van een gebied van belang, omvattende de stappen van: het toepassen van een niet-selectieve preparatiepuls voor een eerste plak van het gebied van belang; 5 het toepassen van een gekerfde preparatiepuls voor daaropvol gende plakken; en het verwerven van magnetische-resonantiegegevens.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin de niet-selectieve preparatiepuls een verzadigingspuls omvat.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarin de niet-selectie ve preparatiepuls effectief is voor bloedophopingsonderdrukking voor de eerste plak en een volgende plak.

4. Werkwijze volgens elk van de voorgaande conclusies, waarin de gekerfde preparatiepuls een verzadigingsherstel(RF)puls omvat.

5. Werkwijze volgens elk van de voorgaande conclusies, waarin de verwervingsstap de stap van het toepassen van een reeks van uit-leespulsen voor elke plak bevat.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarin elke reeks van uit-leespulsen een beeldverwervingssegment definieert en waarin het beeld- 20 verwervingssegment Voor de eerste plak minder ruimtelijke resolutie heeft dan die van de andere verwervingssegmenten.

7. Werkwijze volgens conclusie 5 of 6, waarin de eerste verworven plak een andere oriëntatie heeft dan de daaropvolgende verworven plakken.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarin de daaropvolgende ver worven plakken evenwijdig aan elkaar zijn georiënteerd.

9. Werkwijze volgens elk van de voorgaande conclusies, waarin het aantal plakken zich uitstrekt over een reeks van R-R intervallen.

10. Werkwijze volgens elk van de voorgaande conclusies, verder 30 omvattende de stap van het verschaffen van een lineaire meting van de contrastmiddelconcentratie over een gebied van belang.

11. Werkwijze volgens elk van de voorgaande conclusies, verder omvattende de stap van het reconstrueren van een beeld van nier- of leverperfusie in een subject.

12. Pulsreeks omvattende: een niet-selectief preparatiesegment gevolgd door een eerste verwervingssegment, dat in een kalibratie-interval wordt gebruikt; en 1 027264 - 16 - een reeks van gekerfde selectieve preparatiesegmenten gevolgd door daaropvolgende gegevensverwervingssegmenten, die na het kalibra-tie-interval worden gebruikt. 1 027264