WO2002075347A1 - Method for analysing a sample by producing an imaging sequence - Google Patents

Method for analysing a sample by producing an imaging sequence Download PDF

Info

Publication number
WO2002075347A1
WO2002075347A1 PCT/DE2002/000712 DE0200712W WO02075347A1 WO 2002075347 A1 WO2002075347 A1 WO 2002075347A1 DE 0200712 W DE0200712 W DE 0200712W WO 02075347 A1 WO02075347 A1 WO 02075347A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pulse
gradient
sequence
excitation
sample
Prior art date
Application number
PCT/DE2002/000712
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Nadim Joni Shah
Karl Zilles
Original Assignee
Forschungszentrum Jülich GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Forschungszentrum Jülich GmbH filed Critical Forschungszentrum Jülich GmbH
Publication of WO2002075347A1 publication Critical patent/WO2002075347A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/54Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/561Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution by reduction of the scanning time, i.e. fast acquiring systems, e.g. using echo-planar pulse sequences
    • G01R33/5615Echo train techniques involving acquiring plural, differently encoded, echo signals after one RF excitation, e.g. using gradient refocusing in echo planar imaging [EPI], RF refocusing in rapid acquisition with relaxation enhancement [RARE] or using both RF and gradient refocusing in gradient and spin echo imaging [GRASE]
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48NMR imaging systems
    • G01R33/54Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/561Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution by reduction of the scanning time, i.e. fast acquiring systems, e.g. using echo-planar pulse sequences
    • G01R33/5615Echo train techniques involving acquiring plural, differently encoded, echo signals after one RF excitation, e.g. using gradient refocusing in echo planar imaging [EPI], RF refocusing in rapid acquisition with relaxation enhancement [RARE] or using both RF and gradient refocusing in gradient and spin echo imaging [GRASE]
    • G01R33/5618Echo train techniques involving acquiring plural, differently encoded, echo signals after one RF excitation, e.g. using gradient refocusing in echo planar imaging [EPI], RF refocusing in rapid acquisition with relaxation enhancement [RARE] or using both RF and gradient refocusing in gradient and spin echo imaging [GRASE] using both RF and gradient refocusing, e.g. GRASE

Definitions

  • the invention relates to a method for examining a sample with generation of at least one imaging sequence, wherein at least one excitation pulse (AP) and at least one rephasing pulse (RP) are irradiated into the sample.
  • AP excitation pulse
  • RP rephasing pulse
  • sample in its broadest meaning in the present case and includes living and non-living material.
  • Nuclear magnetic resonance imaging is preferably used to obtain spectroscopic information or image information about a substance.
  • a combination of nuclear magnetic resonance imaging with techniques of magnetic resonance imaging gives a spatial picture of the chemical Composition of the substance.
  • Magnetic resonance imaging is, on the one hand, a sophisticated imaging method that is in clinical use worldwide. On the other hand, magnetic resonance imaging is also a very important examination tool for industry and research outside of the medical field. Applications are, for example, investigations of food, quality controls, preclinical investigations of medicines in the pharmaceutical industry or the investigation of geological structures such as pore sizes in rock samples for petroleum exploration.
  • atomic nuclei that have a magnetic moment are aligned by an externally applied magnetic field.
  • the nuclei perform a precession movement with a characteristic angular frequency around the direction of the magnetic field (Larmor- Frequency).
  • the Larmor frequency depends on the strength of the magnetic field and on the magnetic properties of the substance, especially the gyromagnetic constant ⁇ of the core.
  • the gyromagnetic constant ⁇ is a characteristic quantity for each atom type.
  • a substance to be examined, or a person to be examined, is used in the
  • the uniform magnetic field is also referred to as the polarization field B 0 and the axis of the uniform magnetic field as the z-axis.
  • the individual magnetic moments of the spins in the tissue precess with their characteristic Larmor frequency around the axis of the uniform magnetic field.
  • a net magnetization M z is generated in the direction of the polarization field, the randomly oriented magnetic components canceling each other in the plane perpendicular to this (xy plane).
  • an excitation field B x is additionally generated.
  • the excitation field Bi is polarized in the xy plane and has a frequency that is as close as possible to the Larmor frequency.
  • the net magnetic moment M z can be tilted into the xy plane, so that a transverse magnetic magnetization M t arises.
  • the transverse component of the magnetization rotates in the xy plane with the Larmor frequency.
  • Magnetic resonance spectroscopy enables the measurement of the spatial density distribution of certain chemical components in a material, especially in biological tissue.
  • Rapid magnetic resonance imaging (MRI) in conjunction with magnetic resonance spectroscopy (MRS) makes it possible to examine local distributions of metabolic processes. For example, regional hemodynamics with changes in blood volumes and blood conditions as well as changes in metabolism in vivo depending on brain activity are determined, see: S. Posse et. al. : Functional Magnetic Resonance Studies of Brain Activation; Seminars in Clinical Neuropsychiatry, Vol. 1, No 1, 1996; p. 76-88.
  • NMR imaging methods are used to select layers or volumes which, under the appropriate irradiation of high-frequency pulses and the application of magnetic gradient fields, deliver a measurement signal which is digitized and stored in the measurement computer as a one- or multi-dimensional field.
  • the desired image information is obtained (reconstructed) from the recorded raw data by means of a one-dimensional or multi-dimensional Fourier transformation.
  • a reconstructed slice image consists of pixels, a volume data set consists of voxels.
  • One pixel (picture element) is a two-dimensional picture element, for example a square. The image is composed of the pixels.
  • a voxel (volume pixel) is a three-dimensional volume element, for example a cuboid. The dimensions of a pixel are on the order of 1mm 2 , those of a voxel of 1mm 3 . The geometries and dimensions can be variable.
  • fMRI Functional magnetic resonance imaging
  • DOH Deoxyhemoglobin
  • Oxyhemoglobin has one magnetic susceptibility, which essentially corresponds to the tissue structure in the brain, so that magnetic field gradients across a boundary between blood containing oxyhemoglobin and the tissue are very small. If the DOH concentration drops due to brain activity that triggers increasing blood flow, the signal relaxation in the active areas of the brain is slowed down. The protons of hydrogen in water are primarily excited.
  • the known methods require preliminary examinations in order to obtain correction data for the images.
  • the invention has for its object to develop a generic method that has a high signal-to-noise ratio and with which a fast Signal acquisition is possible.
  • this object is achieved in that at least one gradient echo signal is detected after the excitation pulse, and that at least one rephasing pulse RPi is then irradiated.
  • At least one spin echo signal SE is recorded after the rephasing pulse.
  • the method is advantageously carried out such that at least one further rephasing pulse is radiated in after the detection of the spin echo signal.
  • a particularly effective detection can take place in that gradient-echo signals with a positive sign and gradient-echo signals with a negative sign alternate with one another.
  • gradient echoes with a sequence sequence [GE (1,1), GE (2,1), GE (3,1), ..., GE (N, 1)] are used to acquire the gradient echo signals. be generated. It is also advantageous to carry out the method in such a way that after the first rephasing pulse, spin echo signals with the sequence sequence [SE (1,1), SE (2,1), ..., SE (N, 1)] are generated become.
  • N repetitions of the recording sequence to take place in order to record at least one image in the form of an N x N matrix.
  • Images which contain information about the relaxation time T 2 as well as about the relaxation time T 2 * can be achieved according to a particularly preferred embodiment of the invention in that in the image of the N x N matrix echo signals in a sequence [GE (1 , 1), GE (2,1), GE (3,1), ..., GE (N, 1), SE (1,1), SE (2,1), SE (3, 1), ..., SE (N, 1), GE (1,2), GE (2,2), GE (3,2), ..., SE (1,2), SE (2,2), SE (3,2), ..., SE (N, 2), ... GE (1, N), GE (2, N), GE (3, N), ..., SE (1, N), SE (2, N), SE (3, N), ..., SE (N, N)] ....
  • the spin echo signals are rearranged in such a way that spin echo signals which were recorded at the same echo time T E are displayed as one image.
  • N repetitions of the recording sequence to take place in the form of an N x N matrix.
  • the imaging method is preferably a spectroscopic echo planar imaging method, in particular a repeated two-dimensional echo planar imaging method, which consists of a repeated application of a two-dimensional echo planar image coding.
  • Spatial coding takes place in the shortest possible time, which can be repeated several times during a signal drop and is preferably 20 to 100 ms.
  • the repeated repetition of the echo planar coding shows a course of the signal drop in the sequence of reconstructed individual images during a signal drop.
  • the relaxation time T 2 is quantized using a plurality of images which are recorded at different echo times. For a given matrix size, the number of images is limited by the properties of the measuring apparatus and the value of T 2 . In order to generate quantitative images, data must therefore be adapted based on a limited number of data points that may be noisy.
  • the drawing shows a sequence diagram of a preferred embodiment of a method according to the invention.
  • Fig. 1 different components of the sequence are shown one above the other in chronological order.
  • Individual lines, each extending in a horizontal line, reflect the time dependence of individual parameters.
  • the individual parameters are arranged one above the other in such a way that simultaneous events are directly one above the other.
  • the created or resulting field RF is shown in a line representing the time dependence of the field and corresponding to a pulse sequence.
  • the first gradient field G s preferably extends in a main direction of a uniform magnetic field B 0 .
  • the magnetic field B 0 is also referred to as the polarization field and the axis of the uniform magnetic field as the z-axis.
  • the gradient field G s creates a layer selected a sample to be examined. Therefore, the gradient field G s is also referred to as a slice selection gradient. In order to be able to differentiate the different gradients better, the designation G s is used below for the slice selection gradient.
  • a further gradient field is shown below the first gradient field G s , which corresponds to a phase coding gradient G P.
  • the phase coding gradient G P is preferably along a y axis. It is used to select lines of an impulse space to be examined.
  • a third gradient field is shown below the further gradient field, which corresponds to a reading gradient G R.
  • the reading gradient G R is preferably along an x-axis. It is used to read out signals, in particular echo signals from the sample to be examined. In order to enable the signals to be reproduced in the form of an image, the reading gradient G R is used to display a plurality, shown one above the other in FIG. Recording sequences carried out.
  • a net magnetization of the sample to be examined is excited by an excitation pulse AP, preferably a 90 ° pulse, shown in the top line on the left.
  • the excitation pulse AP has a duration from, for example, 1 to 10 milliseconds, a duration of 2 to 3 milliseconds being particularly preferred.
  • a first slice selection gradient G s l is applied to the sample, which leads to a partial dephasing of the transverse magnetization.
  • the spins are rephased by a further slice selection gradient G s 2 with a changed sign.
  • a time integral of the further slice selection gradient G s is preferably half as large as the time integral of the first slice selection gradient Gs 1 applied during the excitation pulse.
  • the further slice selection gradient G s 2 acts as a rephasing gradient.
  • Gradient echo pulses GE 1.1, GE 2.1, GE 3.1, ... are then generated.
  • the relaxation time T 2 is determined here.
  • a rephasing pulse RPi is then irradiated. It is expedient that the rephasing pulse RPi is irradiated with a phase shift of 90 ° with respect to the excitation pulse AP. To select a layer, the is preferably used simultaneously
  • the layer is in particular the same layer as before .
  • the method is repeated as often as it corresponds to the number N y of lines of a desired (N y x N x ) image matrix.
  • each recording sequence contains N excitation pulses.
  • the recording sequence is repeated N times.
  • the number of rephasing pulses is preferably identical to the desired number of sampling points on the T 2 relaxation curve.
  • the invention provides for artifacts to be suppressed by essentially the same phase position between different recording sequences.
  • a rearrangement of echo signals is made possible by the invention. This ensures that only those echo signals that correspond to a desired echo time T E are reproduced in a desired level of the pulse space. This avoids convolution of the signal with a T 2 * decay function. This is particularly useful if the impulse space is passed through from central areas to central areas up to - opposite to the first areas - external areas. This ensures that the spatial resolution remains high in the entire pulse space.
  • Data corresponding to central areas of the pulse space and coded with a 0-phase can be used for phase correction of measurement data of further recording sequences. In this way, preliminary measurements of the samples to be examined can be avoided.
  • Frequency-selective lipid presaturation is preferably used.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for analysing a sample, comprising at least one imaging sequence, whereby at least one excitation pulse (AP) and at least one rephase pulse (RP) are transmitted into said sample. The inventive method is characterised in that at least one gradient-echo-signal (GES1, GES2, GES3) is detected after the excitation pulse (AP), and at least one rephase pulse (RP1) is subsequently transmitted.

Description

Verfahren zur Untersuchung einer Probe mittels Erzeugung einer Bildgebungssequenz Method for examining a sample by generating an imaging sequence
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung einer Probe mit Erzeugung wenigstens einer Bildgebungssequenz, wobei in die Probe wenigstens ein Anregungspuls (AP) und wenigstens ein Rephasierungspuls (RP) eingestrahlt werden.The invention relates to a method for examining a sample with generation of at least one imaging sequence, wherein at least one excitation pulse (AP) and at least one rephasing pulse (RP) are irradiated into the sample.
Der Begriff „Probe" ist im vorliegenden Fall in seiner weitesten Bedeutung gemeint und umfasst lebendes und nicht lebendes Material .The term "sample" is meant in its broadest meaning in the present case and includes living and non-living material.
Es sind verschiedene Verfahren bekannt, bei denen eine Probe mittels eines Anregungspulses und mehrerer Rephasierungspulse untersucht wird.Various methods are known in which a sample is examined by means of an excitation pulse and several rephasing pulses.
In der Kernmagnetresonanztomographie ist es bekannt, durch eine Anregung von Echosignalen einer Probe Informationen über die Probe zu erhalten.In nuclear magnetic resonance imaging, it is known to obtain information about the sample by excitation of echo signals from a sample.
Das gattungsgemäße Verfahren wird in derThe generic method is in the
Kernmagnetresonanztomographie vorzugsweise dazu eingesetzt, eine spektroskopische Information oder eine Bildinformation über eine Substanz zu erhalten. Eine Kombination der kernmagnetischen Resonanztomographie mit Techniken der Magnetresonanz-Bildgebung (Magnetic Resonance Imaging - MRI) ergibt ein räumliches Bild der chemischen Zusammensetzung der Substanz.Nuclear magnetic resonance imaging is preferably used to obtain spectroscopic information or image information about a substance. A combination of nuclear magnetic resonance imaging with techniques of magnetic resonance imaging (Magnetic Resonance Imaging - MRI) gives a spatial picture of the chemical Composition of the substance.
Magnetische Resonanzbildgebung ist einerseits eine ausgereifte Bildgebungsmethode, die weltweit im klinischen Einsatz ist. Andererseits ist magnetische Resonanzbildgebung auch außerhalb des medizinischen Bereiches ein sehr wichtiges Untersuchungswerkzeug für Industrie und Forschung. Anwendungen sind beispielsweise Untersuchungen von Nahrungsmitteln, Qualitätskontrollen, präklinische Untersuchungen von Medikamenten in der pharmazeutischen Industrie oder die Untersuchungen von geologischen Strukturen wie Porengrößen in Gesteinsproben für die Erdölexploration.Magnetic resonance imaging is, on the one hand, a sophisticated imaging method that is in clinical use worldwide. On the other hand, magnetic resonance imaging is also a very important examination tool for industry and research outside of the medical field. Applications are, for example, investigations of food, quality controls, preclinical investigations of medicines in the pharmaceutical industry or the investigation of geological structures such as pore sizes in rock samples for petroleum exploration.
Die besondere Stärke der magnetischen Resonanzbildgebung rührt aus der Tatsache her, dass sehr viele Parameter nukleare kernmagnetische Resonanzsignale beeinflussen. Durch eine sorgfältige und kontrollierte Veränderung dieser Parameter können geeignete Experimente durchgeführt werden, die den Einfluss des ausgewählten Parameters zeigen.The particular strength of magnetic resonance imaging stems from the fact that a large number of parameters influence nuclear magnetic resonance signals. By carefully and controlled changing these parameters, suitable experiments can be carried out that show the influence of the selected parameter.
Beispiele von relevanten Parametern sindExamples of relevant parameters are
Diffusionsvorgänge, Wahrscheinlichkeitsdichteverteilungen von Protonen oder eine Spin-Gitter-Relaxationszeit.Diffusion processes, probability density distributions of protons or a spin-lattice relaxation time.
Bei der Kernresonanztomographie werden Atomkerne, welche ein magnetisches Moment besitzen, durch ein extern angelegtes Magnetfeld ausgerichtet. Dabei führen die Kerne um die Richtung des Magnetfeldes eine Präzessions-Bewegung mit einer charakteristischen Kreisfrequenz (Larmor- Frequenz) aus. Die Larmor-Frequenz hängt von der Stärke des magnetischen Feldes und von den magnetischen Eigenschaften der Substanz ab, insbesondere der gyromagnetischen Konstante γ des Kerns. Die gyromagnetische Konstante γ ist eine für jede Atomart charakteristische Größe. Die Atomkerne weisen ein magnetisches Moment μ = γ x p auf, wobei p den Drehimpuls des Kerns bezeichnet.In nuclear magnetic resonance imaging, atomic nuclei that have a magnetic moment are aligned by an externally applied magnetic field. The nuclei perform a precession movement with a characteristic angular frequency around the direction of the magnetic field (Larmor- Frequency). The Larmor frequency depends on the strength of the magnetic field and on the magnetic properties of the substance, especially the gyromagnetic constant γ of the core. The gyromagnetic constant γ is a characteristic quantity for each atom type. The atomic nuclei have a magnetic moment μ = γ xp, where p denotes the angular momentum of the nucleus.
Eine zu untersuchende Substanz, beziehungsweise eine zu untersuchende Person, werden bei derA substance to be examined, or a person to be examined, is used in the
Kernresonanztomographie einem gleichförmigen Magnetfeld unterworfen. Das gleichförmige Magnetfeld wird auch als Polarisationsfeld B0 und die Achse des gleichförmigen Magnetfeldes als z-Achse bezeichnet. Die individuellen magnetischen Momente der Spins in dem Gewebe präzedieren mit ihrer charakteristischen Larmor-Frequenz um die Achse des gleichförmigen Magnetfeldes.Nuclear magnetic resonance imaging subjected to a uniform magnetic field. The uniform magnetic field is also referred to as the polarization field B 0 and the axis of the uniform magnetic field as the z-axis. The individual magnetic moments of the spins in the tissue precess with their characteristic Larmor frequency around the axis of the uniform magnetic field.
Eine Nettomagnetisierung Mz wird in der Richtung des Polarisationsfeldes erzeugt, wobei sich die zufällig orientierten Magnetkomponenten in der Ebene senkrecht hierzu (x-y-Ebene) einander aufheben. Nach Anlegen des gleichförmigen Magnetfeldes wird zusätzlich ein Anregungsfeld Bx erzeugt. Das Anregungsfeld Bi ist in der x-y-Ebene polarisiert und weist eine Frequenz auf, die möglichst nahe an der Larmor-Frequenz liegt. Hierdurch kann das Nettomagnetmoment Mz in die x-y-Ebene gekippt werden, so dass eine quermagnetische Magnetisierung Mt entsteht. Die Querkomponente der Magnetisierung rotiert in der x-y- Ebene mit der Larmor-Frequenz . Durch eine zeitliche Variation des Anregungsfeldes können verschiedene zeitliche Abfolgen der quermagnetischen Magnetisierung Mt erzeugt werden. In Verbindung mit wenigstens einem angelegten Gradientenfeld können verschiedene Schichtprofile realisiert werden.A net magnetization M z is generated in the direction of the polarization field, the randomly oriented magnetic components canceling each other in the plane perpendicular to this (xy plane). After applying the uniform magnetic field, an excitation field B x is additionally generated. The excitation field Bi is polarized in the xy plane and has a frequency that is as close as possible to the Larmor frequency. As a result, the net magnetic moment M z can be tilted into the xy plane, so that a transverse magnetic magnetization M t arises. The transverse component of the magnetization rotates in the xy plane with the Larmor frequency. By varying the excitation field over time, different temporal sequences of the transverse magnetic magnetization M t can be generated. Various layer profiles can be realized in connection with at least one gradient field.
Insbesondere in der medizinischen Forschung besteht das Bedürfnis, Informationen über anatomische Strukturen, räumliche Verteilungen von Substanzen ebenso wie über die Gehirnaktivität oder im weiteren Sinne Informationen über Blutfluss oder Deoxyhämoglobinkonzentrationsänderungen in tierischen und menschlichen Organen zu erlangen.In medical research in particular, there is a need to obtain information about anatomical structures, spatial distributions of substances as well as about brain activity or in a broader sense information about blood flow or deoxyhemoglobin concentration changes in animal and human organs.
Magnetresonanz-Spektroskopie (MRS) ermöglicht die Messung der räumlichen Dichteverteilung bestimmter chemischer Komponenten in einem Material, insbesondere in biologischem Gewebe .Magnetic resonance spectroscopy (MRS) enables the measurement of the spatial density distribution of certain chemical components in a material, especially in biological tissue.
Eine schnelle Magnetresonanz-Bildgebung (Magnetic Resonance Imaging - MRI) in Verbindung mit Magnetresonanzspektroskopie (Magnetic Resonance Spectroscopy - MRS) macht es möglich, örtliche Verteilungen von Stoffwechselprozessen zu untersuchen. Beispielsweise wird eine regionale Hämodynamik mit Veränderungen in Blutvolumina und Blutzuständen sowie Änderungen des Stoffwechsels in vivo in Abhängigkeit von einer Gehirnaktivität ermittelt, siehe: S. Posse et. al . : Functional Magnetic Resonance Studies of Brain Activation; Seminars in Clinical Neuropsychiatry, Vol. 1, No 1, 1996; p . 76 - 88 .Rapid magnetic resonance imaging (MRI) in conjunction with magnetic resonance spectroscopy (MRS) makes it possible to examine local distributions of metabolic processes. For example, regional hemodynamics with changes in blood volumes and blood conditions as well as changes in metabolism in vivo depending on brain activity are determined, see: S. Posse et. al. : Functional Magnetic Resonance Studies of Brain Activation; Seminars in Clinical Neuropsychiatry, Vol. 1, No 1, 1996; p. 76-88.
Eine experimentelle Untersuchung der Hämodynamik ist dargestellt in: „The variability of human BOLD hemodynamic responses : Aguirre; Neurolmage, 1998, Vol. 8(4), p. 360- 369, ferner in „J. Raj pakse, F. Kruggel, D. Y. von Cramon, Neuronal and hemodynamic responses from functional MRI time-series: A comutational model, in „Progress in Connectionist-Based Information Systems (ICONIP'97)" (N. Kasabov, R. Kozma, K. Ko, R. O'Shea, G. Coghill, T. Gedeon, Eds . ) , p. 30-34, Springer, Singapur, 1997" und „Modeling Hemodynamic Response for Analysis of Functional MRI Time- Series : Jagath c. Rajapakse, Frithjof Kruggel, Jose M. Maisog und D. Yves von Cramon; Human Brain Mapping 6: 283- 300, 1998" mit vorgeschlagenen Gauß- und Poisson- Funktionen.An experimental investigation of hemodynamics is presented in: "The variability of human BOLD hemodynamic responses: Aguirre; Neurolmage, 1998, Vol. 8 (4), p. 360-369, further in “J. Raj pakse, F. Kruggel, DY von Cramon, Neuronal and hemodynamic responses from functional MRI time-series: A comutational model, in "Progress in Connectionist-Based Information Systems (ICONIP'97)" (N. Kasabov, R. Kozma, K. Ko, R. O'Shea, G. Coghill, T. Gedeon, Eds.), P. 30-34, Springer, Singapore, 1997 "and" Modeling Hemodynamic Response for Analysis of Functional MRI Time-Series: Jagath c , Rajapakse, Frithjof Kruggel, Jose M. Maisog and D. Yves von Cramon; Human Brain Mapping 6: 283-300, 1998 "with suggested Gauss and Poisson functions.
Durch NMR-Bildgebungsmethoden werden Schichten oder Volumina selektiert, die unter dem geeigneten Einstrahlen von Hochfrequenzimpulsen und dem Anlegen von magnetischen Gradientenfeldern ein Messsignal liefern, welches digitalisiert und als ein ein- oder mehrdimensionales Feld im Messcomputer gespeichert wird.NMR imaging methods are used to select layers or volumes which, under the appropriate irradiation of high-frequency pulses and the application of magnetic gradient fields, deliver a measurement signal which is digitized and stored in the measurement computer as a one- or multi-dimensional field.
Aus den aufgenommenen Rohdaten wird durch eine ein- oder mehrdimensionale Fourier-Transformation die gewünschte Bildinformation gewonnen (rekonstruiert) .The desired image information is obtained (reconstructed) from the recorded raw data by means of a one-dimensional or multi-dimensional Fourier transformation.
Ein rekonstruiertes Schichtbild besteht aus Pixeln, ein Volumendatensatz aus Voxeln. Ein Pixel (Picture Element) ist ein zweidimensionales Bildelement, beispielsweise ein Quadrat. Das Bild ist aus den Pixeln zusammengesetzt. Ein Voxel (Volume Pixel) ist ein dreidimensionales Volumenelement, beispielsweise ein Quader. Die Abmessungen eines Pixels liegen in der Größenordnung von 1mm2, die eines Voxels von 1mm3. Die Geometrien und Ausdehnungen können variabel sein.A reconstructed slice image consists of pixels, a volume data set consists of voxels. One pixel (picture element) is a two-dimensional picture element, for example a square. The image is composed of the pixels. A voxel (volume pixel) is a three-dimensional volume element, for example a cuboid. The dimensions of a pixel are on the order of 1mm 2 , those of a voxel of 1mm 3 . The geometries and dimensions can be variable.
Da aus experimentellen Gründen bei Schichtbildern niemals von einer streng zweidimensionalen Ebene ausgegangen werden kann, wird häufig auch hier der Begriff Voxel verwendet, welcher besagt, dass die Bildebenen eine Dicke haben.Since a strictly two-dimensional plane can never be assumed for layered images for experimental reasons, the term voxel is often used here too, which means that the image planes have a thickness.
Durch funktionale Kernmagnetresonanz ist es möglich, dynamische Veränderungen zu erfassen und hierdurch einen zeitlichen Verlauf von Prozessen zu überwachen.Functional nuclear magnetic resonance makes it possible to record dynamic changes and thereby monitor a process over time.
Bei funktionaler Kernmagnetresonanz-Bildgebung (functional Magnetic Resonance Imaging - fMRI) werden Bilder erzeugt, die lokale Veränderungen beinhalten.Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is used to generate images that contain local changes.
Ferner ist bekannt, mit funktionaler Kernmagnetresonanz, beziehungsweise mit funktionaler Kernmagnetresonanz- Bildgebung, eine neuronale Aktivierung zu untersuchen. Die neuronale Aktivierung äußert sich in einer Zunahme des Blutflusses in aktivierten Gehirnarealen, wobei es zu einer Abnahme der Deoxyhämoglobinkonzentration kommt . Deoxyhämoglobin (DOH) ist ein paramagnetischer Stoff, welcher die Magnetfeldhomogenität verringert und damit die Signalrelaxation beschleunigt. Oxyhämoglobin hat eine magnetische Suszeptibilität , die im Wesentlichen der Gewebestruktur im Gehirn entspricht, so dass magnetische Feldgradienten über einer Grenze zwischen oxyhämoglobinhaltigem Blut und dem Gewebe sehr klein sind. Sinkt die DOH-Konzentration aufgrund einer einen zunehmenden Blutfluss auslösenden Gehirnaktivität, so wird die Signalrelaxation in den aktiven Arealen des Gehirns verlangsamt. Angeregt werden in erster Linie die Protonen des Wasserstoffes im Wasser. Eine Lokalisation von Gehirnaktivität wird ermöglicht, indem eine Untersuchung mit funktionalen NMR-Methoden angewendet wird, welche das NMR-Signal mit einer Zeitverzögerung (Echo-Zeit) messen. Dies wird auch als suszeptibilitätsempfindliche Messung bezeichnet . Der biologische Wirkmechanismus ist in der Literatur unter dem Namen BOLD-Effekt (Blood Oxygenation Level Dependent - Effekt) bekannt und führt bei suszeptibilitätsempfindlichen magnetischen Resonanzmessungen bei einer Feldstärke eines statischen, beispielsweise 1,5 Tesla starken Magnetfeldes, bis zu ca. 5%igen Zunahmen der Bildhelligkeit in aktivierten Hirnregionen. Anstelle des endogenen Kontrastmittels DOH können auch andere Kontrastmittel treten, die eine Änderung in der Suszeptibilität hervorrufen.It is also known to investigate neuronal activation using functional nuclear magnetic resonance or functional nuclear magnetic resonance imaging. The neuronal activation manifests itself in an increase in blood flow in activated brain areas, with a decrease in the deoxyhemoglobin concentration. Deoxyhemoglobin (DOH) is a paramagnetic substance that reduces magnetic field homogeneity and thus accelerates signal relaxation. Oxyhemoglobin has one magnetic susceptibility, which essentially corresponds to the tissue structure in the brain, so that magnetic field gradients across a boundary between blood containing oxyhemoglobin and the tissue are very small. If the DOH concentration drops due to brain activity that triggers increasing blood flow, the signal relaxation in the active areas of the brain is slowed down. The protons of hydrogen in water are primarily excited. Localization of brain activity is made possible by using an investigation using functional NMR methods, which measure the NMR signal with a time delay (echo time). This is also known as susceptibility-sensitive measurement. The biological mechanism of action is known in the literature under the name BOLD effect (Blood Oxygenation Level Dependent - Effect) and leads to approx. 5% increases in susceptibility-sensitive magnetic resonance measurements with a field strength of a static, for example 1.5 Tesla strong magnetic field the image brightness in activated brain regions. Instead of the endogenous contrast agent DOH, other contrast agents can also occur which cause a change in the susceptibility.
Die bekannten Verfahren erfordern Vorabuntersuchungen, um Korrekturdaten für die Bilder zu gewinnen.The known methods require preliminary examinations in order to obtain correction data for the images.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zu entwickeln, das ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis aufweist und mit dem eine schnelle Signalerfassung möglich ist.The invention has for its object to develop a generic method that has a high signal-to-noise ratio and with which a fast Signal acquisition is possible.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass nach dem Anregungspuls wenigstens ein Gradienten-Echo- Signal erfasst wird, und dass anschließend wenigstens ein Rephasierungspuls RPi eingestrahlt wird.According to the invention, this object is achieved in that at least one gradient echo signal is detected after the excitation pulse, and that at least one rephasing pulse RPi is then irradiated.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, dass nach dem Rephasierungspuls wenigstens ein Spin-Echo-Signal SE erfasst wird.It is particularly advantageous here that at least one spin echo signal SE is recorded after the rephasing pulse.
Vorteilhafterweise wird das Verfahren so durchgeführt, dass nach der Erfassung des Spin-Echo-Signals wenigstens ein weiterer Rephasierungspuls eingestrahlt wird.The method is advantageously carried out such that at least one further rephasing pulse is radiated in after the detection of the spin echo signal.
Um möglichst viele Daten aufzunehmen, ist es vorteilhaft, dass zwischen der Einstrahlung des Anregungspulses und des ersten Rephasierungspulses mehrere Gradienten-Echo-Signale mit verschiedenen Vorzeichen erfasst werden.In order to record as much data as possible, it is advantageous that between the irradiation of the excitation pulse and the first rephasing pulse, several gradient echo signals with different signs are recorded.
Hierbei kann eine besonders wirksame Erfassung dadurch erfolgen, dass Gradienten-Echo-Signale mit positivem Vorzeichen und Gradienten-Echo-Signale mit negativem Vorzeichen einander abwechseln.A particularly effective detection can take place in that gradient-echo signals with a positive sign and gradient-echo signals with a negative sign alternate with one another.
Vorteilhafterweise wird hierbei zur Erfassung der Gradienten-Echo-Signale Gradienten-Echos mit einer Sequenzfolge [GE(1,1), GE(2,1), GE(3,1),..., GE(N,1)] erzeugt werden. Es ist gleichfalls vorteilhaft, das Verfahren so durchzuführen, dass nach dem ersten Rephasierungspuls Spin- Echo-Signale mit der Sequenzfolge [SE(1,1), SE(2,1),..., SE(N,1)] erzeugt werden.Advantageously, gradient echoes with a sequence sequence [GE (1,1), GE (2,1), GE (3,1), ..., GE (N, 1)] are used to acquire the gradient echo signals. be generated. It is also advantageous to carry out the method in such a way that after the first rephasing pulse, spin echo signals with the sequence sequence [SE (1,1), SE (2,1), ..., SE (N, 1)] are generated become.
Zur Erzeugung von Bildinformationen ist es zweckmäßig, dass zur Aufnahme wenigstens eines Bildes in Form einer N x N- Matrix N Wiederholungen der Aufnahmesequenz erfolgen.To generate image information, it is expedient for N repetitions of the recording sequence to take place in order to record at least one image in the form of an N x N matrix.
Bilder, die sowohl Informationen über die Relaxationszeit T2 als auch über die Relaxationszeit T2 * enthalten, lassen sich gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch erzielen, dass in dem Bild der N x N- Matrix Echosignale in einer Sequenzfolge [GE(1,1), GE(2,1), GE(3,1),..., GE(N,1), SE(1,1), SE(2,1), SE (3 , 1) , ... , SE(N,1), GE(1,2), GE(2,2), GE(3,2),..., SE(1,2), SE(2,2), SE(3,2),..., SE(N,2), ... GE(1,N), GE(2,N), GE(3,N),..., SE(1,N), SE(2,N), SE(3,N),..., SE(N,N)].... erzeugt werden.Images which contain information about the relaxation time T 2 as well as about the relaxation time T 2 * can be achieved according to a particularly preferred embodiment of the invention in that in the image of the N x N matrix echo signals in a sequence [GE (1 , 1), GE (2,1), GE (3,1), ..., GE (N, 1), SE (1,1), SE (2,1), SE (3, 1), ..., SE (N, 1), GE (1,2), GE (2,2), GE (3,2), ..., SE (1,2), SE (2,2), SE (3,2), ..., SE (N, 2), ... GE (1, N), GE (2, N), GE (3, N), ..., SE (1, N), SE (2, N), SE (3, N), ..., SE (N, N)] ....
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, dass die Spin-Echo- Signale so umgeordnet werden, dass Spin-Echo-Signale, welche bei einer gleichen Echozeit TE aufgenommen wurden, als ein Bild dargestellt werden.It is particularly advantageous here that the spin echo signals are rearranged in such a way that spin echo signals which were recorded at the same echo time T E are displayed as one image.
Ferner ist es zweckmäßig, dass zur Aufnahme eines Bildes in Form einer N x N-Matrix N Wiederholungen der Aufnahmesequenz erfolgen.It is also expedient for N repetitions of the recording sequence to take place in the form of an N x N matrix.
Außerdem ist es zweckmäßig, das Verfahren so durchzuführen, dass das Bild der N X N-Matrix Spin-Echo-Signalen der Sequenzfolge [SE(1,1), SE(1,2), SE (1, 3) , ... SE (1 ,N) ] entspricht .It is also expedient to carry out the method in such a way that the image of the NX N matrix spin echo signals of the Sequence sequence [SE (1,1), SE (1,2), SE (1, 3), ... SE (1, N)] corresponds.
Bei der Bildgebungsmethode handelt es sich vorzugsweise um eine spektroskopische Echo-Planar-Bildgebungsmethode, insbesondere um eine wiederholte zweidimensionale Echo- Planar-Bildgebungsmethode, welche aus einer wiederholten Anwendung einer zweidimensionalen Echo-Planar-Bildkodierung besteht .The imaging method is preferably a spectroscopic echo planar imaging method, in particular a repeated two-dimensional echo planar imaging method, which consists of a repeated application of a two-dimensional echo planar image coding.
Eine räumliche Kodierung erfolgt in einem möglichst kurzen Zeitraum, welcher während eines Signalabfalls mehrfach wiederholt werden kann und vorzugsweise 20 bis 100 ms beträgt .Spatial coding takes place in the shortest possible time, which can be repeated several times during a signal drop and is preferably 20 to 100 ms.
Durch die mehrfache Wiederholung der Echo-Planar-Kodierung wird während eines Signalabfalls ein Verlauf des Signalabfalls in der Abfolge von rekonstruierten Einzelbildern dargestellt.The repeated repetition of the echo planar coding shows a course of the signal drop in the sequence of reconstructed individual images during a signal drop.
Eine Quantisierung der Relaxationszeit T2 erfolgt mit mehreren Bildern, die bei verschiedenen Echozeiten aufgenommen werden. Die Anzahl der Bilder ist bei einer gegebenen Matrixgröße durch Eigenschaften der Messapparatur und den Wert von T2 begrenzt . Zur Erzeugung von quantitativen Bildern muss daher eine Datenanpassung erfolgen, die auf eine beschränkte Anzahl von Datenpunkten, die möglicherweise verrauscht sind, gestützt ist.The relaxation time T 2 is quantized using a plurality of images which are recorded at different echo times. For a given matrix size, the number of images is limited by the properties of the measuring apparatus and the value of T 2 . In order to generate quantitative images, data must therefore be adapted based on a limited number of data points that may be noisy.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.Other advantages, special features and practical Further developments of the invention result from the subclaims and the following illustration of a preferred exemplary embodiment with reference to the drawing.
Die Zeichnung zeigt ein Sequenzdiagramm einer bevorzugten Durchführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.The drawing shows a sequence diagram of a preferred embodiment of a method according to the invention.
In Fig. 1 sind übereinander verschiedene Bestandteile der Sequenz in zeitlicher Abfolge dargestellt. Einzelne, sich jeweils in horizontaler Linie erstreckende Linien geben die Zeitabhängigkeit einzelner Parameter wieder. Die einzelnen Parameter sind so übereinander angeordnet, dass gleichzeitige Ereignisse sich unmittelbar übereinander befinden.In Fig. 1 different components of the sequence are shown one above the other in chronological order. Individual lines, each extending in a horizontal line, reflect the time dependence of individual parameters. The individual parameters are arranged one above the other in such a way that simultaneous events are directly one above the other.
In der obersten Zeile ist das angelegte, beziehungsweise resultierende Feld RF in einer die Zeitabhängigkeit des Feldes wiedergebenden, einer Pulsfolge entsprechenden, Linie dargestellt.In the top line, the created or resulting field RF is shown in a line representing the time dependence of the field and corresponding to a pulse sequence.
Unterhalb der die Zeitabhängigkeit des Feldes wiedergebenden Linie sind drei Linien dargestellt, welche eine Zeitabhängigkeit von Gradientenfeldern Gs, GP und GR wiedergeben.Below the line representing the time dependence of the field, three lines are shown which represent a time dependence of gradient fields G s , G P and G R.
Das erste Gradientenfeld Gs erstreckt sich vorzugsweise in einer Hauptrichtung eines gleichförmigen Magnetfeldes B0. Das Magnetfeld B0 wird auch als Polarisationsfeld und die Achse des gleichförmigen Magnetfeldes als z-Achse bezeichnet. Durch das Gradientenfeld Gs wird eine Schicht einer zu untersuchenden Probe ausgewählt. Deshalb wird das Gradientenfeld Gs auch als Schichtselektionsgradient bezeichnet . Um die verschiedenen Gradienten besser voneinander unterschieden zu können, wird die Bezeichnung Gs nachfolgend für den Schichtselektionsgradienten verwendet .The first gradient field G s preferably extends in a main direction of a uniform magnetic field B 0 . The magnetic field B 0 is also referred to as the polarization field and the axis of the uniform magnetic field as the z-axis. The gradient field G s creates a layer selected a sample to be examined. Therefore, the gradient field G s is also referred to as a slice selection gradient. In order to be able to differentiate the different gradients better, the designation G s is used below for the slice selection gradient.
Unterhalb des ersten Gradientenfeldes Gs ist ein weiteres Gradientenfeld dargestellt, welches einem Phasenkodierungsgradienten GP entspricht. Der Phasenkodierungsgradient GP liegt vorzugsweise entlang einer y-Achse an. Er dient dazu, Zeilen eines zu untersuchenden Impulsraumes auszuwählen.A further gradient field is shown below the first gradient field G s , which corresponds to a phase coding gradient G P. The phase coding gradient G P is preferably along a y axis. It is used to select lines of an impulse space to be examined.
Unterhalb des weiteren Gradientenfeldes ist ein drittes Gradientenfeld dargestellt, welches einem Lesegradienten GR entspricht. Der Lesegradient GR liegt vorzugsweise entlang einer x-Achse an. Er dient dazu, Signale, insbesondere Echosignale der zu untersuchenden Probe, auszulesen. Um eine Wiedergabe der Signale in Form eines Bildes zu ermöglichen, werden mit dem Lesegradienten GR mehrere, in Fig. 1 übereinander dargestellte; Aufnahmesequenzen durchgeführt .A third gradient field is shown below the further gradient field, which corresponds to a reading gradient G R. The reading gradient G R is preferably along an x-axis. It is used to read out signals, in particular echo signals from the sample to be examined. In order to enable the signals to be reproduced in the form of an image, the reading gradient G R is used to display a plurality, shown one above the other in FIG. Recording sequences carried out.
Im Einzelnen wird das Verfahren wie folgt durchgeführt .In detail, the procedure is carried out as follows.
Zunächst wird eine Nettomagnetisierung der zu untersuchenden Probe durch einen in der obersten Zeile links dargestellten Anregungspuls AP, vorzugsweise einen 90°-Puls, angeregt. Der Anregungspuls AP weist eine Dauer von beispielsweise 1 bis 10 Millisekunden auf, wobei eine Dauer von 2 bis 3 Millisekunden besonders bevorzugt ist.First, a net magnetization of the sample to be examined is excited by an excitation pulse AP, preferably a 90 ° pulse, shown in the top line on the left. The excitation pulse AP has a duration from, for example, 1 to 10 milliseconds, a duration of 2 to 3 milliseconds being particularly preferred.
Während der Anregung der zu untersuchenden Probe durch den Anregungspuls liegt an der Probe ein erster Schichtselektionsgradient Gsl an, der zu einer teilweisen Dephasierung der Quermagnetisierung führt.During the excitation of the sample to be examined by the excitation pulse, a first slice selection gradient G s l is applied to the sample, which leads to a partial dephasing of the transverse magnetization.
Im Anschluss an den Anregungspuls werden die Spins durch einen weiteren Schichtselektionsgradienten Gs2 mit geändertem Vorzeichen wieder rephasiert .Following the excitation pulse, the spins are rephased by a further slice selection gradient G s 2 with a changed sign.
Ein Zeitintegral des weiteren Schichtselektionsgradienten Gs ist dabei vorzugsweise halb so groß wie das Zeitintegral des während des Anregungspulses angelegten ersten Schichtselektionsgradienten Gs1. Hierdurch wirkt der weitere Schichtselektionsgradient Gs 2 als Rephasierungsgradient .A time integral of the further slice selection gradient G s is preferably half as large as the time integral of the first slice selection gradient Gs 1 applied during the excitation pulse. As a result, the further slice selection gradient G s 2 acts as a rephasing gradient.
Anschließend werden Gradienten-Echo-Pulse GE 1,1, GE 2,1, GE 3,1, ... erzeugt. Hierbei wird die Relaxationszeit T2 bestimmt .Gradient echo pulses GE 1.1, GE 2.1, GE 3.1, ... are then generated. The relaxation time T 2 is determined here.
Danach wird ein Rephasierungspuls RPi, vorzugsweise ein 180°-Puls, eingestrahlt. Es ist zweckmäßig, dass der Rephasierungspuls RPi gegenüber dem Anregungspuls AP um 90° phasenversetzt eingestrahlt wird. Zur Auswahl einer Schicht wird vorzugsweise gleichzeitig derA rephasing pulse RPi, preferably a 180 ° pulse, is then irradiated. It is expedient that the rephasing pulse RPi is irradiated with a phase shift of 90 ° with respect to the excitation pulse AP. To select a layer, the is preferably used simultaneously
Schichtselektionsgradient Gs erneut angelegt . Bei der Schicht handelt es sich insbesondere um die gleiche Schicht wie zuvor .Slice selection gradient G s created again. The layer is in particular the same layer as before .
Nach dem ersten Rephasierungspuls RPi erfolgt eine Spin- Echo-Anregung SE (l,i) . Es können statt der dargestellten einen Spin-Echo-Anregung SE (l,i) auch mehrere Spin-Echo- Anregungen erfolgen, jedoch ist der dargestellte Fall einer einzigen Spin-Echo-Anregung bevorzugt.After the first rephasing pulse RPi there is a spin echo excitation SE (l, i). Instead of the one spin echo excitation SE (1, i) shown, several spin echo excitations can also take place, but the illustrated case of a single spin echo excitation is preferred.
Im Anschluss an die Spin-Echo-Anregung SE (l,i) erfolgt eine Gradiente -Echo-Anregung GB(4) mit entgegengesetztem Vorzeichen.Following the spin echo excitation SE (l, i), there is a gradient echo excitation G B (4) with the opposite sign.
Anschließend wird ein Echosignal erfasst.An echo signal is then recorded.
Nach der Beobachtung des Echosignals erfolgt eine weitere Spin-Echo-Anregung SE(2,i) nach jeder Gradienten-Echo- Anregung Gs(4). Obwohl eine einzelne Spin-Echo-Anregung bevorzugt ist, können auch mehrere Spin-Echo-Anregungen erfolgen. Falls mehrere Spin-Echo-Anregungen erfolgen, haben diese vorzugsweise einander entgegengesetzte Vorzeichen.After observing the echo signal, a further spin echo excitation SE (2, i) takes place after each gradient echo excitation G s (4). Although a single spin echo excitation is preferred, several spin echo excitations can also take place. If several spin echo excitations occur, they preferably have opposite signs.
In dem besonders bevorzugten Fall einer einzelnen Spin- Echo-Anregung vor dem Auslesen des Echosignals ist es besonders vorteilhaft, auch nach dem Erfassen des Echosignals genau eine Spin-Echo-Anregung vorzunehmen. Es ist besonders zweckmäßig, dass diese Spin-Echo-Anregung das gleiche Vorzeichen aufweist wie die erste Spin-Echo- Anregung . Anschließend erfolgt ein weiterer Rephasierungspuls, worauf wiederum ein Echo-Signal erzeugt und gemessen wird.In the particularly preferred case of a single spin echo excitation before the echo signal is read out, it is particularly advantageous to carry out exactly one spin echo excitation even after the detection of the echo signal. It is particularly expedient that this spin echo excitation has the same sign as the first spin echo excitation. Another rephasing pulse then takes place, whereupon an echo signal is generated and measured.
Der weitere Verlauf der in der obersten Zeile dargestellten Sequenz des Feldes verläuft so lange, wie es einer gewünschten Anzahl Abtastpunkte einer T2-Relaxationskurve entspricht .The further course of the sequence of the field shown in the top line continues as long as it corresponds to a desired number of sampling points of a T 2 relaxation curve.
Nach der zuvor beschriebenen, ersten Aufnahmesequenz wird das Verfahren so oft wiederholt , wie es der Anzahl Ny von Zeilen einer gewünschten (Ny x Nx) -Bildmatrix entspricht.After the first recording sequence described above, the method is repeated as often as it corresponds to the number N y of lines of a desired (N y x N x ) image matrix.
In dem einfachsten Fall, dass ein zu untersuchender Bereich als eine N x N-Matrix dargestellt werden soll, enthält jede Aufnahmesequenz N Anregungspulse. -In diesem Fall wird die Aufnahmesequenz N-fach wiederholt.In the simplest case, in which an area to be examined is to be represented as an N x N matrix, each recording sequence contains N excitation pulses. In this case, the recording sequence is repeated N times.
Während die in Fig. 1 dargestellten Achsen Zeitachsen sind, erfolgt eine eigentliche Bildkodierung entlang den Spalten. Die Anzahl der Rephasierungspulse ist vorzugsweise mit der gewünschten Anzahl Abtastpunkte der T2-Relaxationskurve identisch.While the axes shown in FIG. 1 are time axes, an actual image coding takes place along the columns. The number of rephasing pulses is preferably identical to the desired number of sampling points on the T 2 relaxation curve.
Die dargestellte Anzahl von Wiederholungen ist zweckmäßig, jedoch nicht notwendig.The number of repetitions shown is expedient, but not necessary.
Die Erfindung sieht vor, Artefakte durch eine im Wesentlichen gleiche Phasenlage zwischen verschiedenen Aufnahmesequenzen zu unterdrücken. Durch die Erfindung wird eine Umordnung von Echosignalen ermöglicht. Hierdurch wird sichergestellt, dass nur solche Echosignale, die einer gewünschten Echozeit TE entsprechen, in einer gewünschten Ebene des Impulsraums wiedergegeben werden. Hierdurch kann eine Faltung des Signals mit einer T2 *-Abfallfunktion vermieden werden. Dies ist vor allem dann zweckmäßig, wenn der Impulsraum von weit außen liegenden Bereichen durch zentrale Bereiche bis zu - den ersten Bereichen entgegengesetzt - außen liegenden Bereichen durchlaufen wird. Hierdurch wird erreicht, dass die räumliche Auflösung im gesamten Impulsraum hoch bleibt.The invention provides for artifacts to be suppressed by essentially the same phase position between different recording sequences. A rearrangement of echo signals is made possible by the invention. This ensures that only those echo signals that correspond to a desired echo time T E are reproduced in a desired level of the pulse space. This avoids convolution of the signal with a T 2 * decay function. This is particularly useful if the impulse space is passed through from central areas to central areas up to - opposite to the first areas - external areas. This ensures that the spatial resolution remains high in the entire pulse space.
Zentralen Bereichen des Impulsraums entsprechende, mit einer 0-Phase kodierte, Daten können für eine Phasenkorrektur von Messdaten weiterer Aufnahmesequenzen eingesetzt werden. Hierdurch können Vorab-Messungen der zu untersuchenden Proben vermieden werden.Data corresponding to central areas of the pulse space and coded with a 0-phase can be used for phase correction of measurement data of further recording sequences. In this way, preliminary measurements of the samples to be examined can be avoided.
Eine Unterdrückung von Lipidsignalen ist vorteilhaft. Dabei wird vorzugsweise eine frequenzselektive Lipid-Vorsättigung angewendet . Suppression of lipid signals is advantageous. Frequency-selective lipid presaturation is preferably used.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
AP AnregungspulsAP excitation pulse
B0 - PolarisationsfeldB 0 - polarization field
Bl Anregungsmagnetfeld fMRI - functional Magnetic Resonance ImagingBl excitation magnetic field fMRI - functional magnetic resonance imaging
GP - GradientenfeldG P - gradient field
GR - GradientenfeldG R - gradient field
Gs - GradientenfeldG s - gradient field
MRI - Magnetic Resonance ImagingMRI - Magnetic Resonance Imaging
MRS - Magnetresonanz-SpektroskopieMRS - magnetic resonance spectroscopy
Mt - Nettomagnetmoment , quermagnetische MagnetisierungM t - net magnetic moment, transverse magnetic magnetization
Mz - NettomagnetisierungM z - net magnetization
T2 - RelaxationszeitT 2 - relaxation time
Te EchozeitT e echo time
SE Spin-Echo-SignaleSE spin echo signals
SEi Spin-Echo-AnregungBe spin echo excitation
SE2 Spin-Echo-AnregungSE 2 spin echo excitation
GE Gradienten-Echo-SignaleGE gradient echo signals
RF Resultierendes FeldRF Resulting field
Gs SchichtselektionsgradientGs slice selection gradient
RPi RephasierungspulsRPi rephasing pulse
RP2 weiterer Rephasierungspuls RP 2 further rephasing pulse

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Untersuchung einer Probe mit wenigstens einer Bildgebungssequenz, wobei in die Probe wenigstens ein Anregungspuls (AP) und wenigstens ein Rephasierungspuls (RP) eingestrahlt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass nach dem Anregungspuls (AP) wenigstens ein Gradienten-Echo-Signal (GESl, GES2 , GES3) erfasst wird und dass anschließend wenigstens ein Rephasierungspuls (RPI) eingestrahlt wird.1. A method for examining a sample with at least one imaging sequence, wherein at least one excitation pulse (AP) and at least one rephasing pulse (RP) are irradiated into the sample, characterized in that after the excitation pulse (AP) at least one gradient echo signal (GESl , GES2, GES3) is detected and that at least one rephasing pulse (RPI) is then irradiated.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass nach dem Rephasierungspuls (RPI) wenigstens ein Spin-Echo- Signal erfasst wird.2. The method according to claim 1, which also means that after the rephasing pulse (RPI) at least one spin echo signal is detected.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n z e i c h n e t, dass nach der Erfassung des Spin- Echo-Signals (SES) wenigstens ein weiterer Rephasierungspuls (RP2) eingestrahlt wird.3. The method according to claim 2, so that at least one further rephasing pulse (RP2) is radiated in after the detection of the spin echo signal (SES).
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zwischen der Einstrahlung des Anregungspulses4. The method according to one or more of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that between the irradiation of the excitation pulse
(AP) und des ersten Rephasierungspulses (RPI) mehrere Gradienten-Echo-Signale mit verschiedenen Vorzeichen erfasst werden. (AP) and the first rephasing pulse (RPI) a plurality of gradient echo signals with different signs are recorded.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass Gradienten-Echo- Signale mit positivem Vorzeichen (GES2) und Gradienten-Echo-Signale mit negativem Vorzeichen5. The method of claim 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that gradient echo signals with a positive sign (GES2) and gradient echo signals with a negative sign
(GESl, GES3) einander abwechseln.(GESl, GES3) take turns.
6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Erfassung der Gradienten-Echo-Signale Gradienten-Echos mit einer Sequenzfolge [GE(1,1), GE(2,1), GE(3,1),..., GE(N,1)]. erzeugt werden.6. The method according to claim 5, characterized in that for detecting the gradient echo signals gradient echoes with a sequence sequence [GE (1,1), GE (2,1), GE (3,1), ..., GE (N, 1)]. be generated.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass nach dem ersten Rephasierungspuls (RPI) Spin- Echo-Signale mit der Sequenzfolge [SE(1,1), SE(2,1),..., SE(N,1)] erzeugt werden.7. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that after the first rephasing pulse (RPI) spin echo signals with the sequence sequence [SE (1,1), SE (2,1), ..., SE ( N, 1)] are generated.
8. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Aufnahme wenigstens eines Bildes in Form einer N x N-Matrix N Wiederholungen der Aufnähmesequenz erfolgen.8. The method according to one or both of claims 6 or 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that for the recording of at least one image in the form of an N x N matrix N repetitions of the recording sequence take place.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in dem Bild der N x N-Matrix Echosignale in einer Sequenzfolge [GE(1,1), GE(2,1), GE(3,1),..., GE(N,1), SE(1,1), SE(2,1), SE(3,1),..., SE(N,1), GE(1,2), GE(2,2), GE(3,2),..., SE(1,2), SE(2,2), SE(3,2),..., SE(N,2), ... GE(1,N), GE(2,N), GE(3,N),..., SE(1,N), SE(2,N), SE(3,N), SE(N,N)] ... erfasst werden. 9. The method according to claim 8, characterized in that in the image of the N x N matrix echo signals in a sequence [GE (1,1), GE (2,1), GE (3,1), ..., GE (N, 1), SE (1,1), SE (2,1), SE (3,1), ..., SE (N, 1), GE (1,2), GE (2,2 ), GE (3,2), ..., SE (1,2), SE (2,2), SE (3,2), ..., SE (N, 2), ... GE ( 1, N), GE (2, N), GE (3, N), ..., SE (1, N), SE (2, N), SE (3, N), SE (N, N)] ... become.
PCT/DE2002/000712 2001-03-15 2002-02-28 Method for analysing a sample by producing an imaging sequence WO2002075347A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2001112880 DE10112880A1 (en) 2001-03-15 2001-03-15 Method for examining a sample by generating an imaging sequence
DE10112880.0 2001-03-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2002075347A1 true WO2002075347A1 (en) 2002-09-26

Family

ID=7677817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2002/000712 WO2002075347A1 (en) 2001-03-15 2002-02-28 Method for analysing a sample by producing an imaging sequence

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE10112880A1 (en)
WO (1) WO2002075347A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4709212A (en) * 1986-01-03 1987-11-24 General Electric Company Method of enhancing image signal-to-noise ratio by combining NMR images of differing pulse sequence timing
US4901020A (en) * 1988-05-30 1990-02-13 Siemens Aktiengesellschaft Pulse sequence for operating a nuclear magnetic resonance tomography apparatus for producing images with different T2 contrast
US5561369A (en) * 1994-07-29 1996-10-01 Feinberg; David A. Variation of number and duration of gradient read times during a single pulse sequence for proton density and T2 -weighted images

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5270654A (en) * 1991-07-05 1993-12-14 Feinberg David A Ultra-fast multi-section MRI using gradient and spin echo (grase) imaging
DE69418404T2 (en) * 1993-09-16 1999-11-11 Koninklijke Philips Electronics N.V., Eindhoven Correction of the polarity of the readout gradient in image generation by EPI and GRASE magnetic resonance
US5680045A (en) * 1995-07-20 1997-10-21 Feinberg David A Grase-type MR pulse sequences
DE19720438A1 (en) * 1997-05-15 1998-11-19 Max Planck Gesellschaft Method and device for obtaining data for magnetic resonance imaging

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4709212A (en) * 1986-01-03 1987-11-24 General Electric Company Method of enhancing image signal-to-noise ratio by combining NMR images of differing pulse sequence timing
US4901020A (en) * 1988-05-30 1990-02-13 Siemens Aktiengesellschaft Pulse sequence for operating a nuclear magnetic resonance tomography apparatus for producing images with different T2 contrast
US5561369A (en) * 1994-07-29 1996-10-01 Feinberg; David A. Variation of number and duration of gradient read times during a single pulse sequence for proton density and T2 -weighted images

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.W.SONG ET AL.: "Measurement of T2* value using phase encoded EPI", PROCEEDINGS OF THE SOCIETY OF MAGNETIC RESONANCE, THIRD SCIENTIFIC MEETING AND EXHIBITION, AND THE EUROPEAN SOCIETY FOR MAGNETIC RESONANCE IN MEDICINE AND BIOLOGY, TWELFTH ANNUAL MEETING AND EXHIBITION, HELD JOINTLY, NICE, FRANCE, AUGUST 19-25, 1995, vol. 2, pages 669, XP002200961 *
MA J ET AL: "Method for image-based measurement of the reversible and irreversible contribution to the transverse-relaxation rate.", JOURNAL OF MAGNETIC RESONANCE. SERIES B. UNITED STATES APR 1996, vol. 111, no. 1, April 1996 (1996-04-01), pages 61 - 69, XP002200960, ISSN: 1064-1866 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE10112880A1 (en) 2002-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0074022B1 (en) Apparatus for nuclear spin tomography
DE3485934T2 (en) METHOD FOR MAKING A PLANE LIQUID FLOW VISIBLE BY NMR IMAGE.
EP0199202B1 (en) Nuclear spin resonance device
DE3539256C2 (en) Method for displaying the nuclear magnetic properties of an object to be examined
EP0425611A1 (en) A process for recording spin resonance spectra and displaying spin resonance.
DE19962847C2 (en) Magnetic resonance imaging method with echo planar imaging
DE3908392A1 (en) METHOD FOR LOCALIZED MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY (LOSY) AND FOR LAYER-SELECTIVE EXCITATION OF TRANSVERSAL MAGNETIZATIONS (SLISE)
DE19962848C2 (en) Echo planar imaging
DE19962846B4 (en) Imaging method using keyhole technique
EP1287373B1 (en) Pulse train, nuclear magnetic resonance tomograph and imaging method
DE3539991A1 (en) METHOD FOR RECORDING THE MATERIAL PROPERTIES OF AN OBJECT TO BE EXAMINED
DE19962476B4 (en) Process for imaging examination of a sample using a recording sequence and rearrangement of echo signals
DE19962850B4 (en) Spectroscopic imaging method
WO1990013826A1 (en) Process for recording nuclear-resonance spectra
WO2001048500A2 (en) Imaging method and a device for processing image data
EP3572824A1 (en) Off-resonance insensitive magnetic resonance measurement with dephasing gradient
WO2002075347A1 (en) Method for analysing a sample by producing an imaging sequence
WO2002075346A1 (en) Magnetic resonance imaging method for analysing a sample by receiving spin and gradient echo signals
DE4103485B4 (en) Method for testing physical and / or chemical properties of objects by nuclear magnetic resonance spectroscopy
DE3919052C2 (en)
DE19922461C2 (en) Method for operating a magnetic resonance tomograph with a suppression of image artifacts
DE4023491A1 (en) Magnetic resonance data acquisition from localised vol - saturating enclosing vol, applying gradient pulses and HF pulses and processing free induction delay signals

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WA Withdrawal of international application