NL8502249A

NL8502249A - Mri werkwijze met kleine excitatiepulsen.

Info

Publication number: NL8502249A
Application number: NL8502249A
Authority: NL
Inventors: Johannes Josephus Maria Cuppen; Peter Van Der Meulen; Johannes Petrus Groen
Original assignee: Koninkl Philips Electronics Nv
Priority date: 1985-06-12
Filing date: 1985-08-14
Publication date: 1987-01-02
Also published as: DE3667542D1; EP0205223A1; IL79064A; EP0307064A2; CA1246144A; EP0307064A3; US4742301A; EP0205223B1; IL79064A0

Description

ΡΗΝ 11.462 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

MRI werkwijze met kleine excitatiepulsen.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bepalen van een kernmagnetisatieverdeling in een deel van een lichaam, waarbij een stationair homogeen magneetveld wordt opgewekt, waarin het deel van het lichaam zich bevindt, welke werkwijze meetcycli met de 5 volgende stappen omvat: a) het door middel van hoogfrequente elektromagnetische pulsen beïn vloeden van kernspins in het gekozen deel in het lichaam, welke elek-tromagnetische pulsen λ' -pulsen bevatten die de magnetisatierichting van kernspins in het deel over een hoek x met s ^ 10 draait, b) het aanleggen van een voorbereidende magnetische veldgradiënt gedurende een voorbereidingstijd, c) het bemonsteren van het resonantiesignaal tijdens een meettijd, d) het herhalen van meetcycli telkens met een andere waarde van de 15 tijdintegraal van de onder b) genoemde magnetische veldgradiënt.

De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voor het bepalen van de kernmagnetisatieverdeling in een deel van een lichaam, welke inrichting bevat: a) middelen voor het opwekken van een stationair homogeen magneetveld, 20 b) middelen voor het opwekken van een hoogfrequente elektromagnetische excitatiepuls, c) middelen voor het opwekken van een voorbereidende magnetische veldgradiënt gedurende een voorbereidingstijd, d) bemonsteringsmiddelen voor het bemonsteren gedurende een meettijd 25 van een, met de onder a) en b) genoemde middelen, opgewekt resonantiesignaal na conditionering van het resonantiesignaal gedurende een voorbereidingstijd met de met de onder c) genoemde middelen opgewekte magnetische veldgradiënt, e) verwerkingsmiddelen voor het verwerken van de door de bemonsterings-^ middelen geleverde signalen en, f) besturingsmiddelen voor het besturen van de onder b) tot en met e) genoemde middelen voor het opwekken, conditioneren, bemonsteren en ver- .· Γ ; : · 3 PHN 11.462 2 a * werken van een aantal resonantiesignalen, waarbij elk resonantiesignaal steeds in een voorbereidingstijd wordt geconditioneerd, waarbij de besturing smiddelen aan onder c) genoemde middelen stuursignalen toevoeren voor het instellen van de sterkten en/of tijdsduur van de magnetische 5 veldgradient waarbij met betrekking tot de magnetische veldgradiënt telkens na elke herhaling van cycli de integraal van de sterkte over de tijdsduur van de magnetische veldgradiënt verschillend is waarbij de besturingsmiddelen voorgeprogrammeerde computermiddelen omvatten voor het opwekken en toevoeren van stuursignalen aan de middelen voor het opwekken van hoogfrequente elektromagnetische pulsen.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit EP 0.137.420. Inrichtingen voor het bepalen van een kernmagnetisatieverde-ling in een deel van een lichaam en de basisprincipes volgens welke deze werken zijn bijvoorbeeld bekend uit het artikel "Proton NMR tomo-15 graphy" in Philips Technical Review, Volume 41, 1983/84, No. 3, blz. 73-88. Voor de verklaring van hun constructie en de basisprincipes van hun werking wordt hier naar dit artikel verwezen.

Bij een werkwijze, beschreven in EP 0......137.420 wordt een te onderzoeken lichaam aan een sterk, stationair homogeen magneetveld 20

Bo onderworpen, waarvan de richting samenvalt met bijvoorbeeld de z-as van een carthesisch (x,y,z) coördinatenstelsel. Met het stationaire magneetveld Bo wordt een kleine polarisatie van de in het lichaam aanwezige kernspins verkregen en wordt de mogelijkheid geschapen om kern- spins een precessiebeweging om de richting van het magneetveld Bo te 25 laten maken. Na het aanleggen van het magneetveld Bo wordt een magnetische veldgradiënt, fungerend als selectiegradiënt, aangelegd en tege- ey lijkertijd een < - radiofrequentiepuls opgewekt, die de magnetisatie- richting van de in een geselecteerde plak aanwezige kernen over een hoek λ’ draait. Na het beëindigen van de V-- puls zullen de kernspins 30 gaan precederen rond de veldrichting van het magneetveld Bo en een resonantiesignaal opwekken (FID-signaal). Er worden na de \ - puls tegelijkertijd veldgradiënten Gy, Gx en Gz aangelegd waarvan de veldrichting samenvalt met die van het magneetveld Bo en de gradiëntrichtingen in respectievelijk de y-, x- en z-richting staan. De veldgradiënten GX/ 35

Gy en Gz dienen respectievelijk ter refasering en codering van de kernspins in respectievelijk de x-, y- en z-richting. Na het beëindigen van de drie bovengenoemde veldgradiënten wordt na een 180° echopuls een ·: ·> 2 9

Pffii 11.462 3 . 1 • ....................... :%.

veldgradiënt Gx aangezet waarbij een echo-resonantiesignaal van het oorspronkelijke FID-signaal wordt bemonsterd.

Ter verkrijging van een beeld van een geselecteerd deel wordt een meetcyclus een aantal malen herhaald met telkens voor elke cyclus 5 een andere waarde van de tijdintegraal van de veldgradiënt Gy en/of Gz.

Door nu de Fourriertransformaties van de resonantiesignalen te rangschikken naar toenemende grootte van de tijdintegraal van de veldgradiënt Gy enerzijds en de veldgradiënt Gz anderzijds en deze te onderwerpen aan een Fourriertransformatie in de y-richting en daarna in de 10 z-richting, wordt een spindichtheidsdistributie verkregen als functie van x,y en z.

Volgens de werkwijze beschreven in de octrooiaanvrage EP

0.137.420, is het voor het opwekken van een resonantiesignaal noodzakelijk dat tussen de voorbereiding en het meten een 180" echopuls wordt 15 opgewekt opdat een kernspinechosignaal wordt gegenereerd. Een bezwaar van de bekende werkwijze is dat vanwege het gebruik van 180"-pulsen in de relatief korte tijdsduur van een meetcyclus, er sprake is van een hoge radiofrequentiebelasting, hetgeen ongunstig is zowel voor bijvoorbeeld een te onderzoeken patiënt als voor een hoog-frequentie-pulszen-20 der. Een bezwaar is tevens dat het gebruik van 180*-pulsen tussen voorbereidingstijd en meettijd en het in acht nemen van een wachttijd tussen opeenvolgende cycli, resulteert in een onnodige lengte van de expe-rimenteertijd daar b.v. tijdens de wachttijd geen enkele actie wordt ondernomen, hetgeen de kans op artefacten in het beeld ten gevolge van 25 bewegingen van bijvoorbeeld een te onderzoeken patiënt vergroot.

Het is het doel van de uitvinding in een werkwijze en in een inrichting te voorzien waarmee NMR-beelden worden gemaakt waarbij het wachten tussen elke twee opeenvolgende cycli vrijwel of zelfs geheel achterwege kan blijven, zodat op een snellere wijze dan bij de inverse sion recovery methode, bijvoorbeeld de spindichtheidsverdeling of the longitudinale relaxatietijd T-j bepaald kan worden en waarbij een hoge radiofrequentiebelasting van een te onderzoeken patiënt en apparatuur vermeden wordt. Met behulp van de uitvinding zijn verdere voordelen te bereiken te weten: hetzij de hoogste beeldfrequentie te versterken zo-dat een opscherping van de randen in het beeld optreedt, hetzij de hoogste beeldfrequentie extra te filteren, zodat een verbetering van de signaal/ruis-verhouding optreedt.

''*22*9

* V

PHN 11.462 4

Een werkwijze van de in de aanhef vermelde soort heeft volgens de uitvinding tot kenmerk dat de toegepaste elektromagnetische pulsen slechts excitatiepulsen in de vorm van n“-pulsen zijn, dat de elkaar opvolgende meetcycli direct of nagenoeg direct op elkaar aansluiten en 5 dat de kernspins met een ten opzichte van de tijdens de voorbereidingstijd aangelegde magnetische veldgradiënt geïnverteerde magnetische veldgradiënt worden gerefaseerd.

Door het opwekken van een hoogfrequente elektromagnetische ^“puls met 0-Ca< 90 zal de magnetische M onder een hoek a om de richting 10 van het homogene stationaire magneetveld Bo precederen zodat het uiteindelijk te verkrijgen resonantiesignaal evenredig zal zijn met de transversale component van de magnetisatie M. Deze transversale component zal enige tijd na het resonantiesignaal niet meer aanwezig zijn doordat enerzijds een tijdens een meettijd aanwezige veldgradiënt voor 1® een verdere defasering in de meetrichting zorgt en anderzijds de grootte van deze component wordt verkleind door T2~relaxatie· De longitudinale component M, van de magnetisatie M zal echter intussen naar zijn oorspronkelijke grootte toegroeien door T-j-relaxatie. Na beëindiging van de meetperiode kan met inachtneming van slechts een zeer korte 20 wachttijd (orde grootte meettijd) of zelfs zonder wachttijd eenzelfde meetcyclus worden herhaald. Een tweede A'-'puls doet de longitudinale component M; van de ten gevolge van de eerste ^-puls oorspronkelijk on- der een hoekA* om de richting van het stationaire homogene magneetveld

Bo precederende magnetisatie M, onder een hoekV om dezelfde richting 25 precederen. Het uiteindelijk te verkrijgen meetsignaal zal evenredig zijn met de transversale component van de oorspronkelijk longitudinale component M van de magnetisatie M.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat een of meer sequenties van een aantal cy-30 cli wordt/worden uitgevoerd met verschillende sterkten van de excita- tiepuls en/of verschillende waarden van een repetitietijd T van opeen- volgende excitatiepulsen. De beeldintensiteit per beeldelement hangt af van de in een geëxciteerde laag locaal aanwezige protonendichtheid p, de longitudinale relaxatietijd Tf, de transversale relaxatietijd T2, 35 zijnde bij benadering de drie samenstellende componenten van de kern-magnetisatieverdeling in de laag. Met voornoemde verdere uitvoeringsvorm kunnen twee of meer beelden van de geselecteerde laag verkregen * .........:...... > PHN 11.462 5 worden, waarin verschillende typen weefsels of weefseltoestanden het best herkend kunnen worden daar die beelden afgestemd kunnen worden op de protonendichtheid p en de relaxatietijden T-j en T2.

Een verdere uitvoeringsvorm heeft het kenmerk dat per 5 meetcyclus, N resonantiesignalen worden bemonsterd gedurende N op elkaar volgende meettijden, waarbij de gradiëntrichting van een tijdens een meettijd aanwezige magnetische veldgradiënt steeds in een opvolgende meettijd wordt geïnverteerd. Het op bovenstaande manier genereren van meer dan één resonantiesignaal per cyclus, maakt het 10 mogelijk op bekende wijze de transversale relaxatietijd T2 te berekenen uit de lijn door de logarithme van de amplituden van de resonantiesignalen in een cyclus uitgezet tegen de tijd.

Een verdere uitvoeringsvorm heeft het kenmerk dat de voorbereidende magnetische veldgradiënt tijdens de voorbereidingstijd wordt ^ geïnverteerd, waarbij de amplitude constant blijft en waarbij de tijds-duren t-[ en t2 gedurende welke respektievelijk de voorbereidende magnetische veldgradiënt en zijn tijdens de voorbereidingstijd geïnverteerde de amplituden aannemen, variabel zijn en dat de som van de tijdsduren ti + t2 gelijk aan de voorbereidingstijd is.

20

Wanneer de constante delen van gradientgolfvormen digitaal opgeslagen worden en de waarde van de gradiënt door middel van slechts de parameters t1 en t2 van cyclus tot cyclus gevarieerd kan worden, is er minder computertransporttijd nodig tussen twee cycli dan wanneer telkens een totaal nieuwe gradiëntgolfvorm geladen zou moeten worden voor het begin van elk nieuwe cyclus.

Een verder uitvoeringsvorm heeft het kenmerk dat ter defase-ring van ongewenste componenten van de magnetisatie in een meetrich-ting, een magnetische veldgradiënt in een meettijd direct na een te meten resonantiesignaal, direct na afloop van een meettijd enige tijd wordt aangehouden en/of een magnetische veldgradiënt vóór opwekking van een Si puls in een cyclus enige tijd wordt aangezet.

Een verdere uitvoeringsvorm heeft het kenmerk dat gedurende een bewegingsperiode van een te onderzoeken object resonantiesignalen worden gegenereerd die corresponderen met verschillende fases van de 35 periode van de beweging van het object, welke resonantiesignalen tot beelden verwerkt worden die in een volgorde kunnen worden weergegeven.

Deze zogenaamde multiphase getriggerde beelden geven chronologisch

- Λ « Λ ·. / V ίΛ S

PHN 11.462 6 weergegeven een compleet beeld van de chronologische fases van een beweging sper iode van het object (bijvoorbeeld het hart) .

Een verdere uitvoeringsvorm heeft het kenmerk dat uit de uit minstens twee, met betrekking tot hetzij de hoek ~< en/of de repetitie-g tijd tussen twee opeenvolgende A-pulsen verschillende cycli verkregen intensiteiten van volume-elementen in een beeld, de longitudinale relaxatietijd T-j per volume element berekend wordt.

Een verdere uitvoeringsvorm heeft het kenmerk dat de longitudinale relaxatietijd T1 berekend wordt uit de formule: io ' , . , - Γ*/τ; j

w X>Wv v - O V

i ; s __ . ^ 4 # T* \

4 o 1J

waarin lp de intensiteit van een volume-element p, de hoek Λ de repetitietijd de longitudinale relaxatietijd T-j en c een 15 constante is die niet van ,T^ of T-j afhangt. Wanneer de intensiteiten van volume-elementen in een beeld gemeten worden uit tenminste twee met betrekking tot de hoek-s en/of de repetitietijd TKverschillende cycli, kan met behulp van bovenstaande formule de longitudinale relaxatietijd T1 per volume-element uit tenminste twee vergelijkingen met 20 twee onbekenden berekend worden (namelijk lp, zijn bekend, c en

Tl zijn onbekend).

Een verdere uitvoeringsvorm heeft het kenmerk dat de tijdens de voorbereidingstijd aangelegde magnetische veldgradiënt een lineaire combinatie bevat van twee onderling loodrechte magnetische veldgradiën-25 ten. Hierdoor wordt een codering van de kernspins in twee onderling loodrechte richtingen bewerkstelligd, zodat een driedimensionaal beeld van een geëxciteerde plak wordt verkregen.

Een verdere uitvoeringsvorm heeft het kenmerk dat de resonan-tiesignalen van de met betrekking tot de waarde van de tijdintegraal 30 van de voorbereidende magnetische veldgradiënt verschillende cycli, in volgorde van hetzij afnemende absolute waarde hetzij toenemende absolute waarde van de tijdintegraal worden bemonsterd. Hiermee wordt bereikt dat of de hoogste beeldfrequenties worden versterkt zodat een opscher-ping van de randen in het beeld optreedt, of de hoogste beeldfrequen-35 ties zodanig extra gefilterd worden dat verlaging van de signaal/ruis-verhouding optreedt.

En inrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat met 3552245 PHN 11.462 7 de stuursignalen volgens een voorgeprogrammeerd schema, slechts s-pulsen met 90 en geïnverteerde magnetische veldgradiënten in een voorbereidingstijd of meettijd opwekbaar zijn.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van een inrichting heeft het ken-5 merk dat de bemonster ingsmiddelen de resonantiesignalen van de met betrekking tot de waarde van de tijdintegaal van de voorbereidende magnetische veldgradiënt verschillende cycli, in volgorde van hetzij afne-mende absolute waarde hetzij toenemende absolute waarde van de tijdin-tegraal bemonsteren.

10 De uitvinding zal verder worden toegelicht aan de hand van een in figuur 1 weergegeven pulssequentie van een uitvoeringsvoorbeeld, een in figuur 2 weergegeven zogenaamde ( -x. “-T)^ pulsreeksen en een in figuur 3 weergegeven flow chart van een werkwijze volgens de uitvinding.

In het uitvoeringsvoorbeeld wordt een rechtsdraaiend orthonor-15 maal assenstelsel beschouwd waarbij een statisch-homogeen, magneetveld B0 langs de z-as en een hoogfrequent elektromagnetisch veld langs de y-as is gericht. Tevens zijn er spoelen voor het produceren van (3χ, Gy en Gz gradiënten, respectievelijk in de x-, y- en z-richting. Een patiënt is horizontaal gepositioneerd met de z-as verticaal en de y-as 20 horizontaal langs de lengte van de patiënt.In het vervolg geeft een +,-notatie, bijvoorbeeld in Gy, aan of veldrichting van een veldgradiënt positief respectievelijk negatief is.

In interval 1, begrensd door de tijdstippen t=-ta en t=ta, T* wordt een magnetische veldgradiënt Gy aangelegd en tegelijkertijd een 25 hoofgequent elektromagnetische % - puls opgewekt. (In de praktijk ligt tussen 20 en 80 graden) . Dit heeft tot gevolg dat in het vlak Y=YQ de kernspins worden geëxciteerd, dat wil zeggen dat de magnetisatie, die gegenereerd wordt door kernspins in het vlak Y=Yq, onder een hoekN' om

O

de z-as precedeert. Ten gevolge van de bandbreedte van de \-puls worden 20 kernspins niet alleen in het vlak Y=Y0, maar ook in de directe omgeving daarvan geëxciteerd. Door verandering van de frequentie van de λ-“puls kunnen kernspins in een willekeurig ander vlak parallel aan het vlak Y=Y0 worden geëxciteerd.

In interval 2, begrensd door de tijdstippen t=ta en t=tb, 35 — — r # worden drie magnetische veldgradiënten Gx, Gy en Gz aangelegd. Omwille van tijdwinst zijn deze drie veldgradiënten in hetzelfde tijdinterval aangelegd. Omdat hierin echter geen -'.-pulsen worden opgewekt, kunnen de P. 'A Π 9 ? ί PHN 11.462 8 effecten van de veldgradiënten afzonderlijk worden beschouwd. De negatieve gradiënt Gy refaseert de kernspins in de y-richting zó dat de kernspins die selectief geëxciteerd zijn in en in de directe omgeving van het vlak Y=Y0, geen fasediscriminatie meer kennen in de y-richting-5 . Derhalve geldt bij benadering: ( Τ' / _ , I « ^ l , ^ ^ J — j (refaseringsconditie) (1)

/ * J * ^ lJ

10 (De factor T in het linkerlid compenseert voor het feit dat de '•-puls slechts effektief werkt halverwege het interval, begrensd door de tijdstippen t =-ta en t = ta) .

Aldus wordt het uiteindelijk te verkrijgen signaal gemaximaliseerd, immers, wanneer de afzonderlijke kernspins uit fase om de z-as zouden 15 precederen, zou de transversale component van de magnetisatie, die e-venredig is met het uiteindelijke meetsignaal, nagenoeg gelijk nul

_ V

zijn. De magnetische veldgradiënten Gx en Gz dienen om de kernspins in respectievelijk de x- en z-richting te defaseren. In de laatste richting wordt hierdoor een fasecodering gerealiseerd.

^ In interval 3, begrensd door de tijdstippen t^j-, en t=tc, „ -t“ wordt een positieve gradient Gx aangelegd voor het in de x-richting re-faseren van de kernspins, die op het moment dat de fasediscriminering in de x-richting teniet is gegaan in het vlak Y=YQ een spinecho zullen vormen. Dit moment, t=te, vindt men uit de volgende vergelijking: 25 1 <3 — r* - - (spinecho conditie) (2) I ~ ^ ; t *

J V

30 -r.

—' o r

Na het tijdstip t*te worden de kernspins door de gradiënt Gx in de i x-richting verder gedefaseerd. Omdat de magnetisatie M onder een hoek % ' om de z-as precedeert, is het uiteindelijk verkregen resonantiesignaal 35 evenredig met de transversale component Mt van de magnetisatie M. Deze transversale component Mt zal na enige tijd niet meer aanwezig zijn r doordat enerzijds de veldgradiënt Gx voor een verdere defasering zorgt » \ r\ i :¾ ' f Λ '* V./ ** J * 1 * ?HN 11.462 9 sn anderzijds de grootte van de component M^. verminderd wordt door T2~ relaxatie. De longitudinale component M zal intussen in grootte zijn vergroot door Ti-relaxatie.

Na het tijdstip t=tc kan zonder wachttijd of met inachtne-ming van slechts een korte wachttijd eenzelfde cyclus worden herhaald.

Een hoogfrequent elektromagnetische puls van de volgende cyclus doet de o longitudinale component M.· van de ten gevolge van de eerste -n-puls on-der een hoek *' om de z-as precederende magnetisatie M onder een hoek^° precederen. Het uiteindelijk te verkrijgen signaal is evenredig met de 10 i transversale magnetisatie Mt:

Mfc = M. sin ~\ (3)

De longitudinale magnetisatie M- is gelijk aan: » , ✓ M- = M cos -N (4) > '·" » 3ij een volgende cyclus wordt de component M wederom door een λ - puls 15 ' -'·* over een hoek;·* gedraaid en is het uiteindelijk verkregen signaal even- redig met de transversale component van de component .De trans versale component van component draagt niet bij tot het meetsignaal 4- omdat de veldgradiënt Gx na het resonantiesignaal voor een verdere de-2Q fasering zorgt zodat vóór het begin van een nieuwe cyclus er geen component in de transversale (meet)-richting meer aanwezig is.

f

De functie van de magnetische veldgradiënt Gz is het verschaffen van een fasecodering in de z-richting. Wanneer namelijk de

T

veldgradiënt op tijdstip t = t^ is afgezet, zullen kernen langs de 25 z-richting eenzelfde precessiefrequentie maar een verschillende preces-siefase hebben. De fasehoekverandering die een kern afhankelijk van zijn positie in de z-richting heeft ondergaan, zal evenredig zijn met de locale sterkte van de veldgradiënt Gz\ De som van alle spinvector-bijdragen N van een kolom kernen in de z-richting is evenredig met een specifieke beeldfrequentie in de z-richting ter plaatse van de kolom-kernen. De grootte van deze som is evenredig met de grootte van Gz.

Door bovenstaande cyclus een aantal malen voor verschillende Γ waarden van de veldgradiënt G2' te herhalen, kan een volledig tweedimensionaal beeld van een geselecteerde plak in het z-x vlak 2g werden verkregen.

Het is beslist niet noodzakelijk na het tijdstip t=tc een nieuwe meetcyclus te starten. Door de gradiëntrichting van een tijdens de meettijd (tb-tc) aanwezig magnetische veldgradiënt G* een . · % / Λ * · * - #

... V 7 W

PHN 11.462 10 ende meettijd te inverteren, is het mogelijk een tweede resonantiesig-naal op tijdstip t=te2 te genereren en te bemonsteren.

Figuur 2 geeft een zogenaamde ( T ) , - puls-reeks voor, dat wil zeggen een reeks van N -N°-pulsen, die met tussenpo-5 zen achterelkaar opgewekt worden. Wanneer voor de eerste ^“-puls de magnetisatie M langs de z-as is gericht en vlak voor elke -se-puls de· transversale magnetisatie Mt door defasering en relaxatie nagenoeg gelijk nul is, geldt voor de transversale magnetisatie , vlak na de N-de -χ e-puls, de volgende relatie: “ - m·,, ^ )<l ” ' ; ,!’

w ·— ^ J

met (6) M .

jg t ® ν^'ΆΛ/U

~ ‘* * ri\

Μ L i — £- J

h.-3 - -- (7)

^ lK,“V

20 N/- . ’ .· ........~ (8) W 4 T* ^ - WW ^ js.

waarbij de repetitietijd, T-| de longitudinale relaxatietijd, Mto de transversale magnetisatie voor N?o en Mte een transversale evenwichts-magnetisatie is. Zoals vergelijking (5) laat zien gaat de transversale 25 magnetisatie Mt(, > , na N .^“-pulsen, naar een transversale evenwichtsmag-netisatie Mte toe. Dit effect wordt het zogenaamde inschakeleffekt genoemd. wanneer nu na elke O-puls van een (-.-/-1, ). , - pulsreeks met behulp van de gradiënten zoals in het uitvoeringsvoorbeeld van figuur 1, resonantiesignalen worden gegenereerd die met betrekking tot de » 30 waarde van de tweede veldgradiënt verschillende cycli in volgorde van afnemende waarde van de veldgradiënt Gz worden bemonsterd, dan worden de amplituden van de resonantiesignalen die corresponderen met relatief grote waarden van Gz' relatief versterkt zoals uit vergelijking (5) blijkt. Dit betekent een versterking van de hoogste beeldfrequen-35 ties en zodoende een opscherping van de randen in het beeld. Wanneer echter de signalen opgemeten in het begin van de pulsreeks met een zodanige factor, kleiner dan één, worden vermenigvuldigd dat deze ver- •1 τ * \

·.· ·.· V

PHN 11.462 11 sterking (voor een gemiddelde- of stel waarde van T-j) , wordt geëlimineerd dan zal deze opscherping niet optreden, maar is daarmee wel de ruisinhoud van het beeld, met name in het hoogfrequente deel van het spectrum, overeenkomstig verminderd.

5 In figuur 3 geeft 1 een initieer eenheid aan waarin vóór een experiment de instelwaarden van gedurende een experimenteertijd vaste parameters worden ingebracht. Deze instelwaarden kunnen betrekking hebben op bijvoorbeeld amplituden van toegepaste magnetische veldgradiën-ten, een totale hoeveelheid N te genereren echoresonantiesignalen (bij- 10 voorbeeld N=*128 of 256), een echoresonantiesignaal nummer m en een samplefrequentie. In 2 wordt een echoresonantiesignaal nummer m bepaald, gelijk aan de instelwaarde van het nummer m plus één. Vervolgens wordt in 3 een veldgradiënt Gy aangezet en een - puls opgewekt. Daarna vindt in 4 opwekking van veldgradiënten Gy, G^ en M agz‘ plaats. Daarna wordt in 5 een veldgradiënt G^ aangezet en het resonantiesignaal bemonsterd. Afhankelijk van de vraag of meer dan één echoresonantiesignaal in één cyclus moet worden opgewekt en bemonsterd, wordt in 6 het veldgradiënt Gx geïnverteerd, daardoor wordt een echoresonantiesignaal opgewekt,dat wordt bemonsterd. Wanneer de totale hoeveelheid N resonan- 20 tiesignalen geschikt voor het vormen van een beeld gedurende het experiment niet is gegenereerd en bemonsterd, met andere woorden ra<. N, dan wordt een nieuwe cyclus gestart. Wanneer m=N, wordt het experiment gestopt.

25 30 35 7* \ A t ·:, ✓ ’ % - ’ * \

Claims

1. Werkwijze voor het bepalen van een kernmagnetisatieverdeling in een deel van een lichaam, waarbij een stationair homogeen magneetveld wordt opgewekt, waarin het deel van het lichaam zich bevindt, welke werkwijze meetcycli met de volgende stappen omvat: 5 a) het door middel van hoogfrequente elektromagnetische pulsen beïnvloeden van kernspins in het gekozen deel in het lichaam, welke e- lektromagnetische pulsen c< “-pulsen bevatten die de magnetisatie- o richting van kersnpins in het deel over een hoeks met 0 < 90 draait, 10 b) het aanleggen van een voorbereidende magnetische veldgradiënt gedurende een voorbereidingstijd, c) het bemonsteren van het resonantiesignaal tijdens een meettijd, d) het herhalen van meetcycli telkens met een andere waarde van de tijdintegraal van de onder b) genoemde magnetische veldgradiënt, 15 met het kenmerk dat de toegepaste elektromagnetische pulsen slechts ex-citatiepulsen in de vorm van “-pulsen zijn, dat de elkaar opvolgende meetcycli direct of nagenoeg direct op elkaar aansluiten en dat de kernspins met een ten opzichte van de tijdens de voorbereidingstijd aangelegde magnetische veldgradiënt geïnverteerde magnetische veldgra-2D dient worden gerefaseerd.

2. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat een of meer sequenties van een aantal cycli wordt/worden uit gevoerd met verschillende sterkten van de excitatiepuls en/of verschillende waarden van een repetitietijd T, van opeenvolgende excitatiepul- r\ 25 sen.

3. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat per meetcyclus, N resonantiesignalen worden bemonsterd gedu rende N op elkaar volgende meettijden, waarbij de gradiëntrichting van een tijdens een meettijd aanwezige magnetische veldgradiënt steeds in 30 een opvolgende meettijd wordt geïnverteerd.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat de voorbereidende magnetische veldgradiënt tijdens de voorbereidingstijd wordt geïnverteerd, waarbij de amplitude constant blijft en waarbij de tijdsduren t-| en t2 gedurende welke respectievelijk de 35 voorbereidende magnetische veldgradiënt en zijn tijdens de voorbereidingstijd geïnverteerde de amplituden aannemen, variabel zijn en dat de som van de tijdsduren t-| + t£ gelijk aan de voorbereidingstijd is. Λ ') ' Λ ;« .♦·* · ;· / 1 -U» ·. ·* J W PHN 11.462 13

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat ter defasering van ongewenste componenten van de magnetisatie in een meetrichting,een magnetische veldgradiënt in een meettijd direct na een te meten resonantiesignaal direct na afloop van een meettijd g enige tijd wordt aangehouden en/of een magnetische veldgradiënt vóór opwekking van een *-puls in een cyclus enige tijd wordt aangezet.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat gedurende een bewegingsperiode van een te onderzoeken object resonantiesignalen worden gegenereerd die correponderen met verschil- IQ lende fases van de periode van de beweging van het object, welke resonantiesignalen tot beelden verwerkt worden die in een volgorde kunnen worden weergegeven.

7. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies met het ken- > merk dat uit de uit minstens twee, met betrekking tot hetzij de hoek-s en/of de repetitietijd tussen twee opeenvolgende \ ’-pulsen ver schillende cycli verkregen intensiteiten van volume-elementen in een beeld, de longitudinale relaxatietijd T-j per volume element berekend wordt.

8. Werkwijze volgens conclusie 7 met het kenmerk dat de longitu-20 dinale relaxatietijd Ti, berekend wordt uit de formule - — r\ s { — ' ‘v —Γ31 —m 'Γ .'T% ! .-V - ^'r> j waarin lp de intensiteit van een volume-element p, de hoek 'n , de repetitietijd T_^ , de longitudinale relaxatietijd T-j en c een con-25 stante is die niet van ,T^ of T-] afhangt.

9. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de tijdens de voorbereidingstijd aangelegde magnetische veldgradiënt een lineaire combinatie bevat van twee onderling loodrechte magnetische veldgradiën-ten.

10. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies met het ken merk dat de resonantiesignalen van de met betrekking tot de waarde van de tijdintegraal van de voorbereidende magnetische veldgradiënt verschillende cycli, in volgorde van hetzij afnemende absolute waarde hetzij toenemende absolute waarde van de tijdintegraal worden bemonsterd.

11. Inrichting voor het bepalen van de kernmagnetisatieverdeling in een deel van een lichaam, welke inrichting bevat: a) middelen voor het opwekken van een stationair homogeen magneetveld, 4502243 PHN 11.462 14 b) middelen voor het opwekken van een hoogfrequente elektromagnetische excitatiepuls, c) middelen voor het opwekken van een voorbereidende magnetische veld-gradiënt gedurende een voorbereidingstijd, 5 d) bemonsteringsmiddelen voor het bemonsteren gedurende een meettijd van een, met de onder a) en b) genoemde middelen, opgewekt resonan-tiesignaal na conditionering van het resonantiesignaal gedurende een voorbereidingstijd met de met de onder c) genoemde middelen opgewekte magnetische veldgradiënt, ^ e) verwerkingsmiddelen voor het verwerken van de door de bemonsteringsmiddelen geleverde signalen en, f) besturingsmiddelen voor het besturen van de onder b) tot en met e) genoemde middelen voorhet opwekken, conditioneren, bemonsteren en verwerken van een aantal resonantiesignalen, waarbij elk resonantie-15 signaal steeds in een voorbereidingstijd wordt geconditioneerd, waarbij de besturingsmiddelen aan onder c) genoemde middelen stuursignalen toevoeren voor het instellen van de sterkten en/of tijdsduur van de magnetische veldgradiënt waarbij met betrekking tot de magnetische veldgradiënt telkens na elke herhaling van cycli, de in- 20 tegraal van de sterkte over de tijdsduur van de magnetische veldgradiënt verschillend is waarbij de besturingsmiddelen voorgeprogranimeerde coraputermiddelen omvatten voor het opwekken en toevoeren van stuursignalen aan de middelen voor het opwekken van hoogfrequente elektromagnetische pulsen, met het kenmerk dat met de stuursignalen 25 volgens een voorgeprogrammeerd schema, slechts “-pulsen met 0 <. ïs. 90 en geïnverteerde magnetische veldgradiënten in een voorbereidingstijd of meettijd opwekbaar zijn.

12. Inrichting met het kenmerk dat de bemonsteringsmiddelen de resonantiesignalen van de met betrekking tot de waarde van de tijdinte-30 graal van de voorbereidende magnetische veldgradiënt verschillende cycli, in volgorde van hetzij afnemende absolute waarde hetzij toenemende absolute waarde van de tijdintegraal bemonsteren. 35 3. n o ? \ o