NL1031123C2

NL1031123C2 - Werkwijze en systeem voor MR-beeldvorming met gereduceerde radiale rimpelartefacten.

Info

Publication number: NL1031123C2
Application number: NL1031123A
Authority: NL
Inventors: Ajeetkumar Gaddipati; Robert Donald Peters; Michael R Hartley
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2010-01-05
Also published as: DE102006007969A1; US7023207B1; JP5108237B2; NL1031123A1; JP2006223864A; DE102006007969B4

Description

Korte aanduiding: Werkwijze en systeem voor MR-beeldvorming met ge reduceerde radiale rimpelartefacten.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op diagnostische beeldvorming en meer in het bijzonder op een werkwijze en apparatuur voor het reduceren van fase-aliasering (radiale rimpel)artefacten in magnetische-resonantie(MR)beeldvorming- De uitvinding is 5 ook gericht op een proces van het vullen van een gedeeltelijk gevulde vlak van k-ruimte.

Wanneer een substantie, zoals menselijk weefsel, aan een uniform magnetisch veld (polariserend veld BO) wordt onderworpen, trachten de individuele magnetische momenten van de spinnen in het weefsel 10 zich uit te lijnen met dit polariserende veld, maar deze spinnen maken een processiebeweging rond dit polariserende veld in willekeurige volgorde bij hun karakteristieke Larmor-frequentie. Indien de substantie, of het weefsel, aan een magnetisch veld (excitatieveld Bl), dat zich in het x-y vlak en nabij de Larmor-frequentie bevindt, wordt on-15 derworpen, kan het netto uitgelijnde moment of "longitudinale magnetisatie" MZ worden geroteerd of "gekanteld" in het x-y vlak om een netto magnetisch dwarsmoment Mt te produceren. Door de geëxciteerde spinnen wordt, nadat het excitatiesignaal Bl is beëindigd, een signaal uitgezonden en dit signaal kan worden opgevangen en bewerkt om een beeld te 20 vormen.

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

Fast Spin Echo (FSE) beeldvorming is een MR-beeldvormingstechniek, die gewoonlijk als een efficiënte methode voor het verzamelen 30 van MRI-gegevens met minimaal artefact wordt gebruikt. Maar zelfs FSE-beelden hebben te lijden aan geestartefacten, die resulteren uit vrijwillige of onvrijwillige patiëntbeweging, aangezien de beeldverwerving gewoonlijk enkele minuten in beslag neemt.

1031123 - 2 -

Een aantal beeldvormingstechnieken is ontwikkeld om bewegingsartefacten van FSE-beelden te reduceren. Een dergelijke FSE-techniek, die met de term Periodically Rotated Overlapping Parallel Lines with Enhanced Reconstruction (PROPELLER) beeldvorming wordt aangeduid, co-5 deert een MR-signaal door middel van het zodanig verzamelen van gegevens tijdens een echotrein, dat een rechthoekige strip of "vlak", door het midden van k-ruimte wordt gemeten. Deze strip wordt op incremente-le wijze geroteerd in k-ruimte rond de oorsprong in opeenvolgende echotreinen, waardoor een adequate meting van de noodzakelijke gebie-10 den van k-ruimte voor een gewenste resolutie mogelijk is.

Periodically Rotated Overlapping Parallel Lines with Enhanced Reconstruction is zeer effectief gebleken in het reduceren van met onbedoelde translatie- en rotatiebewegingen van het subject bij nabije axiale hoofdaftastingen geassocieerde artefacten. PROPELLER is rela-15 tief ongevoelig voor beweging aangezien het midden van k-ruimte meerdere malen tijdens verwerving wordt bemonsterd. Bovendien wordt expliciete correctie voor rotatie en verschuiving gebruikt om bewegingsartefacten verder te reduceren. Niettegenstaande de voordelen van PRO-PELLER-beeldvorming, is de toepasbaarheid beperkt tot axiale hoofdaf-20 tastingen, in hoofdzaak als gevolg van radiale rimpelartefacten, die zijn waargenomen in sagittale, coronale en schuine (oriëntatie, die aanzienlijk varieert ten opzichte van axiale) aftastingen. Deze artefacten zijn ook waargenomen in PROPELLER-beeldvorming van de lever en de ruggengraat. Om de toepasbaarheid van PROPELLER uit te breiden naar 25 andere plakoriëntaties en andere anatomieën, dienen deze radiale rimpelartefacten te worden gereduceerd.

Het zou daarom wenselijk zijn om een systeem en een werkwijze van MR-beeldvorming, die een PROPELLER of soortelijk beeldvormingspro-tocol met een reductie van radiale rimpelartefacten implementeert, te 30 hebben.

De uitvinding overwint de hiervoor genoemde nadelen met een systeem en een werkwijze van het reconstrueren van MR-beelden uit onder gebruikmaking van een gemodificeerde PROPELLER-verwerving verworven MR-gegevens, zodanig dat de MR-beelden in hoofdzaak vrij van ra-35 diale rimpelartefacten zijn.

Een werkwijze en een systeem van MR-beeldvorming is geopenbaard, welke het mogelijk maken dat PROPELLER-beeldvorming eenvoudig kan worden uitgevoerd onafhankelijk van de plakoriëntatie of anatomie van belang. De uitvinding is gericht op de verwerving van vlakken van - 3 - MR-gegevens, die rond een centraal gebied van k-ruimte worden geroteerd en het reconstrueren van een beeld van willekeurige plakoriënta-tie uit de vlakken van MR-gegevens, die in hoofdzaak vrij van fase-aliaseringsartefacten zijn, welke artefacten tot nu toe in coronale of 5 sagittale PROPELLER-beelden van een subject, dat een anatomie buiten een gegeven FOV heeft, zijn gevonden.

Volgens één aspect van de uitvinding bevat een MR-beeldvor-mingsinrichting daarom een aantal rond een boring van een magneet gepositioneerde gradiëntspoelen om een polariserend magnetisch veld aan 10 te leggen. Een RF-zendontvangersysteem en een RF-schakelaar worden bestuurd door een pulsmoduul om RF-signalen naar en van een RF-spoelsa-menstel te zenden respectievelijk te ontvangen om MR-beelden te verwerven. De MRI-inrichting bevat ook een computer, die is geprogrammeerd om vlakken van MR-gegevens afkomstig van een FOV langs een wil-15 lekeurige plakoriëntatie te verwerven en k-ruimte met de vlakken van MR-gegevens zodanig te vullen, dat aangrenzende vlakken ten opzichte van elkaar in het plakvlak zijn geroteerd. Volgens een verder aspect is de computer ook geprogrammeerd om elk vlak van k-ruimtegegevens te transformeren naar beeldruimte, enkele correcties uit te voeren en de 20 beeldruimte terug naar k-ruimte te transformeren, waarna een beeld is gereconstrueerd, dat in hoofdzaak vrij is van radiale rimpelartefac-ten.

Volgens een ander aspect bevat de uitvinding een werkwijze van MR-gegevensverwerving, die het exciteren van een echotrein bevat om 25 van een FOV afkomstige MR-gegevensverwerving te bemonsteren en het bemonsteren van de echotrein bevat om een k-ruimtevlak, dat een aantal van zich door een centraal gebied van k-ruimte uitstrekkende k-ruimte-gegevenslijnen heeft, gedeeltelijk te vullen. De werkwijze bevat verder het vullen van een restant van het gedeeltelijk gevulde k-ruimte-30 vlak met gegevens, die zijn bepaald uit de bemonsterde gegevens van de echotrein. De exciteer-, de bemonsterings- en de vulstappen worden herhaald totdat een aantal k-ruimtevlakken zodanig zijn gevuld in k-ruimte, dat elk k-ruimtevlak zich door het centrale gebied van k-ruimte uitstrekt en aangrenzende k-ruimtevlakken ten opzichte van el-35 kaar rond het centrale gebied van k-ruimte zijn geroteerd.

Volgens een ander aspect is de uitvinding belichaamd in een op een computer leesbaar opslagmedium opgeslagen computerprogramma, dat instructies heeft, die bij uitvoering door een computer de computer een aantal vlakken van k-ruimte van een object, waarvan een gedeelte - 4 - zich buiten een gecodeerd FOV uitstrekt, doet verwerven, en de vlakken van k-ruimte doet afbeelden. De computer wordt verder opgedragen om een vlakbeeld, dat een centraal gedeelte van het FOV in een fasecode-ringsrichting beschrijft, te isoleren en het vlakbeeld te couperen om 5 van fasecodeerlocaties buiten het centrale gedeelte van het FOV in de fasecoderingsrichting afkomstige gegevens te verwijderen. De instructies doen de computer ook het gecoupeerde vlakbeeld transformeren naar een gecoupeerd vlak van k-ruimte en het vlak van k-ruimte corresponderend met het geïsoleerde vlakbeeld vervangen door het gecoupeerde vlak 10 van k-ruimte.

Verschillende andere kenmerken en voordelen van de uitvinding zullen duidelijk worden gemaakt in de volgende gedetailleerde beschrijving en de tekeningen.

De tekeningen tonen één op dit moment de voorkeur verdienende 15 uitvoeringsvorm voor het uitvoeren van de uitvinding.

In de tekeningen:

Fig. 1 is een schematisch blokdiagram van een MR-beeldvormings-systeem voor gebruik bij de uitvinding;

Fig. 2 toont een gedeelte van een voorbeeld PROPELLER-pulsse-20 quentie, die toepasbaar is bij de uitvinding;

Fig. 3 is een schematische representatie van k-ruimte gevuld met MR-gegevens, die onder gebruikmaking van de voorbeeld PROPELLER-pulssequentie van fig. 2 zijn verworven;

Fig. 4 is een schematische representatie van een enkel vlak van 25 k-ruimte, die is gevuld onder gebruikmaking van homodyne bewerking volgens een ander aspect van de uitvinding;

Fig. 5 is een stroomschema, dat de stappen van een PROPELLER-reconstructie volgens een ander aspect van de uitvinding uiteenzet;

Fig. 6 is een beeld, dat een gedeeltelijk gevuld vlak van k-30 ruimte toont;

Fig. 7 is een beeld, dat een vlak van k-ruimte, dat oorspronkelijk gedeeltelijk was gevuld en vervolgens werd gevuld onder gebruikmaking van homodyne bewerking, toont;

Fig. 8 is een enkel vlakbeeld, gereconstrueerd uit een bolvor-35 mig fantoom, dat een zich buiten een fase FOV uitstrekkend gedeelte heeft, onder gebruikmaking van een conventionele PROPELLER-verwerving;

Fig. 9 is een enkel vlakbeeld gereconstrueerd uit het bolvormige fantoom, afgebeeld in fig. 8 met gereduceerde fase-aliasering volgens één aspect van de uitvinding; - 5 -

Fig. 10 is een beeld van een fantoom gereconstrueerd uit vlakken van gegevens, die in verschillende oriëntaties zijn verworven onder gebruikmaking van een conventionele PROPELLER-reconstructietech-niek; 5 Fig. 11 is een beeld van het in fig. 10 afgebeelde fantoom, maar afkomstig van vlakken van gegevens, die in verschillende oriëntaties zijn verworven met een gemodificeerde PROPELLER-reconstructietechniek volgens één aspect van de uitvinding;

Fig. 12 is een beeld van een ruggengraat volgens het sagittale 10 vlak onder gebruikmaking van een conventionele PROPELLER-verwerving;

Fig. 13 is een beeld van een ruggengraat ook volgens het sagittale vlak onder gebruikmaking van een gemodificeerde PROPELLER-verwer-ving volgens één aspect van de uitvinding en zonder de radiale rimpel (fase-aliasering)artefacten, die in het beeld van fig. 12 zijn ge-15 vonden.

Er wordt nu verwezen naar fig. 1, waarin de hoofdcomponenten van een de voorkeur verdienend MR-beeldvormingssysteem 10, dat de uitvinding belichaamt, zijn weergegeven. De werking van het systeem wordt door middel van een bedienerconsole 12 bestuurd, welk console een 20 toetsenbord of andere invoerinrichting 13, een controlepaneel 14 en een weergavescherm 16 bevat. Het console 12 communiceert via een verbinding 18 met een afzonderlijk computersysteem 20, welk systeem een bediener in staat stelt om de productie en weergave van beelden op het weergavescherm 16 te besturen. Het computersysteem 20 bevat een aantal 25 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 computersysteem 20 is met een schijfopslag 28 en een tapestation 30 verbonden voor opslag van beeld-30 gegevens en programma's en communiceert met een afzonderlijke systeem-besturing 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 scherm, een lichtwand, een stembesturing, of een soortgelijke of equivalente invoerinrichting 35 bevatten, en kan worden gebruikt voor interactief geometrievoor-schrift.

De systeembesturing 32 bevat een reeks modules, die door middel van een moederbord 32a met elkaar zijn verbonden. Deze modules bevatten een CPU-moduul 36 en een pulsgeneratormoduul 38, dat via een se- - 6 - riële verbinding 40 met het 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-duul 38 doet de systeemcomponenten de gewenste aftastreeks uitvoeren 5 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 vorm van de gradiëntpulsen, die tijdens de aftasting worden geprodu-10 ceerd, 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 elektroden afkomstige ECG-signalen. Ten slotte is het pulsgeneratormoduul 15 38 verbonden met een aftastkamerkoppelingsschakeling 46, die van ver schillende sensoren, die met de toestand van de patiënt zijn verbonden, en het magneetsysteem afkomstige signalen ontvangt. Via de af-tastkamerkoppelingsschakeling 46 ontvangt een patiëntpositionerings-systeem 48 commando's om de patiënt naar de gewenste positie voor de 20 aftasting te bewegen.

Door het pulsgeneratormoduul 38 geproduceerde gradiëntgolfvormen worden toegevoerd aan het gradiëntversterkersysteem 42, dat G*-,

Gy- en G«-versterkers heeft. Elke gradiëntversterker activeert een corresponderende fysische gradiëntspoel in een gradiëntspoelsamenstel 50, 25 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 zendontvangermoduul 58 in de systeembesturing 32 produceert pulsen, 30 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 zend/ontvangstschakelaar 62 aan een voorversterker 64 worden toege-35 voerd. 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 60 elektrisch met de spoel 56 te verbinden en om tijdens de ontvangst- - 7 - 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.

De door de RF-spoel 56 opgepikte MR-signalen worden door het 5 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 in afzonderlijke k-ruimtegegevensreeksen voor elk te reconstrueren 10 beeld en deze reeksen worden elk ingevoerd in een reeksprocessor 68, die de gegevens Fourier-transformeert tot een reeks van beeldgegevens. Deze beeldgegevens worden via de seriële verbinding 34 naar het computersysteem 20 geleid, waarin de beeldgegevens in geheugen, zoals een schijfopslag 28, worden opgeslagen. In reactie op van het bedienercon-15 sole 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 de weergave 16.

20 Hoewel de uitvinding zal worden beschreven met betrekking tot een PROPELLER-gebaseerde verwerving, wordt er beoogd, dat de uitvinding ook toepasbaar is op andere beeldvormingstechnieken. In dit verband kan de uitvinding, die op gunstige wijze de aftasttijd reduceert, de SNR en ruimtelijke resolutie verbetert en fase-aliasering redu-25 ceert, toepasbaar zijn op een aantal beeldvormingstechnieken in aanvulling op PROPELLER. Er wordt ook onderkend, dat de uitvinding ook toepasbaar kan zijn op PROPELLER-varianten, zoals gesplitst-vlak PROPELLER en TURBOPROP.

Er wordt nu verwezen naar fig. 2, waarin een gedeelte van een 30 PROPELLER-pulssequentie 70 is weergegeven. De pulssequentie 70 is in het getoonde voorbeeld ontworpen om 12 spinecho's 72 uit een gebied van belang te verwerven. De spinecho's worden alle verzameld ten opzichte van een enkele as, bijv. Gx. Elke spinecho 72 wordt na een RF-herfocusseringspuls 74 en tijdens een frequentiecodeerpuls 76 verwor-35 ven, waarvan een reeks wordt afgespeeld tijdens evenwichtstoestandsom-standigheden. De spinechogegevens worden gebruikt om k-ruimte op te vullen, hetgeen schematisch is weergegeven in fig. 3. De pulssequentie wordt herhaald totdat k-ruimte is gevuld, hetgeen resulteert in een overbemonstering van het centrale gebied van k-ruimte.

- 8 -

Fig. 3 toont op schematische wijze een met MR-gegevens gevulde k-ruimte 78, welke MR-gegevens zijn verworven als een resultaat van herhaalde toepassingen van de PROPELLER-pulssequentie, die onder verwijzing naar fig. 2 is beschreven. Met PROPELLER, correspondeert elke 5 verworven echo met een enkele lijn 80 van k-ruimte 76. Voor een 12-spinecho gegevensverwerving bevat elk vlak 82 van k-ruimte dus 12 lijnen van gegevens. PROPELLER-gebaseerde beeldvorming implementeert een rotatie van de vlakken van k-ruimtegegevens met elke echotrein. In dit verband zal het vlak van k-ruimte incrementeel worden geroteerd rond 10 het midden 88 van k-ruimte bij elke echotreinverwerving totdat k-ruimte is gevuld.

Zoals is beschreven met betrekking tot fig. 3, wordt k-ruimte 78 gevuld onder gebruikmaking van een PROPELLER-verwerving. Door middel van deze verwerving worden alle fasecodeerlocaties van een gegeven 15 vlak, dat zich door een centraal gebied van k-ruimte uitstrekt, individueel bemonsterd. Dit wil zeggen, dat elke kolom van k-ruimte correspondeert met een fasecodeerlocatie, terwijl elke rij correspondeert met een frequentiecodeerlocatie. Dienovereenkomstig kan elk punt in k-ruimte worden geïdentificeerd door zijn fasecodeer- en frequentieco-20 deerpositie. Het aantal fasecodeerlocaties (of kolommen in k-ruimte) is een functie van het aantal tijdens bemonstering van een echo toegepaste fasecodeergradiënten. Wanneer het aantal fasecodeerlocaties toeneemt, neemt het aantal noodzakelijke fasecodeerstappen toe. Het vergroten van het aantal fasecodeerlocaties vergroot noodzakelijkerwijs 25 de aftasttijd. Het reduceren van het aantal fasecodeerlocaties reduceert de aftasttijd, maar met een verlies aan signaal en resolutie. In één uitvoeringsvorm bevat de uitvinding dientengevolge homodyne bewerking van een vlak van k-ruimte. Dit is getoond in fig. 4. Voor il-lustratiedoeleinden zal een enkel vlak van k-ruimte worden beschreven, 30 maar de vakman zal onderkennen, dat de hierin beschreven homodyne bewerkingstechniek toepasbaar is op elk verworven vlak van k-ruimte.

K-ruimtevlak 90 strekt zich door een centraal gebied 91 of oorsprong van k-ruimte tijdens daaropvolgende rotatie van het vlak 90 zodanig uit, dat het centrale gebied 91 zal worden overbemonsterd. Het 35 k-ruimtevlak 90 wordt bij voorkeur gedefinieerd door een aantal k- ruimtegegevenslijnen 92, waarbij elke lijn 92 wordt gekenmerkt als bemonsterd (volgetrokken lijn) of onbemonsterd (streepjeslijn). In fig.

4 is verder getoond, dat minder dein alle fasecodeerlocaties (aanzichten) van het k-ruimtevlak 90 met bemonsterde MR-gegevens is gevuld.

- 9 -

Aangezien minder dan alle fasecodeerlocaties zijn bemonsterd, kan het aantal fasecodeerstappen worden gereduceerd. Als alternatief kan het aantal fasecodeerlocaties (en dus fasecodeerstappen) zodanig worden vergroot, dat na gedeeltelijke vulling van elke k-ruimtegegevenslijn 5 het totale aantal fasecodeerstappen gelijk is aan die van een verwerving, waarbij geen homodyne bewerking wordt uitgevoerd. Zoals zal worden beschreven zullen de onbemonsterde fasecodeerlocaties worden gevuld met gegevens op basis van bemonsterde fasecodeerlocaties.

Hoewel een aantal gedeeltelijke Fourier-reconstructietechnie-10 ken kan worden gebruikt om gegevens voor onbemonsterde fasecodeerlocaties te bepalen, is homodyne bewerking één voorkeurstechniek. Homodyne bewerking gebruikt een paar filters voor Hermitiaanse geconjugeerde symmetrie om gegevens voor onbemonsterde fasecodeerlocaties te bepalen op basis van de gegevens van bemonsterde fasecodeerlocaties.

15 In aanvulling op het verschaffen van gegevens voor onbemonsterde fasecodeerlocaties corrigeert homodyne bewerking ook fasefouten of -variaties in de bemonsterde gegevens, dikwijls toe te schrijven aan variaties in resonantiefrequentie, stroming en beweging. Met homodyne bewerking of andere gedeeltelijke Fourier-reconstructietechniek kunnen 20 onbemonsterde fasecodeerlocaties (aangeduid met een ü in fig. 4), "of effectieve wijze" worden bemonsterd zonder de fasecodeerstappen te vereisen, die anders vereist zouden zijn. Bovendien is de voor het bemonsteren van een echo (TE) benodigde tijd op effectieve wijze gereduceerd, hetgeen ook de aftasttijd reduceert en subjectdoorvoer ver-25 groot.

Het verdient de voorkeur dat de bemonsterde fasecodeerlocaties gering meer dan één helft van een rij van k-ruimte bevatten. In dit verband worden ruimte-frequentiegegevens verworven voor fasecodeerlocaties rond het midden van de k-ruimtegegevenslijn. Er wordt dus be-30 oogd, dat het aantal fasecodeerstappen met gering minder dan één helft kan worden gereduceerd. Anderzijds wordt het aantal van toegepaste fa-secodeergradiënten niet gereduceerd, doch zodanig hergedefinieerd, dat nagenoeg alle bemonsterde fasecodeerlocaties in gering meer dan één helft van de k-ruimtegegevenslijn zijn gepositioneerd. Als resultaat 35 is de aftasttijd niet gereduceerd, doch is de signaal-ruisverhouding vergroot en is de ruimtelijke resolutie verbeterd. In feite kan het aantal fasecodeerlocaties worden verdubbeld zonder een verdubbeling van het aantal fasecodeerstappen te vereisen. In feite wordt er be- - 10 - oogd, dat meer dan een verdubbeling van het aantal fasecodeerlocaties (fase-FOV) mogelijk is met de uitvinding.

Er wordt nu verwezen naar fig. 6, waarin de stappen van een techniek voor het verwerven van MR-gegevens met een PROPELLER-verwer-5 ving en het reconstrueren van beelden, die nagenoeg vrij van radiale rimpelartefacten zijn, uiteen zijn gezet. Een proces 94, dat in op een computer uitvoerbare taal kan worden belichaamd en door één of meer computers wordt uitgevoerd, begint in stap 96 met het voorschrijven van een PROPELLER-verwerving. In stap 96 worden parameters van de 10 PROPELLER-verwerving gelezen uit een aantal gebruikerinvoeren of automatisch bepaald. Deze parameters bevatten instellingen, zoals herha-lingstijd (TR), gezichtsveld (FOV) omvang en plakoriëntatie, d.w.z. axiaal, hoofd, coronaal of schuin. Zoals hierboven beschreven, is de uitvinding in het bijzonder gericht op het reduceren van radiale-rim-15 pel(fase-aliasering)artefacten in beelden, die zijn gereconstrueerd uit MR-gegevens, die zijn verworven in een coronale, sagittale of schuine PROPELLER-aftasting.

Nadat de parameters van de PROPELLER-aftasting zijn ingevoerd, ingesteld en op andere wijze zijn bepaald, worden MR-gegevens verwor-20 ven in stap 98. Gecodeerde en geëxciteerde echo's worden bemonsterd en gebruikt om vlakken van k-ruimte, die ten opzichte van elkaar zijn geroteerd en die zich door het centrale gebied van k-ruimte uitstrekken, gedeeltelijk te vullen. Een homodyne vlakbewerkingsstap 100 wordt vervolgens uitgevoerd om gegevens voor onbemonsterde fasecodeerlocaties 25 uit de bemonsterde fasecodeerlocaties te bepalen, zoals is beschreven onder verwijzing naar fig. 4. Na de homodyne vlakbewerkingsstap 100 wordt een beeldruimtefasecorrectie uitgevoerd in stap 102 om fasefou-ten in de beeldruimtegegevens te corrigeren. Na fasefoutcorrectie in stap 102 wordt de fase-gecorrigeerde beeldruimte in stap 104 neer-30 waarts bemonsterd onder gebruikmaking van een inverse snelle Fourier-transformatie (FFT). De neerwaartse bemonstering wordt in stap 104 uitgevoerd om het vlak van k-ruimte, dat slechts het centrale gedeelte van het FOV in de fasecodeerrichting beschrijft, te bepalen. Dit wordt bereikt door het couperen van het vlak van k-ruimte, dat correspon-35 deert met het centrale gedeelte van het FOV in de fasecodeerrichting, zodat gegevens afkomstig van buiten het centrale gedeelte tijdens beeldreconstructie zijn uitgesloten. Nadat de vlakbeeldruimte is gecoupeerd, wordt het resulterende vlakbeeld aan een inverse snelle Fourier-transformatie onderworpen om het k-ruimtevlak te herstellen.

- 11 -

Dit k-ruimtevlak wordt vervolgens geleid naar het restant van het PROPELLER-reconstructieproces, dat wordt uitgevoerd om een beeld van alle k-ruimtevlakken te reconstrueren.

In het bijzonder worden na de neerwaartse bemonstering in stap 5 104 een aantal PROPELLER-reconstructiestappen uitgevoerd om beweging te corrigeren. Deze bewegingscorrectiestappen bevatten een rotatiecor-rectie 106, een translatiecorrectie 108, een correlatieweging 110 en ten slotte beeldreconstructie 112. Na beeldreconstructie 112 eindigt het proces in stap 114. Als resultaat van de hiervoor genoemde stappen 10 is het resulterende gereconstrueerde beeld in hoofdzaak vrij van radiale rimpel(fase-aliasering)artefacten.

Eén voordeel van de uitvinding is dat vlak-homodyne en neerwaartse bemonsteringsstappen naadloos passen in conventionele PROPEL-LER-reconstructietechnieken, en toch SNR en ruimtelijke resolutie ver-15 groten en fase-aliasering langs elk radiaal PROPELLER-vlak verwijderen. De radiale rimpelartefacten, die typisch optreden in beelden van anatomie, die zich voorbij het fase-FOV uitstrekt, worden dus gereduceerd. Dit wil zeggen, dat de uitvinding fase-aliaseringsartefacten, die als resultaat van de combinatie van faseomwikkelingen tussen 20 PROPELLER-vlakken optreden, reduceert.

Er wordt nu verwezen naar fig. 6 en 7, waarin twee vlakbeelden de homodyne vlakbewerkingsstappen tonen, die hierboven met betrekking tot fig. 4 zijn beschreven. Fig. 6 is een tien-aanzichten vlakbeeld, dat acht aanzichten in één helft van k-ruimte en twee aanzichten in de 25 andere helft van k-ruimte toont. Na homodyne bewerking zijn de tien aanzichten omgezet in een zestien-aanzichten vlak, dat acht aanzichten in één helft van k-ruimte en acht aanzichten in de andere helft van k-ruimte toont. Als resultaat van de homodyne vlakbewerking worden zes aanvullende aanzichten van gegevens gebruikt tijdens beeldreconstruc-30 tie, hetgeen SNR en ruimtelijke resolutie verbetert zonder zes extra tijdrovende fasecodeerstappen tijdens gegevensverwerving.

In fig. 8 is een van een bolvormig fantoom met een gedeelte, dat zich voorbij een FOV uitstrekt, onder gebruikmaking van een conventionele PROPELLER-verwerving gereconstrueerd beeld weergegeven. Zo-35 als weergegeven, resulteert aliasering langs de fasecodeerrichting. Anderzijds en onder verwijzing naar fig. 9, zijn de fase-aliaseringsartefacten of radiale rimpelartefacten, die overheersend zijn in fig. 8, verwijderd, wanneer hetzelfde bolvormige fantoom volgens de onderhavige uitvinding is afgebeeld. In dit opzicht treedt geen faseomwik- - 12 - keling plaats in de fasecodeerrichting niettegenstaande dat het object zich voorbij het FOV in de fasecodeerrichting uitstrekt. Er wordt opgemerkt, dat het beeld van fig. 8 werd opgevangen onder gebruikmaking van een PROPELLER-gebaseerde verwerving met een echotreinlengte 5 (ETL) van 24, volle NEX, en een fase-FOV van 20 cm. Het beeld van fig. 9 werd verworven onder gebruikmaking van PROPELLER, ETL=24, halve NEX, en een fase-FOV van 40 cm. Het met betrekking tot fig. 5 beschreven homodyne proces werd dus gebruikt om het FOV in de fasecodeerrichting op effectieve wijze te verdubbelen.

10 Fig. 10 en 11 tonen verder de met de uitvinding verkregen voor delen. Zoals is weergegeven in fig. 10, resulteert in het bijzonder een conventionele PROPELLER-reconstructie van alle van een object, dat zich voorbij een FOV in de fasecodeerrichting uitstrekt, verkregen vlakken in rimpels in het beeld. Deze rimpels zijn het resultaat van 15 faseomwikkelingsaliasering. Anderzijds mist fig. 11, welke figuur een beeld van hetzelfde in fig. 10 afgebeelde object is, doch met de hierin beschreven gemodificeerde PROPELLER-verwerving, de fase-aliase-ringsrimpels. Het beeld van fig. 11 is aanzienlijk uniformer dan het beeld van fig. 10 en heeft dus een grotere diagnostische waarde.

20 Fig. 12 en 13 tonen verder de met de uitvinding verkregen voor delen. Zoals is weergegeven in fig. 12, kan een conventionele T2-PRO-PELLER-reconstructie van een beeld van de ruggengraat langs het sagit-tale vlak resulteren in radiale rimpelartefacten die in de getoonde figuur als strepen in het ruggengraatkolomgebied optreden. Anderzijds 25 reduceert de hierin geopenbaarde gemodificeerde PROPELLER-verwerving volgens de uitvinding deze radiale rimpelartefacten, zoals is weergegeven in fig. 13. In het bijzonder is de in fig. 12 waargenomen "streepvorming" niet aanwezig in fig. 13.

Daarom bevat een MRI-inrichting een aantal rond een boring van 30 een magneet gepositioneerde gradiëntspoelen om een polariserend magnetisch veld aan te leggen. Een RF-zendontvangersysteem en een RF-scha-kelaar worden bestuurd door een pulsmoduul om RF-signalen naar en van een RF-spoelsamenstel te zenden respectievelijk te ontvangen om MR-beelden te verwerven. De MRI-inrichting bevat ook een computer, die is 35 geprogrammeerd om vlakken van MR-gegevens van een FOV langs één van een coronale en een sagittale plakoriëntatie te verwerven en k-ruimte met de vlakken van MR-gegevens zodanig te vullen, dat aan elkaar grenzende vlakken ten opzichte van elkaar zijn geroteerd. De computer is ook geprogrammeerd om de k-ruimte te transformeren naar de beeldruimte - 13 - en een beeld in hoofdzaak vrij van radiale rimpelartefacten van de beeldruimte te reconstrueren.

Ook is een werkwijze van MR-gegevensverwerving geopenbaard en deze werkwijze bevat het exciteren van een echotrein om MR-gegevens-5 verwerving van een FOV te bemonsteren en het bemonsteren van de echotrein om een k-ruimtevlak met een aantal k-ruimtegegevenslijnen, die zich door een centraal gebied van k-ruimte uitstrekken, gedeeltelijk te vullen. De werkwijze bevat verder het vullen van een restant van het gedeeltelijk gevulde k-ruimtevlak met gegevens, die uit de bemon-10 stering van de echotrein zijn bepaald. De exciteer-, de bemonste- rings-, en de vulstappen worden herhaald tot een aantal k-ruimtevlak-ken is gevuld om de k-ruimte zodanig te vullen, dat elk k-ruimtevlak zich door het centrale gebied van de k-ruimte uitstrekt en aan elkaar grenzende k-ruimtevlakken ten opzichte van elkaar zijn geroteerd rond 15 het centrale gebied van k-ruimte.

De uitvinding is ook belichaamd in een computerprogramma op een computer leesbaar opslagmedium, dat instructies heeft, die bij uitvoering door een computer de computer een aantal vlakken van k-ruimte van een object, waarvan een gedeelte zich buiten een gecodeerd FOV uit-20 strekt, doet verwerven, en de vlakken van k-ruimte doet afbeelden. De computer wordt verder opgedragen om een vlakbeeld, dat een centraal gedeelte van het POV in een fasecoderingsrichting beschrijft, te isoleren en het vlakbeeld te couperen om van fasecodeerlocaties buiten het centrale gedeelte van het FOV in de fasecoderingsrichting afkom-25 stige gegevens te verwijderen. De instructies doen de computer ook het gecoupeerde vlakbeeld transformeren naar een gecoupeerd vlak van k-ruimte en het vlak van k-ruimte corresponderend met het geïsoleerde vlakbeeld vervangen door het gecoupeerde vlak van k-ruimte.

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

1031123

Claims

1. MR-beeldvormingsinrichting omvat: een aantal rond een boring van een magneet (54) gepositioneerde gradiëntspoelen (50) om een polariserend magnetisch veld aan te leggen, en een RF-zendontvangersysteem (58) en een RF-schakelaar (62), 5 die worden bestuurd door een pulsmoduul (38), om RF-signalen naar en van een RF-spoelsamenstel (56) te zenden respectievelijk te ontvangen om MR-beelden te verwerven; en een computer (20), die is geprogrammeerd om: vlakken (82, 90) van MR-gegevens afkomstig van een FOV langs 10 een willekeurige plakoriëntatie te verwerven; k-ruimte (78) met de vlakken (82, 90) van MR-gegevens zodanig te vullen, dat aangrenzende vlakken (82, 90) ten opzichte van elkaar zijn geroteerd; de k-ruimte (78) naar beeldruimte te transformeren; en 15 een beeld, dat in hoofdzaak vrij is van radiale rimpelartefac- ten, uit de beeldruimte te reconstrueren.

2. MR-beeldvormingsinrichting volgens conclusie 1, waarin de computer (20) verder is geprogrammeerd om de vlakken(82, 90) van MR-gegevens zodanig te oriënteren, dat elk vlak(82, 90) zich door een 20 centraal gebied (88, 91) van de k-ruimte (78) uitstrekt.

3. MR-beeldvormingsinrichting volgens elk van de voorgaande conclusies, waarin de computer (20) verder is geprogrammeerd om het beeld in hoofdzaak vrij van fase-aliaseringsartefacten te reconstrueren.

4. MR-beeldvormingsinrichting volgens elk van de voorgaande conclusies, waarin de computer (20) verder is geprogrammeerd om een echo gedeeltelijk te bemonsteren teneinde een vlak (82, 90) van MR-gegevens gedeeltelijk te verwerven en een restant van het vlak (82, 90) van MR-gegevens te bepalen uit het vlak, dat gedeeltelijk uit de 30 echo is verworven.

5. MR-beeldvormingsinrichting volgens elk van de voorgaande conclusies, waarin de computer (20) verder is geprogrammeerd om: een vlakbeeld voor elk vlak (82, 90) van MR-gegevens te genereren (102); 35 het vlakbeeld, dat correspondeert met een centraal gebied van het FOV in een fasecodeerrichting, te isoleren (104); 1031123 - 15 - het vlakbeeld te couperen (104) om fasecodeergegevens afkomstig van buiten het centrale gebied van het FOV in de fasecodeerrich-ting te verwijderen; het gecoupeerde vlakbeeld te transformeren (14) naar een ge-5 coupeerde vlak (82, 90) van MR-gegevens; het vlak (82, 90) van MR-gegevens, waaruit het geïsoleerde vlakbeeld werd gegenereerd, te vervangen door het gecoupeerde vlak (82, 90) van MR-gegevens; en de gecoupeerde vlakken (82, 90) van MR-gegevens te transforme- 10 ren (106-112) naar beeldruimte.

6. MR-beeldvormingsinrichting volgens conclusie 5, waarin de computer (20) verder is geprogrammeerd om een inverse Fast Fourier Transform (FFT) toe te passen (104) om het gecoupeerde vlakbeeld te transformeren naar het gecoupeerde vlak (82, 90) van MR-gegevens.

7. MR-beeldvormingsinrichting volgens elk van de voorgaande conclusies, waarin de computer (20) verder is geprogrammeerd om bewegingsartefacten voorafgaande aan beeldreconstructie te corrigeren (102).

8. MR-beeldvormingsinrichting volgens elk van de voorgaande 20 conclusies, waarin de computer (20) verder is geprogrammeerd om MR-gegevens van een willekeurig anatomisch object van belang, dat zich ten minste gedeeltelijk buiten het FOV uitstrekt, te verwerven (98).

9. MR-beeldvormingsinrichting volgens elk van de voorgaande conclusies, waarin de computer (20) verder is geprogrammeerd om de 25 vlakken (82, 90) van MR-gegevens met een PROPELLER-verwerving te verwerven.

10 3 11'/.