NL1033584C2 - Werkwijze en inrichting voor meer-spoels MR-afbeelding met hybride ruimtekalibrering. - Google Patents

Description

i * 0

Korte aanduiding: Werkwijze en inrichting voor meer-spoels MR-afbeelding met hybride ruimtekalibrering.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op magnetische-resonantie(MR)af-beelding en meer in het bijzonder op een flexibele aanpak voor het bemonsteren en reconstrueren van een beeld van een afbeeldingsvolume met meerdere ontvangerspoelen om gegevensverwerving te versnellen.

5 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 zich uit te lijnen met dit polariserende veld, maar deze spinnen maken een precessiebeweging rond dit polariserende veld in willekeurige volgorde bij hun karakteristieke Larmor-frequentie. Indien de substantie, of het weefsel, aan een magnetisch veld (ex-10 citatieveld Bi), dat zich in het x-y vlak en nabij de Larmor-frequentie bevindt, wordt onderworpen, 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 Bi is beëindigd, een signaal uitgezonden en dit signaal kan worden opgevangen en bewerkt om een beeld te vormen.

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

Eén techniek, die is ontwikkeld om MR-gegevensverwerving te versnellen, wordt gewoonlijk aangeduid als "parallelle afbeelding" of "gedeeltelijk parallelle afbeelding". In parallelle afbeelding verwerven meerdere ontvangerspoelen gegevens van een gebied of volume van belang. Parallelle afbeelding wordt dus gebruikt om gegevensverwerving in één of meer 2 5 dimensies te versnellen door middel van het benutten van de ruimtelijke afhankelijkheid van fasearrayspoelgevoeligheid. Parallelle afbeelding is succesvol gebleken bij het reduceren van de aftasttijd, maar reduceert ook beeldvervaging en geometrische vervormingen. Bovendien kan parallelle afbeelding worden gebruikt om ruimtelijke resolutie te verbeteren alsmede het volumetrische bestrijkingsgebied te vergroten.

30 Er zijn verschillende typen parallelle afbeeldingsreconstructiemethoden, die zijn ont wikkeld om het uiteindelijke, niet-gealiaseerde beeld uit versnelde gegevens te genereren.

Deze methoden kunnen in het algemeen in twee categorieën worden onderverdeeld op basis I033584 - 2 - van de wijze waarop zij het reconstructieprobleem behandelen: 1) SENSE-gebaseerde technieken (Sensitivity Encoding) schatten spoelgevoeligheidsprofielen uit kalibreringsbeelden met lage resolutie, die vervolgens kunnen worden gebruikt om gealiaseerde pixels in beeldruimte onder gebruikmaking van een direct inversiealgoritme uit te pakken; en 2) GRAPPA-gebaseer-5 de technieken (Generalized Auto-calibrating Partially Parallel Acquisition) berekenen recon-structieweegfactoren, die noodzakelijk zijn om niet-verworven gegevens direct uit verworven gegevens in k-ruimte onder gebruikmaking van een algoritme, dat geen spoelgevoeligheids-schattingen vereist, te synthetiseren. De reconstructieweegfactoren voor GRAPPA worden berekend uit een kleine hoeveelheid van volledig bemonsterde kalibreringsgegevens, die ty- 1 o pisch zijn ingebed in de aftasting ("auto-kalibrering"), maar kunnen ook worden verworven voorafgaande of na de aftasting. Hoewel SENSE- en GRAPPA-gebaseerde aanpakken beide in praktijk succesvol zijn geweest, bleken GRAPPA-gebaseerde technieken de voorkeur te verdienen, wanneer geen nauwkeurige spoelgevoeligheidsschattingen kunnen worden verkregen, bijvoorbeeld in toepassingen met gereduceerd FOV.

15 Eén bekende GRAPPA-techniek werkt geheel in k-ruimte en gebruikt slechts eendi mensionale (1D) convolutiekernels. Een enkelvoudige reeks van 1D convolutiekemelweegfac-toren wordt bepaald in k-ruimte en vervolgens toegepast in k-ruimte om een volle k-ruimtege-gevensreeks voor elk spoel te reconstrueren. Elke k-ruimtegegevensreeks wordt vervolgens Fourier-getransformeerd tot een enkel beeld, zodat er een beeld per spoel is. De spoelbeelden 20 worden gecombineerd, bijv., onder gebruikmaking van som-van-kwadraten, om een uiteindelijk beeld te creëren. Dit concept van het reconstrueren van gescheiden k-ruimtegegevensreeksen voor elke componentspoel is hetgeen GRAPPA precies onderscheidt van zijn voorganger VD-AUTO-SMASH. De combinatie van componentspoelsterktebeelden voorkomt inter-spoel fase-fouten en het genereren van de weegfactor op een per-spoel basis maakt dat GRAPPA niet 2 5 langer vereist dat de gevoeligheidsprofielen van de betrokken spoelen ruimtelijke harmoni- schen vormen, zoals voor SMASH-gebaseerde technieken is vereist.

In de GRAPPA-methode worden de GRAPPA-weegfactoren, ook bekend als 1D GRAPPA-kemel, geschat en alleen toegepast op naburige gegevens in de richting van versnelling (ky). Dit is niet ideaal voor de meeste spoelconfiguraties, aangezien de gevoeligheidspro- 30 fielen niet alleen in de fasecoderingsrichting (richting van versnelling) variëren, maar ook in de frequentiecoderingsrichting, die loodrecht staat op de versnellingsrichting. Er is dus voorgesteld, dat de nauwkeurigheid van GRAPPA-gebaseerde technieken kan worden verbeterd door gebruik te maken van een tweedimensionaal (2D) in plaats van een 1D k-ruimtekemel. Bovendien wordt er verondersteld, dat het 2D GRAPPA-kemel de conditionering van de systeemma- 3 5 trix verbetert en daardoor reconstructieruis en restfouten reduceert. Deze nauwkeurigheid gaat echter gepaard met een toename in reconstructietijd als gevolg van de in rekenkundige zin intensieve 2D k-ruimteconvolutiestap.

- 3 -

Met zou daarom wenselijk zijn om een parallelle afbeeldingstechniek te hebben, welke techniek de voordelen van parallelle afbeelding handhaaft (bijv., gereduceerde aftasttijd), voldoende flexibel is om verschillende spoelconfiguraties zodanig in rekening te brengen, dat variaties in gevoeligheidsprofielen worden beschouwd, en aanzienlijk gereduceerde reconstructie-5 tijden verschaft.

De uitvinding verschaft een systeem en een werkwijze voor parallelle afbeelding, die de hiervoor genoemde nadelen overwinnen. De uitvinding omvat een parallelle afbeeldingstechniek, die reconstructies met een 2D convolutiekemel uitvoert, dat de bij werking in bepaalde gegevensdomeinen" of "ruimte" beschikbare rekenkundige capaciteiten benut. De 10 uitvinding is dus niet beperkt tot "k-ruimte", zoals GRAPPA-gebaseerde technieken, of beperkt tot "beeldruimte", zoals conventionele SENSE-gebaseerde technieken. In dit verband verdeelt de uitvinding het reconstructieproces van meer-spoelsgegevens in een "oefenfase" en een "toepassingsfase", waarin reconstructieweegfactoren worden toegepast op verworven gegevens om ontbrekende gegevens te synthetiseren (vervangen). De keuze van gegevensruimte, 15 d.w.z., k-ruimte, hybride ruimte of beeldruimte, waarin elke stap plaatsvindt, wordt onafhankelijk geoptimaliseerd om de totale reconstructietijd voor een gegeven afbeeldingstoepassing te reduceren. De uitvinding behoudt dus de beeldkwaliteitsvoordelen van het gebruik van een 2D k-ruimtekernel zonder de rekenkundige belasting van het toepassen van een 2D k-ruimteconvo-lutiekemel.

20 Een MR-systeem omvat een aantal RF-ontvangerspoelen en een computer, die is ge programmeerd om een te optimaliseren aftastingsparameter te bepalen. De computer is verder geprogrammeerd om toegang te verkrijgen tot een aantal gereduceerde MR-gegevensreeksen, die met het aantal RF-ontvangerspoelen zijn verworven. Het aantal gereduceerde MR-gegevensreeksen kan zowel onderbemonsterde MR-gegevens als volledig bemonsterde MR-kali-25 breringsgegevens bevatten. Tijdens een oefenfase is de computer geprogrammeerd om recon-structieconvolutiekernweegfactoren uit het aantal MR-gegevensreeksen te berekenen. Tijdens een toepassingsfase is de computer geprogrammeerd om de reconstructieweegfactoren op het aantal gereduceerde MR-gegevensreeksen toe te passen om een aantal volledige MR-gegevensreeksen te vormen. De computer kan op automatische wijze bepalen uit welke van k-30 ruimte, hybride ruimte en beeldruimte de reconstructieweegfactoren dienen te worden bepaald en de computer kan op automatische wijze bepalen in welke van k-ruimte, hybride ruimte en beeldruimte het aantal volledige MR-gegevensreeksen dienen te worden gesynthetiseerd op basis van de te optimaliseren aftastparameter.

De uitvinding kan zijn belichaamd in een computer-leesbaar opslagmedium, dat een 35 computerprogramma voor het verwerven en reconstrueren van door een aantal RF-ontvangerspoelen verworven MR-beelden heeft. Het computerprogramma representeert instructies, die bij uitvoering door een computer de computer toegang doen verkrijgen tot een aantal geredu- - 4 - ceerde k-ruimtegegevensreeksen, die met het aantal RF-ontvangerspoelen zijn verworven, waarbij de gereduceerde gegevensreeksen zowel onderbemonsterde als volledig bemonsterde gegevens bevatten. Elke k-ruimtegegevensreeks bevat MR-gegevens, die in een fasecode-rings- alsmede een frequentiecoderingsrichting zijn gecodeerd. De computer wordt verder 5 opgedragen om reconstructiekernelweegfactoren uit de gereduceerde k-ruimtegegevensreek-sen te bepalen en vervolgens de kemelweegfactoren in de frequentiecoderingsrichting Fourier te transformeren. De computer is verder geprogrammeerd of wordt verder opgedragen om de gereduceerde k-ruimtegegevensreeksen ook in de ene richting Fourier te transformeren. De getransformeerde kemelweegfactoren worden vervolgens toegepast op de getransformeerde 10 k-ruimtegegevensreeksen om een volledige hybride ruimte voor elke RF-ontvangerspoel te synthetiseren. De computer reconstrueert vervolgens een beeld van elke hybride ruimte.

Ook is een werkwijze van parallelle afbeelding geopenbaard en deze werkwijze omvat de stap van het verwerven van een gereduceerde k-ruimtegegevensreeks van elk van het aantal ontvangerspoelen, waarbij de k-ruimtegegevensreeksen zowel afbeeldingsiijnen als kali-15 breringsgegevenslijnen kunnen bevatten. De werkwijze gaat verder met de stap van het bepalen van reconstructiekemelweegfactoren uit de gereduceerde k-ruimtegegevensreeksen en het in één richting transformeren van de kemelweegfactoren en de k-ruimtegegevensreeksen naar hybride ruimte. De getransformeerde kemelweegfactoren worden vervolgens toegepast op de hybride-ruimtegegevensreeksen om een aantal volledige hybride-ruimtegegevensreeksen te 2 0 synthetiseren. Een respectief beeld van elk van de volledige hybride-ruimtegegevensreeksen wordt vervolgens gereconstrueerd.

Een werkwijze van MR-abeelding, die de stappen van het schatten van een 2D k-ruimtekemel uit door een aantal RF-ontvangerspoelen verworven gereduceerde k-ruimtegegevensreeksen, het toepassen van het 2D k-ruimtekemel als een 1D convolutie in hybride ruimte, 25 en het reconstrueren van een aantal spoelbeelden uit een aantal hybride-ruimtegegevensreeksen, gesynthetiseerd door de 1D convolutie, omvat, is geopenbaard.

In een andere werkwijze van MR-afbeelding wordt een gereduceerde k-ruimtegegevensreeks van een aantal RF-spoelen getransformeerd naar hybride ruimte. De werkwijze omvat verder de stappen van het schatten van een 1D kemel in hybride ruimte door de kemel- 3 0 coëfficiënten te beperken gelijkmatig te variëren in de frequentiecoderingsrichting, het toepas sen van de 1D hybride-ruimtekemel als een 1D convolutie in hybride ruimte (toegepast in de fasecoderingsrichting voor elke ruimtelijke coördinaat in de frequentiecoderingsrichting) of een punt-voor-punt vermenigvuldiging in beeldruimte, en het reconstrueren van een aantal spoelbeelden uit een aantal hybride-ruimtegegevensreeksen of beeldruimtegegevensreeksen, ge-3 5 synthetiseerd door de toepassing van het hybride-ruimtekemel.

Volgens één aspect van de uitvinding omvat een MR-systeem daarom een aantal RF-ontvangerspoelen en een computer, die is geprogrammeerd om een te optimaliseren aftas- - 5 - tingsparameter te bepalen en toegang te verkrijgen tot een aantal MR-gegevensreeksen, die met het aantal RF-ontvangerspoelen zijn verworven. De computer is verder geprogrammeerd om kalibreringsweegfactoren uit het aantal MR-gegevensreeksen te bepalen, om op automatische wijze te bepalen uit welke van k-ruimte, hybride ruimte en beeldruimte de kalibrerings-5 weegfactoren dienen te worden bepaald, en om op automatische wijze te bepalen in welke van k-ruimte, hybride ruimte en beeldruimte het aantal MR-gegevensreeksen met de kalibreringsweegfactoren aan te vullen op basis van de te optimaliseren aftastingsparameter.

Volgens een ander aspect is de uitvinding gericht op een computer-leesbaar opslagmedium met een computerprogramma voor het verwerven en reconstrueren van MR-beelden 10 van een aantal RF-ontvangerspoelen en het representeren van instructies, die bij uitvoering door een computer de computer kalibrering k-ruimtegegevenslijnen uit een aantal met het aantal RF-ontvangerspoelen verworven k-ruimtegegevensreeksen doen verkrijgen. Elke gege-vensreeks bevat in een fasecoderingsrichting en een frequentiecoderingsrichting gecodeerde MR-gegevens. De computer wordt verder opgedragen om kalibreringsweegfactoren uit de kali-15 brering k-ruimtegegevenslijnen te bepalen en de kalibreringsweegfactoren in één richting Fourier te transformeren. De computer onderwerpt vervolgens de k-ruimtegegevensreeksen aan een Fourier-transformatie in één richting en past de kalibreringsweegfactoren op de getransformeerde k-ruimtegegevensreeksen toe om een hybride ruimte van gewenste omvang voor elke RF-ontvangerspoel te synthetiseren. De computer is ook geprogrammeerd om een 2 o beeld van elke hybride ruimte te reconstrueren.

Volgens een ander aspect van de uitvinding is een werkwijze van parallelle afbeelding, die de stappen van het verwerven van een k-ruimtegegevensreeks van elk van een aantal ont-vangerspoelen en het verwerven van een reeks van k-ruimtekalibreringsgegevenslijnen van elk van een aantal ontvangerspoelen omvat, geopenbaard. De werkwijze omvat ook de stappen 25 van het bepalen van kemelweegfactoren uit de kalibreringsgegevenslijnen in k-ruimte en het in één richting transformeren van de kemelweegfactoren en de k-ruimtegegevensreeksen naar hybride ruimte. De getransformeerde kemelweegfactoren worden toegepast op de hybride-ruimtegegevensreeksen om een aantal complete hybride-ruimtegegevensreeksen te synthetiseren, waarna de werkwijze verder gaat met het reconstrueren van een respectief beeld uit elk 30 van de complete hybride-ruimtegegevensreeksen.

De uitvinding is ook belichaamd in een werkwijze van MR-afbeelding, die de stappen van het schatten van een 2D k-ruimtekernel uit door een aantal RF-ontvangerspoelen verworven k-ruimtegegevens en het toepassen van het 2D k-ruimtekernel als een 1D convolutie in hybride ruimte omvat. De werkwijze gaat verder met de stap van het reconstrueren van een 35 aantal spoelbeelden uit een aantal hybride-ruimtegegevensreeksen, die door de 1D convolutie zijn gesynthetiseerd.

- 6 -

Volgens een ander aspect omvat de uitvinding een werkwijze van MR-afbeelding, die de stappen van het verwerven van een aantal k-ruimtegegevensreeksen van een aantal RF-ontvangerspoelen, het verwerven van een aantal kalibrering k-ruimtegegevensreeksen van het aantal RF-ontvangerspoelen, het uitvoeren van een 1D Fourier-transformatie in een 5 frequentiecoderingsrichting om hybride-ruimtegegevensreeksen en hybride-ruimtekalibrerings-gegevensreeksen te creëren, en het schatten van coëfficiënten van continue weegfuncties, unieke reeksen van 1D hybride-ruimtekernelweegfactoren voor elke locatie in de frequentiecoderingsrichting opbouwen en de 1D hybride-ruimtekemelweegfactoren gelijkmatig doen variëren, omvat. De werkwijze omvat verder de stappen van het opbouwen van de continue weeg- 1 o functies door middel van een reeks van basisfuncties, die geschikt zijn voor de spoelconfigura- tie, het toepassen van de 1D hybride-ruimtekemelweegfactoren op de hybride-ruimtegegevensreeksen als een 1D convolutie in hybride ruimte, of een punt-voor-punt vermenigvuldiging in beeldruimte, en het reconstrueren van een aantal spoelbeelden uit een aantal hybride-ruimtegegevensreeksen of beeldruimtegegevensreeks.

15 Volgens nog een ander aspect van de uitvinding heeft een MR-systeem een computer, die is geprogrammeerd om een aantal volledig bemonsterde kalibrering k-ruimtegegegevenslij-nen uit een aantal 3D MR-gegevensreeksen te verkrijgen en reconstructieweegfactoren uit de kalibrering k-ruimtegegevenslijnen te bepalen. De computer is ook geprogrammeerd om een 1D Fourier-transformatie langs kx op de kalibreringsweegfactoren uit te voeren om de kalibre-

20 ringsweegfactoren naar hybride ruimte om te zetten en een 1D Fourier-transformatie langs kx op het aantal MR-gegevensreeksen uit te voeren om de MR-gegevensreeksen van k-ruimte naar hybride ruimte om te zetten. De computer vult vervolgens het aantal MR-gegevensreeksen in hybride ruimte aan met hybride-ruimtekalibreringsweegfactoren en voert een 2D Fourier-transformatie op de aangevulde MR-gegevensreeksen uit om elke gegevensreeks naar 3D

2 5 beeldruimte om te zetten.

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

De tekeningen tonen één, op dit moment beoogde voorkeursuitvoeringsvorm voor het uitvoeren van de uitvinding.

30 In de tekening is: fig. 1 een schematisch blokdiagram van een MR-afbeeldingssysteem voor gebruik bij de uitvinding; fig. 2 een schema van een spoelarray, die bruikbaar is bij het in fig. 1 getoonde MR-afbeeldingssysteem; 3 5 fig. 3 een proceskaart, die een vookeursreconstructiestroomschema volgens één as pect van de uitvinding toont; - 7 - fig. 4 een schema, dat weergeeft, dat de uitvinding een nauwkeuriger aanpassing verkrijgt wanneer de reconstructielocatie nabij het kalibreringsgebied ligt; fig. 5 een schema, dat toont, dat de uitvinding kalibreringsweegfactoren uit niet met nullen opgevulde gegevens kan bepalen; 5 fig. 6 een schema, dat de door de uitvinding verschafte variabiliteit toont; fig. 7 een proceskaart, die het reconstructiestroomschema volgens één aspect van de uitvinding toont.

De uitvinding is gericht op een parallelle afbeeldingstechniek, die toepasbaar is op k-ruimte-, hybride-ruimte- of beeldruimtegegevens. K-ruimte is algemeen bekend in de techniek 10 van MR-afbeelding als een matrix, die functioneert als, of equivalent is aan, een "frequentiedo-mein"bewaarp(aats voor positieve en negatieve ruimtelijke frequentiewaarden, die zijn gecodeerd als complexe getallen, bijv. a + bi, i = V(-1). Dit wil zeggen, dat de k-ruimtematrix in het algemeen wordt herkend als de bewaarplaats voor ruimtelijke frequentiesignalen, die tijdens evolutie en verval van een MR-echo zijn verworven. De k-ruimtematrix wordt typisch gevuld met 15 frequentie-gecodeerde gegevens in de kx-richting door een frequentiecoderingsgradiënt en in de ky-richting door een fasecoderingsgradiënt, en kan ook fase-gecodeerde gegevens in de kz-richting door een tweede fasecoderingsgradiënt bevatten. Uit de echo verworven gegevens worden in de k-ruimtematrix in een rij afgezet, in het bijzonder bepaald door de frequentie- en fasecoderingsgradiëntsterkten, die tijdens MR-signaalevolutie zijn toegepast. K-ruimte wordt in 2 0 het algemeen één rij tegelijkertijd op een Cartesische wijze gevuld. Nadat de gehele k-ruimte is verworven, bevatten de elementen van de k-ruimtematrix positie-afhankelijke faseverande-ringsvariaties in de kx (frequentiecodering) en ky (fasecodering)richting. Een 2D inverse Fourier-transformatie decodeert de frequentiedomeininformatie. De 2D Fourier-transformatie is een tweestappenproces. Eerst zet een rij-voor-rij 1D Fourier-transformatie elke rij van k-ruimtege-25 gevens om. Na de rij-voor-rij Fourier-transformatie wordt een kolom-voor-kolom 1D Fourier-transformatie uitgevoerd. Het paar van 1D Fourier-transformaties zet gezamenlijk de k-ruimte-gegevens vanuit het frequentiedomein (k-ruimtegegevens) naar het ruimtelijke domein (beeldruimtegegevens) om. Vervolgens wordt een beeld gereconstrueerd uit de beeldmatrix, die ruimtelijke en contrastkarakteristieken van het afgebeelde object toont.

30 "Hybride ruimte" verwijst naar de tussenmatrix, die resulteert in de werking van één van de 1D Fourier-transformaties, die de 2D Fourier-transformatie, die k-ruimte in beeldruimte omzet, omvatten. Met andere woorden, wordt bij 2D Fourier-afbeelding één Fourier-transformatie uitgevoerd in de frequentiecoderingsrichting en een andere Fourier-transformatie uitgevoerd in de fasecoderingsrichting. De matrix na de eerste 1D Fourier-transformatie wordt als 35 een "hybride ruimte" beschouwd. Dit wil zeggen, dat de gegevens niet langer "ongetransformeerd" zijn en daardoor niet als k-ruimte worden beschouwd; de gegevens als een geheel bevinden zich echter nog niet in het ruimtelijke domein en dus niet in "beeldruimte".

- 8 -

Er wordt nu verwezen naar fig. 1, waarin de hoofdcomponenten van een de voorkeur verdienend magnetische-resonantieafbeelding(MRI)systeem 10, dat de uitvinding belichaamt, zijn weergegeven. De werking van het systeem wordt door middel van een bedienerconsole 12 bestuurd, welk console een toetsenbord of andere invoerinrichting 13, een bedieningspaneel 14 5 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 modules, die via een moederbord 20a met elkaar communiceren. Deze modules omvatten een beeldprocessormoduul 22, een CPU-moduul 24 en een geheugenmoduul 10 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 beeldgegevens 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 15 scherm, een lichtwand, een stembesturing, 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 bevatten een CPU-moduul 36 en een puls-generatormoduul 38, dat via een seriële verbinding 40 met het bedienerconsole 12 is verbon-2 o den. Via de verbinding 40 ontvangt de systeembesturing 32 commando's van de bediener om de uit te voeren aftastreeks aan te geven. Het pulsgeneratormoduul 38 doet de systeemcom-ponenten 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 25 gradiëntversterkers 42 om de tijdsbepaling en de 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 elektroden afkomstige ECG-signalen. Ten slotte is het pulsgeneratormoduul 30 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 aftastkamerkoppelingsschakeling 46 ontvangt een patiëntpositionerings-systeem 48 commando's om de patiënt naar de gewenste positie voor de aftasting te bewegen.

Door het pulsgeneratormoduul 38 geproduceerde gradiëntgolfvormen worden toege-35 voerd aan het gradiëntversterkersysteem 42, dat Gx-, Gy en G2-versterkers heeft. Elke gra-diëntversterker activeert een corresponderende fysische gradiëntspoel in een gradiëntspoel-samenstel 50, dat is aangewezen om de voor het ruimtelijk coderen van verworven signalen - 9 - 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, die door een RF-versterker 60 worden versterkt en door een zend/ontvangstscha-5 kelaar 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 toegevoerd.

De versterkte MR-signalen worden gedemoduleerd, gefilterd en gedigitaliseerd in de ontvan-gersectie van de zendontvanger 58. De zend/ontvangstschakelaar 62 wordt door een van het 1 o pulsgeneratormoduul 38 afkomstig signaal bestuurd om tijdens de zendmodus de RF-versterker 60 elektrisch met de spoel 56 te verbinden en om tijdens de ontvangstmodus de spoel 56 met de voorversterker 64 te verbinden. De zend/ontvangstschakelaar 62 kan ook een afzonderlijke RF-spoel (bijvoorbeeld een oppervlaktespoel) laten gebruiken in de zend- of ontvangstmodus.

15 De door de RF-spoel 56 opgepikte MR-signalen worden door het zendontvangermo- duul 58 gedigitaliseerd en overgedragen aan een geheugenmoduul 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 beeld en elke component-20 spoel, en deze reeksen worden elk ingevoerd in een centrale verwerkingseenheid 68, die de gegevens Fourier-transformeert tot een reeks van beeldgegevens. Deze beeldgegevens worden via de ethemetverbinding 34 naar het computersysteem 20 geleid, waarin de beeldgegevens in geheugen, zoals een schijfopslag 28, worden opgeslagen. In reactie op van het bedienerconsole 12 ontvangen commando's kunnen deze beeldgegevens worden gearchiveerd 25 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.

Het in fig. 1 beschreven MR-systeem kan ook zijn uitgerust met een ontvanger-spoelarray, die de MR-signalen oppikt. Dergelijke spoelarrays zijn algemeen bekend in de 30 techniek en bevatten arrays voor een geheel lichaam of arrays voor een deel van een lichaam, zoals spoelarrays voor het hoofd, voor het hart en voor de ruggengraat. Zoals zal worden beschreven, bevat de uitvinding een parallelle-afbeeldingswerkwijze, waarin een gebied of volume van belang wordt bemonsterd met een array van RF-ontvangerspoelen. In dit verband is de uitvinding niet beperkt tot een bepaald type of bepaalde oriëntatie van een 35 spoelarray.

Er wordt nu verwezen naar fig. 2, waarin een schematische weergave van een conventionele RF-spoelarray 70 voor een torso is getoond. De RF-spoelarray 70 voor een torso - 10 - is een oppervlaktespoel, die wordt gebruikt om afbeeldingsgegevens voor een gezichtsveld (FOV) te verwerven, en bevat acht afzonderlijke spoelelementen 72-79. Elk spoelelement bemonstert het FOV door middel van het detecteren van veranderingen in aangeslagen kernen in het FOV en verzendt signalen, die indicatief zijn voor hetgeen is gedetecteerd, naar afzonderlij-5 ke gegevensverwervingskanalen 80-87. De van elk kanaal afkomstige gegevens worden vervolgens gebruikt om een "spoel"beeld 88-95 te reconstrueren, waarna de respectieve spoel-beelden worden gecombineerd tot een samengesteld beeld 96 onder gebruikmaking van één van een aantal bekende sommatietechnieken, bijv., som van kwadraten. De vakman zal onderkennen, dat de in fig. 2 getoonde spoelarray een voorbeeld is en dat de uitvinding niet beperkt 10 is tot parallelle verwerving onder gebruikmaking van een dergelijke spoelarray.

Zoals bekend is in de techniek van parallelle afbeelding, kan de gevoeligheid van elk spoelelement voor het FOV worden benut om het gegevensverwervingsproces te versnellen.

De beeldgegevens van elke spoel worden vermenigvuldigd met de spoetgevoeligheid inherent aan elk spoelelement. De corresponderende k-ruimtegegevens worden aan een convolutiebe-15 werking met de Fourier-transformatie van de ruimtelijke spoelgevoeligheidsverdeling onderworpen. De door de individuele ontvangerspoelen opgelegde ruimtelijke spoelgevoeligheidsvariatie verschaft een aanvullende ruimtelijke coderingsfunctionaliteit, die complementair is aan de gebruikelijke gradiêntcodering, die de basis vormt van alle parallelle-afbeeldingswerkwijzen. In 2D afbeelding wordt deze gevoeligheid benut om het aantal fasecoderingsstappen in één di-20 mensie of richting te reduceren. In 3D afbeelding kan deze gevoeligheid worden benut om het aantal fasecoderingsstappen in maximaal twee dimensies of richtingen te reduceren.

De uitvinding is gericht op een parallelle-afbeeldingstechniek, die een "oefenfase” en een "toepassingsfase" bevat, soortgelijk aan die in GRAPPA-gebaseerde aanpakken. In tegenstelling tot GRAPPA-gebaseerde aanpakken, is de uitvinding echter niet beperkt tot het uitvoe-2 5 ren van zowel de oefen- als toepassingsfasen in het k-ruimtelijke domein. In dit verband is de uitvinding niet beperkt tot welke gegevensruimte dan ook, maar heeft in plaats daarvan de flexibiliteit om in k-ruimte, hybride ruimte, beeldruimte of combinaties daarvan, afhankelijk van de bijzonderheden van het MR-onderzoek, te worden uitgevoerd. Het verdient de voorkeur, dat de "oefenfase" plaatsvindt in k-ruimte of hybride ruimte en dat de "toepassingsfase" plaatsvindt 30 in hybride ruimte of beeldruimte. Door dit zo te doen behoudt de beeldkwaliteit nog steeds de voordelen van een 2D k-ruimtekemel. Zoals hieronder uiteengezet zal worden, kan reconstructie met de uitvinding in het bijzonder de vorm van een 2D convolutie in k-ruimte, een 1D con-volutie in hybride ruimte of een punt-voor-punt vermenigvuldiging in beeldruimte aannemen.

In één uitvoeringsvorm van de uitvinding worden de oefenfase en de toepassingsfase 35 in hetzelfde domein uitgevoerd. Bijvoorbeeld wordt het gehele reconstructieproces uitgevoerd in hybride ruimte. De implementatie is weergegeven in fig. 3 voor voorbeelddoeleinden als zijnde bestemd voor een spoelarray, die twee spoelen omvat. In de getoonde implementatie zijn twee - 11 - gescheiden k-ruimtegegevensreeksen 97, 98 verworven. Elke k-ruimtegegevensreeks omvat door een respectieve spoel bemonsterde gegevens van een gereduceerd FOV. Bovendien bevat elke k-ruimtegegevensreeks afbeeldingsgegevenslijnen 99, 100 en kalibreringsgegevens-lijnen 101,102. Zoals is weergegeven, is elke k-ruimtereeks onderbemonsterd in de fasecode-5 ringsrichting. Dit wil zeggen, dat een gereduceerd aantal fasecoderingsstappen is uitgevoerd om de tijd van aftasting te reduceren. Zoals zal worden beschreven, zullen de ontbrekende fasecoderingslijnen op mathematische wijze uit de verworven gegevens worden gesynthetiseerd. De vakman zal onderkennen, dat de kalibreringsgegevens ook afzonderlijk kunnen worden verworven in plaats van te zijn ingebed in de aftasting, zodat een volle versnelling kan 1 o worden bewerkstelligd voor de parallelle-afbeeldingsaftasting.

De k-ruimtegegevensreeksen worden Fourier-getransformeerd in de ene dimensie om hybride-ruimtegegevensreeksen 103,104 te genereren. Bij voorkeur worden de 1D Fourier-transformaties uitgevoerd in de frequentiecoderingsrichting. Vervolgens worden de reconstruc-tieweegfactoren 106 direct uit hybride-ruimtegegevens geschat.

15 Vervolgens worden in de toepassingsfase onderbrekende gegevens in de hybride ruimte 103,104, d.w.z., de onderbemonsterde fasecoderingslocaties, op efficiënte wijze gesynthetiseerd uit de verworven afbeeldings- en kalibreringsgegevens in hybride ruimte door enkelvoudige matrix-vectorvermenigvuldiging teneinde volledige hybride ruimten 108, 110 te produceren. Met andere woorden worden de fasecoderingslocaties, die niet werden bemon-20 sterd, gevuld vanuit de enkelvoudige matrix-vectorvermenigvuldiging. De hybride ruimten 108, 110 worden tot respectieve spoelbeelden 112,114 gereconstrueerd door toepassing van een 1D Fourier-transformatie in de fasecoderingsrichting. Dit resulteert in een "spoel"beeld voor elke spoel van de fasespoelarray. De individuele spoelbeelden worden vervolgens gecombineerd om een enkel samengesteld beeld 118 van het FOV te produceren.

25 Het in fig. 3 getoonde reconstructieproces voert, zoals hierboven vermeld, de oefen en toepassingsfasen in hetzelfde domein - het hybride domein - uit. In dit verband worden de kernelweegfactoren toegepast op MR-gegevens, die zich in het ruimtelijke domein in de frequentiecoderingsrichting en in het k-ruimtelijke domein in de fasecoderingsrichting bevinden. In deze uitvoeringsvorm wordt een 1D Fourier-transformatie uitgevoerd langs de frequentiecode-30 ringsrichting om de bemonsterde k-ruimtegegevens naar hybride ruimte om te zetten. De berekening van unieke 1D convolutiekemelweegfactoren bij elke frequentie-gecodeerde positie in hybride ruimte kan echter een sterk onderschat probleem zijn, dat kan resulteren in gereconstrueerde beelden met ruis. Onder de aanname, dat de spoelgevoeligheid regelmatig varieert in het ruimtelijke domein kunnen de weegfactoren langs de frequentiecoderingsrichting echter 3 5 aan elkaar worden gerelateerd met regelmatig variërende, continue weegfuncties, die door een reeks van basisfuncties worden gerepresenteerd, bijv. een cosinus- of B-spline basisreeks. Het reconstructieprobleem is dus goed geconditioneerd geworden. Hierbij kunnen weegfuncties - 12 - worden gevonden, die aanpassingsfouten reduceren en leiden tot een verbeterde beeldkwaliteit. De keuze van de basisreeks van functies kan variëren en kan afhankelijk zijn van verschillende factoren, zoals spoelconfiguratie. In de oefenfase worden de coëfficiënten van de basisfuncties, die de weegfuncties opbouwen, geschat uit de volledig bemonsterde kalibreringsge-5 gevens in hybride ruimte, hetgeen overeenstemt met een enkelvoudig matrixinversieprobleem. Vervolgens worden in de toepassingsfase ontbrekende gegevens op efficiënte wijze gesynthetiseerd uit de verworven gegevens in hybride ruimte door middel van een enkelvoudige matrix-vectorvermenigvuldiging.

In een andere uitvoeringsvorm wordt de oefenfase van het reconstructieproces uitge-10 voerd in één domein en wordt de toepassingsfase van het reconstructieproces uitgevoerd in een ander domein. Bijvoorbeeld kunnen eerst de 2D k-ruimtekernelweegfactoren worden bepaald in k-ruimte, vervolgens worden getransformeerd in hybride-ruimteweegfactoren, of beeld-ruimteweegfactoren, om te worden toegepast op afbeeldingsgegevens, die op soortgelijke wijze in betreffende ruimte zijn getransformeerd. De implementatie van het bepalen van ker-15 nelweegfactoren in k-ruimte en het transformeren daarvan in hybride ruimte is weergegeven in fig. 7 voor voorbeelddoeleinden als bestemd te zijn voor een spoelarray, die twee spoelen omvat.

In de getoonde implementatie worden twee gescheiden k-ruimtegegevensreeksen 138, 140 verworven. Elke k-ruimtegegevensreeks omvat van een FOV door een respectieve 2 o spoel bemonsterde gegevens. Bovendien bevat elke k-ruimtegegevensreeks afbeeldingsgege-venslijnen 142, 144 respectievelijk kalibreringsgegevenslijnen 146, 148. Zoals is weergegeven, is elke k-ruimtereeks onderbemonsterd in de fasecoderingsrichting. Dit wil zeggen, dat een gereduceerd aantal fasecoderingsstappen wordt uitgevoerd om de aftastingstijd te reduceren. Zoals zal worden beschreven, zal met de onderbemonsterde fasecoderingsstappen op mathe- 2 5 matische wijze rekening worden gehouden.

De in de kalibreringsgegevenslijnen 146, 148 opgenomen gegevens worden gebruikt om k-ruimteweegfactoren 150 af te leiden. Deze weegfactoren worden vervolgens Fourier-getransformeerd in één dimensie om een reeks van hybride weegfactoren 152 te vormen. De k-ruimtegegevensreeksen worden Fourier-getransformeerd in de ene dimensie om hybride- 3 o ruimtegegevensreeksen 154,156 te genereren. Bij voorkeur worden de 1D Fourier-transforma- ties uitgevoerd in de frequentiecoderingsrichting. Vervolgens worden in de toepassingsfase ontbrekende gegevens in de hybride ruimten 154,156, d.w.z., de onderbemonsterde fasecode-ringslocaties, op efficiënte wijze gesynthetiseerd uit de verworven afbeeldings- en kalibrerings-gegevens in hybride ruimte om volledige hybride ruimten 158,160 te produceren. De hybride 35 ruimten 158,160 worden gereconstrueerd tot respectieve spoelbeelden 162,164 door toepassing van een 1D Fourier-transformatie in de fasecoderingsrichting. Dit resulteert in een "spoel"- - 13 - beeld voor elke spoel van de fasespoelarray. De individuele spoelbeelden worden vervolgens gecombineerd om een enkel samengesteld beeld 166 van het FOV te produceren.

Omdat de berekening van de 2D k-ruimtekemelweegfactoren op zeer efficiënte wijze in k-ruimte kan worden uitgevoerd, terwijl het toepassen van de weegfactoren op de meest 5 efficiënte wijze in beeldruimte of hybride ruimte kan worden uitgevoerd, optimaliseert een dergelijke multi-domeinbenadering het netto rekenrendement in vergelijking met benaderingen, die geheel in k-ruimte werken. Dit is omdat de 2D convolutie in k-ruimte is vervangen door 1D con-voluties of vermenigvuldigingen met het getransformeerde kemel in het hybride of ruimtelijke domein.

10 Er wordt ook beoogd, dat de oefenfase en toepassingsfasen geheel kunnen worden uitgevoerd in beeldruimte, hoewel de berekening van weegfactoren in beeldruimte niet zo efficiënt is als in k-ruimte of hybride ruimte. Er dient opgemerkt te worden, dat deze beeld-geba-seerde aanpak verschilt van conventionele SENSE-gebaseerde aanpakken, omdat in tegenstelling tot SENSE de uitvinding geen gevoeligheidsschatting vereist en verder een aanpas-15 singsalgoritme uitvoert in plaats van een directe matrixinversie om beelden te reconstrueren.

De multi-domeinaanpak van het bepalen van weegfactoren in k-ruimte en het toepassen daarvan in beeldruimte verdient in het bijzonder de voorkeur voor tijdreeksverwervingen. In een dergelijk onderzoek worden kalibreringsgegevens alleen verworven in de eerste verwerving. De bepaalde weegfactoren worden vervolgens toegepast op de eerste en daaropvolgen-2 0 de verwervingen. In dit verband worden de daaropvolgende tijdreeksverwervingen niet belast door de verwerving van kalibreringsgegevens. De kalibreringsgegevens en reconstructieweeg-factoren kunnen opnieuw worden verworven en periodiek worden bijgewerkt over de gehele tijdreeks. Een nadeel van het uitvoeren van de toepassingsfase in beeldruimte is, dat deze een uniforme k-ruimtebemonsteringsdichtheid vereist, een voorwaarde, waaraan alleen kan worden 2 5 voldaan met regelmatig onderbemonsterde gegevens, waaruit de auto-kalibreringslijnen zijn verwijderd, resulterend in gereduceerde SNR en de onmogelijkheid om flexibele bemonste-ringspatronen te verkrijgen. Verder is de Fourier-transformatie van de kernelweegfactoren van k-ruimte naar beeldruimte niet verwaarloosbaar. In het geval van tijdreeksafbeelding, waarin de auto-kalibreringsgegevens maar één maal aan het begin van de aftasting worden verworven en 30 vervolgens worden gebruikt om een reeks van tijdresolutiebeelden op dezelfde locatie te reconstrueren, is het uitvoeren van de toepassingsfase in beeldruimte echter rekenkundig efficiënt geworden.

Het uitvoeren van de toepassingsfase in hybride ruimte behoudt de flexibiliteit van niet-uniforme bemonsteringspatronen en vereist niet de verwijdering van auto-kalibreringslijnen.

35 Verder maakt het het op het bepaalde bemonsteringspatroon afstemmen van de aanpassings-patronen mogelijk om alle beschikbare naburige gegevens te bevatten, aldus de nauwkeurigheid van de aanpassing verbeterend. Dit is in tegenstelling tot GRAPPA, die dezelfde kemel- - 14 - weegfactoren en het aanpassingspatroon gebruikt om de gegevens voor alle reconstructieloca-ties te schatten. In tegenstelling tot GRAPPA varieert de uitvinding in hybride ruimte en k-ruimte het aanpassingspatroon om de verworven-gegevenslocaties in een lokale nabijheid te bevatten. Wanneer de reconstructielocatie 120 nabij het kalibreringsgebied 122 ligt, zoals weergegeven 5 in fig. 4, haalt de uitvinding voordeel uit de toename in lokaal verworven gegevens om een nauwkeuriger aanpassing te verkrijgen. Bovendien vindt de onderhavige werkwijze unieke weegfactoren aan de randen van k-ruimte op basis van alleen de verworven gegevenspunten, zoals getoond in fig. 5. Zoals getoond is in fig. 5, worden de weegfactoren bij voorkeur gevonden zonder nul-opvulling van k-ruimte of hybride ruimte.

10 Zoals hierboven is vermeld, is de uitvinding gericht op een reconstructieproces voor parallelle afbeelding, dat flexibel is om verschillende aftastingsdoelen of parameters, zoals berekeningstijd, spoelconfiguratie, enz., in rekening te brengen. De uitvinding kan dus worden samengevat door de in fig. 6 getoonde stroomschemakaart. Zoals daarin is weergegeven, kunnen kernelweegfactoren worden afgeleid in k-ruimte en 1D Fourier-getransformeerd of 2D 15 Fourier-getransformeerd worden naar hybride-ruimteweegfactoren 126 of beeldruimteweeg-factoren 128. Indien de weegfactoren worden omgezet in hybride weegfactoren 126, kunnen deze weegfactoren vervolgens worden toegepast in hybride ruimte om aliasering 130 te verwijderen. Anderzijds worden de beeldruimteweegfactoren toegepast in beeldruimte om aliasering 132 te verwijderen. Zoals ook is weergegeven in fig. 6, kunnen de kernelweegfactoren worden 2 o bepaald in hybride ruimte 134 en direct worden toegepast in hybride ruimte 130 om aliasering te verwijderen. De hierboven beschreven wegen verdienen elk de voorkeur ten opzichte van van het bepalen en toepassen van de weegfactoren in k-ruimte 124,136. Verder wordt er verondersteld, dat in rekenkundige zin de meest efficiënte aanpak voor de meeste toepassingen, weergegeven met arcering, het bepalen van de weegfactoren uit k-ruimte 124, het om-2 5 zetten van deze weegfactoren naar hybride ruimte 126 en het vervolgens toepassen van de weegfactoren in hybride ruimte 130, soortgelijk aan hetgeen is beschreven in fig. 3, is.

De uitvinding verschaft een efficiënte reconstructie van meer-spoels MR-gegevens met een gereduceerde gegevensbewerkingstijd, welke reconstructie voldoende flexibel is om variaties in spoelomvangen, oriëntaties en andere aftastingsparameters in rekening te brengen. 30 Er wordt verondersteld, dat de voordelen van de uitvinding in het bijzonder zullen worden gerealiseerd wanneer arrayomvangen toenemen. De uitvinding is ook toepasbaar bij 1D versnelde (bijv. voor 2D afbeelding) alsmede 2D versnelde (bijv. 3D afbeelding) toepassingen. Er wordt ook verondersteld, dat de uitvinding een kostenbesparing ten opzichte van conventionele aanpakken verschaft door middel van het reduceren van apparatuureisen. Er wordt verder ver-35 ondersteld, dat de uitvinding een beeldkwaliteitsverbetering ten opzichte van eerdere k-ruimte-domeinaanpakken, die niet alle beschikbare gegevens gebruikten om ontbrekende gegevens te reconstrueren, verschaft.

- 15 -

De uitvinding kan dienovereenkomstig op gunstige wijze de oefen- en toepassings-stappen van de reconstructie in gegevensdomeinen anders dan uitsluitend in k-ruimte uitvoeren. De uitvinding biedt bovendien de flexibiliteit om tussen reconstructiestappen tussen verschillende gegevensdomeinen te schakelen. Bijvoorbeeld kan de oefenfase worden uitgevoerd 5 in k-ruimte of hybride ruimte en vervolgens kan de toepassingsfase worden uitgevoerd in hybride ruimte of beeldruimte. De flexibiliteit van de uitvinding maakt het mogelijk om de reconstructie op een per-aftastingsbasis aan te kunnen passen wanneer de doelstellingen van aftastingen variëren. Bovendien maakt deze flexibiliteit het mogelijk dat de reconstructie voordeel haalt uit de voordelen, die beschikbaar zijn bij werking in een bepaalde gegevensruimte in elke proces-1 o stap.

Daarom omvat een MR-systeem een aantal RF-ontvangerspoelen en een computer, die is geprogrammeerd om een te optimaliseren aftastingsparameter te bepalen en toegang te verkrijgen tot een aantal met het aantal RF-ontvangerspoelen verworven MR-gegevensreek-sen. De computer is verder geprogrammeerd om kalibreringsweegfactoren uit het aantal MR-15 gegevensreeksen te bepalen, automatisch te bepalen uit welke van k-ruimte, hybride ruimte en beeldruimte de kalibreringsweegfactoren dienen te worden bepaald, en automatisch te bepalen in welke van k-ruimte, hybride ruimte en beeldruimte het aantal MR-gegevensreeksen dient te worden aangevuld met de kalibreringsweegfactoren op basis van de te optimaliseren aftastingsparameter.

20 De uitvinding is ook gericht op een computer-leesbaar opslagmedium met een com puterprogramma voor het verwerven en reconstrueren van MR-beelden van een aantal RF-ontvangerspoelen en het representeren van instructies, die bij uitvoering door een computer de computer kalibrering k-ruimtegegevenslijnen uit een aantal met het aantal RF-ontvangerspoelen verworven k-ruimtegegevensreeksen doen verkrijgen. Elke gegevensreeks bevat in een 25 fasecoderingsrichting en een frequentiecoderingsrichting gecodeerde MR-gegevens. De computer wordt verder opgedragen om kalibreringsweegfactoren uit de kalibrering k-ruimtegegevenslijnen te bepalen en de kalibreringsweegfactoren in één richting Fourier te transformeren. De computer onderwerpt vervolgens de k-ruimtegegevensreeksen aan een Fourier-transforma-tie in één richting en past de kalibreringsweegfactoren op de getransformeerde k-ruimtegege-30 vensreeksen toe om een hybride ruimte van gewenste omvang voor elke RF-ontvangerspoel te synthetiseren. De computer is ook geprogrammeerd om een beeld van elke hybride ruimte te reconstrueren.

Ook is een werkwijze van parallelle afbeelding geopenbaard, welke werkwijze de stappen van het verwerven van een k-ruimtegegevensreeks van elk van een aantal ontvanger-3 5 spoelen en het verwerven van een reeks van k-ruimtekalibreringsgegevenslijnen van elk van een aantal ontvangerspoelen omvat, geopenbaard. De werkwijze omvat ook de stappen van het bepalen van kemelweegfactoren uit de kalibreringsgegevenslijnen in k-ruimte en het in één - 16 - richting transformeren van de kemelweegfactoren en de k-ruimtegegevensreeksen naar hybride ruimte. De getransformeerde kemelweegfactoren worden toegepast op de hybride-ruim-tegegevensreeksen om een aantal complete hybride-ruimtegegevensreeksen te synthetiseren waarna de werkwijze verder gaat met het reconstrueren van een respectief beeld uit elk van de 5 complete hybride-ruimtegegevensreeksen.

De uitvinding is ook belichaamd in een werkwijze van MR-afbeelding, die de stappen van het schatten van een 2D k-ruimtekemel uit van een aantal RF-ontvangerspoelen verworven k-ruimtegegevens en het toepassen van het 2D k-ruimtekemel als een 1D convolutie in hybride ruimte omvat. De werkwijze gaat verder met de stap van het reconstrueren van een aantal 10 spoelbeelden uit een aantal hybride-ruimtegegevensreeksen, die door de 1D convolutie zijn gesynthetiseerd.

De uitvinding omvat verder een werkwijze van MR-afbeelding, die de stappen van het verwerven van een aantal k-ruimtegegevensreeksen van een aantal RF-ontvangerspoelen, het verwerven van een aantal kalibrering k-ruimtegegevensreeksen van het aantal RF-ontvanger-15 spoelen, het uitvoeren van een 1D Fourier-transformatie in een frequentiecoderingsrichting om hybride-ruimtegegevensreeksen en hybride-ruimtekalibreringsgegevensreeksen te creëren, en het schatten van coëfficiënten van continue weegfuncties, die unieke reeksen van 1D hybride-ruimtekemelweegfactoren voor elke locatie in de frequentiecoderingsrichting opbouwen en de 1D hybride-ruimtekernelweegfactoren gelijkmatig doen variëren, omvat. De werkwijze omvat 2 0 verder de stappen van het opbouwen van de continue weegfuncties door middel van een reeks van basisfuncties, die geschikt zijn voor de spoelconfiguratie, het toepassen van de 1D hybride-ruimtekemelweegfactoren op de hybride-ruimtegegevensreeksen als een 1D convolutie in hybride ruimte, of een punt-voor-punt vermenigvuldiging in beeldruimte, en het reconstrueren van een aantal spoelbeelden uit een aantal hybride-ruimtegegevensreeksen of beeldruimtege-2 5 gevensreeks.

Ook is een MR-systeem geopenbaard, dat een computer, die is geprogrammeerd om een aantal volledig bemonsterde kalibrering k-ruimtegegegevenslijnen uit een aantal 3D MR-gegevensreeksen te verkrijgen en reconstructieweegfactoren uit de kalibrering k-ruimtegege-venslijnen te bepalen. De computer is ook geprogrammeerd om een 1D Fourier-transformatie 30 langs kx op de kalibreringsweegfactoren uit te voeren om de kalibreringsweegfactoren naar hybride ruimte om te zetten en een 1D Fourier-transformatie langs kx op het aantal MR-gege-vensreeksen uit te voeren om de MR-gegevensreeksen van k-ruimte naar hybride ruimte om te zetten. De computer vult vervolgens het aantal MR-gegevensreeksen in hybride ruimte aan met hybride-ruimtekalibreringsweegfactoren en voert een 2D Fourier-transformatie op de aangevul-35 de MR-gegevensreeksen uit om elke gegevensreeks naar 3D beeldruimte om te zetten.

De uitvinding is beschreven in termen van de voorkeursuitvoeringsvorm en er wordt onderkend, dat equivalenten, alternatieven en modificaties naast de uitdrukkelijk genoemde - 17 - equivalenten, alternatieven en modificaties mogelijk zijn en dat deze binnen het kader van de bijgevoegde conclusies vallen.

- 18 -

ONDERDELENLIJST

10 Magnetische-resonantieafbeelding(MRI)systeem 12 Bedienerconsole 13 Toetsenbord of andere invoerinrichting 14 Stuurpaneel 16 Weergavescherm 18 Verbinding 20 Computersysteem 22 Beeldprocessormoduu! 24 CPU-moduul 26 Geheugenmoduul 28 Schijfopsiag 30 Tapestation 32 Systeembesturing 34 Snelle seriële verbinding 36 CPU-moduul 38 Pulsgeneratormoduul 40 Seriële verbinding 42 Gradiëntversterkersysteem 44 Fysiologische verwervingsstuureenheid 46 Aftastkamerkoppelingsschakeling 48 Patiëntpositioneringssysteem 50 Gradiëntspoelsamenstel 52 Magneetsamenstel 54 Polariserende magneet 56 RF-spoel voor geheel lichaam 58 Zendontvangermoduul 60 RF-versterker 62 Zend/ontvangstschakelaar 64 Voorversterker 66 Geheugenmoduul 68 Centrale verwerkingseenheid 70 RF-spoelarray voor torso 72-79 Spoelelement 80-87 Gegevensverwervingskanaal - 19 - 88-95 Spoelbeeld 96 Samengesteld beeld / Resulterend beeld 97-98 K-ruimtegegevensreeks 99,100 Afbeeldingsgegevenslijnen 20a, 32a Moederbord 1 Spoel 1 2 Spoel 2 101,102 Kalibreringsgegevenslijnen 103,104 Hybride-ruimtegegevensreeks 106 Reconstructieweegfactoren / Hybride weegfactoren 108, 110 Volledige hybride ruimte 112,114 Spoelbeeld 118 Samengesteld beeld 138, 140 K-ruimtegegevensreeks 142, 144 Afbeeldingsgegevenslijnen 146,148 Kalibreringsgegevenslijnen 150 K-ruimteweegfactoren 152 Hybride-ruimteweegfactoren 154,156 Hybride-ruimtegegevensreeks 158,160 Volledige hybride ruimte 162, 164 Spoelbeeld 166 Samengesteld beeld 120 Reconstructielocatie 122 Kalibreringsgebied 126 Hybride-ruimteweegfactoren 128 Beeldruimteweegfactoren 130 Verwijder aliasering door toepassing van hybride-ruimteweegfactoren 132 Verwijder aliasering door toepassing van beeldruimteweegfactoren 134 In hybride ruimte bepaalde kemelweegfactoren 124,136 Bepalen en toepassen van weegfactoren in k-ruimte 200 K-ruimte 202, 204 Hybride ruimte 206 Beeldruimte 208 Combinatie 210 Zoek weegfactoren 212 Zet weegfactoren om

Claims (10)

1. MR-systeem omvattende een aantal RF-ontvangerspoelen (72-79) en een computer (20), die is geprogrammeerd om: een te optimaliseren aftastingsparameter te bepalen; toegang te verkrijgen tot een aantal MR-gegevensreeksen (97, 98,103, 104,138, 5 140, 154,156), die zijn verworven met het aantal RF-ontvangerspoelen (72-79); kalibreringsweegfactoren (126,128, 150, 152) uit het aantal MR-gegevensreeksen (97, 98,103, 104, 138, 140, 154, 156) te bepalen; en op automatische wijze te bepalen uit welke van k-ruimte, hybride ruimte en beeld-ruimte de kalibreringsweegfactoren (126,128,150,152) dienen te worden bepaald en op au-10 tomatische wijze te bepalen in welke van k-ruimte, hybride ruimte en beeldruimte het aantal MR-gegevensreeksen (97, 98,103,104,138,140,154,156) met de kalibreringsweegfactoren (126, 128,150) dient te worden aangevuld op basis van de te optimaliseren aftastingsparameter.

2. MR-systeem volgens conclusie 1, waarin de computer (20) verder is geprogram meerd om de kalibreringsweegfactoren (126,128,150,152) te bepalen uit MR-gegeven$ in k-ruimte of hybride ruimte en het aantal MR-gegevensreeksen (97, 98,103,104,138,140,154, 156) aan te vullen met de MR-gegevens in hybride ruimte of beeldruimte.

3. MR-systeem volgens conclusie 2, waarin de computer (20) verder is gepro grammeerd om: een aantal k-ruimtekalibreringsgegevenslijnen (101, 102,146, 148) van een aantal RF-ontvangerspoelen (72-79) te verkrijgen; kalibreringsweegfactoren (150) uit de k-ruimtekalibreringsgegevenslijnen (101,102, 2 5 146,148) te bepalen; een 1D Fourier-transformatie op de kalibreringsweegfactoren (150) uit te voeren om de kalibreringsweegfactoren naar hybride ruimte (126,152) om te zetten; een 1D Fourier-transformatie op het aantal MR-gegevensreeksen (97, 98,138,140) uit te voeren om de MR-gegevensreeksen van k-ruimte naar hybride ruimte (103, 104, 154, 30 156) om te zetten; het aantal MR-gegevensreeksen in hybride ruimte (103, 104, 154, 156) aan te vullen met de hybride-ruimtekalibreringsweegfactoren (126,152); en een 1D Fourier-transformatie op de aangevulde MR-gegevensreeksen (108, 110, 158,160) uit te voeren om elke gegevensreeks naar beeldruimte om te zetten. 35 ft λ 7 5 Λ* - 21 -

4. MR-systeem volgens conclusie 3, waarin de computer (20) verder is geprogrammeerd om van het aantal RF-ontvangerspoelen (72-79) afkomstige beelden (112,114, 162,164) te combineren om een samengesteld beeld (118,166) te vormen.

5. MR-systeem volgens enige van conclusies 1-4, waarin de aftastingsparameter één van berekeningstijd, beeldkwaliteit, volumebestrijking, ruimtelijke resolutie, spoelconfiguratie of tijdsresolutie is.

6. MR-systeem volgens enige van conclusie 1-5, waarin de computer (20) verder is 10 geprogrammeerd om de kalibreringsweegfactoren (150) uit volledig bemonsterde k-ruimte- gegevensfijnen, die zijn verworven voorafgaande aan, tijdens of na verwerving van het aantal MR-gegevensreeksen (97, 98,138,140), te bepalen.

7. MR-systeem volgens enige van conclusies 1-6, waarin elke MR-gegevensreeks 15 (97,98,103,104,138,140,154,156) minder fasecoderingslocaties heeft dan noodzakelijk is om aan het Nyquist-criterium voor een voorgeschreven FOV te voldoen.

8. MR-systeem volgens enige van conclusies 1-7, waarin de computer (20) verder is geprogrammeerd om meerdere reconstructiekemels vooreen gegeven RF-ontvangerspoel te 20 berekenen.

9. MR-systeem volgens conclusie 8, waarin de computer (20) verder is geprogrammeerd om de reconstructiekemels voor een bemonsteringspatroon op een bepaalde reconstructielocatie (120) op maat te maken. 25

10. MR-systeem volgens enige van conclusies 1-9, waarin de computer (20) verder is geprogrammeerd om de kalibreringsweegfactoren (126,128, 150) te bepalen en het aantal MR-gegevensreeksen (97, 98, 103, 104, 138, 140, 154, 156) aan te vullen in hetzelfde domein en in een verschillend domein. 1033584