NL8400907A - Werkwijze voor het verminderen van artefacten bij het met behulp van fourierzeugmatografie bepalen van beelden. - Google Patents

Description

Λ 4 * « ΡΗΝ 10984 1 N.V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven

Werkwijze voor het verminderen van artefacten bij het met behulp van

Fourierzeugmatografie bepalen van beelden.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bepalen van een kernmagnetisatieverdeling in een deel van een lichaam, waarbij een stationair, hanogeen magneetveld wordt opgewekt, waarin het lichaam zich bevindt, en 5 a) een hoog-frequent electrcmagnetische puls wordt opgewekt voor het in een precederende beweging brengen van de magnetisatie van kernen in het lichaam, waarbij een resonantiesignaal wordt opgewekt, b) waarna gedurende de voorbereidingstijd ten minste een gradient-magneetveld wordt aangelegd, 10 c) waarna ten minste een verdere hoog-frequent electrcmagnetische puls wordt qpgewakt cm daarmee een kemspinechosignaal op te wekken en een aantal (n) signaalmonsters wordt genoten gedurende een meettijd, die is opgedeeld in een aantal bemonsteringsintervallen voor het periodiek nemen van een aantal (n) signaalmonsters van het kem-15 spinechosignaal, d) waarna telkens na een wachttijd de stappen a), b) en c) een aantal malen (nf) warden herhaald, waarbij de integraal van de sterkte van ten minste een gradientveld over de voorbereidingstijd telkens een verschillende waarde heeft, voor het verkrijgen van een groep 20 signaalmcnsters, waaruit na Fouriertransformatie ervan een beeld van de verdeling van de geïnduceerde kemmagnetisatie wordt bepaald.

De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het bepalen van de kernmagnetisatieverdeling in een deel van het lichaam, 25 welke inrichting bevat: a) middelen voor het opwekken van een stationair hanogeen magneetveld, b) middelen voor het opwekken van een hoog-frequent electrcmagnetische straling, c) middelen voor het opwekken van ten minste een gradientmagneetveld, 30 d) bemonsteringsmiddelen voor het bemonsteren gedurende een meettijd van een met de onder a) en b) genoemde middelen opgewekt resonantie-signaal na conditionering van het resanantiesignaal gedurende een 8400907 ______________________________ ,-5¾ PHN 10984 2 voorbereidingstijd met ten minsts een met de order c) genoemde middelen opgemekt gradientveld, e) verwerkingsmiddelen voor het verwerken van de door de bemonster ings-middelen geleverde signalen, en 5 f) besturingsmiddelen voor het besturen van ten minste de onder b) tot en met e) genoemde middelen voor het opwekken, conditioneren, bemonsteren en verwerken van een aantal resonantiesignalen, waarbij resonantiesignaal steeds in een voorbereidingstijd wordt geconditioneerd, waarbij de besturingsmiddelen aan onder c) genoemde middelen 10 stuursignalen toevoeren voor het instellen van de sterkte en/of tijdsduur van ten minste een gradientmagneetveld, waarbij telkens na elke wachttijd de integraal van de sterkte over de tijdsduur van ten minste een gradientmagneetveld verschillend is*

Een dergelijke werkwijze (ook wel Fourierzeugmatografie ge-15 noemd) en inrichting zijn bekend uit de Duitse octrooiaanvrage DE-OS 26.11.497. Bij een dergelijke werkwijze wordt een te onderzoeken lichaam aan een sterk, stationair homogeen magneetveld Bo onderworpen, waarvan de veldrichting samenvalt met bijvoorbeeld de z-as van een cartbesischlx,y, z) coördinatenstelsel. Met het stationair magneetveld 20 Bo wordt een kleine polarisatie van de in het lichaam aanwezige kernspins verkregen en wordt de mogelijkheid geschapen om kernspins een precessie-bewsging om de richting van het magneetveld Bo te laten maken. Na het aanleggen van het magneetveld Bo wordt een bij voorkeur 90°-impuls van een hoog-frequente electramagnetische straling opgewekt, (met een 25 hoek-frequentie CO = Bo# ^ de gyramagnetische verhouding en Bo de sterkte van het magneetveld is), die de magnetisatierichting van in het lichaam aanwezige kernen over een hoek (90 )' draait. Na het beëindigen van de 90°-impuls zullen de kernspins gaan precederen rond de veldrichting van het magneetveld Bo en een resonantiesignaal opwekken 30 (FID-signaal) * Met behulp van de gradientmagneetvelden G , G , G , waarvan x y z de veldrichting samenvalt met die van het magneetveld Bo, is het mogelijk een totaal magneetveld B=Eo + G . x + G . y + G . z op te x y z wekken, waarvan de sterkte plaatsafhankelijk is, omdat de sterkte van de gradientmagneetvelden G^, G ,. een gradient heeft in respectieve- 35 lijk de x, y en z-richting.

Er wordt na de 90°-iirpuls een veld G gedurende een tijd ‘t

X X

aangelegd en daarna een veld G^ gedurende een tijd t^, waardoor de precessiebeweging van de geëxciteerde kernspins plaatsafhankelijk wordt 8400907 « i PHN 10984 3 beïnvloed. Na deze voorbereidingsfase (dus na tx + t ) wordt een veld Gg aangelegd en wordt hst EED signaal (in feite de som van alle magnetisaties van de kernen) gedurende een tijd t op N meetmomenten bemonsterd. De hiervoor beschreven meetprocedure wordt dan vervolgens 1 x m maal herhaald, 5 waarbij voor t^ en/of t steeds verschillende waarden worden genarren.

Hierdoor verkrijgt men (N x m x 1 )- signaalmonsters, die de informatie over de magnetisatieverdeling in een deel van het lichaam in de x, y, z ruimte bevatten. De lxi gemeten N signaalmonsters worden telkens in een geheugen cpgeslagen (qp N x m x 1 geheugenplaatsen), waarna 10 door een 3-D Fouriertransformatie van de tenons ter ingssignalen van de EED signalen een beeld van de kernmagnetisatieverdeling wordt verkregen.

Het is natuurlijk, ook mogelijk cm met behulp van selectieve excitatie slechts het FID signaal van kemspins in een (willekeurig in oriëntatie te kiezen) 2-dimensianaal vlak qp te wekken, zodat dan bijvoorbeeld 15 slechts m maal een EED signaal behoeft te worden opgewekt cm via een 2-d±mensionale Fouriertransformatie een beeld van de magnetisatieverdeling in m x N punten in het gekozen vlak te verkrijgen.

De beelden van de kernmagnetisatieverdeling, die zijn verkregen via de in de voorgaande paragraaf beschreven 2- of 3^dimensionale NMR 20 Fourierzeugmatografie, zijn veelal behept net artefacten, die de in het NMR beeld aanwezige informatie verstoren of zelfs (gedeeltelijk) te niet te doen. De verkregen beelden worden verkregen door een 2-D of 3-D Fouriertransformatie toe te passen op de gemeten gedemoduleerde reso-nantiesignalen, die bestaan uit laagfrequent signalen met een frequentie 25 f, die liggen in een gebied 0 4 [ff 4 f^^. De beeldartefacten zijn veelal te wijten aan ongewenste signalen in dit frequentiegebied. Een artefact is een tweede beeld, dat over het. eerste (gewenste) beeld heen ligt, hierbij liggen in feite twee soorten informatie door elkaar, hetgeen, uitermate hinderlijk en ongewenst is.

30 De uitvinding heeft tot doel cm in een werkwijze en in een inrichting te voorzien waarmee NMR beelden worden gemaakt, die niet door artefacten worden verstoord.

De werkwijze volgens de uitvindingheeft daartoe tot kenmerk, dat voor het opwekken van een verdere puls een inhamogeen extra magneet-35 veld woedt opgewekt en dat na het opwekken van die verdere puls en voor het nemen van een eerste signaalmonster eenzelfde inhamogeen extra magneetveld wordt opgewekt, zodanig dat de resulterende invloed van de vóór en na de verdere electrcmagnetische puls opgewekte extra magneetvelden op 8400907 ï % PHN 10984 4 de het kernspinechosignaal opwekkende kermagnetisatie nul is.

Met de voorgaande beschreven werkwijze is het volgende beoogd. Bij gebruik van de zgn. kernspinecho-techniek wordt een hf. 180°-puls (die hiervoor net tweede eleetromagnetische puls is aangeduid) benut 5 cm een kernspinechos ignaal op te wekken. Echter zal, indien deze 180°-pulsen niet ideaal zijn, dat wil zeggen geen exacte draaiing, over 180° van kernspins bewerkstelligen, in het te bemonsteren kernspinechos ignaal een signaalbijdrage zijn van de kernspins, die door de niet ideale 180°-pulsen geëxciteerd worden en die in feite geen 10 signaalbijdrage in het echosignaal zouden mogen leveren. De ongewenste signaalbijdragen zullen aanleiding geven tot een ongewenst beeld dat op het gewenste beeld is gesuperponeerd. Door nu door het aanleggen van een inhamogeen extra magneetveld na excitatie met de niet ideale 180°-puls ofwel de tweede eleetromagnetische puls zullen de kernspins, die 15 ongewenste geëxciteerd zijn zodanig defaseren, dat de door hun opgewekte signaalbijdragen zo klein worden, dat deze niet groter zijn dan de inner aanwezige ruissignalen. Cm nu te voorkomen, dat ook de kernspins, die het gewenste signaal moeten opwekken, defaseren, wordtin de voorbereidingstijd tussen de 90°-puls en de 180°-puls eenzelfde 20 inhamogeen extra magneetveld opgewekt zodanig dat de resulterende invloed van de beide extra magneetvelden op de kernspinmagnetisatie nul is.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding heeft tot kenmerk, dat het inhamogeen extra magneetveld een 25 gradientveld is. De voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze heeft tot voordeel, dat de inrichting waarmee de werkwijze wordt uigevoerd, geen verdere middelen nodig heeft voor het opwekken van inhomogene magneetvelden dan de reeds aanwezige (bekende) spoelen voor het opwekken van de gradientvelden.

30 Een inrichting-volgens de uitvinding heeft tot kenmerk, dat de besturingsmiddelen voorgeprogrammserde conputermiddelen omvatten voor het sequentieel opwekken en toevoeren van stuursignalen aan : I de middelen voor het opwekken van een als inhomogeen magneetveld fungerend gradientveld, 35 ii de middelen voor het opwekken van een 180°-puls van hoogfrequent eleetromagnetische straling, III de middelen voor het opwekken van het als inhamogeen magneetveld 8400907 PHN 10984 5 i % fungerend gradientveld.

De uitvinding zal -verder worden toegelicht aan de hand van in tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeeld/ in welke tekening : figuur 1 schematisch een opstelling van een spoelenstelsel 5 van een inrichting voor het uitvoeren van een werkwijze volgens de uitvinding/ figuur 2 een blokschema toont van een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding/ figuur 3 een eenvoudige uitvoeringsvorm van een werkwijze vol-10 gens de stand van de techniek uitbeeldt/ figuur 4 en 5 uitvoeringsvormen van een werkwijze volgens de uitvinding uitbeelden, en figuur 6 een deel van een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding toont.

15 In figuur 1 is een spoelenstelsel 10 af geheeld, dat deel uit maakt van een inrichting 15 (figuur 2), die wordt gebruikt voor het bepalen van een kernmagnetisatieverdeling in een deel van een lichaam 20.

Het deel heeft bijvoorbeeld een dikte Δζ en ligt in het χ-y vlak van het getekend coördinatenstelsel. De y-as van het stelsel is daarbij lood-20 recht op het vlak van tekening cmhoog gericht. Met het spoelenstelsel 10 woedt een uniform stationair magneetveld Bo met een veldrichting parallel aan de z-as, drie gradientmagneetvelden G , G en G met een x y z veldrichting parallel aan de z-as en met een gradientrichting parallel aan respectievelijk de x, y en z-as en een hoog-frequent magneetveld 25 opgewekt. Het spoelenstelsel 1_0 bevat daartoe enkele hoofdspoelen 1 voor het opwekken van het stationaire uniforme magneetveld Bo met een sterkte tussen 0,1 en 4 Tesla. De hoofdspoelen 1 kunnen bijvoorbeeld op het oppervlak van een bol 2 zijn geplaatst, waarvan het middelpunt in de oorsprong 0 van het weergegeven cartbesisch coördinatenstelsel x, y, z 30 ligt, waarbij de assen van de hoofdspoelen 1 samenvallen met de z-as.

Verder bevat het spoelenstelsel 10 bijvoorbeeld vier op hetzelfde bolcppervlak geplaatste spoelen 3a, 3b waarmee het gradientmagneetveld G^ wordt opgewekt. Een eerste stel 3a wordt daartoe in tegengestelde zin ten opzichte van de doorstroming van het tweede stel 3b met een stroom 35 bekrachtigd, hetgeen in de figuur met 0 en & is aangebracht. Hierbij betekent O een in de doorsnede van de spoel 3 gaande stroom en <S> een uit de doorsnede van de spoel komende stroom.

Het spoelenstelsel 10 bevat bijvoorbeeld een viertal rechthoek- 8400307 i 4 * PHN 10984 6 spoelen 5 (slechts twee zijn weergegeven) of een viertal andere spoelen zoals bijvoorbeeld "Golay-coils" voor het opwekken van het gradientmag-neetveld G. . Voor het opwekken van bet gradientmgneetveld G dienen y ^ vier spoelen 7, die eenzelfde vorm als de spoelen 5 hebben en die 5 over een hoek van 90° rond de z-as ten opzichte van de spoelen 5 zijn 'verdraaid. In figuur 1 is verder nog. een spoel 11 weergegeven, waarmee een hoog-frequent electromagnetisch veld is op te wekken en te detecteren.

In figuur 2 is een inrichting J5. voor bet uitvoeren van een werkwijze volgens de uitvinding weergegeven. De inrichting 1_5 bevat 10 spoelen 1, 3, 5, 7 en 11 die aan de hand van figuur 1 reeds werden toegelicht, stroomgeneratoren respectievelijk 17, 19, 21 en 23 voor het bekrachtigen van de spoelen respectievelijk 1, 3, 5 en 7 en een hoogfrequent signaalgenerator 25 voor het bekrachtigen van de spoel 11.

De inrichting _1_5 bevat ook een hoog-frequent signaaldetector 27, een 15 demodulator 28, een hemonsteringsschakeling 29, verwerkingsnuddelen zoals een analoog-digitaal omzetter 31, een geheugen 33 en een rekenschakeling 35 voor het uitvoeren van Fouriertransformaties, een stuureenheid 37 voor het sturen van de bemonsteringstijdstippen en verder een weergeef-inrichting 43 en centrale besturingsmiddelen 45, waarvan de functies 20 en onderlinge relaties verder zullen worden toegelicht.

Met de geschetste inrichting 15. wordt een werkwijze voor het bepalen van de kernmagnetisatieverdeling in een lichaam 20 zoals hieronder beschreven uitgevoerd. De werkwijze omvat een veelvuldig herhalen van een meetcyclus, die op zich weer qp te delen is in verscheidene 25 stappen. Bij een meetcyclus wordt een deel van de in het· lichaam aanwezige kemspins resonant geëxciteerd. Het resonant exciteren van de kern-spins geschiedt door het inschakelen van de stroomgenerator 17 vanuit de centrale besturingseenheid 45 waardoor de spoel 1 wordt bekrachtigd. Hierdoor wordt er een stationair en uniform magneetveld Bo opgewekt.

30 Verder wordt de hoogfrequent generator 25 gedurende een korte tijd ingeschakeld, zodat de spoel 11 een hoogfrequent electrcmagnetisch veld (r.f. veld) opwekt. Door de aangelegde magnetische velden kunnen de kemspins in het lichaam 20 worden geëxciteerd, waarbij de geëxciteerde kernmagnetisatie een zekere hoek, bijvoorbeeld 90° (90° r.f. puls), 35 maakt met het uniforme magneetveld Bo. Waar en welke kemspins worden geëxciteerd hangt onder meer af van de sterkte van het veld Bo, van een eventueel aan te leggen gradientmagneetveld en van de hoekfrequentie CJQ van het hoogfrequent electroraagnetiscbe veld, daar aan de vergelijking 8400907 BHN 10984 7 «r i tia = É· Bo (1) moet worden voldaan, waarin jS de gyrcmagnetische verhouding is, (voor vrije protonen, bijvoorbeeld H20 protonen is deze cj'/^ = 42.576 MHz/T). Na een excitatietijd wordt, de hoog frequent generator 25 uitgeschakeld door de centrale besturingsraiddelen 5 45. Het resonant exciteren geschiedt telkens aan het begin van elke msetcyclus. Voor sarmige uitvoeringsvormen worden er ook gedurende de meetcyclus ook r.f. pulsen opgewekt. Deze r.f. pulsen zijn bijvoorbeeld 90° r.f. pulsen of een serie samengesteld uit (zowel 90° als) 180° r.f. pulsen, die periodiek worden opgewekt. In dit laatste voor-10 beeld spreekt men van "spin-echo". Spln-^cho is onder andere beschreven in het artikel van I.L. Pykett "NMR in Medicine" gepubliceerd in Scientific American, Mei 1982.

Tijdens een volgende stap worden er bruikbare bemonsterings-signalen verzameld. Hierbij kan gebruik worden gemaakt van de gradient-15 velden die door de generatoren 19, respectievelijk 21, 23 worden opgewekt cnder besturing van de centrale besturingsmiddelen 45. Het detecteren van het resonantiesignaal (FID-signaal genoemd) geschiedt door het inschakelen van de hoog- frequent detector 27, de demodulator 22, de' bemonsteringsschakeling 29, de analoog-digitaal omzetter 31 en de 20 stuureenheid 37. Dit FID-signaal is ontstaan doordat ten gevolge van de r.f. excitatie puls de kemmagnetisaties zijn gaan precederen rond de veldrichting van het magnetische veld Bo. Deze kernmagnetisatie induceert nu in de detectiespoel een inductiespanning waarvan de amplitude een maat is voor de kernmagnetisatie.

25 De van de bemonsteringsschakeling 29 afkomstige analoge bemonsterde FID-signalen worden omgezet in digitale vorm (omzetter 31) en zo in een geheugen 33 opgeslagen. Na het natiën van een laatste bemonster ingssignaal (¾) een moment worden door de centrale besturingsmiddelen 45 de generatoren 19, 21 en 23, de bemonsteringsschakeling 29, de 30 stuureenheid 37 en de analoog-digitaal omzetter 31 stopgezet. Het bemonsterde FID-signaal is en blijft in het geheugen 33 opgeslagen. Hierna wordt een volgende meetcyclus uitgevoerd, waarbij een daarbij opgewekt FID-signaal wordt opgewekt, bemonsterd en in het geheugen 33 opgeslagen.

Zijn er voldoende FID-signalen gemeten (het aantal te meten FID-signalen 35 hangt bijvoorbeeld af van de gewenste te behalen resolutie) dan is via een 2-D of 3-D Fouriertransformatie (dit hangt van van het gebruik van de gradientmagneetvelden, waarbij de FID-signalen respectievelijk opgewekt en bemonsterd worden) een beeld te bepalen.

8400907 3 ’·· PHN 10984 8

In figuur 3 is een voorbeeld van een meetcyclus volgens de stand van de. techniek veer gegeven, die mede aan de hand van de inrichting 15 in figuur 2 zal worden toegelicht. Mat behulp van de hoogfrequent spoel 11 wordt na het inschakelen van de hoofdspoelen 1, die een 5 stationair, homogeen magneetveld Bo opwekken, een 90° puls opgewekt. Het daarna optredende .resonantiesignaal laat men bij toepassing van de spinecho-techniek uitsterven, en na een tijd t ^ wordt met de hoog-frequent spoel 11 een 180° puls P2 gegenereerd. Gedurende een deel van de tijd t^ wordt een net een kromme, aangeduid gradientveld Gx 10 opgewekt om een verderop nog te beschrijven reden. Na een tijdsduur t^,' die even groot is als t^ zal een met de 180° puls. P2 opgewekt echo-resonantiesignaal F2 een piekwaarde bereiken. Het toepassen van de zogenaamde spinecho-techniek (180° puls P2) voorkomt het optreden van fasefouten in de door kernspins opgewekte resonantiesignalen, welke 15 fasefouten vanwege inhomogeniteiten in het stationaire magneetveld Bo optreden. Het echoresonantiesignaal wordt telkens na een bemonsterings-interval tm bemonsterd, waarbij een met een kromme G2 aangeduid gradientveld G aanwezig is.

X

Het is'bekend, dat de fasehoek van een magnetisatie op een 20 punt x in een gradientmagneetveld Gx bepaald is door //· G^.x.dt* . Dan is een beeldfrequentie k^ te definiëren : k = ]/. f* G •d®' . Er wordt dus na elke bemonsteringstijd t steeds een 25 bij een andere beeldfrequentie k behorend signaalmonster bepaald. De op

X

elkaar volgende beeldfrequenties tonen een beeldfrequentieverschil

Er is nu in te zien, dat. indien de voorgaand beschreven meet-30 cyclus wordt herhaald, waarbij voordat het bemonsteren plaatsvindt, enige tijd een gradientveld G^ is aangelegd, signaalmonsters worden verkregen, die behoren bij beeldfrequentieparen (kx, k^). Indien geen gradientmagneetveld G^ aanwezig is, dan worden signaalmonsters gewonnen,die behoren bij de beeldfrequenties (k , 0). Er kan bewezen worden, dat indien men

X

35 een groep van signaalmonsters verzamelt, die behoort bij een matrix van beeldfrequentieparen k^, k , waarbij de beeldfrequenties lopen van -k tot +k en van -k tot +k , uit deze groep van signaalmonsters via x . x y y een 2-D Fouriertransformatie een magnetisatieverdeling in een x-y-vlak is 8400907 ' ·* £ PHN 10984 9 te bepalen. Na ver loep van een tijd T van de met de puls gestarte ireetcyclus wordt een volgende meetcyclus net eenzelfde ireetpuls P’ gestart cm een nieuwe reeks signaalmonsters te nemen, die behoren bij beeldfrequentieparen (k , k ), waarbij k^, constant en van te voren is vastgelegd, doordat in de periode t^j tussen de pulsen P' en P^ behalve een gradientveld een (niet weergegeven) gradientveld G is aangelegd. Omqp let tijdstip t de beeldfrequentie k =0 Y Q - ° x te meten wordt voor de 180 -puls P2 het gradientveld aangelegd. De tijdsintegraal over het veld levert de grootste negatieve beeldfrequentie -kx en is tegengesteld aan de tijdsintegraal over G^ gedurende tv2.

1(J De met de voorgaand beschreven werkwijze verkregen signaalmonstefs in de (kx, k^) beeldfrequentieruimte worden via een 2-D Fouriertransfor- matie cmgêzet in een tweede dimensionale (x-y) kernspirdichtheidsverdeling.

Bij de voorgaande werkwijze (het toepassen van de zogenaamde kemspin- echotechniek) wordt een beeld verkregen, dat door artefacten is verstoord zoals hiervoor reeds werd toegelicht.

In figuur 4 is een tijdsdiagramvaneen werkwijze volgens de uitvinding weergegeven, waarmee de optredende artefacten warden gereduceerd. Het tijdsdiagram in figuur 4 is afgezien van de toevoeging van de gradientvelden Gg en G^ hetzelfde als het in figuur 3 getoonde tijdsdiagram. Het gradient-20 veld G^ schept een magneetveldinhomogeniteit. Het gevolg is dat de door de ' niet ideale T80°-puls P2 ongewenst geëxciteerde kemspins zodanig def aseren dat de som van hun resonantiesignaalbijdragen (die door het defaseren alle een verschillende over alle ireetcycli genomen fase hebben) niet boven het normale ruisniveau uitkant.-Cm nu te voorkomen dat ook de gewenste 25 geëxciteerde kemspins defaseren dient voor de 180°-pulsP2 (na de 90° excitatiepuls P^) een met een eenzelfde werking hebbende veldinhcmogeniteit met behulp van een gradientveld G^ te worden aangelegd. De invloed van het veld G^ is tegengesteld aan de invloed van het veldG. omdat tussentijds de 180 puls P2 optreedt, die de invloed van het veld op de gewenst geëxci-30 teerde kemspins enikeert. De veldinhomogeniteit wordt verkregen door bij voorbeeld een combinatie van de drie opwekbare gradientmagneetveldenG^, G^., .

Bij voorkeur zal hg het toepassen van selectieve excitatie (bijvoorbeeld met behulp van gradientveld G^ van een plak met dikte A z ook voor het opwekken van de veldinhcmgeniteit het gradientveld G2 worden gebruikt.

35 In figuur 5 is een tijdsdiagram van een verdere uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding weergegeven. De in figuren 3, 4 en 5 overeenkomstige pulsen, gradientvelden, tijden etc. zijn met dezelfde verwijzingscijfers aangeduid. Ook bij de met figuur 5 geïllu- 8400907

- -I

PHN 10984 10 i v streerde werkwijze worden de defaserende gradientvelden respectievelijk vóór respectievelijk na de 180° puls T?2 aangelegd. Echter is tijdens het bemonsteren van het kemspinechosignaal F2 geen magneetveld-gradient aanwezig. Tijdens de voorbereidingstijd t^ is nu een tweede 5 gradientveld G£ aangelegd, waarvan de gradientrichting loodrecht op de gradientrichting van het gradientveld G^ is gericht. De met deze werkwijze verkregen signaalmonsters zijn als functie van de tijd gemeten en behoren bij een beeldfrequentiepaar (k , k ), waarbij r x y \ = ' .)/ G1 · en b« ky = f / G2 · air fcv1 Vl

Door steeds de in figuur 5 getoonde meetcyclus te herhalen met andere paringen van (k , k ) wondt een 3-dimensionale matrix (k , k , t) met x y x y signaahononsters gevuld, die met een 3-D Eouriertransformatie in (x, y) 15 plaatsafhankelijke frequentiespectra (f) wordt omgezet.

Uit voorgaande blijkt dat.de werkwijze volgens de uitvinding toepasbaar is bij het bepalen van kernmagnetisatie verdelingen in een deel van een lichaam. Voorbeelden van zulke verdelingen zijn de reeds genoemde kernspindichtheidsverdelingen, de frequentiespectraverdelingen, 20 enz.

Opgemerkt dient te worden dat in een publicatie in "Magnetic Resonance Imaging", Vol, 1, pp 197-203, 1982, getiteld : "A Flow Velocity Zeugmatographic Interlace for NMR Imaging in. Humans" eveneens een werkwijze is beschreven, waarin een extra gradientveld wordt opgewekt, waar-25 van de invloed (op "stilstaande kemspins") door een in werking tegengestelde, daarna aan te leggen gradientveld weer te niet wordt gedaan, teneinde stroming of een stromingsverdeling van kemspins in een lichaam te bepalen. Deze werkwijze ligt buiten de werkwijze volgens de uitvinding, waarbij de door een niet ideale 180° cmkeerpuls opge-30 wekte artefacten worden gereduceerd.

Voor het kiezen/instellen van een bepaalde pulsfrequentie en van gradientveldsterkten met bijbehorende tijdsintervallen voor een meetcyclus wordt bij voorkeur gebruik gemaakt van voorgeprogrammeerde computermiddelen. In een uitvoeringsvorm van de inrichting 15 (figuur 2) 35 omvatten de centrale besturingsmiddelen 45 een voorgeprogrammeerde computer 51 met een in- en uitgifte station 52 voor besturingsgegevens en een pulsprogrammagenerator 53 (zie figuur 6). Uitgangen 55 van de puls-programmagenerator 53 zijn via de bus 50 (zie figuur 2) verbonden met 84 0 o 9 o7 EHN 10984 11

^ -a I

de door de generator 53 te besturen, stroomgeneratoren 19 , 21, 23 en 25 voor de spoelen 3a, b, 5, 7 en 11. Uiteraard kunnen de uitgangen 55 ook rechtstreeks met de genoemde generatoren verbonden zijn. De comr puter (van het type Philips P857) is met het hierna als aanhangsel te geven 5 programma geprogrammeerd en stuurt met behulp van het progamma en via het station 52 in te geven besturingsgegevens de pulsprogrammagene-rator 53 (van het type Nicolet 293D). De in het programma gebruikte instructieset (derde kolcm in het programma) is de instructieset van de pulsprogrammagenerator 53 (net uitzondering van de instructie : JSA, 10 die een spronginstructie naar Iet startadres bewerkstelligt). De vierde kolom definiert steeds een tijd, gedurende de welke de uitgangssignalen op de uitgangen 55 van generator 53 aanwezig dienen te zijn. De vierde kolom van het programma geeft in hexadecimale code (met uitzondering van de letter S) de toestand van de uitgangen 55 van de generator 15 53 aan. De vijfde kolom geeft een adres- of geheugenplaats weer. Het symbool I in de zesde kolcm duidt op de aanwezigheid van een interrupt, die met een deel van de aan de ingangen 55 van de generator 53 te geven code, extra functies kunnen oproepen zoals : a de generator 25 ' "laden" met een nieuws golfvorm (voor 180° puls in plaats van 90° puls) , 20 b het ankeren van de fase van een excitatiepuls of c indicatie van het begin van een nieuwe pulssequentie. Bij het in het aanhangsel gegeven progranma wordt voor de 90° excitatiepulsen uitsluitend van + of - y pulsen en voor de 180° pulsen wordt uitsluitend van + x pulsen gebruik

I I

gemaakt.

25 In voorgaande voorbeelden is steeds de Fourierzeugmatografie- I

techniek toegepast. Er wordt erop gewezen, dat de uitvinding eveneens toe te passen is bij de zogenaamde projectiereconstructiemethcde,die bijvoorbeeld in de Europese octrooiaanvrage EP-A 0.073.671 is beschreven.

30 35 8400907 jPHN T0984 12 >RT PP0021 :iATE / / TIME 0QH-00M-49S-

_ABEL “ NMR IMAGING DATE * 83 01 25 80M PACK NBR - 0040 'PPFILES

3000 PP0Q21 5 NAME OF PULSE PROGRAM

3001 830519 : VERSION DATE OF PULSE PROGRAM

3002 100 s BWELLTIME IN MICRO-SECONDS,

1003 O 8 START ADDRESS OF PULSE PROGRAM

3004 * O FOR RH0-T2 P 1 FOR RH0-T1 ? 2 FOR RH0-T2-T1

3005 + « FREE

3006

3007 256 P COUNTER 1 = NUMBER OF TIME-SAMPLES PER ECHO

3008 1 ? COUNTER 2 = NUMBER OF ECHO'S

3009 1 P COUNTER 3 = USED FOR RF ADJUSTING

3010 98 ? 60 . P COUNTERS 4+5 FOR 180 DEGREES PULSE

3011 78y .100 ? COUNTERS 6+7 FOR 90 DEGREES PULSE ”

3012 END P

3013 3014 9GGM P DURATION 0 = TREP - 125MS - <C2 - 1>#52MS ” 3015 3M»10M»2.2M»10M 5 DURATIONS lr2?3 AND 4 ......

3016 6M*25M>3M»lGMr7.2M 9 DURATIONS 5?6?7r8 AND 9 "" 3017 367M ? DURATION 10 = T1-DELAY TIME - 33MS .........

3018 25Ufr2ÖÖU»1ÖÖU ? DURATIONS Hr 12?13 AND 14 - - 3019 6Mr7M ? DURATIONS 15»16 ...........

3020 END r 3021 .....

3022 O 3UC D2 S8900E 6 I ? START FOR RH0-T2 , RESET WAVEFORM GENERATOR " 3023 1 3UC D2 SS900E 29 I ? START FOR RH0-T1 t " 3024 2 3UC D2 SS9Q0E 53 I P START FOR RHÖ-T2-T1 r " 3025 3 3UC D2 589000 76 I ? START FOR ADJUSTMENT OF RF, ·.·. .......

3026 4 DUG D2 SS900E 100 I 9 START FOR MEASURING RF PULSES.

3027 ..........ƒ 302S 6 NOP D5 S0010E ? SKIP 130 Ti PULSE '

3029 7 NOP Dó 500E0E P- SKIP GRADIENT WAVEFORMS

3030 8 LIU D4 S0013E Cl 9 90 DEGREES +/-Y RF PULSE r LOAD LOOP COUNTER

3031 9 3UC Dl SOOEOE It 9 START/3TOP GRADIENTS "

3032 3.0 131 DU SOOOQE 12 ? NS/2 * TDWELL LOOP

3033 H 3UC Dll SOOOOE 10 ? ”

3034 1.2 LB2 D3 SOOEOE C2 · 9 START/STOP GRADIENTS r C2=NUMBER OF ECHO'S

3035 1 3 LÜ1 .05 S001SE Cl ' P 180 DEGREES +X RF PULSE ? LOAD LOOP COUNTER'

3036 14 NOP DS S02EÖA ? START/STOP GRADIENTS

3037 15 3UC D13 S02E00 18 P START/STOP GRADIENTS ‘ '.........

3038" 16 131 Dll SOOOQO 20 P NS * TDWELL LOOP

3039 17 NOP Dll 800000 ?

3040' 18 NOP DU S00001 P ADC SAMPLE PULSE

3041 19 3UC DU 800001 16 9 3042 20 132 D9 SOOEOC 23 P START/STOP GRADIENTS * ALL ECHO'S DONE ? 3043 21 NOF SQ100E f RESET WAVEFORM GENERATOR .......

3044 22 3UC D7 SOOEOE 13 P START/STOP GRADIENTS

3045 23 NOP B1Ó S50Q0E I 9 PHASE ALTERNATE Y

3046 24 3UC DO SOOOOE O I ? RECYCLE

3047

3048 29 NOP D5 S0018E 9 ISO DEGREES INVERSION PULSE

3049 30 NOP DIO SOOOOE 5 Tl DELAY TIME '

3050 31 NOP D6 SOOEOE ? SKIP GRADIENT WAVEFORMS

3051 32 LD1 D4 S0013E Cl ? 90 DEGREES +/-Y RF PULSE r LOAD LOOP COUNTER

3052 33 3UC Bi SOOEOE 35 ? START/STOP GRADIENTS

3053 34 131 Dll SOOOOE 36 9 NS/2 * TDWELL LOOP

8400907

JTTuv tuytjq IJ

354 35 3UC Dli SöööOE 34 9

155 36 LD2 B3 SOOEOE C2 ? START/STOP GRADIENTS r C2=NUMBER OF ECHOES

356 37 LD1 05 SOOi.SE Cl ? ISO DEGREES +X RF PULSE » LOAD LOOP COUNTER

357 33 NOP B3 S02E0A 9 START/STOP GRADIENTS

358 37 3UC D13 SQ2EQG 42 ï START/STOP GRADIENTS

359 40 131 M.1 SOOOOO 44 » NS * TBWELL LOOP

360 41 NOP Bil SOOOOO f

361 42 NOP Bil S00001 ? ADC SAMPLE PÜLSE

362 43 3UC Dli S000Ö1 40 9 363 44 132 B9 SOOEOC 47 9 START/STOP GRADIENTS , ALL ECHO1S DONE ?

364 45 NOF SOlööE ? RESET WAVEFORM GENERATOR

365 46 3UC D7 SOOEOE 37 ? START/STOP GRADIENTS

366 47 NOP Dló 35000E I.f PHASE ALTERNATE Y

367 48 3SA DO SOOOOE I ? RECYCLE

368

369 S3 NOP D5 SOOiOE 9 SKIP 180 Ti PULSE

370 34 NOP D6 SOOEOE f SKIP GRADIENT WAVEFORMS

371 55 LDI B4 S0Q13E Cl 9 90 DEGREES +/-Y RF PULSE y LOAD LOOP COUNTER

372 56 3ÜC Ö1 SOOEOE 53 ? START/STOP GRADIENTS

373 57 131 Dll SOOOOE 59 9 M3/2 * TDWELL LOOP

374 58 3ÜC Dll SOOOOE 57 ?

375 59 LD2 B3 SOOEOE C2 ? START/STOP GRADIENTS * G2--NUMBER OF ECHO'S

376 60 LDI D5 S0018.E Ci f ISO DEGREES +X RF PULSE » LOAD LOOP COUNTER

377 61 NOP D8 S02E.0A I START/STOP GRADIENTS

378 62 3UC D13 S02EOO 65 5 START/STOP GRADIENTS

379 63 131 Dll SOOOOO 67 9 NS * TDWELL LOOP

380 64 NOP Dll SOOOOO 9

381 65 NOP Dll 800001 9 ADC SAMPLE PULSE

382 66 3UC DU S0C0C1 63 9 383 67 132 D9 SOOEOC 70 9 START/STOP GRADIENTS t ALL ECHO'S DONE ?

384 69 NOF SOiQOE 9 RESET WAVEFORM GENERATOR

385 69 3UC D7 SOOEOE 60 9 START/STOP GRADIENTS - .......

3S6 70 NOP DO SOOOOE 9

387 71 3UC B2 S0100E 1 9 GOTO RKC-Ti CYCLUS

388

389 76 LDI D14 S020Q0 C3 9 SCOPE TRIGGER

)90 77 3UC D14 302082 79 9 ABC TRIGGER

391 78 131 D14 SOOOSO 86 9 RF +X

392 79 NOP D14 S00081 9 RF *X

393 80 NOP Ii 14 S00020 9 RF +Y

394 Si NOP D14 S00021 ? RF +Y

395 82 NOP D14 SQ0040 if RF -X

396 83 NOP D14 SQ0D41 9 RF -X

397 84 NOP B14 S00010 9 RF -Y

398 85 3UC 014 SOOOU 78 5 RF -Y

399" 86 3UC DO S10008 3 9 RECYCLE + SIGNAL BLANKING

LOO

101' 100 LDI D13 S0200E C49 L02 10.1 3UC D13 S02004 104 9 103 102 131 Dli S00034 106 if L04 103 NOP DU S00034 9 L05 104 NOP Dll SQ0035 9 106 105 3UC DU S00035 102 9 107 106 LDI DU S00134 C5 9 " .08 107 3UC DU S00134 110 ? ’09 108 131 DU S00134 112 9 ......

.10 109 NOP DU S00134 9 .11 110 NOP Dli S0Q135 9 .12 111 3UC DU S00135 108 9 .13 112 LDI DU S00Ö34 C4 9 8400907

JrnJN IUyö4 14 •ψ 0114 113 DUG Dll SQQ034 116 9 0115 114 131 Dll S00034 118 9 0116 115 NOP Ml SQÖQ34 ? 0117 116 NOP Ml 300035 ", 0118 117 3UC Dll S00035 114 ? 0119 118 LM Dó SOOGGE C6 5 0120 119 3UC D13 S02004 122 ? 0121 120 131 Dll S00034 124 ", 0122 121 NOP Ml S00034 ? 0123 122 NOP Ml S00035 5 0124 123 3UC Dll S00035 120 9

0125 124 LIU Ml S00134 C7 . S

0126 125 3UC Dll S00134 128 ? 0127 126 131 Ml 300134 130 9 0128 127 NOP Ml 800134 9 0129 128 NOP Dll 300135 9 0130 129 3UC Ml S00135 126 ? 0131 130 LIU Dll S00Q34 06 9 0132 131 DUG Ml 300034 134 9 0133 132 131 Ml 300034 136 ? ' ~ 0134 133 NOP Ml S00034 9 0135 134 NOP Dll 300035 ", “ " 0136' 135 3UC Dll S00035 132 ?

0137' 136 NOP M6 S5000E I ", PHASE ALTERNATE Y

0138 137 3SA DO SQQOGE I Ï RECYCLE ------ 0139" ------------- 0140 END 9 ' 0141

0142 * s FREE

0143 * S FREE ' ----------

0144 * 8 FREE

0145 * a FREE =---— 0146 * 8 FREE ----- 0147 * s FREE - ----

0148 * £ FREE

0149 * ï FREE ~ ~ 0130 # s. FREE ......

0151 -X· S FREE --------------------

0152 x S FREE

0.133 * s FREE “ -

0134. * s. FREE

0155 x s FREE

0156 * s FREE ' - 0157 x ï FREE ...........

.: EOF

8400907

Claims (7)

1. Werkwijze voor het bepalen van een kemmagnetisatieverdeling in een deel van een lichaam, waarbij in een eerste richting een stationair, hcmogeen magneetveld wordt opgewekt, waarin het lichaam zich bevindt, en 5 a) een hoog-frequent electrcmagnetische pols wordt opgewekt voor het in een precederende beweging van de magnetisatie van kernen in het lichaam, waarbij een resonantiesignaal wordt opgewekt, b) waarna gedurende een voorbereidingstijd ten minste een voorbereidings-gradientmagneet wordt aangelegd, 10 c) waarna ten minste een verdere hoog-frequent electrcmagnetische puls wordt opgewekt cm daarmee een kemspin-echos ignaal op te wekken en gedurende een meettijd een aantal (n) bemonsteringssignalen van het kemspin-echosignaal (FID-signaal) wordt genomen, d) waarna telkens na een wachttijd de stappen a), b) en c) een aantal 15 malen (n*) worden herhaald, waarbij de integraal van de sterkte van ten minste een gradientveld over de voorbereidingstijd telkens een verschillende waarde heeft, voor het verkrijgen van een groep bemonster ingssignalen, waaruit na Fouriertransformatie ervan een beeld" van de verdeling van de geïnduceerde kemmagnetisatie wordt bepaald, 20 met het kenmerk, dat vóór het opwekken van een verdere hoog-frequent puls een extra inhcmogeen magneetveld wordt opgewekt en dat na het opwekken van de verdere puls en vóór het nemen van een eerste bemonste-ringssignaal eenzelfde extra inhcmogeen magneetveld wordt opgewekt, zodanig dat de invloed van de voor en na de verdere electrcmagnetische 25 puls opgewekte extra magneetvelden op de het kemspin-echosignaal opwekkende kemmagnetisatie nul is*

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de gradient- richting van het extra magneetveld dwars op de gradientrichting van het tijdens de meettijd aangelegde verdere gradientveld is gericht.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het estra magneetveld een lineair gradientveld is.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij tijdens het opwekken van de hoog-frequent pols een selectie-gradientveld wordt aangelegd (selectieve excitatie), met het kenmerk, dat het extra inhcmogeen 35 magneetveld eenzelfde gradientveld als het selectiegradientveld is.

5. Inrichting voor het bepalen van de kemmagnetisatieverdeling in een deel van een lichaam, welke inrichting bevat: a) middelen voor het opwekken van een stationair hcmogeen magneetveld, 8400907 -Λ ΡΗΝ 10984 16 b) middelen vcor het opwekken van een hoog-frequent electromagnet,ische straling, c) irdddelen voor het opwekken van ten minste een gradientmagneetveld, d) temonsteringsmiddelen voor het bemonsteren van een net de onder a) 5 en b) genoemde middelen opgewekt kernspinechosignaal, na conditionering met ten minste een met de onder c) genoemde middelen opgewekt gradientmagneetveld, e) verwerkingsmiddelen voor het verwerken van de door de benonsterings-middelen geleverde signalen,, en 10 f) besturingsmiddelen voor het besturen van ten minste de onder b) tot en met e) genoemde middelen voor het opwekken, conditioneren, bemonsteren en verwerken van een aantal kernspinechos ignalen, waarbij elk kernspinechosignaal steeds in een voorbereidingstijd wordt geconditioneerd, waarbij de besturingsmiddelen aan onder c) genoemde 15 middelen stuursignalen toevoeren voor het instellen van de sterkte en/of tijdsduur van ten minste een gradientveld, waarbij telkens na elke wachttijd de integraal van de sterkte over de tijdsduur van ten minste een gradientveld verschillend is, met het kenmerk, dat de besturingsmiddelen voorgeprogrammeerde computer- 20 middelen omvatten voor het sequentieel opwekken en toevoeren van stuursignalen aan ; I) de middelen voor het opwekken van een als inhomogeen magneetveld fungerend gradientveld, II) de middelen voor het opwekken van een 180° puls van hoogfrequent electramagnetische straling, III) de middelen voor het opwekken van het als inhomogeen magneetveld fungerend 25 gradientveld.

6. Inrichting volgens conclusie 5, geschikt voor het selectief exciteren van kernmagnetisaties, net het kenmerk, dat de middelen voor het opwekken van een selecterend gradientmagneetveld tijdens een opgewekte hoog-frequent excitatiepuls van de voorgeprograimeerde computer- 30 middelen stuursignalen ontvangen voor het opwekken van het als inhomogeen magneetveld fungerend gradientveld.

7. Werkwijze voor het bepalen van een kernmagnetisatieverdeling in een deel van een lichaam, waarbij een stationair, homogeen magneetveld wordt opgewekt, waarin het lichaam zich bevindt, en 35 a) een hoog-frequent elektromagnetische puls wordt opgewekt voor het in een precederende beweging brengen van een magnetisatie van kernen in het lichaam, waarbij een resonantiesignaal wordt opgewekt, b) waarna ten minste een verdere hoog-frequent elektromagnetische puls wordt 8400907 ΡΗΝ 10984 17 φ ο opgewekt cm daarmee een kernspinechosignaal cp te wekken en gedurende een meettijd een aantal (n) signaalmonsters te nemen/ welke meettijd is opgedeeld in een aantal temonsterings intervallen voor het periodiek nemen van het aantal (n) signaalmonsters van het kernspinecho-5 signaal, c) waarna telkens na een wachttijd de stappen a( en b) een aantal malen (n') worden herhaald, voor het verkrijgen van een groep (n x n') van signaalmonsters, waaruit een beeld van een verdeling van de geïnduceerde kemmagnetisatie wordt bepaald, 10 met het kenmerk, dat voor het opwekken van een verdere hoog-frequent puls een inhcmogeen extra magneetveld wordt opgewekt en dat na het opwekken van een verdere hoog-frequent puls en voor het nemen van een eerste signaalmonster eenzelfde inhcmogeen extra magneetveld wordt opgewekt, zodanig, dat de resulterende invloed van de voor en na de verdere hoog-15 frequent puls opgewekte extra magneetvelden op de het kernspinechosignaal opwekkende kemmagnetisatie nul is. 20 25 30 35 8400907