DE102010032825B4

DE102010032825B4 - Magnetresonanzbildgebung mit gezielter Präparation der Magnetisierung

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Publication number: DE102010032825B4
Application number: DE102010032825A
Authority: DE
Inventors: Dr. Jellus Vladimir; Dr. Lauer Lars; Dominik Paul
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2013-01-24
Anticipated expiration: 2030-07-31
Also published as: US20120025823A1; DE102010032825A1; US8659295B2

Abstract

Verfahren zur Magnetresonanz(MR)-Bildgebung eines Untersuchungsobjekts, umfassend folgende Schritte: – Erfassen von MR-Daten, wobei das Untersuchungsobjekt einem Wechselfeld (21, 25) zum Präparieren einer Magnetisierung ausgesetzt und mit einer Auslesesequenz (22, 26) für eine Mehrzahl von Bildpunkten des Untersuchungsobjekts jeweils ein dem Bildpunkt zugeordneter Signalwert (35–37; 64, 65; 81, 82) ermittelt wird, wobei das Erfassen der MR-Daten (21, 22, 25, 26) für mehrere Wechselfelder (21, 25) zum Präparieren der Magnetisierung mit unterschiedlichen Frequenzen (62, 63; 72; 85) durchgeführt wird, und – Auswerten der erfassten MR-Daten, wobei das Auswerten für die Mehrzahl von Bildpunkten jeweils abhängig von den Signalwerten (35–37; 64, 65; 81, 82) durchgeführt wird, die nach dem Präparieren der Magnetisierung für die unterschiedlichen Frequenzen (62, 63; 72; 85) des Wechselfeldes ermittelt wurden, dadurch gekennzeichnet, dass Magnetfeld-Daten, die ortsaufgelöste Informationen über ein magnetisches Grundfeld für die Mehrzahl von Bildpunkten umfassen, ermittelt werden, und dass das Erfassen...

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Magnetresonanz(MR)-Bildgebung. Insbesondere betrifft die Erfindung Verfahren und Vorrichtungen zur MR-Bildgebung, bei denen gezielt eine Magnetisierung eines Untersuchungsobjekts präpariert wird.
MR-Techniken sind mittlerweile weit verbreitet und haben zahlreiche Anwendungen in der medizinischen Technik. Bei einer Klasse von Methoden zur MR-Bildgebung wird global oder lokal die Magnetisierung von Wasserstoffkernspins beeinflusst, um anschließend mit einer Auslesesequenz MR-Daten zu erfassen. Beispiele für derartige Methoden beinhalten die gezielte Sättigung von Wasserstoffkernspins von freiem Wasser zur Kontrasterhöhung.
Die so genannte CEST (Chemical Exchange-dependent Saturation Transfer)-Bildgebung ist eine relativ junge Methode zur MR-Bildgebung. Diese ist für eine beispielhafte Anwendung in W. Ling, et al., „Assessment of glycosaminoglycan concentration in vivo by chemical exchange-dependent saturation transfer (gagCEST)”, Proc Natl Acad Sci USA 2008; 105(7): 2266–2270 beschrieben. Allgemein wird bei der CEST-Bildgebung eine Magnetisierung von Wasserstoffkernspins von je nach Applikation gewählten Molekülen oder Molekülgruppen erzeugt, deren Wasserstoffatome durch chemischen Austausch auf die Wassermoleküle übertragen werden. Zur Präparierung der Magnetisierung können magnetische Wechselfelder eingesetzt werden, deren Frequenz im Wesentlichen der Resonanzfrequenz der Wasserstoffkernspins in den gewählten Molekülen entspricht und eine Frequenzverschiebung zur Resonanzfrequenz der Wasserstoffkernspins von freiem Wasser aufweist. Anschließend kann eine Auslesesequenz durchgeführt werden, mit der die Magnetisierung von Wasserstoffkernspins in Wassermolekülen ausgelesen wird. Durch den chemischen Austausch wird die präparierte Magnetisierung der Kernspins der interessierenden Moleküle auf Wasser übertragen und kann anhand der erfassten MR-Daten nachgewiesen werden. Die CEST-Bildgebung kann für verschiedene Zwecke eingesetzt werden, beispielsweise zur Darstellung von Knorpelschäden, zur Ermittlung des pH-Werts von Gewebe, zur ortsaufgelösten Darstellung von Proteinkonzentrationen im Gehirn, deren -NH-Gruppen mit der CEST-Bildgebung erfasst werden können, oder zur in vivo-Abbildung von Genexpression.
G. Liu et al., „High-throughput screening of chemical exchange saturation transfer MR contrast agents”, Contrast Media Mol. Imaging 5 (2010), S. 162–170, beschreibt Verfahren zur CEST-Bildgebung. Dabei kann abhängig vom CEST-Offset selektiv entweder ein Feld mit einer ersten Frequenz oder ein Feld mit einer davon verschiedenen zweiten Frequenz verwendet werden. Bei einer nachfolgenden rechnerischen Verarbeitung kann eine voxelweise Korrektur abhängig von einer WASSR-Frequenzkarte durchgeführt werden.
P. Z. Sun et al., „Correction for Artifacts Induced by B₀ and B₁ Field Inhomogeneities in pH-Sensitive Chemical Exchange Saturation Transfer (CEST) Imaging”, Magn. Reson. Med. 58 (2007), S. 1207–1215, beschreibt ein Verfahren zur CEST-Bildgebung, bei dem Feldinhomogenitäten in einem Korrekturalgorithmus berücksichtigt werden.
Die WO 2009/042881 A1 beschreibt ein Verfahren, bei dem eine WASSR-Karte bei einer nachträglichen Korrektur der Mittelfrequenz berücksichtigt wird.
Bei CEST-Methoden können beispielsweise sequentiell mehrfach MR-Daten erfasst werden, wobei jeweils das Untersuchungsobjekt einem Wechselfeld mit einer Frequenz zum Präparieren der Magnetisierung ausgesetzt wird. Dieser Prozess wird für Wechselfelder mit unterschiedlichen Frequenzen wiederholt. Beispielsweise werden bei dem von W. Ling et al. in dem eingangs zitierten Artikel beschriebenen Verfahren Wechselfelder mit zwei Frequenzen verwendet, die symmetrisch zur Resonanzfrequenz von Wasserstoffkernspins in freiem Wasser sind. Abweichungen des magnetischen Grundfeldes von einer bekannten Feldstärke, die beispielsweise durch eine Inhomogenität des Grundfeldes hervorgerufen werden können, können dazu führen, dass die Güte der mit der CEST-Bildgebung ermittelten Bilddaten verringert wird. Im Extremfall können Grundfeldinhomogenitäten beispielsweise dazu führen, dass die Frequenz der Wechselfelder so weit von der tatsächlichen, möglicherweise lokal variierenden Resonanzfrequenz der Wasserstoffkernspins entfernt ist, dass aus den erhaltenen MR-Daten keine sinnvollen Aussagen mehr zur Anwesenheit oder Abwesenheit der Moleküle getroffen werden kann, die ortsaufgelöst dargestellt werden sollen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine CEST-Bildgebung mit höherer Güte erlauben. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, derartige Verfahren und Vorrichtungen bereitzustellen, die eine höhere Robustheit gegenüber einer Inhomogenität des Grundfeldes aufweisen. Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, derartige Verfahren und Vorrichtungen bereitzustellen, bei denen die höhere Robustheit gegenüber Magnetfeldinhomogenitäten durch Maßnahmen erreichbar ist, die in für eine in vivo-Bildgebung akzeptablen Zeitdauern durchführbar sind.
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren, ein Computerprogramm und eine Vorrichtung bereitgestellt, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen angegeben sind. Die abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsformen.
Nach einem Aspekt wird ein Verfahren zur Magnetresonanz(MR)-Bildgebung eines Untersuchungsobjekts, insbesondere zur CEST-Bildgebung, angegeben. Das Verfahren umfasst ein Erfassen von MR-Daten. Dabei wird das Untersuchungsobjekt einem Wechselfeld zum Präparieren einer Magnetisierung ausgesetzt und mit einer Auslesesequenz für eine Mehrzahl von Bildpunkten des Untersuchungsobjekts jeweils ein dem Bildpunkt zugeordneter Signalwert ermittelt. Das Erfassen der MR-Daten wird für mehrere Wechselfelder zum Präparieren der Magnetisierung mit unterschiedlichen Frequenzen durchgeführt, so dass für jeden Bildpunkt mehrere Signalwerte erhalten werden, die unterschiedlichen Frequenzen des Wechselfeldes zum Präparieren der Magnetisierung zugeordnet sind. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Auswerten der erfassten MR-Daten, wobei die Auswertung für die Mehrzahl von Bildpunkten jeweils abhängig von den Signalwerten durchgeführt wird, die nach dem Präparieren der Magnetisierung mit Wechselfeldern unterschiedlicher Frequenz ermittelt wurden. Bei dem Verfahren werden Magnetfeld-Daten bestimmt, die ortsaufgelöste Informationen über ein magnetisches Grundfeld für die Mehrzahl von Bildpunkten umfassen. Das Erfassen der MR-Daten wird abhängig von den Magnetfeld-Daten durchgeführt.
Als Grundfeld wird dabei wie üblich das statische Magnetfeld einer MR-Vorrichtung bezeichnet, das zur MR-Bildgebung erzeugt wird und das häufig auch als B0-Feld bezeichnet wird. Die Auslesesequenz kann eine 2D- oder 3D-Auslesesequenz sein. Entsprechend kann ein Bildpunkt einem 2D-Pixel oder einem 3D-Voxel des Untersuchungsobjekts entsprechen.
Bei dem Verfahren werden die Magnetfeld-Daten mit den Informationen über die magnetische Grundfeldstärke eingesetzt, um die MR-Datenerfassung durchzuführen. Dadurch können beispielsweise Grundfeldinhomogenitäten bei der Planung der MR-Datenerfassung und optional zusätzlich bei der Auswertung der erfassten MR-Daten berücksichtigt werden. Die Robustheit gegenüber Magnetfeldinhomogenitäten kann so erhöht werden. Durch die Nutzung der Magnetfeld-Daten kann eine gezielte Beeinflussung der MR-Datenerfassung derart erfolgen, dass das Verfahren für eine in vivo Bildgebung nutzbar ist.
Die Durchführung mehrerer MR-Datenerfassungen für jeweils unterschiedliche Frequenzen des Wechselfelds zum Präparieren der Magnetisierung erlaubt es, beispielsweise bei einer CEST-Bildgebung ortsaufgelöst die Verteilung von Molekülen zu ermitteln, die von Wassermolekülen verschieden sind.
Zum Ermitteln der Magnetfeld-Daten kann vor dem Erfassen der MR-Daten die magnetische Grundfeldstärke ortsaufgelöst bestimmt werden. Die magnetische Grundfeldstärke kann so bestimmt werden, dass zumindest für den zu untersuchenden Abschnitt des Untersuchungsobjekts oder das Messvolumen für jeden Bildpunkt eine zugeordnete Grundfeldstärke bestimmt wird. Dazu kann in einem separaten Schritt die Verteilung der Grundfeldstärke an dem Untersuchungsobjekt bestimmt werden. Das Bestimmen der Grundfeldstärke vor dem Erfassen der MR-Daten erlaubt es, die Durchführung der eigentlichen Datenerfassung abhängig von dieser Information zu planen und zu steuern.
Bei dem Verfahren können die Frequenzen der Wechselfelder, die zum Präparieren der Magnetisierung eingesetzt werden, abhängig von den Magnetfeld-Daten festgelegt werden. Dadurch können die Frequenzen so gewählt werden, dass das Präparieren. der Magnetisierung selektiv mit solchen Frequenzen erfolgt, mit denen ein Teil des Absorptionsspektrums abgetastet wird, an dem die interessierenden Absorptionsminima aufzufinden sind.
Bei Ausführungsformen können die Frequenzen von zwei Wechselfeldern so festgelegt werden, dass sie symmetrisch relativ zu einer charakteristischen Resonanzfrequenz der Wasserstoffkernspins von Wassermolekülen in einem interessierenden Bereich des Untersuchungsobjekts liegen. Bei Ausführungsformen kann die MR-Datenerfassung jeweils für eine Präparierung der Magnetisierung unter Verwendung von genau zwei unterschiedlichen Frequenzen durchgeführt werden.
Eine Anzahl und/oder ein Frequenzabstand der Frequenzen der Wechselfelder kann abhängig von den Magnetfeld-Daten festgelegt werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Minimum und/oder ein Maximum der Frequenzen der Wechselfelder abhängig von den Magnetfeld-Daten festgelegt. Dadurch kann die Anzahl von MR-Datenerfassungen im Hinblick auf bekannte Verteilung der Grundfeldstärken optimiert werden. Insbesondere kann die Anzahl von MR-Datenerfassungen, die aufgrund einer zu großen Frequenzverschiebung relativ zu dem interessierenden Teil des Absorptionsspektrums einen geringen Informationsgehalt liefern, reduziert werden.
Die Frequenzen der Wechselfelder zum Präparieren der Magnetisierung können abhängig von einer minimalen Grundfeldstärke und einer maximalen Grundfeldstärke in einem zu untersuchenden Abschnitt des Untersuchungsobjekts gewählt werden. Die Frequenzen der Wechselfelder zum Präparieren der Magnetisierung können auch abhängig von einer über den zu untersuchenden Abschnitt des Untersuchungsobjekts gemittelten Stärke des magnetischen Grundfeldes gewählt werden.
Die MR-Datenerfassung kann für Wechselfelder mit mehr als zwei unterschiedlichen Frequenzen durchgeführt werden. Auf diese Weise können Signalwerte als Funktion der Frequenz des Wechselfeldes zum Präparieren der Magnetisierung mit höherer Frequenzauflösung ermittelt werden.
Die magnetische Grundfeldstärke kann vor dem Erfassen der MR-Daten bei einer Shimming-Prozedur ortsaufgelöst bestimmt werden. So steht diese Information für eine nachfolgende Bildgebung, insbesondere CEST-Bildgebung, zur Verfügung, ohne dass zusätzliche Messzeit zum Bestimmen des Verlaufs der Grundfeldstärke aufgewendet werden muss.
Alternativ oder zusätzlich zum Ermitteln der Grundfeldstärke vor dem Erfassen der MR-Daten kann die magnetische Grundfeldstärke zeitlich überlappend, insbesondere parallel, mit dem Erfassen der MR-Daten ortsaufgelöst bestimmt werden. Auf diese Weise kann die ortsaufgelöste Grundfeldstärke zum Zeitpunkt der MR-Datenerfassung bestimmt und beim Auswerten der MR-Daten herangezogen werden.
Die magnetische Grundfeldstärke kann zeitlich überlappend, aber unabhängig von den erfassten Signalwerten ermittelt werden. Es ist zu beachten, dass eine von dem Ermitteln der Signalwerte für die Bildpunkte unabhängige Bestimmung der Grundfeldstärken unter Verwendung derselben Auslesesequenz erfolgen kann, die auch zur MR-Datenerfassung eingesetzt wird. Somit kann die ortsaufgelöste Bestimmung der Grundfeldstärke beim Erfassen der MR-Daten, jedoch unabhängig von den für die Bildpunkte ermittelten Signalwerten durchgeführt werden. Unter einer „unabhängigen Bestimmung” wird dabei verstanden, dass zwar beispielsweise die Signalwerte für die verschiedenen Bildpunkte und die magnetische Grundfeldstärke mit derselben Auslesesequenz bestimmt werden, allerdings aus den von präzedierenden Kernspins beim Auslesen erzeugten Signalen unterschiedliche und voneinander unabhängige Messgrößen gewonnen werden.
Bei der Auslesesequenz kann ein erstes und ein zweites Echosignal erfasst werden. Die Signalwerte für die Bildpunkte können durch Rücktransformation der Signalamplituden des ersten oder ggf. zweiten Echosignals in den Ortsraum ermittelt werden. Zum Bestimmen der magnetischen Grundfeldstärke können Phasenverschiebungen zwischen einem aus dem ersten Echosignal gewonnenen ersten Bild und einem aus dem zweiten Echosignal gewonnenen zweiten Bild ermittelt werden. Auf diese Weise steht die Information über die Grundfeldstärken als echte unabhängige Information zur Verfügung, mit der die Güte der Bildgebung beim Auswerten der MR-Daten erhöht werden kann.
Zusätzlich zum Erfassen der MR-Daten kann optional auch das Auswerten der erfassten MR-Daten abhängig von den Magnetfeld-Daten durchgeführt werden. Dadurch können insbesondere die bei der MR-Datenerfassung ermittelten Informationen über die Grundfeldstärke, die die Grundfeldstärke zum Zeitpunkt der Datenerfassung angeben, zum Auswerten der MR-Daten eingesetzt, werden. Beispielsweise können diese Information verwendet werden, um die Resonanzfrequenz von Wasserstoffkernspins von freiem Wasser zum Zeitpunkt der MR-Datenerfassung ortsaufgelöst zu bestimmen.
Für die Mehrzahl von Bildpunkten kann abhängig von den Magnetfeld-Daten jeweils eine Resonanzfrequenz von Wasserstoffkernspins in Wassermolekülen ermittelt werden. Das Erfassen der MR-Daten und/oder das Auswerten der erfassten MR-Daten kann abhängig von den für die Mehrzahl von Bildpunkten ermittelten Resonanzfrequenzen durchgeführt werden. Beispielsweise können für jeden Bildpunkt abhängig von der jeweils bestimmten Resonanzfrequenz von Wasserstoffkernspins in Wassermolekülen Signalwerte verglichen werden, die nach eine Präparierung der Magnetisierung durch Wechselfelder mit Frequenzen oberhalb und unterhalb der Resonanzfrequenz ermittelt werden. Es kann eine Differenz zwischen Signalwerten ermittelt werden, die Frequenzen oberhalb und unterhalb der Resonanzfrequenz von Wasserstoffkernspins in Wassermolekülen an dem entsprechenden Bildpunkt zugeordnet sind. Die Signalwerte können direkt aus den MR-Daten ermittelt werden. Einer der Signalwerte kann auch durch Anfitten einer Absorptionskurve an aus den MR-Daten ermittelte Signalwerte bestimmt werden. Derartige Differenzen quantifizieren den CEST-Effekt. Alternativ kann der CEST-Effekt auch quantifiziert werden, indem Differenzen zwischen Signalwerten bei symmetrisch zur Resonanzfrequenz von Wasserstoffkernspins von Wassermolekülen liegenden Frequenzen aufsummiert oder aufintegriert werden.
Das Erfassen der MR-Daten kann für mehrere Wechselfelder zum Präparieren der Magnetisierung durchgeführt werden, deren Frequenz jeweils von der Resonanzfrequenz von Wasserstoffkernspins in Wassermolekülen verschieden ist. Die Frequenz wenigstens eines Wechselfeldes kann so festgelegt werden, dass sie eine Sättigung von Wasserstoffkernspins in von Wassermolekülen verschiedenen Molekülen oder Molekülgruppen hervorruft, deren Magnetisierung durch chemischen Austausch auf Wasser übertragen werden kann. Auf diese Weise können auch mit einer geringen Anzahl von MR-Datenerfassungen, beispielsweise mit zwei MR-Datenerfassungen, Informationen über die Dichte der von Wassermolekülen verschiedenen Moleküle oder Molekülgruppen gewonnen werden.
Zum Auswerten der MR-Daten kann für die Mehrzahl von Bildpunkten jeweils ein Signalwert mit einem weiteren Signalwert verglichen werden. Der Signalwert ist der Frequenz des Wechselfeldes zugeordnet, mit der die Sättigung der Wasserstoffkernspins in den von Wasser verschiedenen Molekülen oder Molekülgruppen erreicht wird. Der weitere Signalwert kann bei einer weiteren Frequenz direkt aus den MR-Daten oder durch Anfitten einer Absorptionskurve an aus Messungen ermittelte Signalwerte bestimmt werden.
Es kann eine Differenz zwischen dem Signalwert, der einer Frequenz zugeordnet ist, und einem weiteren Signalwert, der einer weiteren Frequenz zugeordnet ist, ermittelt werden. Die Frequenz und die weitere Frequenz können relativ zu einer Resonanzfrequenz von Wasserstoffkernspins in Wassermolekülen an dem entsprechenden Bildpunkt Frequenzverschiebungen mit unterschiedlichem Vorzeichen und im Wesentlichen gleichem Betrag aufweisen.
Nach einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm angegeben, das eine Befehlsfolge umfasst, die bei Ausführung durch eine MR-Vorrichtung die MR-Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem Aspekt oder Ausführungsbeispiel der Erfindung veranlasst. Das Computerprogramm kann beispielsweise in den Speicher eines Steuer- und Auswerterechners einer MR-Vorrichtung geladen werden. Das Computerprogramm kann als Quellcode oder als eine kompilierte Befehlsfolge vorliegen. Durch das Computerprogramm kann die Vorrichtung programmmäßig zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet werden. Nach einem weiteren Aspekt wird ein Datenträger angegeben, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Der Datenträger kann beispielsweise eine CD-ROM, eine DVD, ein Magnetband, ein Flash-Speicher, ein USB-Stick oder ein sonstiger nichttransienter Datenträger sein, auf welchem das Computerprogramm als elektronisch lesbare Steuerinformationen gespeichert ist.
Nach einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zur Magnetresonanz(MR)-Bildgebung eines Untersuchungsobjekts, insbesondere zur Durchführung einer CEST-Bildgebung, angegeben. Die Vorrichtung umfasst einen Grundfeldmagneten zum Erzeugen eines magnetischen Grundfeldes, eine Einrichtung zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes zum Präparieren einer Magnetisierung, und eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen von MR-Daten während einer Auslesesequenz. Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Recheneinrichtung, die zum Steuern der Einrichtung zum Erzeugen des magnetischen Wechselfeldes derart, dass die Einrichtung sequentiell mehrere Wechselfelder mit unterschiedlichen Frequenzen erzeugt, eingerichtet ist. Die Recheneinrichtung ist weiterhin zum Auswerten der erfassten MR-Daten eingerichtet, wobei sie für eine Mehrzahl von Bildpunkten des Untersuchungsobjekts jeweils abhängig von Signalwerten, die nach dem Präparieren der Magnetisierung mit den unterschiedlichen Frequenzen des Wechselfeldes ermittelt wurden, ein zugeordnetes Bilddatum ermittelt. Die Recheneinrichtung ist eingerichtet, um das Steuern der Spulenanordnung abhängig von Magnetfeld-Daten durchzuführen, die ortsaufgelöste Informationen über das magnetische Grundfeld für die Mehrzahl, von Bildpunkten umfassen.
Wie unter Bezugnahme auf die Verfahren erläutert, wird mit der Vorrichtung die Robustheit gegenüber Magnetfeldinhomogenitäten erhöht. Durch die Nutzung der Magnetfeld-Daten kann eine gezielte Beeinflussung der MR-Datenerfassung derart erfolgen, dass das Verfahren für in vivo Bildgebung nutzbar ist.
Die Vorrichtung kann zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Aspekte oder nach einer der Ausführungsformen eingerichtet sein.
Ausführungsformen der Erfindung sind bei der MR-Bildgebung einsetzbar, bei der das Untersuchungsobjekt Wechselfeldern mit unterschiedlicher Frequenz zum Präparieren der Magnetisierung ausgesetzt wird, beispielsweise bei der CEST-Bildgebung.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert.
1 ist eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Magnetresonanz(MR)-Bildgebung, mit der ein Verfahren nach einem Ausführungsbeispiel durchgeführt werden kann.
2 ist eine schematische Darstellung einer Pulssequenz zur Erläuterung von Verfahren und Vorrichtungen nach Ausführungsbeispielen.
3 ist eine schematische Darstellung von für Bildpunkte erfassten Signalwerten zur Erläuterung des Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel.
4 ist eine schematische Darstellung von erfassten Signalwerten zur Erläuterung von Verfälschungen aufgrund von Grundfeldinhomogenitäten.
5 ist eine Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel.
6 ist eine Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.
7 ist eine Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.
8 ist eine schematische Darstellung von für einen Bildpunkt erfassten Signalwerten zur Erläuterung des Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel.
9 ist eine schematische Darstellung einer Frequenzabtastung und von für einen Bildpunkt erfassten Signalwerten zur Erläuterung des Verfahrens nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.
10 ist eine schematische Darstellung der Signalwerte von 9.
11 ist eine schematische Darstellung einer Frequenzabtastung und von für einen Bildpunkt erfassten Signalwerten zur Erläuterung des Verfahrens nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Die Merkmale der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern dies nicht ausdrücklich anders angegeben ist.
1 ist eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Magnetresonanz(MR)-Vorrichtung zur Erzeugung eines MR-Bildes eines Untersuchungsobjekts, die so eingerichtet werden kann, dass damit ein Verfahren nach einem Ausführungsbeispiel ausgeführt werden kann. Der Aufbau der MR-Vorrichtung beruht dabei auf dem Aufbau eines herkömmlichen Tomographiegerätes. Ein Grundfeldmagnet 1 erzeugt ein zeitlich konstantes Grundfeld zur Polarisation bzw. Ausrichtung der Kernspins im Untersuchungsbereich eines Objekts, wie z. B. eines zu untersuchenden Teils eines menschlichen Körpers. Eine für die MR-Datenerfassung gewünschte relativ hohe Homogenität des Grundfelds wird wenigstens in einem Messvolumen V annähernd erreicht, in dem die zu untersuchenden Teile des Untersuchungsobjekts bei der MR-Datenerfassung positioniert werden können. Zur Erhöhung der Homogenität können an geeigneter Stelle so genannte Shim-Bleche aus ferromagnetischem Material angebracht sein. Zusätzlich sind Shim-Spulen 2 vorgesehen, die durch eine Shim-Stromversorgung angesteuert werden.
Ein Gradientenspulensystem 3 ist vorgesehen, das zur Erzeugung von Gradientenfeldern bei einem Auslesevorgang unter Kontrolle eines Anlagenrechners 10 mit Strom versorgt wird.
Eine Antenne 4, die typischerweise als Hochfrequenz(HF)-Antenne ausgestaltet ist, kann bei der Auslesesequenz eingesetzt werden, um einen Puls zum Verkippen der Kernspins zu erzeugen und um das magnetische Moment der präzedierenden Kernspins zu erfassen. Es können auch separate Sende- und Empfangsantennen vorgesehen sein. Die Antenne 4 setzt von einem HF-Leistungsverstärker abgegebenen Hochfrequenzpuls in ein magnetisches Wechselfeld zur Anregung der Kernspins und zum Präparieren einer Magnetisierung der Kernspins des Untersuchungsobjekts um. Die Antenne 4 kann eine oder mehrere Sendespulen und eine oder mehrere Empfangsspulen umfassen. Ein Umschalten von Sende- auf Empfangsbetrieb kann über eine Sende-Empfangsweiche 6 erfolgen. Von den Empfangsspulen wird das von den präzedierenden Kernspins ausgehende Wechselfeld, d. h. beispielsweise die von einer Pulssequenz aus einem oder mehreren Hochfrequenzpulsen und einem oder mehreren Gradientenpulsen hervorgerufenen Kernspinechosignale, in eine Spannung umgesetzt, die über einen Verstärker 7 einem Empfangskanal 8 zugeführt wird. Weiterhin ist ein Sendekanal 9 vorgesehen, mit dem HF-Pulse für die Anregung der magnetischen Kernresonanz und zum Präparieren der Magnetisierung erzeugt werden. Dabei werden die jeweiligen Hochfrequenzpulse unter Kontrolle eines Anlagenrechners 10 erzeugt. Beispielsweise kann vom Anlagenrechner 10 die Frequenz und die Einhüllende eines HF-Signals festgelegt werden, das von der Antenne 4 zum Präparieren der Magnetisierung oder bei einer Auslesesequenz erzeugt werden soll. Geeignete Komponenten sind vorgesehen, um beispielsweise im Sendekanal 9 einer Einhüllenden ein HF-Trägersignal aufzumodulieren, dessen Frequenz durch den Anlagenrechner 10 vorgegeben wird.
Wie unter Bezugnahme auf 2–11 ausführlicher beschrieben werden wird, ist nach Ausführungsbeispielen der Erfindung die MR-Vorrichtung so ausgestaltet, dass die Antenne 4 ein Wechselfeld mit einer gewünschten Frequenz auf das Untersuchungsobjekt einstrahlt, das durch Bewegen eines Tisches 5 in dem Messvolumen V positioniert wird. MR-Daten werden in Auslesesequenzen erfasst. Dazu können beispielsweise die von der HF-Antenne 4 gewonnenen Signale im Empfangskanal 8 phasenempfindlich demoduliert werden. Durch den Anlagenrechner 10 wird aus den so gewonnenen Daten für jeden Bildpunkt ein Signalwert ermittelt. Beispielsweise kann die Antenne 4 Amplituden eines Echosignals erfassen, aus denen der Anlagenrechner 10 durch Rücktransformation vom Impulsraum in den Ortsraum für mehrere Bildpunkt des Untersuchungsobjekts jeweils einen Signalwert bestimmen kann. Die Datenerfassung kann dabei eine 2D- oder 3D-Erfassung sein. Entsprechend kann ein Bildpunkt einem Pixel oder einem Voxel des Untersuchungsobjekts entsprechen. Der Signalwert entspricht in diesem Fall dem Wert eines Bildpunkts eines MR-Bildes.
Diese MR-Datenerfassung mit Präparierung der Magnetisierung wird mehrfach durchgeführt, wobei das Untersuchungsobjekt bei sequentiellen MR-Datenerfassungen mehreren von der Antenne 4 abgegebenen Wechselfeldern mit unterschiedlichen Frequenzen ausgesetzt wird. Auf diese Weise können für jeden der Bildpunkte mehrere, Signalwerte ermittelt werden, die unterschiedlichen Frequenzen des Wechselfelds entsprechen, das die HF-Antenne 4 zum Präparieren der Magnetisierung abgibt. Durch Auswerten dieser verschiedenen Signalwerte können Bilddaten generiert werden. Wie noch ausführlicher beschrieben wird, können beispielsweise durch geeignete Wahl der Frequenzen der Wechselfelder oder durch geeignete Auswertung der als Funktion verschiedener Präparierungsfrequenzen erhaltenen Signalwerte Bilddaten generiert werden, die die Verteilung bestimmter Moleküle oder Molekülgruppen in dem zu untersuchenden Abschnitt des Untersuchungsobjekts repräsentieren.
Die Vorrichtung nach Ausführungsbeispielen der Erfindung ist so ausgestaltet, dass der Anlagenrechner 10 den Vorgang der MR-Datenerfassung und optional zusätzlich die Auswertung der erfassten MR-Daten abhängig von ortsaufgelösten Informationen über die Stärke des magnetische Grundfeldes durchführt, das von der Grundfeldspule 1 generiert wird. Der Anlagenrechner 10 kann die Frequenzen der Wechselfelder, die von der HF-Antenne 4 zum Präparieren der Magnetisierung abgegeben werden, abhängig von der ortsaufgelösten magnetischen Grundfeldstärke festlegen. Der Anlagenrechner 10 kann die Information über die magnetische Grundfeldstärke auch verwenden, um ortsaufgelöst die Resonanzfrequenz von Wasserstoffkernspins in Wassermolekülen zu bestimmen. Der Anlagenrechner 10 kann die so bestimmte Resonanzfrequenz zum Auswerten der Signalwerte, die für die verschiedenen Präparierungsfrequenzen ermittelt werden, heranziehen.
Die ortsaufgelöste Information über die magnetische Grundfeldstärke kann von der MR-Vorrichtung auf verschiedene Weisen bestimmt werden. Bei einer Ausführungsform wird die magnetische Grundfeldstärke ortsaufgelöst vor Durchführung der eigentlichen MR-Datenerfassung ermittelt. Bei einer Ausführungsform wird die magnetische Grundfeldstärke ortsaufgelöst während eines Shimmings der MR-Vorrichtung ermittelt, bei dem die Ströme durch die Shim-Spulen 2 eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die magnetische Grundfeldstärke auch bei der MR-Datenerfassung bestimmt werden. Im letzteren Fall erfolgt die Bestimmung der magnetischen Grundfeldstärke vorteilhaft derart, dass der Verlauf der Grundfeldstärke unabhängig von den Signalwerten bestimmt wird, die aus der MR-Datenerfassung für die verschiedenen Bildpunkte ermittelt werden.
Die Vorrichtung kann weitere Einrichtungen aufweisen, beispielsweise eine optische Ausgabeeinrichtung 11 zum Ausgeben der Bilddaten und eine Benutzerschnittstelle 12, über die ein Benutzer Steuerbefehle an den Anlagerechner 10 ausgeben kann.
Die Darstellung der Vorrichtung in 1 ist schematisch. Beispielsweise kann der Anlagenrechner 10 durch mehrere physisch separate Prozessoren oder Computer ausgebildet sein, von denen einer Steuer- und Kontrollfunktionen und ein anderer Auswertefunktionen durchführt.
2 ist eine schematische Darstellung 20 zur weiteren Erläuterung des von der Vorrichtung von 1 durchgeführten Verfahrens. 2 zeigt schematisch verschiedene Schritte für eine CEST-Messung, die zeitsequentiell durchgeführt werden.
Bei 21 wird ein erster Puls zum Präparieren einer Magnetisierung erzeugt, dessen Einhüllende dargestellt ist. Dabei wird das Untersuchungsobjekt einem ersten magnetischen Wechselfeld mit einer ersten Frequenz ausgesetzt.
Bei 22 wird eine Auslesesequenz angewendet. Die Auslesesequenz kann eine Sequenz für eine 2D- oder 3D-MR-Datenerfassung sein. Verschiedene bekannte Auslesetechniken können eingesetzt werden. Beispielsweise kann eine Echomethode verwendet werden, bei der mit einem von einer Antenne erzeugten magnetischen Wechselpuls 23 Spins aus einer Orientierung parallel zum Grundfeld verkippt und geeignete Gradientenfelder 24 geschaltet werden. Mit der Auslesesequenz 22 werden eine oder mehrere Linien im k-Raum ausgelesen. Die Auslesesequenz 22 und ggf. das Präparieren der Magnetisierung mit dem Puls 21, der die ersten Frequenz aufweist, können so oft wiederholt werden, bis alle Zeilen im k-Raum abgetastet wurden.
Mit dem Präparieren der Magnetisierung bei 21 mit einem Puls mit der ersten Frequenz und der Auslesesequenz 22 können MR-Daten erfasst werden, die zunächst eine k-Raum-Darstellung eines 2D- oder 3D-Abschnitts des Untersuchungsobjekts liefern. Auf herkömmliche Weise kann eine Transformation in den Ortsraum erfolgen. Bei den so erhaltenen MR-Daten im Ortsraum ist jedem Bildpunkt ein Signalwert zugeordnet. Dieser Signalwert entspricht vorliegend dem Wert eines Pixels oder Voxels im Ortsraum, der nach Präparierung der Magnetisierung mit der ersten Frequenz bei 21 aus der Auslesesequenz 22 erhalten wird.
Je nach Frequenz des Pulses 23 kann mit der Auslesesequenz beispielsweise die Magnetisierung von Wasserstoffkernspins von Wassermolekülen ermittelt werden. Diese kann durch das Präparieren der Magnetisierung bei 21 beeinflusst werden. Insbesondere kann, wie eingangs erläutert, beim Präparieren der Magnetisierung eine Sättigung von Wasserstoffkernspins von Molekülen oder Molekülgruppen erfolgt, die von Wasser verschieden sind, deren Kernspin-Magnetisierung aber durch chemischen Austausch auf Wassermoleküle übertragen wird.
Die MR-Datenerfassung mit Präparieren der Magnetisierung und Auslesesquenz wird mehrfach durchgeführt. Dabei werden zum Präparieren der Magnetisierung Wechselfelder mit verschiedenen unterschiedlichen Frequenzen eingesetzt.
Bei 25 wird ein zweiter Puls zum Präparieren der Magnetisierung erzeugt, dessen Einhüllende dargestellt ist. Dabei wird das Untersuchungsobjekt einem zweiten magnetischen Wechselfeld mit einer zweiten Frequenz ausgesetzt. Bei 26 wird erneut die Auslesesequenz durchgeführt.
Auf diese Weise können mehrere Sätze von MR-Daten gewonnen werden, die einen zu untersuchenden Abschnitt des Untersuchungsobjekts jeweils nach dem Präparieren der Magnetisierung repräsentieren. Die Signalwerte, die einem Pixel oder Voxel in den verschiedenen Sätzen von MR-Daten zugeordnet sind, können auf geeignete Weise kombiniert werden, wie unter Bezugnahme auf 3–11 näher beschrieben wird.
Nach Ausführungsbeispielen der Erfindung werden Magnetfeld-Daten, die ortsaufgelöste Informationen über die magnetische Grundfeldstärke für die verschiedenen Bildpunkte aufweisen, beim Gewinnen und optional zusätzlich beim Auswerten der MR-Daten genutzt. Bei Ausführungsbeispielen können die Informationen über den Verlauf der Grundfeldstärke genutzt werden, um die Frequenzen der bei 21 und 25 erzeugten Wechselfelder festzulegen. Alternativ oder zusätzlich können die Informationen über die Grundfeldstärke nach der Datenerfassung eingesetzt werden, um bildpunktweise die Lage der zum Präparieren der Magnetisierung eingesetzten Frequenzen relativ zu einer Resonanzfrequenz von Wasserstoffkernspins in Wassermolekülen zu bestimmen.
3 ist eine schematische Darstellung zur weiteren Erläuterung von Verfahren und Vorrichtungen nach Ausführungsbeispielen.
Bei 30 bzw. 31 werden erfasste Signalwerte und deren Auswertung für einen ersten Bildpunkt bzw. einen zweiten Bildpunkt dargestellt. Zum Präparieren der Magnetisierung werden Pulse mit einer Frequenz verwendet, die relativ zur Resonanzfrequenz von Wasserstoffkernspins von freien Wassermolekülen bei einer ersten MR-Datenerfassung um Δf₁ und bei einer zweiten MR-Datenerfassung um Δf₂ frequenzverschoben ist. Dabei werden die Frequenzen so gewählt, dass Δf₁ ≈ –Δf₂ und möglichst Δf₁ = –Δf₂ ist, d. h. die beiden Frequenzen liegen im Wesentlichen symmetrisch zur Resonanzfrequenz von Wasserstoffkernspins von freien Wassermolekülen. Aus der MR-Datenerfassung gewonnene Signalwerte für den ersten Bildpunkt sind bei 34 und 35 dargestellt. Die Lage der Frequenzen, die bei der Ermittlung der Signalwerte 34 und 35 eingesetzt wurden, relativ zur Resonanzfrequenz von Wasserstoffkernspins von freien Wassermolekülen kann abhängig von den ortsaufgelösten Informationen über die Grundfeldstärke gewonnen werden.
An dem ersten Bildpunkt weist das Untersuchungsobjekt Moleküle oder Molekülgruppen auf, die von Wassermolekülen verschieden sind und deren Wasserstoffatome einem chemischen Austausch mit Wassermolekülen unterliegen. Der Abschnitt 33 der Kurve, die den aus MR gewonnenen Signalwert für den ersten Bildpunkt als Funktion der Frequenz des Wechselfeldes zum Präparieren der Magnetisierung darstellt, weist ein lokales Absorptionsminimum auf, das der Absorptionskurve von freiem Wasser überlagert ist. Diese Struktur bewirkt, dass die Abschnitte 32 und 33 der Absorptionskurve nicht spiegelsymmetrisch sind. Diese Struktur kann beispielsweise daraus resultieren, dass beim Präparieren der Magnetisierung mit dem Wechselfeld bei der Frequenzverschiebung Δf₁ eine Sättigung der Kernspins in von Wassermolekülen verschiedenen Molekülen erfolgt, wobei die Magnetisierung auf Wasserstoffkernspins von freiem Wasser übertragen wird, vor Durchführung der Auslesesequenz dephasiert und somit nicht mehr bei der Detektion erfasst werden kann. Entsprechend resultiert ein lokales Minimum in der Kurve bei Δf₁, die den Signalwert als Funktion der Präparierungsfrequenz zeigt.
Aus einem Vergleich des bei Präparierung bei Magnetisierung mit der Frequenzverschiebung Δf₁ erhaltenen Signalwerts S₁ bei 34 und des für Δf₂ erhaltenen Signalwerts S2 bei 35 kann auf die Anzahl oder Dichte der Moleküle geschlossen werden, die zu der Erniedrigung der gemessenen Magnetisierung in dem Kurvenabschnitt 33 relativ zu dem Kurvenabschnitt 32 führt. Mögliche Maße zur Quantifizierung des CEST-Effekts sind proportional zur Differenz S(Δf₂) – S(Δf₁ = –Δf₂). Beispielsweise kann [S(Δf₁ = –Δf₂) – S(Δf₂)]/S(Δf₁ = –Δf₂) oder [S(Δf₁ = –Δf₂) – S(Δf₂)]/S(Δf = 0) als Wert eines Voxels oder Pixels eines CEST-Bildes gesetzt werden.
An dem zweiten Bildpunkt, für den die bei 31 dargestellten Signalwerte erfasst werden, weist das Untersuchungsobjekt Wasserstoffkernspins vornehmlich in Wassermolekülen auf. Die Abschnitte 32 und 34 der Kurve, die den aus den MR-Daten ermittelte Signalwert an dem Bildpunkt als Funktion der Präparierungsfrequenz darstellt, sind spiegelsymmetrisch. Entsprechend sind die aus den MR-Daten ermittelte Signalwerte 37, 36 für den zweiten Bildpunkt gleich, S₁ = S₂.
4 veranschaulicht, dass durch Berücksichtigung des Verlaufs des Grundfeldes die Robustheit gegenüber einer Inhomogenität des magnetischen Grundfeldes erhöht werden kann. In 4 ist bei 38 eine Resonanzfrequenz von Wasserstoffkernspins von freiem Wasser dargestellt, für deren Ermittlung Magnetfeldinhomogenitäten vernachlässigt werden. Eine ortsabhängige Variation der Grundfeldstärke führt zu einer Verschiebung dieser Resonanzfrequenz zu 39. Die Verschiebung der Absorptionskurve von der durchbrochen dargestellten erwarteten Lage zu der mit durchgezogenen Linien dargestellten tatsächlichen Lage kann zu Verfälschungen bei der Auswertung führen. Werden zum Präparieren der Magnetisierung Pulsfrequenzen verwendet, die symmetrisch relativ zu der unter Vernachlässigung der Grundfeldinhomogenitäten erwarteten Frequenz bei 38 liegen, führt die Verschiebung der Absorptionskurve dazu, dass unterschiedliche Signalwerte S₁ bei 34 und S₂ bei 35 ermittelt werden. Diese Werte sind verschieden, obwohl die Absorptionskurve spiegelsymmetrisch bezüglich der tatsächlichen Resonanzfrequenz von Wasserstoffkernspins von freiem Wasser ist, so dass fälschlich auf einen endlichen CEST-Effekt geschlossen werden kann.
Bei Verfahren und Vorrichtungen nach Ausführungsbeispielen der Erfindung werden Informationen über räumliche Variationen der magnetischen Grundfeldstärke zur Planung der MR-Datenerfassung und optional zusätzlich bei der Auswertung herangezogen. Verschiedene Ausführungsbeispiele werden unter Bezugnahme auf 5–11 noch näher beschrieben. Die Informationen über räumliche Variationen der magnetischen Grundfeldstärke können vor der MR-Datenerfassung und/oder bei der MR-Datenerfassung gewonnen werden.
5 ist eine Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens 40 nach einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Verfahren wird ein Verlauf der Grundfeldstärke vor der eigentlichen MR-Datenerfassung ermittelt.
Bei 41 wird ein Verlauf der magnetischen Grundfeldstärke ermittelt. Dabei wird für eine Mehrzahl von Bildpunkten des Untersuchungsobjekts ein entsprechender Wert der Grundfeldstärke ermittelt. Das Ermitteln der Grundfeldstärke kann in einem separaten Schritt und vor Durchführung der MR-Datenerfassungen mir Präparierung der Magnetisierung durchgeführt werden.
Bei einer Ausgestaltung kann das Ermitteln der Grundfeldstärke bei 41 auch während einer Shimming-Prozedur durchgeführt werden. Bei dieser Prozedur können Stromstärken für Shim-Spulen festgelegt werden. Häufig werden dazu iterativ Ströme eingestellt und der resultierende Verlauf der Grundfeldstärke ermittelt, um die Einhaltung von Homogenitätsanforderungen zu überprüfen. Der Verlauf der Grundfeldstärke, der beim Shimming zuletzt ermittelt wird, kann bei den Verfahren und Vorrichtungen nach Ausführungsbeispielen als Information über die Grundfeldstärke eingesetzt werden.
Bei 42 werden abhängig von dem ermittelten Verlauf der Grundfeldstärke die verschiedenen Frequenzen f_i der Wechselfelder zum Präparieren der Magnetisierung festgelegt. Das Festlegen der Frequenzen bei 42 kann umfassen, dass eine Anzahl der Frequenzen f_i festgelegt wird. Alternativ oder zusätzlich kann ein Frequenzabstand zwischen den Frequenzen f_i festgelegt werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Minimum und Maximum der Frequenzen f_i festgelegt werden. Bei dem Festlegen der Frequenzen bei 42 kann der Verlauf der Grundfeldstärke über mehrere Pixel oder Voxel berücksichtigt werden, beispielsweise der Verlauf der Grundfeldstärke in einem gesamten zu untersuchenden Abschnitt des Untersuchungsobjekts oder in einem gesamten Messvolumen der MR-Vorrichtung berücksichtigt werden.
Bei 43–46 werden mehrere MR-Datenerfassungen durchgeführt, wobei jeweils die Präparierung der Magnetisierung mit einem Wechselfeld erfolgt, das eine der Frequenzen f_i aufweist.
Bei 43 wird die Magnetisierung unter Verwendung eines magnetischen Wechselfeldes mit der Frequenz f_i präpariert. Dieses Feld kann von der HF-Sendeantenne der MR-Vorrichtung erzeugt werden.
Bei 44 wird eine Auslesesequenz durchgeführt, bei der beispielsweise eine oder mehrere Zeilen im k-Raum ausgelesen werden. Die Auslesesequenz, und typischerweise auch das Präparieren der Magnetisierung, kann für die Frequenz f_i so oft wiederholt werden, bis der k-Raum abgetastet ist. Aus den bei der Auslesesequenz erfassten Signalen können für Bildpunkte des Untersuchungsobjekts jeweils zugeordnete Signalwerte im Ortsraum ermittelt werden, beispielsweise durch Fouriertransformation der k-Raum-Daten in den Ortsraum.
Bei 45 wird überprüft, ob die MR-Datenerfassung für alle festgelegten Frequenzen zum Präparieren der Magnetisierung durchgeführt wurde. Falls es weitere Frequenzen gibt, wird bei 46 der Index i inkrementiert und das Verfahren kehrt zu 43 zurück.
Falls die MR-Datenerfassung für alle festgelegten Frequenzen zum Präparieren der Magnetisierung durchgeführt wurde, erfolgt bei 47 die weitere Auswertung der erfassten MR-Daten. Dabei kann die Auswertung für jeden Bildpunkt abhängig von den Signalwerten S_i, die für die Frequenzen f_i erhalten wurden, erfolgen. Beispielsweise kann bildpunktweise aus den Signalwerten S_i eine Absorptionskurve ähnlich zu den in 3 gezeigten Absorptionskurven ermittelt und ausgewertet werden. Es kann dazu eine Interpolation zwischen den durch Messung gewonnen Signalwerten S_i erfolgen.
Verschiedene Techniken zum Auswerten der gewonnenen Daten können bei der CEST-Bildgebung eingesetzt. Beispielsweise kann für jeden Bildpunkt zum Quantifizieren des CEST-Effekts die Größe [S(–Δf) – S(Δf)], die Größe [S(–Δf) – S(Δf)]/S(–Δf) oder die Größe [S(–Δf) – S(Δf)]/S(0) ermittelt werden. Dabei ist S(Δf) der Signalwert für den Bildpunkt als Funktion der zum Präparieren der Magnetisierung verwendeten Frequenz, gemessen relativ zur Resonanzfrequenz von Wasserstoffkernspins von freiem Wasser. Zum Ermitteln der Resonanzfrequenz für freies Wasser kann der bei 41 ermittelte Verlauf der Grundfeldstärke herangezogen werden. So kann diese Information auch bei der Auswertung bei 47 genutzt werden.
Die genannten Größen [S(–Δf) – S(Δf)] oder [S(–Δf) – S(Δf)]/S(–Δf) können an einer vorgegeben Frequenzverschiebung Δf_M ausgewertet werden, die in der Absorptionskurve der Wasserstoffkernspins eines bestimmten Moleküls oder einer bestimmten Molekülgruppe liegt, für die ein chemischer Austausch erfolgen kann. Bei weiteren Ausführungsformen kann [S(–Δf) – S(Δf)] über mehrere Frequenzverschiebungen Δf aufsummiert oder aufintegriert werden. Die derart für die verschiedenen Pixel erhaltenen Werte können graphisch ausgegeben oder zur weiteren Verwendung gespeichert werden. Die bei dem Auswerten bei 47 erzeugten Informationen werden somit aus den Daten, die durch MR-Datenerfassung mit Präparierung der Magnetisierung mit unterschiedlichen Frequenzen gewonnen wurden, erzeugt.
6 ist eine Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens 48 nach einem Ausführungsbeispiel. Schritte, die Schritten des Verfahrens 40 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Bei dem Verfahren 48 wird ein Verlauf der Grundfeldstärke sowohl vor der eigentlichen MR-Datenerfassung als auch bei der MR-Datenerfassung ermittelt.
Zum Ermitteln des Verlaufs der Grundfeldstärke werden nach dem Präparieren der Magnetisierung bei 43 mit einer Auslesesequenz MR-Daten ermittelt. Zeitlich überlappend damit wird bei 49 der Verlauf der Grundfeldstärke ermittelt. Während die Schritte 44 und 49 aus Gründen der Übersichtlichkeit als separate Schritte dargestellt sind, kann Information über den Verlauf der Grundfeldstärke vorteilhaft ebenfalls mit der Auslesesequenz gewonnen werden.
Der Verlauf der Grundfeldstärke bei 49 kann vorteilhaft so ermittelt werden, dass die Informationen über die Grundfeldstärke nicht aus den Signalwerten im Ortsraum abgeleitet, sondern unabhängig davon bestimmt werden. Dazu kann beispielsweise bei der Auslesesequenz nicht nur ein Magnetisierungsecho erfasst werden, sondern es können zwei Echos erfasst werden. Die Signalwerte für Bildpunkte im Ortsraum können durch Fouriertransformation der Amplituden des ersten Echosignals in den Ortsraum gewonnen werden. Eine Information über den Verlauf des Grundfeldes kann aus Phasenverschiebungen zwischen einem aus dem ersten Echosignal gewonnenen ersten Bild und einem aus dem zweiten Echosignal gewonnenen zweiten Bild bestimmt werden.
Die bei dem Erfassen der MR-Daten ermittelten Informationen über die Grundfeldstärke können insbesondere beim Auswerten bei 47 eingesetzt werden.
Während bei dem Verfahren von 6 die Grundfeldstärke sowohl vor der MR-Datenerfassung als auch bei der MR-Datenerfassung bestimmt wird, kann bei weiteren Ausführungsformen die Grundfeldstärke auch nur bei der MR-Datenerfassung ortsaufgelöst bestimmt werden. Die Grundfeldstärke kann dann beispielsweise beim Auswerten der MR-Daten verwendet werden. Dazu wird bei dem Verfahren von 6 auf die Ermittlung des Verlaufs der Grundfeldstärke bei Schritt 41 verzichtet. Die Frequenzen f_i werden bei 42 gemäß vorgegebenen Werten, die von einem Soll- oder Mittelwert der Grundfeldstärke abhängen können, festgelegt. Das Festlegen der Frequenzen f_i bei 42 erfolgt in diesem Fall unabhängig von dem Verlauf der Grundfeldstärke. Der bei Schritt 49 ermittelte Verlauf der Grundfeldstärke wird beim Auswerten bei 47 eingesetzt.
Unter Bezugnahme auf 7–11 wird näher beschrieben, wie bei verschiedenen Ausführungsbeispielen die Information über den Verlauf des Grundfeldes bei der MR-Datenerfassung oder Auswertung verwendet werden kann. Die Informationen über den Verlauf der Grundfeldstärke können dabei vor und/oder bei der MR-Datenerfassung gewonnen werden, wie unter Bezugnahme auf 5 und 6 beschrieben wurde.
7 ist eine Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens 50 nach einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren verwendet Informationen über die Grundfeldstärke B0 für eine Mehrzahl von Voxeln des Untersuchungsobjekts. Koordinatentripel von Voxeln sind mit (x, y, z) bezeichnet.
Bei 51 werden die Frequenzen des Wechselfeldes zum Präparieren der Magnetisierung abhängig von den ortsaufgelösten Informationen über die Grundfeldstärke B0 festgelegt. Die Frequenzen können abhängig von dem Minimum und Maximum von B0 in einem zu untersuchenden Abschnitt des Untersuchungsobjekts festgelegt werden. Die Frequenzen können auch abhängig von einem über den zu untersuchenden Abschnitt gemittelten Wert der Grundfeldstärke festgelegt werden. In beiden Fällen wird somit nicht nur der lokale Wert der Grundfeldstärke an einem bestimmten Voxel, sondern der Verlauf der Grundfeldstärke über mehrere Voxel hinweg zum Festlegen der Frequenzen berücksichtigt. Die Frequenzen können weiterhin abhängig von einer charakteristischen Breite der Absorptionskurve von Wasserstoffkernspins in freien Wassermolekülen und/oder von Wasserstoffkernspins in einem anderen Molekül, dessen Dichte ortsaufgelöst ermittelt werden soll, festgelegt werden.
Bei 52 werden mehrere MR-Datenerfassungen vorgenommen, um MR-Daten jeweils nach dem Präparieren der Magnetisierung mit einem Wechselfeld, das eine der Frequenzen f_i aufweist, zu erfassen.
Bei 53–56 werden die Signalwerte S_i, die aus den MR-Daten für die Voxel im Ortsraum gewonnen wurden, weiter ausgewertet. Die Auswertung erfolgt ebenfalls abhängig von Informationen über den Verlauf der Grundfeldstärke. Bei 53 wird eines der Voxel des Untersuchungsobjekts gewählt.
Bei 54 wird für das Voxel eine charakteristische Resonanzfrequenz, beispielsweise die Resonanzfrequenz von Wasserstoffkernspins in freiem Wasser ermittelt. Dazu wird die Informationen über die Grundfeldstärke an dem Voxel (x, y, z) herangezogen. Falls der Verlauf der Grundfeldstärke auch bei der MR-Datenerfassung ermittelt wurde, kann die charakteristische Resonanzfrequenz bei 54 abhängig von diesen Daten bestimmt werden, um den Einfluss zeitlicher Änderung der Grundfeldstärke zu reduzieren. Da ortsaufgelöste Information über die Grundfeldstärke zur Verfügung steht, kann auch die Resonanzfrequenz, die dem Minimum der Absorptionskurve S(f) entspricht, spezifisch für das entsprechende Voxel ermittelt werden.
Bei 55 wird ein Bilddatum für das entsprechende Voxel, beispielsweise für ein CEST-Bild, abhängig von dem Satz der Signalwerte S_i für das entsprechende Voxel und abhängig von der bei 54 ermittelten charakteristischen Resonanzfrequenz bestimmt. Insbesondere kann die bei 54 ermittelte Frequenz verwendet werden, um die Position des Minimums der Absorptionskurve zu bestimmen. Es ist nicht nötig, die Position des Minimums der Absorptionskurve ausschließlich abhängig von den Signalwerten S_i zu bestimmen, wofür typischerweise eine verhältnismäßig große Anzahl von Frequenzwerten f_i abgetastet werden muss. Dadurch kann die Anzahl von Frequenzen des Wechselfeldes zum Präparieren der Magnetisierung, für die eine MR-Datenerfassung erfolgt, verringert werden.
Bei 56 wird überprüft ob eine Auswertung für ein weiteres Voxel durchgeführt werden soll. Falls Signalwerte für weitere Voxel zur Verfügung stehen und ausgewertet werden sollen, wird bei 53 ein weiteres Voxel gewählt und die Schritte 54–56 werden erneut durchgeführt.
Bei 57 können die für die verschiedenen Voxel bei 55 ermittelten Bilddaten graphisch ausgegeben oder gespeichert werden.
Auch wenn das Verfahren 50 beispielhaft im Kontext auf eine 3D-Bildgebung beschrieben wurde, ist es gleichermaßen auf eine 2D-Bildgebung anwendbar.
Die Verwendung von Informationen über die Grundfeldstärke bei der Datenerfassung und Auswertung wird unter Bezugnahme auf 8–11 weiter erläutert.
Anhand von 8 wird ein Verfahren näher erläutert, bei dem die MR-Datenerfassung für Wechselfelder mit genau zwei unterschiedlichen Frequenzen durchgeführt wird.
Basierend auf Informationen über die Stärke des Grundfeldes werden zunächst zwei Frequenzen für die Wechselfelder zum Präparieren der Magnetisierung festgelegt. Die Stärke des Grundfeldes wird über den zu untersuchenden Abschnitt des Untersuchungsobjekts gemittelt. Die der gemittelten Grundfeldstärke zugeordnete Resonanzfrequenz von Wasserstoffkernspins von Wasser wird bestimmt. Diese Resonanzfrequenz ist in der Darstellung 60 bei 61 dargestellt. Frequenzen 62 und 63 der Wechselfelder, mit denen die Magnetisierung präpariert wird, werden so festgelegt, dass sie relativ zu der Resonanzfrequenz 61 eine Frequenzverschiebung mit dem gleichen Betrag, aber unterschiedlichem Vorzeichen aufweisen.
Aus der MR-Datenerfassung nach Präparierung der Magnetisierung mit einem Wechselfeld der Frequenz 62 wird ein Signalwert 64 für einen Bildpunkt gewonnen. Aus der MR-Datenerfassung nach Präparierung der Magnetisierung mit einem Wechselfeld der Frequenz 63 wird ein Signalwert 65 für einen Bildpunk gewonnen. Einer der Signalwerte 64, 65 kann verwendet werden, um einen Zweig der Absorptionskurve, beispielsweise der Absorptionskurve für Wasserstoffkernspins von freiem Wasser, in einer Näherung rechnerisch zu ermitteln. Das rechnerische Ermitteln wird für den Zweig durchgeführt, der CEST-Effekt nicht zu zusätzlichen Strukturen führt, die der Absorptionskurve von freiem Wasser überlagert sind. In 8 ist dies der Zweig, auf dem der Signalwert 65 liegt. Zum rechnerischen Ermitteln des Zweigs 67 wird aus der Information über die Grundfeldstärke an dem entsprechenden Bildpunkt die Lage 66 des tatsächlichen Minimums der Absorptionskurve für den entsprechenden Bildpunkt ermittelt. Das rechnerische Ermitteln des Zweigs 67 erfolgt wenigstens abhängig von der Frequenz 66, an dem die Kurve ihr Minimum aufweist, und abhängig von dem Signalwert 65, der aus der MR-Datenerfassung gewonnen wird. Weitere Größen können beim rechnerischen Ermitteln des Zweigs 67 berücksichtigt werden, beispielsweise die Linienbreite 68 der Absorptionskurve oder der Signalwert am Minimum, die häufig gut abgeschätzt werden können.
Der CEST-Effekt kann ausgehend von der rechnerisch bestimmten Hälfte 67 der Absorptionskurve und dem für die Frequenz 62 gemessenen Signalwert 64 ermittelt werden. Dazu kann beispielsweise der rechnerisch bestimmte Zweig 67 der Absorptionskurve an einer durch ihr Minimum bei 66 gehenden Linie gespiegelt werden, wie in Darstellung 69 mit einer durchbrochenen Linie 67' dargestellt ist. Eine Differenz 71 zwischen dem Wert 70 des gespiegelten Zweigs der Absorptionskurve bei der Frequenz 62 und dem direkt durch MR-Datenerfassung gewonnen Wert 64 kann als CEST-Wert für eine CEST-Darstellung verwendet werden. Anders ausgedrückt erlaubt der rechnerisch ermittelten Zweig 67, den Signalwert bei einer Frequenz zu bestimmen, die betragsmäßig denselben Frequenzabstand zu der Frequenz 66 aufweist wie die Frequenz 62, jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen. Dieser rechnerisch bestimmte Signalwert auf dem Zweig 67 der Absorptionskurve wird mit dem tatsächlich gemessenen Signalwert 64 auf dem anderen Zweig verglichen. Die Differenz 71 quantifiziert den durch chemischen Austausch hervorgerufenen CEST-Effekt.
Anhand von 9 und 10 wird ein Verfahren näher erläutert, bei dem die MR-Datenerfassung für Wechselfelder mit mehr als zwei unterschiedlichen Frequenzen durchgeführt wird. Durch Erhöhung der Anzahl von MR-Datenerfassungen kann die Absorptionskurve, d. h. die Abhängigkeit des ermittelten Signalwerts von der Frequenz des zur Magnetisierungspräparierung verwendeten Wechselfeldes, mit höherer Genauigkeit erfasst werden.
Basierend auf Informationen über die Stärke des Grundfeldes werden zunächst zwei Frequenzen für die Wechselfelder zum Präparieren der Magnetisierung festgelegt. Ein Minimum und Maximum der Stärke des Grundfeldes für den zu untersuchenden Abschnitt des Untersuchungsobjekts wird bestimmt. Wie in 9 dargestellt, weisen die durchgezogen dargestellte Absorptionskurve an dem Bildpunkt mit maximaler Grundfeldstärke und die durchbrochen dargestellte Absorptionskurve an dem Bildpunkt mit minimaler Grundfeldstärke eine Frequenzverschiebung auf.
Die Frequenzen 73 und 74 der Minima der Absorptionskurven, die beispielsweise der Resonanzfrequenz von Wasserstoffkernspins von freiem Wasser entsprechen, können aus den Informationen über den Verlauf der Grundfeldstärke bestimmt werden. Dies erlaubt es, die Frequenzen 72 der Wechselfelder, für die eine Präparierung der Magnetisierung durchgeführt werden soll, so zu bestimmen, dass eine Abtastung aller wesentlichen Abschnitte der Absorptionskurven trotz der Inhomogenität des Magnetfeldes sichergestellt ist, ohne die Abtastung zu unnötig hohen oder niedrigen Frequenzen erstrecken zu müssen. Durch die Beschränkung der abgetasteten Frequenzen auf den relevanten Teil des Spektrums, der abhängig von dem bekannten Verlauf der Grundfeldstärke bestimmt wird, kann die zur Datenerfassung insgesamt benötigte Zeit so kurz gehalten werden, dass eine in vivo Bildgebung möglich ist.
Insbesondere können abhängig von der Information über den Verlauf der Grundfeldstärke das Minimum 75 und das Maximum 76 der Frequenzen 72 bestimmt werden. Das Minimum 75 und Maximum 76 können abhängig von sowohl Frequenzen 73 und 74, die aus dem Maximal- und Minimalwert der Grundfeldstärke bestimmt werden, als auch abhängig von einer charakteristischen Linienbreite der Absorptionskurve bestimmt werden. Es kann auch die Gesamtanzahl der Frequenzen 72 und/oder der Frequenzabstand 77 abhängig vom Verlauf der Grundfeldstärke festgelegt werden. Falls die Grundfeldstärke im zu untersuchenden Volumen nur eine geringe Variation aufweist, kann beispielsweise eine Abtastung mit einer geringeren Anzahl von Frequenzen 72 genügen.
Für jeden Bildpunkt kann aus der durch Austesten mehrerer Frequenzen bestimmten Absorptionskurve ein CEST-Wert für den entsprechenden Bildpunkt bestimmt werden. Beispielsweise kann dazu die Größe [S(–Δf) – S(Δf)]/S(–Δf) für eine Frequenzverschiebung Δf relativ zu dem Minimum der Absorptionskurve an dem entsprechenden Bildpunkt bestimmt werden. Es können auch komplexere Methoden eingesetzt werden, um den CEST-Effekt mit hoher Robustheit zu bestimmen, wie anhand von 10 näher beschrieben wird.
10 ist eine Darstellung einer Absorptionskurve mit Zweigen 81 und 82. Eine derartige Absorptionskurve kann bestimmt werden, indem MR-Datenerfassungen für eine größere Anzahl von Frequenzen der Wechselfelder zum Präparieren der Magnetisierung durchgeführt werden. Als Maß für den CEST-Effekt kann ein Integral von [S(–Δf) – S(Δf)] über Frequenzverschiebungen Δf berechnet werden. Diese Größe entspricht der in 10 schraffiert dargestellten Fläche 84 zwischen dem Zweig 82 der Absorptionskurve und dem um das Minimum der Absorptionskurve bei 74 gespiegelten Zweige 81, der bei 83 mit durchbrochenen Linien dargestellt ist.
Bei den Verfahren und Vorrichtungen nach Ausführungsbeispielen kann die Lage des Minimums der Absorptionskurve, d. h. die Resonanzfrequenz von Wasserstoffkernspins von freiem Wasser, aus dem bekannten Verlauf der Grundfeldstärke bestimmt werden. Es ist nicht nötig, die Lage des Minimums der Absorptionskurve aus den für einen Bildpunkt aus den verschiedenen MR-Datenerfassungen ermittelten Signalwerten S_i zu bestimmen.
11 zeigt schematisch Absorptionskurven, wobei die Lage des Minimums aufgrund von Magnetfeldinhomogenitäten zwischen 73 und 74 variiert. Für jeden Bildpunkt kann die Lage des Minimums der Absorptionskurve aus der Grundfeldstärke an dem entsprechenden Bildpunkt bestimmt werden. Die unterschiedlichen Frequenzen 85 der Wechselfelder und somit die Gesamtanzahl der durchgeführten MR-Datenerfassungen wird so festgelegt, dass die durch den CEST-Effekt hervorgerufene zusätzliche Struktur in einem Zweig der Absorptionskurve zuverlässig festgestellt werden kann. Der Frequenzabstand 77 kann jedoch im Vergleich zu Verfahren, bei denen ausschließlich aus den Signalwerten S_i selbst die Lage des Minimums der Absorptionskurve bestimmt wird, größer gewählt werden.
Während Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben wurden, können nach weiteren Ausführungsbeispielen Abwandlungen oder Weiterbildungen der beschriebenen Ausführungsbeispiele realisiert werden. Beispielsweise können nicht nur die B0-Daten, sondern auch Daten über Inhomogenitäten weiterer Felder, beispielsweise des B1-Feldes, bei der Durchführung der MR-Datenerfassung und/oder Auswertung der MR-Daten berücksichtigt werden. Während Ausführungsbeispiele im Kontext einer 3D-Bildgebung beschrieben wurden, können die Verfahren und Vorrichtungen gleichermaßen bei einer 2D-MR-Bildgebung eingesetzt werden.
Die beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen können bei einer MR-Bildgebung eingesetzt werden, bei der eine Magnetisierung mit Wechselfeldern unterschiedlicher Frequenz präpariert wird, um ortsaufgelöst den Einfluss des Wechselfeldes auf die Kernspinmagnetisierung für verschiedene Frequenzen des zum Präparieren der Magnetisierung verwendeten Feldes zu bestimmen. Insbesondere können Verfahren und Vorrichtungen bei der CEST-Bildgebung eingesetzt werden.

Claims

Verfahren zur Magnetresonanz(MR)-Bildgebung eines Untersuchungsobjekts, umfassend folgende Schritte: – Erfassen von MR-Daten, wobei das Untersuchungsobjekt einem Wechselfeld (21, 25) zum Präparieren einer Magnetisierung ausgesetzt und mit einer Auslesesequenz (22, 26) für eine Mehrzahl von Bildpunkten des Untersuchungsobjekts jeweils ein dem Bildpunkt zugeordneter Signalwert (35–37; 64, 65; 81, 82) ermittelt wird, wobei das Erfassen der MR-Daten (21, 22, 25, 26) für mehrere Wechselfelder (21, 25) zum Präparieren der Magnetisierung mit unterschiedlichen Frequenzen (62, 63; 72; 85) durchgeführt wird, und – Auswerten der erfassten MR-Daten, wobei das Auswerten für die Mehrzahl von Bildpunkten jeweils abhängig von den Signalwerten (35–37; 64, 65; 81, 82) durchgeführt wird, die nach dem Präparieren der Magnetisierung für die unterschiedlichen Frequenzen (62, 63; 72; 85) des Wechselfeldes ermittelt wurden, dadurch gekennzeichnet, dass Magnetfeld-Daten, die ortsaufgelöste Informationen über ein magnetisches Grundfeld für die Mehrzahl von Bildpunkten umfassen, ermittelt werden, und dass das Erfassen der MR-Daten abhängig von den Magnetfeld-Daten des magnetischen Grundfeldes durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der Magnetfeld-Daten vor dem Erfassen der MR-Daten die magnetische Grundfeldstärke ortsaufgelöst bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzen (62, 63; 72; 85) der Wechselfelder abhängig von den Magnetfeld-Daten festgelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl und/oder ein Frequenzabstand (77) der Frequenzen (62, 63; 72; 85) der Wechselfelder abhängig von den Magnetfeld-Daten festgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2–4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Minimum (75) und/oder ein Maximum (76) der Frequenzen (72; 85) der Wechselfelder abhängig von den Magnetfeld-Daten festgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2–5, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Grundfeldstärke vor dem Erfassen der MR-Daten bei einer Shimming-Prozedur ortsaufgelöst bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln der Magnetfeld-Daten die magnetische Grundfeldstärke zeitlich überlappend mit dem Erfassen der MR-Daten ortsaufgelöst bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Grundfeldstärke unabhängig von den ermittelten Signalwerten (35–37; 64, 65; 81, 82) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum ortsaufgelösten Bestimmen der magnetischen Grundfeldstärke eine Phasenverschiebung zwischen ersten und zweiten Bildern, die aus bei der Auslesesequenz (22, 26) erfassten ersten und zweiten Echosignalen gewonnen werden, ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerten der erfassten MR-Daten abhängig von den Magnetfeld-Daten durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Mehrzahl von Bildpunkten abhängig von den Magnetfeld-Daten jeweils eine Resonanzfrequenz (66; 73, 74) von Wasserstoffkernspins in Wassermolekülen ermittelt wird, und dass das Erfassen der MR-Daten und/oder das Auswerten der erfassten MR-Daten abhängig von den für die Mehrzahl von Bildpunkten ermittelten Resonanzfrequenzen (66; 73, 74) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der MR-Daten für mehrere Wechselfelder (21, 25) zum Präparieren der Magnetisierung durchgeführt wird, deren Frequenz jeweils von der Resonanzfrequenz (66; 73, 74) von Wasserstoffkernspins in Wassermolekülen verschieden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ein Verfahren zur CEST-Bildgebung ist, und dass die Frequenz wenigstens eines Wechselfeldes (21, 25) so festgelegt wird, dass das Wechselfeld eine Sättigung von Wasserstoffkernspins in von Wassermolekülen verschiedenen Molekülen oder Molekülgruppen hervorruft, deren Kernspin durch chemischen Austausch auf Wasser übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Auswerten der MR-Daten für die Mehrzahl von Bildpunkten jeweils ein Signalwert (64; 81), der für das die Sättigung der Wasserstoffkernspins hervorrufende Wechselfeld ermittelt wurde, mit einem weiteren Signalwert (70; 82) verglichen wird, der für ein weiteres Wechselfeld mit einer weiteren Frequenz erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des Wechselfeldes und die weitere Frequenz des weiteren Wechselfeldes relativ zu einer Resonanzfrequenz (66; 73, 74) von Wasserstoffkernspins in Wassermolekülen, die für den entsprechende Bildpunkt ermittelt wird, Frequenzverschiebungen mit unterschiedlichem Vorzeichen und im Wesentlichen gleichem Betrag aufweisen.
Computerprogramm umfassend eine Befehlsfolge, die bei Ausführung durch eine elektronische Recheneinrichtung (10) einer Magnetresonanz(MR)-Vorrichtung die MR-Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche veranlasst.
Vorrichtung zur Magnetresonanz(MR)-Bildgebung eines Untersuchungsobjekts, insbesondere zur Durchführung einer CEST-Bildgebung, umfassend – einen Grundfeldmagneten (1) zum Erzeugen eines magnetischen Grundfeldes, – eine Einrichtung (4, 6, 9) zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes (21, 25) zum Präparieren einer Magnetisierung, – eine Erfassungseinrichtung (4, 6–8) zum Erfassen von MR-Daten mit einer Auslesesequenz, und – eine Recheneinrichtung (10), die zum Steuern der Einrichtung (4, 6, 9) zum Erzeugen des magnetischen Wechselfeldes derart, dass die Einrichtung (4, 6, 9) sequentiell mehrere Wechselfelder (21, 25) mit unterschiedlichen Frequenzen erzeugt, eingerichtet ist, wobei die Recheneinrichtung (10) weiterhin zum Auswerten der erfassten MR-Daten eingerichtet ist, wobei für eine Mehrzahl von Bildpunkten des Untersuchungsobjekts jeweils abhängig von Signalwerten (35–37; 64, 65; 81, 82), die nach dem Präparieren der Magnetisierung mit den unterschiedlichen Frequenzen (62, 63; 72; 85) des Wechselfeldes (21, 25) beim Erfassen der MR-Daten ermittelt werden, ein zugeordnetes Bilddatum (71; 84) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung eingerichtet ist, um das Steuern der Einrichtung (4, 6, 9) zum Erzeugen des magnetischen Wechselfeldes (21, 25) abhängig von Magnetfeld-Daten durchzuführen, die ortsaufgelöste Informationen über das magnetische Grundfeld für die Mehrzahl von Bildpunkten umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1–12) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2–15 eingerichtet ist.