NL8602821A - Werkwijze en inrichting voor het bepalen van gecorrigeerd mri oppervlaktespoelbeeld. - Google Patents

Description

i PHN 11.940 1 4 * N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken.

'Werkwijze en inrichting voor het bepalen van gecorrigeerd MRI oppervlaktespoelbeeld".

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bepalen van een kernmagnetisatieverdeling in een deel van een lichaam waarin resonantiesignalen worden opgewekt waarbij detectie van een eerste groep resonantiesignalen plaatsvindt met gebruikmaking van een 5 oppervlaktespoel en waarbij detectie van een tweede groep resonantiesignalen plaatsvindt met gebruikmaking van een lichaamsspoel.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting voor het bepalen van een kernmagnetisatieverdeling in een deel van een lichaam, welke inrichting een oppervlaktespoel voor detectie van een 10 eerste groep resonantiesignalen, reconstructiemiddelen voor althans de eerste groep resonantiesignalen en verwerkingsmiddelen voor het bepalen van de kernmagnetisatieverdeling uit de eerste groep resonantiesignalen omvat en welke inrichting tevens een lichaamsspoel voor detectie van een tweede groep resonantiesignalen en reconstructiemiddelen voor de tweede 15 groep resonantiesignalen omvat.

Als ontvangstspoelen voor detectie van resonantiesignalen bij MRI (Magnetic Resonance Imaging) van bijvoorbeeld een patiënt worden zowel lichaamsspoelen, - dat zijn ontvangstspoelen die het gehele lichaam van de patiënt omvatten of dat zijn ook wel ontvangstspoelen 20 die bijvoorbeeld het gehele hoofd omvatten -, als oppervlaktespoelen, -dat zijn locale spoelen die gebruikt worden voor beeldvorming van bepaalde delen van het lichaam, zoals bijvoorbeeld ogen, kniegewrichten, nek en gedeelten van de ruggegraat gebruikt.

üit het Europese octrooischrift EP 0 187 389 is een 25 inrichting bekend waarin een werkwijze wordt uitgevoerd waarbij magnetische resonantiesignalen opgewekt in een deel van een lichaam worden gedetekteerd met zowel een lichaamsspoel als met een oppervlaktespoel, en dat ter verkrijging van een beeld uit resonantiesignalen in een ontvanger, die resonantiesignalen detekteert, 30 geschakeld wordt tussen de resonantiesignalen van de lichaamsspoel en de resonantiesignalen van de oppervlaktespoel om respectievelijk een globaal beeld en een locaal beeld van een bepaald deel van het lichaam 8602821 i PHN 11.940 2 t te verkrijgen. Behalve deze mogelijkheid om selectief gebruik te maken van resonantiesignalen opgewekt in de lichaamsspoel respectievelijk in de oppervlaktespoel, worden ook wel zowel in de lichaamsspoel als in de oppervlaktespoel opgewekte resonantiesignalen aan de ontvanger 5 doorgegeven ter vergroting van de signaal-ruis-verhouding van het signaal waaruit verder een beeld wordt gereconstrueerd.

Een nadeel is dat in het geval de resonantiesignalen afkomstig zijn van een oppervlaktespoel een uit de resonantiesignalen gereconstrueerd beeld een groot verschil in intensiteit laat zien in 10 beeldwaarden bijvoorbeeld afkomstig van geexciteerde spins dichtbij de oppervlaktespoel en in beeldwaarden bijvoorbeeld afkomstig van geexciteerde spins op grotere afstand van de oppervlaktespoel, tengevolge van het feit dat de gevoeligheid van de oppervlaktespoel niet-uniform over een te meten lichaam verdeeld is. Een beeld gereconstrueerd 15 uit resonantiesignalen van een lichaamsspoel vertoont dit effekt nagenoeg niet, vanwege het feit dat de lichaamsspoel in hoge mate een uniforme gevoeligheid heeft ten aanzien van een te meten lichaam.

Het is het doel van de uitvinding om in een werkwijze en inrichting te voorzien waarbij in een beeld afkomstig van 20 resonantiesignalen van een oppervlaktespoel nagenoeg geen intensiteitsverschillen meer vóórkomen die het gevolg zijn van een niet-uniforme gevoeligheid van de oppervlaktespoel.

Een werkwijze volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk dat met informatie verkregen uit de tweede groep 25 resonantiesignalen een correctie wordt uitgevoerd op gegevens, die afgeleid zijn uit de eerste groep resonantiesignalen.

Een inrichting volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk, dat de verwerkingsmiddelen geprogrammeerde middelen bevatten om met informatie verkregen uit de tweede groep resonantiesignalen een 30 correctie uit te voeren op gegevens, die zijn afgeleid uit de eerste groep resonantiesignalen.

Er wordt gebruik gemaakt van het feit dat de oppervlaktespoel, die als nadeel een inhomogene gevoeligheid heeft over het van belang zijnde gebied, als voordeel ten opzichte van de 35 lichaamsspoel een in het algemeen veel grotere signaal-ruis-verhouding heeft dan de lichaamsspoel en van het feit dat de lichaamsspoel, die als nadeel de kleinere signaal-ruis-verhouding heeft, als voordeel ten 8602821 \ PHN 11.940 3 opzichte van de oppervlaktespoel een nagenoeg homogene gevoeligheid heeft over het van belang zijnde gebied. De correctie maakt van de voordelen van lichaamsspoel en oppervlaktespoel gebruik, door zowel gebruik te maken van informatie uit resonantiesignalen van een 5 lichaamsspoelbeeld en een oppervlaktespoelbeeld, waarbij het niet nodig is dat de oppervlaktespoel een voorafbepaalde vorm heeft en een voorafbepaalde positie heeft ten opzichte van een te onderzoeken patiënt. Het zij hier vermeld dat in het geval de oppervlaktespoel een voorafbepaalde vorm en een voorafbepaalde positie ten opzichte van de 10 patiënt heeft, dat dan de correctie van de niet-uniformiteit van de oppervlaktespoel probleemloos verloopt omdat dan een correctie gebruik maakt van een apriori bekend niet-uniformiteits-verloop van de spoel en de gevoeligheid hiermee uniform gemaakt kan worden door beeldwaarden van een beeld verkregen uit de resonantiesignalen te delen door bijbehorende 15 waarden uit dit verloop. Dit is op zich bekend uit SMRM 4 (1985) blz.

206. In de uitvinding wordt hiervan echter niet uitgegaan en moet een flexibele positionering of zelfs het gebruik van een flexibele spoel mogelijk zijn, waarbij dan niet van apriori-kennis gebruik gemaakt wordt voor niet-uniformiteits-correctie.

20 Een uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de correctie plaatsvindt na reconstructie van een oppervlaktespoelbeeld respectievelijk een lichaamsspoelbeeld uit de eerste respectievelijk de tweede groep resonantiesignalen. Alvorens de correctie uitgevoerd wordt, worden eerst 25 uit de resonantiesignalen afkomstig van de lichaamsspoel en de oppervlaktespoel beelden gereconstrueerd, bij voorkeur door middel van een meer-dimensionale Fouriertransformatie.

Een verdere uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat een beeldwaarde in een locatie van het 30 oppervlaktespoelbeeld wordt gecorrigeerd met een eerste plaatsafhankelijke correctiefactor die is bepaald uit beeldwaarden van die locatie en de directe omgeving ervan in het oppervlaktespoelbeeld en overeenkomstige beeldwaarden van het lichaamsspoelbeeld. Door per beeldelement een correctiefactor te bepalen die van beeldelementen van 35 lichaamsspoelbeeld en van beeldelementen van oppervlaktespoelbeeld gebruik maakt behorend bij dat beeldpunt en verder nog van beeldpuntinformatie in de directe omgeving van deze beeldpunten en met 8 6 0 2 n21 « PHN 11.940 4 deze correctiefactor het oppervlaktespoelbeeld te corrigeren wordt de niet-uniformiteit van de oppervlaktespoel nagenoeg tot de uniformiteit van het lichaamsspoelbeeld gebracht.

Een verdere uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de 5 uitvinding heeft het kenmerk, dat de eerste correctiefactor wordt bepaald uit het quotiënt van gewogen gemiddelde locale oppervlaktespoelbeeldwaarden en overeenkomstige gewogen gemiddelde locale lichaamsspoelbeeldwaarden. Het bepalen van het quotiënt van gewogen gemiddelde locale waarden uit lichaamsspoelbeeld en 10 oppervlaktespoelbeeld komt er feitelijk op neer dat uit beide beelden het niet-uniformiteits-verloop per beeldelement wordt geschat. Het nemen van een gewogen gemiddelde leidt hierbij tot betere resultaten dan bijvoorbeeld het nemen van een rekenkundig gemiddelde. Door verstandige keuze van weging in de schatting wordt aan beeldelementen in de direkte 15 omgeving van het desbetreffende locale beeldelement meer gewicht toegekend, dan aan eveneens meegewogen beeldpunten, die verder van het locale beeldpunt afliggen.

Een verdere uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de eerste correctiefactor wordt 20 bepaald uit het quotiënt van de som van gewogen gemiddelde locale oppervlaktespoelbeeldwaarden plus een constante en van de som van overeenkomstige gewogen gemiddelde locale lichaamsspoelbeeldwaarden plusde constante. Door bij de sommen van gewogen gemiddelde locale beeldwaarden in teller en noemer een constante op te tellen, die 25 bijvoorbeeld vier maal de standaardafwijking op de gewogen gemiddelde locale oppervlaktespoelbeeldwaarden, die afkomstig dienen te zijn uit dat deel van het beeld waar zich geen lichaam bevindt, bedraagt, wordt bereikt dat in gebieden waarin zowel de gewogen gemiddelde locale lichaamsspoelbeeldwaarde als de gewogen gemiddelde locale 30 oppervlaktespoelbeeldwaarde erg klein is ten opzichte van de constante de correctiefactor nagenoeg gelijk aan één wordt. Hiermee wordt bereikt dat achtergrond in het beeld niet benadrukt wordt door de correctie, wat zonder de constante wel het geval zou zijn.

Een verdere uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de 35 uitvinding heeft het kenmerk, dat een gecorrigeerde beeldwaarde wordt bepaald uit het quotiënt van de te corrigeren locale oppervlaktespoelbeeldwaarde en de eerste correctiefactor. Hiermee wordt 8 6 0 2 C 2 1 PHN 11.940 5 bereikt dat elke beeldwaarde in het oppervlaktespoelbeeld wordt gecorrigeerd. Het zij hier vermeld dat de beeldvormingsmethode hierin niet bepalend is; elke bekende methode kan gebruikt worden. Wel worden ter verkrijging van de beelden bij voorkeur equivalente puls-sequenties 5 gebruikt, waarbij de resolutie van de beelden niet gelijk hoeft te zijn.

Een verdere uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat een locale beeldwaarde van een gecorrigeerd beeld wordt gevormd uit een combinatie van de locale oppervlaktespoelbeeldwaarde en de overeenkomstige locale 10 lichaamsspoelbeeldwaarde. Hiermee wordt bereikt dat in bepaalde gebieden in het beeld waarbij de gevoeligheid van de oppervlaktespoel zo laag is dat de signaal-ruis-verhouding van de lichaamsspoel in grootte orde gelijk is aan de signaal-ruis-verhouding van de oppervlaktespoel, dat in die gebieden in het gecorrigeerde beeld, door een combinatie van locale 15 beeldwaarden van de spoelen te nemen, de respectieve beeldwaarden benadrukt worden al naar gelang hun signaal-ruis-verhouding. In het extreme geval dat de signaal-ruis-verhouding van de lichaamsspoel veel groter is dan de signaal-ruis-verhouding van de opprvlaktespoel, dan wordt de gecorrigeerde beeldwaarde van het oppervlaktespoelbeeld gelijk 20 aan de locale beeldwaarde van de lichaamsspoel.

Een verdere uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de locale beeldwaarde van het gecorrigeerde beeld wordt gevormd uit het produkt van de eerste correctiefactor met de locale oppervlaktespoelbeeldwaarde gesommeerd met 25 het produkt van het kwadraat van een tweede correctiefactor met de overeenkomstige locale lichaamsspoelbeeldwaarde, waarbij deze som gedeeld wordt door de som van het kwadraat van de tweede correctiefactor en het kwadraat van de eerste correctiefactor. De combinatie wordt hierdoor een lineaire combinatie, waardoor al naar gelang respectieve 30 signaal-ruis-verhoudingen een glijdende overgang van gecorrigeerde beeldelementen volgens de werkwijze met alleen de eerste correctiefactor naar gecorrigeerde beeldelementen die gelijk zijn aan bijbehorende beelelementen uit het lichaamsspoelbeeld.

Een verdere uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de 35 uitvinding heeft het kenmerk, dat de tweede correctiefactor gevormd wordt uit het quotiënt van het ruisniveau van het oppervlaktespoelbeeld en van het ruisniveau van het lichaamsspoelbeeld.

8602021 PHN 11.940 6 t

Door deze keuze van de tweede correctiefactor wordt een lineaire combinatie bereikt die uit oogpunt van minimale ruis in het gecorrigeerde beeld optimaal is.

Een verdere uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de 5 uitvinding heeft het kenmerk, dat het lichaamsspoelbeeld wordt opgenomen met een aanmerkelijk lagere resolutie dan het oppervlaktespoelbeeld. Hierdoor wordt bereikt dat de totale meet- en verwerkingstijd verkort wordt.

Een verdere uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de 10 uitvinding heeft het kenmerk, dat de eerste correctiefactor wordt bepaald uit locale beeldwaarden van het met lagere resolutie gemeten lichaamsspoelbeeld en uit locale beeldwaarden van een extra oppervlaktespoelbeeld, dat wordt opgenomen met een aanmerkelijk lagere resolutie dan het gecorrigeerde oppervlaktespoelbeeld. Hiermee wordt 15 bereikt dat de totale meet- en verwerkingstijd nog verder verkort wordt. Het is daarbij voordelig om bijvoorbeeld voor de met relatief lage resolutie opgenomen beelden bijvoorbeeld FFE (Fast Field Echo)-methode te gebruiken; FFE is een spin-warp-methode met kleine pulshoek.

Een verdere uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de 20 uitvinding heeft het kenmerk, dat bij voorafbekende vorm van de oppervlaktespoel de correctie plaatsvindt door beeldwaarden in locaties van het oppervlaktespoelbeeld te corrigeren met derde correctiefactoren die zijn bepaald uit voorafbepaalde waarden die volgen uit patroonherkenning, welke gebruik maakt van het oppervlaktespoelbeeld en 25 van het lichaamsspoelbeeld. Hierdoor wordt bereikt dat bij voorafbekende vorm van de oppervlaktespoel, maar geen voorafbekende oriëntatie van de spoel, toch zoveel mogelijk van apriori-kennis van de spoel gebruik gemaakt wordt.

Een verdere inrichting volgens de uitvinding is voorzien 30 van geheugenmiddelen voor opslag van een oppervlaktespoelbeeld verkregen uit de eerste groep resonantiesignalen en tevens voorzien van geheugenmiddelen voor opslag van een lichaamsspoelbeeld verkregen uit de tweede groep resonantiesignalen, met het kenmerk, dat in verdere geprogrammeerde middelen is voorzien voor het bepalen van eerste 35 correctiefactoren gevormd uit quotiënten van overeenkomstige gewogen gemiddelde beeldwaarden uit het oppervlaktespoel- en uit het lichaamsspoelbeeld, en voor de correctie van het oppervlaktespoelbeeld 8602821 PHN 11.940 7 met de berekende eerste correctiefactoren.

Een verdere inrichting volgens de uitvinding is voorzien van geheugenmiddelen voor opslag van een oppervlaktespoelbeeld verkregen uit de eerste groep resonantiesignalen en tevens voorzien van 5 geheugenmiddelen voor opslag van een lichaamsspoelbeeld verkregen uit de tweede groep resonantiesignalen, met het kenmerk, dat in verdere geprogrammeerde middelen is voorzien voor het bepalen van eerste correctiefactoren gevormd uit quotiënten van sommen van gewogen gemiddelde beeldwaarden uit het oppervlaktespoelbeeld plus een constante 10 en van sommen van overeenkomstige gewogen gemiddelde beeldwaarden uit het lichaamspoelbeeld plus de constante.

Een verdere inrichting volgens de uitvinding is voorzien van geheugenmiddelen voor opslag van een oppervlaktespoelbeeld verkregen uit de eerste groep resonantiesignalen en tevens voorzien van 15 geheugenmiddelen voor opslag van een lichaamsspoelbeeld verkregen uit de tweede groep resonantiesignalen, met het kenmerk, dat in verdere geprogrammeerde middelen is voorzien voor het berekenen van een gecorrigeerd beeld uit een combinatie van oppervlaktespoelbeeldwaarden en overeenkomstige lichaamsspoelbeeldwaarden.

20 Een verdere inrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat in verdere geprogrammeerde middelen is voorzien voor het bepalen van eerste correctiefactoren gevormd uit quotiënten van overeenkomstige gemiddelde beeldwaarden uit het oppervlaktespoelbeeld en uit het lichaamsspoelbeeld, voor het bepalen van een tweede 25 correctiefactor gevormd uit het quotiënt van een ruisniveau van het oppervlaktespoelbeeld en een ruisniveau uit het lichaamsspoelbeeld, waarbij de ruisniveau's bepaald zijn uit een gebied waar zich geen lichaam bevindt en voor het berekenen van het gecorrigeerde beeld uit gewogen sommen van oppervlaktespoelbeeldwaarden en 30 lichaamsspoelbeeldwaarden, met de eerste en de tweede correctiefactoren als weegfactoren.

Het zij nog opgemerkt dat correctie van het oppervlaktespoelbeeld met gebruikmaking van het lichaamsspoelbeeld zich niet hoeft te beperken tot niet-uniformiteits-correctie. Correctie van 35 bijvoorbeeld fasefouten veroorzaakt door de oppervlaktespoel behoort ook tot de mogelijkheden.

De uitvinding zal verder worden toegelicht aan de hand : 92821 PHN 11.940 8 van in een tekening weergegeven voorbeelden, waarin figuur 1a een schematische weergave is van een inrichting volgens de uitvinding, figuur 1D schematisch, in een doorsnede, spoelen voor 5 het stationaire veld en ontvangstspoelen weergeeft, figuur 2a een cirkelvormige oppervlaktespoel toont, ten opzichte van een te onderzoeken patiënt, figuur 2b in een doorsnede I-I een gevoeligheidskromme van de cirkelvormige spoel toont, 10 figuur 3a schematisch de ligging van een locaal beeldelement aangeeft ten opzichte van beeldpunten in de direkte omgeving ervan, figuur 3b frequentie-inhouden aangeeft voor beelden opgenomen met relatief lage respectievelijk relatief hoge resolutie.

15 In figuur 1a is schematisch een inrichting volgens de uitvinding weergegeven, die magneetspoelen 2 gevoed door gelijkspanningsvoeding 4 om een uniform stationair magneetveld Bq op te wekken, gradiëntspoelen 6., een zendspoel 8 voor excitatie van kernspinresonantie-signalen (Magnetic Resonance), een lichaamsspoel 20 10 voor meting van MR-signalen en een oppervlaktespoel 12 eveneens voor meting van MR-signalen bevat. Bij voorkeur bevinden zich de spoelen binnen een afscherming 14. De gradiëntspoelen 6, welke worden aangestuurd door een gradiêntspoelenstuurinrichting 16 dienen voor het opwekken van magneetveldgradiënten. De inrichting 25 bevat voorts een hf(hoogfrequent)-generator 18, welke door een referentiegenerator 20 wordt aangestuurd. Het door de hf-generator 18 opgewekte signaal 19 wordt versterkt door een hf-vermogensversterker 22. Met het uitgangssignaal 23 van de hf-vermogensversterker 22 wordt de zendspoel 8 bekrachtigd. Wanneer 30 zich in de inrichting een te onderzoeken patiënt bevindt en onder andere de zendspoel 8 wordt bekrachtigd, dan zullen in de patiënt hierdoor MR-signalen worden opgewekt. De door de lichaamsspoel 10 en de oppervlaktespoel 12 ontvangen MR-signalen 25 en 27 worden in de ontvanger 24 gedetekteerd. Voor data-acquisitie en -verwerking 35 dient de data-acquisitie en -verwerkingseenheid 30 (een computersysteem bevattende analoge en digitale interface-units). De data-acquisitie vindt plaats na signaalbemonstering van de gedetekteerde 8602821 * PHN 11.940 9 signalen 29 in de eenheid 20, welke ook voor verdere dataverwerking tot verkrijging van MR-beelden zorgt en welke geheugenmiddelen 32 bevat voor de opslag van tot beelden gereconstrueerde MR-signalen 25 en 27. De weergeefeenheid 24 5 dient er onder andere voor om de verkregen beelden weer te geven. Voor het volgens een voorafbepaald verloop schakelen van de gradiëntspoelenstuurinrichting 16 en de hf-generator 18 dient de besturings- en timingseenheid 36, welke een in twee richtingen gaande verbinding met de data-acquisitie en -verwerkingseenheid ,30 10 heeft.

In figuur 1^ zijn de magneetspoelen 2 en de lichaamsspoel 1β in doorsnede weergegeven en is tevens daarin de oppervlaktespoel 12 aangegeven. Bij wijze van voorbeeld is de oppervlaktespoel 12 aangegeven als cirkelvormige oppervlaktespoel, 15 echter elke vorm is toegestaan. De vorm van de oppervlaktespoel kan bijvoorbeeld zo gekozen worden dat de spoel zo goed mogelijk past bij de vorm van een deel van een lichaam waarvan een MR-beeld gemaakt dient te worden. De lichaamsspoel 10 en de oppervlaktespoel 12 dienen beide voor ontvangst van MR-signalen.

20 Alvorens tot de beschrijving van de overige figuren over te gaan zij hier vermeld dat twee belangrijke parameters bij ontvangstspoelen de kwaliteitsfaktor en de vulfaktor zijn. De kwaliteitsfaktor van een spoel in serieresonantie met een condensator wordt gedefinieerd als WqL/R, waarin Wq de resonantiehoekfrequentie van de seriekring is, L de 25 zelfinduktiecoëfficiënt van de spoel is en R de ohmse-verlies- weerstand van de spoel is. De vulfaktor is het quotiënt van een volume waarvan signaal wordt ontvangen en van dat gedeelte van het volume dat met de spoel is gekoppeld. Des te kleiner een spoel is des te groter de vulfaktor. Oppervlaktespoelen hebben een veel grotere vulfaktor en geven 30 een groter resonantiesignaal afkomstig van een bepaalde hoeveelheid geexciteerde spins dan een resonantiesignaal afkomstig van dezelfde hoeveelheid geexciteerde spins ontvangen met een lichaamsspoel. Daarmee is ook de signaal-ruis-verhouding van de oppervlaktespoel in het algemeen beter. De kwaliteitsfaktor van een spoel daalt aanzienlijk bij 35 aanwezigheid van een patiënt in of nabij de spoel. Het is in een aantal gevallen zinvol resonantiesignalen met een oppervlaktespoel te meten en uit deze resonantiesignalen een beeld te reconstrueren.

8602821 PHN 11.940 10 t

In figuur 2a wordt een cirkelvormige oppervlaktespoel 40 getoond ten opzichte van een te onderzoeken patiënt, waarbij een as I-I is aangegeven door in doorsnede getekende geleiders 42 en 44 van de spoel 40 en waarbij een as y is aangegeven loodrecht 5 op het vlak waarin zich de spoel 40 bevindt. De patiënt is schematisch aangegeven ten opzichte van een x-y-z-orthonormaal assenstelsel.

In figuur 2^ wordt een gevoeligheidskromme 50 van de spoel in de doorsnede I-I loodrecht op het vlak van de spoel 10 getoond. De eenheid langs de as I-I is een afstandsmaat en langs de as y is de gevoeligheid van de spoel in deze doorsnede afgezet tegen de afstandsmaat. Duidelijk te zien in figuur 2^ is dat de gevoeligheid niet-uniform met de afstand verloopt. De niet-uniforme gevoeligheid van de oppervlaktespoel komt naar voren in een beeld gereconstrueerd uit 15 resonantiesignalen 25, die zijn opgenomen met de oppervlaktespoel 12, waarbij de reconstructie plaatsvindt met reconstructiemiddelen welke zich in de eenheid 30 bevinden. De reconstructie via bijvoorbeeld een meer-dimensionale Fourier-transformatie op de bemonsterde resonantiesignalen vindt plaats met behulp van 20 geprogrammeerde middelen welke zich eveneens in de eenheid 30 bevinden. Het beeld laat in grijswaarden de kernmagnetisatieverdeling zien in een deel van een lichaam waarin MR-signalen worden opgewekt. Op plaatsen met een relatief lage gevoeligheid wordt relatief weinig signaal ontvangen bij aanwezigheid van een patiënt. Vanwege de 25 dynamiek in de gevoeligheidskromme 50 komen signalen die afkomstig zijn van plaatsen met relatief lage gevoeligheid, maar met toch relatief veel geëxciteerde spins, bijvoorbeeld als donkere gebieden in het beeld naar voren, alsof er relatief weinig geëxciteerde spins waren.

Er wordt nu een uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens 30 de uitvinding beschreven waarbij in geprogrammeerde middelen in eenheid 30 is voorzien, welke gebruik maken van een beeld gereconstrueerd uit resonantiesignalen die zijn opgenomen met de lichaamsspoel 10 om een beeld gereconstrueerd uit resonantiesignalen die zijn opgenomen met de oppervlaktespoel 12 te corrigeren en wel zodanig dat de niet-35 uniformiteit van de oppervlaktespoel 12 praktisch wordt teruggebracht tot de uniformiteit van de lichaamsspoel 10. Hiertoe wordt een niet-uniformiteitspatroon in het oppervlaktespoelbeeld geschat 8602821 PHN 11.940 11 uit het lichaamsspoelbeeld en het oppervlaktespoelbeeld. Door het corrigeren van het oppervlaktespoelbeeld met het niet-uniformiteitspatroon wordt een gecorrigeerd beeld met de uniformiteit van de lichaamsspoel en met de signaal-ruis-verhouding van de 5 oppervlaktespoel verkregen. In het niet-uniformiteitspatroon van het beeld opgenomen met de oppervlaktespoel - van willekeurig type en afmeting en in een willekeurige positie ten opzichte van een te onderzoeken patiënt - behoort bij elk overeenkomstig locaal beeldelement een eerste correctiefaktor F. Een gecorrigeerd beeld wordt 10 bepaald door elk beeldelement in het oppervlaktespoelbeeld te delen door de bijbehorende F uit het niet-uniformiteits-patroon: SCc = SC/F (1), 15 waarin SC de waarde van een locaal beeldelement is, F de bijbehorende eerste correctiefaktor en SCc de gecorrigeerde waarde van het locale beeldelement. Elke F is een schatter uit een locale oppervlaktespoel beeldwaarde, een overeenkomstige locale lichaamspoelbeeldwaarde en waarden van beeldelementen uit de direkte omgeving van de locale 20 beeldelementen. F wordt bepaald uit: F = SC/BC (2), waarin SC de afgevlakte waarde ("smoothing") van de locale beeldwaarde Λ 25 SC is, en BC de afgevlakte waarde van de locale beeldwaarde BC is. Dit afvlakkings- of "smoothing"-proces wordt nu verder uiteengezet.

In figuur 3a is schematisch een twee-dimensionaal rooster van 7x7 beeldelementen 60 weergegeven, waarin 62 het locale beeldelement is en de 48 overige beeldelementen 64 de 30 beeldelementen in de direkte omgeving ervan. De gebruikte "smoothing*-methode voert vier uniforme "smoothing"-akties uit. Eerst wordt bijvoorbeeld een uniforme 7x7-"smoothing" uitgevoerd, wat betekent dat elk beeldpunt in een beeld wordt vervangen door een rekenkundig gemiddelde van een omgeving van 49 beeldpunten, waarin het te behandelen 35 locale beeldelement centraal ligt zoals aangegeven in figuur 3a.

Achtereenvolgens wordt op soortgelijke wijze een 9x9-"smoothing11, een 11x11-"smoothing" en een 13x13-"smoothing" uitgevoerd. De volgorde van 8602821 t PHN 11.940 12 deze vier "smoothing"-akties mag ook anders zijn. Het is eenvoudig aan te tonen dat het effekt van deze vier "smoothing*-akties gelijk is aan het effekt van een gewogen middeling van een vierkant van 37x37 beeldelementen. Door te werken met gewogen gemiddelden zullen de waarden 5 van de beeldelementen die relatief dicht bij het locale beeldelement liggen zwaarder wegen dan van de beeldelementen op relatief grotere afstand.

Er wordt nu een voorkeursuitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding beschreven, waarin vermeden wordt dat in 10 gebieden, die geen MR-signaalbijdrage geven maar toch tot het beeld behoren, de ruis daarin onnodig versterkt wordt. Daartoe wordt ten opzichte van de reeds gegeven uitvoeringsvorm een verbeterde F gedefinieerd: 15 F = (SC + δ)/(BC + δ) (3), waarin δ een klein getal is. δ is bijvoorbeeld vier maal de standaard A Λ afwijking op BC, voor zover BC afkomstig is uit dat deel van het beeld Λ Λ waar zich geen lichaam bevindt. In die gebieden waarin BC en SC erg 20 klein zijn (<<δ) wordt F ongeveer één. Hierdoor wordt ruis in deze gebieden niet onnodig versterkt.

Er wordt nu een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding beschreven. In bepaalde gebieden, waarin de gevoeligheid van de oppervlaktespoel zo laag is, dat de signaal-ruis-25 verhouding van de lichaamsspoel groter is dan de signaal-ruis-verhouding van de oppervlaktespoel, worden bij de correctie behalve de correctiefactoren F en de locale beeldwaarden SC ook een tweede correctiefaktor r2 en de locale beeldwaarden BC betrokken, waardoor een combinatie van correcties ontstaat: 30 SCc = (FxSC + r2xBC} / (F2 + r2} (4), waarin r is: het ruisniveau van het oppervlaktespoelbeeld gedeeld door het ruisniveau van het lichaamsspoelbeeld. Hierdoor wordt voor gebieden 35 met lage gevoeligheid van de oppervlaktespoel bereikt dat SCc«iBC en wordt het beeldelement praktisch volledig geschat door de lichaams *) spoel. Het is eenvoudig aan te tonen dat de keuze van r als tweede 8602021

.V

PHN 11.940 13 correctiefaktor optimaal is ten aanzien van minimalisatie van ruis in het gecorrigeerde beeld. Een andere macht van r laat ook SCc25BC worden voor lage gevoeligheid van de oppervlaktespoel, maar is uit het oogpunt van ruis niet optimaal. In het nu volgende zal aangegeven worden 5 hoe de tweede correctiefaktor r^ bepaald wordt. De gebieden van het beeld die 'de lucht' afbeelden hebben altijd een lagere variantie dan de gebieden waar zich het lichaam van een te onderzoeken patiënt bevindt, (ruis ten opzichte van ruis met signaal). Bovendien is het aannemelijk dat een aantal beeldwaarden van beeldelementen uit minstens 10 één van de vier hoekpunten van het beeld van alléén ruis afkomstig is. Van elk van de vier hoekpunten wordt uit een aantal beeldelementen in de direkte omgeving van het hoekpunt (bijvoorbeeld 20x20 beeldelementen) de variantie bepaald. Uit de zo ontstane vier varianties wordt de kleinste genomen. Van het hoekpunt met de kleinste 15 variantie wordt aangenomen dat zich daar slechts ruis bevindt. In dat hoekpunt wordt r geschat: r Λ/W ^ 20 waarin vsc de variantie in dat hoekpunt is en vBC de variantie in het overeenkomstige hoekpunt van het lichaamsspoelbeeld is.

Er wordt nu een bijzondere uitvoeringsvorm van een werkwijze volgens de uitvinding beschreven. De eerste correctiefaktor wordt gevormd uit gewogen gemiddelde beeldwaarden van lichaamsspoelbeeld 25 en oppervlaktespoelbeeld en daarna worden alléén locale oppervlaktespoelbeeldwaarden gebruikt ter bepaling van het gecorrigeerde beeld en spelen de locale lichaamsspoelbeeldwaarden daarbij geen rol meer. Bij de vorming van de faktoren F is er dus sprake van gemiddelde beeldwaarden, en kan zonder al te groot bezwaar het lichaamsspoelbeeld 30 met lagere resolutie opgenomen worden, waardoor minder sequenties nodig zijn om een beeld uit te vormen en derhalve tijd bespaard wordt. De lagere resolutie wordt bijvoorbeeld in één dimensie van het beeld bereikt door grotere stappen in een preparatiegradiënt Gy, welke dient om een beeld in één dimensie in fase te coderen, te nemen bij 35 een Fourier-beeldvormingsmethode zoals bijvoorbeeld beschreven in genoemd artikel van Hinshaw en Lent. Na opname van de resonantiesignalen voor het lagere resolutiebeeld vindt nog "smoothing" plaats op een 8602B21 % PHN 11.940 14 manier zoals eerder is aangegeven. In figuur 3^ is schematisch de frequentie-inhoud aangegeven van beelden met relatief lage en relatief hoge resolutie. Frequentie-inhoud is afgezet tegen de frequentie. Frequentie-inhoud 70 geldt voor het met relatief hoge resolutie 5 opgenomen beeld en frequentie-inhoud 71 voor het met relatief lage resolutie opgenomen beeld. Er worden verschillende filters gebruikt om de beide beelden een nagenoeg gelijke frequentie-inhoud te geven. In de praktijk wordt de filtering bijvoorbeeld gerealiseerd door convolutie in het inverse-Fourier-domein van het frequentie-domein.

10 Er wordt nu een verdere bijzondere uitvoeringsvorm beschreven. Een extra oppervlaktespoelbeeld met eveneens lage resolutie wordt gemeten. De niet-uniformiteit wordt berekend uit twee lage-resolutie beelden. In slechts enkele seconden wordt onder gebruikmaking van bijvoorbeeld de FFE (Fast Field Echo) methode de niet-uniformiteit 15 geschat. Het met hoge resolutie opgenomen oppervlaktespoelbeeld wordt dan gecorrigeerd met behulp van de bepaalde niet-uniformiteit.

Er wordt nu een speciale uitvoeringsvorm beschreven. Hierbij wordt gebruik gemaakt van apriori-kennis van een oppervlaktespoel, welke kennis is opgeslagen in de geheugenmiddelen 20 12 van de eenheid 30. Als bekend is vóór de meting welke oppervlaktespoel gebruikt wordt en er zijn gegevens van de spoel bekend omtrent de gevoeligheid op grond van theoretische berekeningen of uit een voorafgemeten diagram in een bepaalde oriëntatie dan kunnen de gegevens worden opgeslagen in de geheugenmiddelen 32. In een 25 willekeurige oriëntatie van de oppervlaktespoel 12 wordt op de gegevens gemeten met de oppervlaktespoel en met de lichaamsspoel een patroonherkenning uitgevoerd. Her best bijpassende gevoeligheidspatroon wordt gebruikt om de gevoeligheid van de spoel in een willekeurige oriëntatie te karakteriseren en daarmee de niet-uniformiteit van de 30 oppervlaktespoel te corrigeren. Normering van het oppervlaktespoelbeeld geschiedt op de wijze zoals reeds beschreven is.

5 0 0 2 8 2 1

Claims (17)

1. Werkwijze voor het bepalen van een kernmagnetisatieverdeling in een deel van een lichaam waarin resonantiesignalen worden opgewekt waarbij detectie van een eerste groep resonantiesignalen plaatsvindt met gebruikmaking van een 5 oppervlaktespoel en waarbij detectie van een tweede groep resonantiesignalen plaatsvindt met gebruikmaking van een lichaamsspoel, met het kenmerk, dat met informatie verkregen uit de tweede groep resonantiesignalen een correctie wordt uitgevoerd op gegevens, die afgeleid zijn uit de eerste groep resonantiesignalen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de correctie plaatsvindt na reconstructie van een oppervlaktespoelbeeld respectievelijk een lichaamsspoelbeeld uit de eerste respectievelijk de tweede groep resonantiesignalen.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat een 15 beeldwaarde in een locatie van het oppervlaktespoelbeeld wordt gecorrigeerd met een eerste plaatsafhankelijke correctiefactor die is bepaald uit beeldwaarden van die locatie en de directe omgeving ervan in het oppervlaktespoelbeeld en overeenkomstige beeldwaarden van het lichaamsspoelbeeld.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de eerste correctiefactor wordt bepaald uit het quotiënt van gewogen gemiddelde locale oppervlaktespoelbeeldwaarden en overeenkomstige gewogen gemiddelde locale lichaamsspoelbeeldwaarden.

5. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de 25 eerste correctiefactor wordt bepaald uit het quotiënt van de som van gewogen gemiddelde locale oppervlaktespoelbeeldwaarden plus een constante en van de som van overeenkomstige gewogen gemiddelde locale lichaamsspoelbeeldwaarden plus de constante.

6. Werkwijze volgens conclusie 3, 4 of 5, met het kenmerk, 30 dat een gecorrigeerde beeldwaarde wordt bepaald uit het quotiënt van de te corrigeren locale oppervlaktespoelbeeldwaarde en de eerste correctiefactor.

7. Werkwijze volgens conclusie 3, 4 of 5, met het kenmerk, dat een locale beeldwaarde van een gecorrigeerd beeld wordt gevormd uit 35 eencombinatie van de locale oppervlaktespoelbeeldwaarde en de overeen komstige locale lichaamsspoelbeeldwaarde.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de 8 6 0 2 8 "':' t PHN 11.940 16 locale beeldwaarde van het gecorrigeerde beeld wordt gevormd uit het produkt van de eerste correctiefactor met de locale oppervlaktespoelbeeldwaarde gesommeerd met het produkt van het kwadraat van een tweede correctiefactor met de overeenkomstige locale 5 lichaamsspoelbeeldwaarde, waarbij deze som gedeeld wordt door de som van het kwadraat van de tweede correctiefactor en het kwadraat van de eerste correctiefactor.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de tweede correctiefactor gevormd wordt uit het quotiënt van het 10 ruisniveau van het oppervlaktespoelbeeld en van het ruisniveau van het lichaamsspoelbeeld.

10. Werkwijze volgens een van de conclusies 3 t/m 9, met het kenmerk, dat het lichaamsspoelbeeld wordt opgenomen met een aanmerkelijk lagere resolutie dan het oppervlaktespoelbeeld.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de eerste correctiefactor wordt bepaald uit locale beeldwaarden van het met lagere resolutie gemeten lichaamsspoelbeeld en uit locale beeldwaarden van eenextra oppervlaktespoelbeeld, dat wordt opgenomen met een aanmerkelijk lagere resolutie dan het gecorrigeerde 20 oppervlaktespoelbeeld.

12. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat bij voorafbekende vorm van de oppervlaktespoel de correctie plaatsvindt door beeldwaarden in locaties van het oppervlaktespoelbeeld te corrigeren met derde correctiefactoren die zijn bepaald uit voorafbepaalde waarden die 25 volgen uit patroonherkenning, welke gebruik maakt van het oppervlaktespoelbeeld en van het lichaamsspoelbeeld.

13. Inrichting voor het bepalen van een kernmagnetisatieverdeling in een deel van een lichaam, welke inrichting een oppervlaktespoel voor detectie van een eerste groep 30 resonantiesignalen, reconstructiemiddelen voor althans de eerste groep resonantiesignalen en verwerkingsmiddelen voor het bepalen van de kernmagnetisatieverdeling uit de eerste groep resonantiesignalen omvat en welke inrichting tevens een lichaamsspoel voor detectie van een tweede groep resonantiesignalen en reconstructiemiddelen voor de tweede 35 groep resonantiesignalen omvat, met het kenmerk, dat de verwerkingsmiddelen geprogrammeerde middelen bevatten om met informatie verkregen uit de tweede groep resonantiesignalen een correctie uit te et 028 21 > » PHN 11.940 17 voeren op gegevens, die zijn afgeleid uit de eerste groep resonantiesignalen.

14. Inrichting volgens conclusie 13, voorzien van geheugenmiddelen voor opslag van een oppervlaktespoelbeeld verkregen uit 5 de eerste groep resonantiesignalen en tevens voorzien van geheugenmiddelen voor opslag van een lichaamsspoelbeeld verkregen uit de tweede groep resonantiesignalen, met het kenmerk, dat in verdere geprogrammeerde middelen is voorzien voor het bepalen van eerste correctiefactoren gevormd uit quotiënten van overeenkomstige gewogen 10 gemiddelde beeldwaarden uit het oppervlaktespoel- en uit het lichaamsspoelbeeld, en voor de correctie van het oppervlaktespoelbeeld met de berekende eerste correctiefactoren.

15. Inrichting volgens conclusie 13, voorzien van geheugenmiddelen voor opslag van een oppervlaktespoelbeeld verkregen uit 15 de eerste groep resonantiesignalen en tevens voorzien van geheugenmiddelen voor opslag van een lichaamsspoelbeeld verkregen uit de tweede groep resonantiesignalen, met het kenmerk, dat in verdere geprogrammeerde middelen is voorzien voor het bepalen van eerste correctiefactoren gevormd uit quotiënten van sommen van gewogen 20 gemiddelde beeldwaarden uit het oppervlaktespoelbeeld plus een constante en van sommen van overeenkomstige gewogen gemiddelde beeldwaarden uit het lichaamspoelbeeld plus de constante.

16. Inrichting volgens conclusie 13, voorzien van geheugenmiddelen voor opslag van een oppervlaktespoelbeeld verkregen uit 25 de eerste groep resonantiesignalen en tevens voorzien van geheugenmiddelen voor opslag van een lichaamsspoelbeeld verkregen uit de tweede groep resonantiesignalen, met het kenmerk, dat in verdere geprogrammeerde middelen is voorzien voor het berekenen van een gecorrigeerd beeld uit een combinatie van oppervlaktespoelbeeldwaarden 30 en overeenkomstige lichaamsspoelbeeldwaarden.

17. Inrichting volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat in verdere geprogrammeerde middelen is voorzien voor het bepalen van eerste correctiefactoren gevormd uit quotiënten van overeenkomstige gemiddelde beeldwaarden uit het oppervlaktespoelbeeld en uit het 35 lichaamsspoelbeeld, voor het bepalen van een tweede correctiefactor gevormd uit het quotiënt van een ruisniveau van het oppervlaktespoel beeld en een ruisniveau uit het lichaamsspoelbeeld, waarbij de 8602521 t PHN 11.940 18 ruisniveau's bepaald zijn uit een gebied waar zich geen lichaam bevindt en voor het berekenen van het gecorrigeerde beeld uit gewogen sommen van oppervlaktespoelbeeldwaarden en lichaamsspoelbeeldwaarden, met de eerste en de tweede correctiefactoren als weegfactoren. 8602821