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Verfahren zur automatischen Bestimmung von Parametern einer Flussmessung sowie entsprechende Magnetresonanzanlage Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, um automatisch Parameter einer Phasenkontrast-Flussmessung zu bestimmen, sowie eine entsprechend ausgestaltete Magnetresonanzanlage.
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In ”Fully-automated volumetric MRI with normative ranges: translation to clinical practice”, J. B. Brewer, Behav. Neurol. 21 (2009), Seiten 21–28 wird eine vollautomatische MR-Bildgebung beschrieben.
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”A fully automated method for quantitative cerebral hemodynamic analysis using DSC-MRI”, S. Bj⌀rnerud, K. E. Emblem, J. Cereb. Blond Flow Metab. 30 (2010), Seiten 1066–1078 beschreibt ein vollautomatisches Verfahren zur quantitativen zerebralenhämodynamischen Analyse mittels einer Magnetresonanzanlage.
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Die
DE 10 2004 026 903 A1 offenbart die Bestimmung von Konzentrations- und Größenverteilung von Lipoproteinklassen in Körperflüssigkeiten mittels NMR-Spektren.
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Die
DE 10 2005 028 475 A1 offenbart die Bestimmung von Koeffizienten eines Diffusionstensors mittels magnetischer Resonanz zur Beschreibung eines Diffusionsvorgangs innerhalb eines Objektes.
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Nach dem Stand der Technik treten bei MR-Phasenkontrast-Flussmessungen signifikante Fehler in den gemessenen Flusswerten auf. Die zwei wichtigsten Fehlerquellen sind dabei verbleibende Wirbelstromeffekte und Dephasierungsfehler, welche insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten oder großen lokalen Geschwindigkeitsänderungen zu Signalauslöschungen aufgrund einer Intravoxel-Dephasierung (z. B. aufgrund der Spin-Spin-Wechselwirkung) führen.
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Nach dem Stand der Technik wird dasselbe Flussprotokoll (d. h. derselbe Parametersatz) für alle Anwendungen bzw. Situationen verwendet. Dadurch ergeben sich je nach Schichtführung, Pathologie, usw. mehr oder weniger genaue Resultate für die gemessenen Flusswerte. Prinzipiell ist es auch denkbar, verschiedene Protokolle für verschiedene Anwendungen oder Situationen zu erstellen und abzulegen, wobei sich dem Anwender dann wieder die Aufgabe stellt, das jeweils für die jeweilige aktuelle Situation richtige Protokoll auszuwählen.
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Daher stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein Protokoll oder einen Parametersatz für eine Phasenkontrast-Flussmessung zu erstellen, bei dessen Einsatz der Phasenfehler in den damit gemessenen Flusswerten möglichst gering ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur automatischen Bestimmung von Parametern einer Phasenkontrast-Flussmessung nach Anspruch 1, durch eine Magnetresonanzanlage nach Anspruch 12, durch ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 14 und durch einen elektronisch lesbaren Datenträger nach Anspruch 15 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur automatischen Bestimmung von Parametern einer Phasenkontrast-Flussmessung mittels einer Magnetresonanzanlage bereitgestellt. Dabei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte:
- • Durchführen einer MR-Phasenkontrast-Vormessung in einem vorbestimmten Volumenabschnitt eines Untersuchungsobjekts (insbesondere eines Menschen) mit einer Flusskodierungssequenz. Dabei werden die Parameter der Flusskodierungssequenz variiert, so dass jeweils eine Vormessung für verschiedene Parametersätze der Flusskodierungssequenz durchgeführt wird. Mit anderen Worten werden mehrere Vormessungen in dem vorbestimmten Volumenabschnitt durchgeführt, wobei jede dieser Vormessungen (oder genauer Vorflussmessungen) mit einem anderen Parametersatz der Flusskodierungssequenz arbeitet.
- • Ein Modell wird automatisch aus den Ergebnissen der Vormessung erstellt, mit welchem ein Ausmaß eines Phasenfehlers bei der anschließend durchzuführenden Flussmessung für jeden Parametersatz bestimmt werden kann, indem Phasenwerte der jeweiligen Vormessung in Abhängigkeit der jeweils eingestellten Parameter analysiert werden. Demnach werden für jede Vormessung und damit für jeden Parametersatz der entsprechenden Flusskodierungssequenz die damit ermittelten Phasenwerte analysiert, um durch diese Analyse ein Modell anzupassen, mit welchem das Ausmaß des Phasenfehlers, welcher insbesondere Wirbelstromfehler und/oder Dephasierungsfehler umfasst, für jeden denkbaren Parametersatz bestimmbar ist. Bei dem Modell kann es sich auch um eine Sammlung von weiteren Parametersätzen mit dem jeweiligen Ausmaß des Wirbelstromfehlers handeln, welche vorher (vor dem erfindungsgemäßen Verfahren) für dieselbe Magnetresonanzanlage gemessen worden sind.
- • Diejenigen Parameter der noch durchzuführenden Flussmessung werden automatisch bestimmt, bei welchen das Ausmaß des Phasenfehlers am geringsten ist. Dabei werden diese Parameter, bei welchen das Ausmaß des Phasenfehlers am geringsten ist, im Normalfall nicht mit den Parametern übereinstimmen, für welche eine Vormessung durchgeführt wurde.
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Durch die Analyse der Phasenwerte der einzelnen Vermessungen abhängig von dem jeweils dazu eingesetzten Parametersatz kann vorteilhafterweise durch das Modell das Ausmaß des Phasenfehlers auch bei anderen Parametersätzen bestimmt werden, auch wenn für einen solchen Parametersatz keine explizite Vormessung durchgeführt wurde. Dadurch ist es möglich, denjenigen Parametersatz (diejenigen Parameter) der Flusskodierungssequenz zu bestimmen, bei welchem die am wenigsten von Phasenfehlern beeinflussten Ergebnisse bei einer Phasenkontrast-Flussmessung erzielt werden.
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Durch die vorliegende Erfindung werden bei der Optimierung der Messsequenz (Flusskodierungssequenz) scheinbar gegensätzliche Anforderungen bezüglich einer Minimierung des Phasenfehlers in Einklang gebracht. Während zur Reduzierung der Wirbelströme die verwendeten Gradientenstärken und Anstiegszeiten möglichst gering ausfallen sollten, was zu einer Verlängerung der Messsequenz, insbesondere der Echozeit TE, führt, müsste die Echozeit TE zur Verringerung der Intravoxel-Dephasierung minimiert werden. Indem erfindungsgemäß der optimale Parametersatz derart erstellt wird, dass bei diesem Parametersatz das Ausmaß des Phasenfehlers, welches sich insbesondere sowohl aus den Wirbelstromeffekten als auch aus der Intravoxel-Dephasierung ergibt, möglichst gering ist, werden beide Fehlerarten in optimaler Weise berücksichtigt.
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Um das Ausmaß der Wirbelstromeffekte zu bestimmen, können für die jeweilige Vormessung Geschwindigkeitswerte in einem Gewebebereich des vorbestimmten Volumenabschnitts bestimmt werden. Da in einem Gewebebereich keine Geschwindigkeit vorliegt (d. h. die tatsächliche Geschwindigkeit 0 m/s beträgt), gibt eine Abweichung von dieser tatsächlichen Geschwindigkeit für jeden Parametersatz ein Ausmaß für den Wirbelstromfehler an.
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Diese Abweichungen können zusammen mit dem jeweiligen Parametersatz, bei welchem diese Abweichungen gemessen worden sind, als so genannte Stützstellen zur Anpassung eines vorhandenen Wirbelstromfehlermodells eingesetzt werden. Anschließend können mit diesem derart angepassten Wirbelstrommodell Auswirkungen der Wirbelstromeffekte auch in anderen Bereichen des vorbestimmten Volumenabschnitts, für welche keine Daten bei der Vormessung erfasst wurden, bestimmt werden. Daher können die Ausmaße des Wirbelstromfehlers vorteilhafterweise auch in einem Gefäß (in welchem ein Fluss vorhanden ist, also eine Geschwindigkeit ≠ 0 m/s gemessen werden würde) des Volumenabschnitts mit dem angepassten Wirbelstromfehlermodell für beliebige andere Parametersätze bestimmt werden.
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Es ist erfindungsgemäß allerdings auch möglich, dass vorab für weitere Parametersätze das jeweilige Ausmaß des Wirbelstromfehlers, beispielsweise durch vorab durchgeführte Messungen, bekannt ist. Die vorab bekannten Parametersätze können dann zusammen mit dem entsprechenden Ausmaß des Wirbelstromfehlers an die in den Vormessungen gemessenen Parametersätze zusammen mit dem dabei gemessenen Ausmaß des Wirbelstromfehlers angeglichen werden. Mit Hilfe der angeglichenen Parametersätze kann dann das Ausmaß des Wirbelstromfehlers auch in anderen Bereichen und für andere Parametersätze bestimmt werden. Somit können die Ausmaße des Wirbelstromfehlers auch in einem beliebigen Gefäß des Volumenabschnitts für beliebige andere Parametersätze bestimmt werden.
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Der Dephasierungsfehler kann anhand von Geschwindigkeitsvariationen oder Geschwindigkeitsänderungen bestimmt werden. Dabei kann die Geschwindigkeitsänderung für den jeweiligen Parametersatz aus einer Änderung der mit diesem Parametersatz erfassten Geschwindigkeit abhängig von dem Ort (dV/ds) (V entspricht der Geschwindigkeit; s entspricht dem Ort), also durch eine Ableitung der Geschwindigkeit über den Ort, bestimmt werden. Es ist aber auch möglich, die Geschwindigkeitsänderung aus einer Veränderung der gemessenen Geschwindigkeit abhängig von der jeweiligen Flusskodierung für denselben Ort (dV/dVENC), (VENC entspricht der Flusskodierung) also durch eine Ableitung der Geschwindigkeit über der Flusskodierung, zu bestimmen.
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Dieses Vorgehen begründet sich damit, dass ein Intravoxel-Dephasierungsfehler dann vorliegt, wenn innerhalb eines Voxels (Bildpunktes) signifikant verschiedene Geschwindigkeitskomponenten (z. B. in unterschiedlichen Richtungen) auftreten, welche sich vektoriell zu einem kleineren Wert summieren, als wenn alle Komponenten in dieselbe Richtung weisen. Dabei können auch Gefäßabmessungen zumindest indirekt eine Rolle spielen, da in der Regel bei kleineren Gefäßen bei gleichbleibender Auflösung der Messung die Geschwindigkeitsbeiträge in einem Voxel stärker variieren als bei vergleichsweise größeren Gefäßen.
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Dabei können weitere Geschwindigkeitsmesswerte und damit Geschwindigkeitsvariationen für weitere Parametersätze vorab beispielsweise durch entsprechende Messungen an einem Phantom bekannt sein. Diese weiteren Parametersätze können zusammen mit den jeweils ermittelten Geschwindigkeitswerten an die bei den Vormessungen gemessenen Parametersätze und die gemessenen Geschwindigkeitsmesswerte angeglichen werden. Mit Hilfe dieser angepassten weiteren Parametersätze und den zugehörigen Geschwindigkeitsmesswerten können Dephasierungsfehler auch in beliebigen Bereichen des vorbestimmten Volumenabschnitts bestimmt werden. Dadurch kann der Dephasierungsfehler auch in einem Gefäß des Volumenabschnitts für beliebige Parametersätze bestimmt werden.
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Insbesondere mit den vorab geschilderten Ausführungsformen ist es möglich, Gefäße innerhalb des vorbestimmten Volumenabschnitts zu bestimmen und dann innerhalb dieser Gefäße für einen beliebigen Parametersatz einen ersten Gesamtfehler bezüglich der Wirbelstromeffekte und einen zweiten Gesamtfehler bezüglich der Intravoxel-Dephasierung zu bestimmen. Wenn das Ausmaß des Fehlers als Summe aus dem ersten Gesamtfehler und dem zweiten Gesamtfehler berechnet wird, kann derjenige Parametersatz bestimmt werden, bei welchem das Ausmaß des Phasenfehlers bzw. diese Summe am kleinsten ist.
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Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Parameter der Flusskodierungssequenz, bei welchen das Ausmaß des Phasenfehlers am geringsten ist, dadurch bestimmt, dass das Ausmaß des Phasenfehlers (also insbesondere des Wirbelstromfehlers und des Dephasierungsfehlers) für beliebige Parametersätze ausgehend von den während den Vormessungen ermittelten Ergebnissen extrapoliert wird. Durch die Extrapolation der Ergebnisse, welche bei den Vormessungen gemessen wurden, können somit sowohl Wirbelstromfehler als auch Dephasierungsfehler für beliebige Parametersätze bestimmt werden, was dann wiederum ermöglicht, denjenigen Parametersatz zu bestimmen, bei welchem die Auswirkung der Summe aus Wirbelstromfehlern und Dephasierungsfehlern am geringsten ist.
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Ein Parametersatz der Flusskodierungssequenz umfasst dabei Parameter, welche aus einer der folgenden Parametergruppen stammen:
- • Parameter eines Flusskodierungsgradienten der Flusskodierungssequenz, wie beispielsweise Stärke, Dauer und zeitliche Abstand eines bipolaren Gradientenpulses.
- • Parameter eines HF-Anregungspulses der Flusskodierungssequenz, mit welchem eine Schicht oder ein dreidimensionales Volumen des vorbestimmten Volumenabschnitts für die Flussmessung angeregt wird.
- • Eine räumliche Auflösung von Messpunkten, d. h. ein räumlicher Abstand zwischen benachbarten Messpunkten, bei welchen eine Flussmessung vorgenommen wird.
- • Schichtführungsrichtung, d. h. die jenige Richtung, in welche ein Normalenvektor zeigt, der senkrecht auf den gemessenen Schichten steht.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Magnetresonanzanlage zur Phasenkontrast-Flussmessung bereitgestellt. Dabei umfasst die Magnetresonanzanlage einen Grundfeldmagneten, ein Gradientenfeldsystem, eine HF-Antenne und eine Steuereinrichtung, um das Gradientenfeldsystem und die HF-Antenne zu steuern, von der HF-Antenne aufgenommene Messsignale zu empfangen, diese Messsignale auszuwerten und somit eine Flussmessung durchzuführen. Die Magnetresonanzanlage ist dabei zur Durchführung einer Vormessung mit einer Flusskodierungssequenz innerhalb eines vorbestimmten Volumenabschnitts eines Untersuchungsobjekts ausgestaltet. Bei dieser Vormessung variiert die Magnetresonanzanlage die Parameter der Flusskodierungssequenz, so dass mehrere Vormessungen für jeweils einen Parametersatz durchgeführt werden. Die Magnetresonanzanlage ist in der Lage, ein Modell zu erstellen oder anzupassen, um damit ein Ausmaß eines Phasenfehlers bei der Phasenkontrast-Flussmessung für jeden beliebigen Parametersatz zu bestimmen. Dazu analysiert die Magnetresonanzanlage Phasenwerte der Vormessungen und die dabei eingesetzten Parametersätze. Schließlich ist die Magnetresonanzanlage in der Lage, denjenigen Parametersatz (diejenigen Parameter) zu bestimmen, bei welchem das Ausmaß des Phasenfehlers (insbesondere des Wirbelstromfehlers und des Dephasierungsfehlers) am kleinsten ist.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Magnetresonanzanlage entsprechen dabei im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche vorab im Detail ausgeführt worden sind, so dass hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
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Des Weiteren beschreibt die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt, insbesondere ein Computerprogramm oder eine Software, welche man in einen Speicher einer programmierbaren Steuerung bzw. einer Recheneinheit einer Magnetresonanzanlage laden kann. Mit diesem Computerprogrammprodukt können alle oder verschiedene vorab beschriebene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Computerprogrammprodukt in der Steuerung oder Steuereinrichtung der Magnetresonanzanlage läuft. Dabei benötigt das Computerprogrammprodukt eventuell Programmmittel, z. B. Bibliotheken und Hilfsfunktionen, um die entsprechenden Ausführungsformen der Verfahren zu realisieren. Mit anderen Worten soll mit dem auf das Computerprogrammprodukt gerichteten Anspruch insbesondere ein Computerprogramm oder eine Software unter Schutz gestellt werden, mit welcher eine der oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden kann bzw. welche diese Ausführungsform ausführt. Dabei kann es sich bei der Software um einen Quellcode (z. B. C++), der noch compiliert (übersetzt) und gebunden oder der nur interpretiert werden muss, oder um einen ausführbaren Softwarecode handeln, der zur Ausführung nur noch in die entsprechende Recheneinheit zu laden ist.
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Schließlich offenbart die vorliegende Erfindung einen elektronisch lesbaren Datenträger, z. B. eine DVD, ein Magnetband oder einen USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software (vgl. oben), gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen (Software) von dem Datenträger gelesen und in eine Steuerung bzw. Recheneinheit einer Magnetresonanzanlage gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen des vorab beschriebenen Verfahrens durchgeführt werden.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Konfiguration eines individuellen zu messenden Protokolls auf der Basis einer in den Messablauf eingebundenen Vormessung, welche bisher nur zur Ermittlung der optimalen Flusskodierung (”VENC scout”) durchgeführt wird. Dabei können interessierende Gefäßabschnitte durch entsprechende Markierungen (Marker) oder durch die Erfassung so genannter Landmarken zugeordnet werden. Durch die vorliegende Erfindung können die in einer Vormessung gewonnenen Informationen für eine automatische Optimierung der Flusskodierung (VENC (”Velocity ENCoding value”)), für eine automatische Klassifizierung der Gewebebereiche in stationäre Bereiche, verrauschte Bereiche und Gefäßbereiche und für eine automatische Optimierung der Parameter einer Phasenkontrast-Flussmessung (insbesondere der Flusskodiergradienten) eingesetzt werden.
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Die vorliegende Erfindung ist insbesondere zur MR-Angiographie geeignet. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf diesen bevorzugten Anwendungsbereich eingeschränkt, da die vorliegende Erfindung beispielsweise auch zur Ermittlung von Flussgeschwindigkeiten ohne Gefäßbildgebung eingesetzt werden kann.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungsformen mit Bezug zu den Figuren im Detail beschrieben.
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In 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage dargestellt.
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2 stellt ein Flussablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens dar.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Magnetresonanzanlage 5 (eines Magnetresonanz-Bildgebungs- bzw. Kernspintomographiegeräts). Dabei erzeugt ein Grundfeldmagnet 1 ein zeitlich konstantes starkes Magnetfeld zur Polarisation bzw. Ausrichtung der Kernspins in einem Untersuchungsbereich eines Objekts O, wie z. B. eines zu untersuchenden Teils eines menschlichen Körpers, welcher auf einem Tisch 23 liegend zur Datenerfassung in die Magnetresonanzanlage 5 geschoben wird. Die für die Kernspinresonanzmessung erforderliche hohe Homogenität des Grundmagnetfelds ist in einem typischerweise kugelförmigen Messvolumen M definiert. Zur Unterstützung der Homogenitätsanforderungen und insbesondere zur Eliminierung zeitlich invariabler Einflüsse werden an geeigneter Stelle so genannte Shim-Bleche aus ferromagnetischem Material angebracht. Zeitlich variable Einflüsse werden durch Shim-Spulen 2 eliminiert.
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In den Grundfeldmagneten 1 ist ein zylinderförmiges Gradientenspulensystem 3 eingesetzt, welches aus drei Teilwicklungen besteht. Jede Teilwicklung wird von einem Verstärker mit Strom zur Erzeugung eines linearen (auch zeitlich veränderbaren) Gradientenfeldes in die jeweilige Richtung des kartesischen Koordinatensystems versorgt. Die erste Teilwicklung des Gradientenfeldsystems 3 erzeugt dabei einen Gradienten Gx in x-Richtung, die zweite Teilwicklung einen Gradienten Gy in y-Richtung und die dritte Teilwicklung einen Gradienten Gz in z-Richtung. Der Verstärker umfasst einen Digital-Analog-Wandler, welcher von einer Sequenzsteuerung 18 zum zeitrichtigen Erzeugen von Gradientenpulsen angesteuert wird.
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Innerhalb des Gradientenfeldsystems 3 befindet sich eine (oder mehrere) Hochfrequenzantennen 4, welche die von einem Hochfrequenzleistungsverstärker abgegebenen Hochfrequenzpulse in ein magnetisches Wechselfeld zur Anregung der Kerne und Ausrichtung der Kernspins des zu untersuchenden Objekts O bzw. des zu untersuchenden Bereiches des Objekts O umsetzen. Jede Hochfrequenzantenne 4 besteht aus einer oder mehreren HF-Sendespulen und einer oder mehreren HF-Empfangsspulen in Form einer ringförmigen vorzugsweise linearen oder matrixförmigen Anordnung von Komponentenspulen. Von den HF-Empfangsspulen der jeweiligen Hochfrequenzantenne 4 wird auch das von den präzedierenden Kernspins ausgehende Wechselfeld, d. h. in der Regel die von einer Pulssequenz aus einem oder mehreren Hochfrequenzpulsen und einem oder mehreren Gradientenpulsen hervorgerufenen Kernspinechosignale, in eine Spannung (Messsignal) umgesetzt, welche über einen Verstärker 7 einem Hochfrequenz-Empfangskanal 8 eines Hochfrequenzsystems 22 zugeführt wird. Das Hochfrequenzsystem 22 umfasst weiterhin einen Sendekanal 9, in welchem die Hochfrequenzpulse für die Anregung der magnetischen Kernresonanz erzeugt werden. Dabei werden die jeweiligen Hochfrequenzpulse aufgrund einer vom Anlagerechner 20 vorgegebenen Pulssequenz in der Sequenzsteuerung 18 digital als Folge komplexer Zahlen dargestellt. Diese Zahlenfolge wird als Real- und als Imaginärteil über jeweils einen Eingang 12 einem Digital-Analog-Wandler im Hochfrequenzsystem 22 und von diesem einem Sendekanal 9 zugeführt. Im Sendekanal 9 werden die Pulssequenzen einem Hochfrequenz-Trägersignal aufmoduliert, dessen Basisfrequenz der Resonanzfrequenz der Kernspins im Messvolumen entspricht.
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Die Umschaltung von Sende- auf Empfangsbetrieb erfolgt über eine Sende-/Empfangsweiche 6. Die HF-Sendespulen der Hochfrequenzantenne(n) 4 strahlt/en die Hochfrequenzpulse zur Anregung der Kernspins in das Messvolumen M ein und resultierende Echosignale werden über die HF-Empfangsspule(n) abgetastet. Die entsprechend gewonnenen Kernresonanzsignale werden im Empfangskanal 8' (erster Demodulator) des Hochfrequenzsystems 22 phasenempfindlich auf eine Zwischenfrequenz demoduliert und im Analog-Digital-Wandler (ADC) digitalisiert. Dieses Signal wird noch auf die Frequenz 0 demoduliert. Die Demodulation auf die Frequenz 0 und die Trennung in Real- und Imaginärteil findet nach der Digitalisierung in der digitalen Domäne in einem zweiten Demodulator 8 statt. Durch einen Bildrechner 17 wird aus den dergestalt gewonnenen Messdaten ein MR-Bild rekonstruiert. Die Verwaltung der Messdaten, der Bilddaten und der Steuerprogramme erfolgt über den Anlagenrechner 20. Aufgrund einer Vorgabe mit Steuerprogrammen kontrolliert die Sequenzsteuerung 18 die Erzeugung der jeweils gewünschten Pulssequenzen und das entsprechende Abtasten des k-Raumes. Insbesondere steuert die Sequenzsteuerung 18 dabei das zeitrichtige Schalten der Gradienten, das Aussenden der Hochfrequenzpulse mit definierter Phasenamplitude sowie den Empfang der Kernresonanzsignale. Die Zeitbasis für das Hochfrequenzsystem 22 und die Sequenzsteuerung 18 wird von einem Synthesizer 19 zur Verfügung gestellt. Die Auswahl entsprechender Steuerprogramme zur Erzeugung eines MR-Bildes, welche z. B. auf einer DVD 21 gespeichert sind, sowie die Darstellung des erzeugten MR-Bildes erfolgt über ein Terminal 13, welches eine Tastatur 15, eine Maus 16 und einen Bildschirm 14 umfasst.
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In 2 ist ein Flussablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
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Im ersten Schritt S1 wird eine Vormessung durchgeführt, bei welcher Daten oder Phasenwerte S und damit Flussgeschwindigkeitswerte abhängig von der Zeit t, vom Ort x, y und von einer Flusskodierung (VENC) gemessen werden.
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Im zweiten Schritt S2 wird eine automatische Segmentierung durchgeführt, um Gefäße und statisches Gewebe innerhalb des vorbestimmten Volumenabschnitts zu erfassen. Darüber hinaus findet in diesem Schritt eine Geschwindigkeitsanalyse der im vorherigen Schritt S1 ermittelten Geschwindigkeitswerte statt, um insbesondere eine Geschwindigkeitsverteilung zu bestimmen.
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Im folgenden Schritt S3 werden die genaue Position und die Abmessungen (z. B. der Durchmesser) der Gefäße bestimmt. Ausgehend davon wird eine Geschwindigkeitsverteilung innerhalb der Gefäße ermittelt.
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Über den Schritt S4 wird dem erfindungsgemäßen Verfahren eine so genannte Wirbelstrom-Information zugeführt. Bei dieser Wirbelstrom-Information handelt es sich meist um ein Wirbelstrom-Modell, welches im folgenden Verfahren durch die Ergebnisse der Vormessung an die aktuelle Situation oder aktuellen Gegebenheiten angepasst wird. Das Modell der Wirbelstrom-Information kann auch in Form von empirisch ermittelten Daten, welche in einer Nachschlagetabelle gespeichert sind, bereitgestellt werden, wobei die empirisch ermittelten Daten ebenfalls durch die Ergebnisse der Vormessung an die aktuellen Gegebenheiten angepasst werden. Durch diese an die aktuellen Gegebenheiten angepasste Wirbelstrom-Information kann ein Fehler aufgrund von Wirbelstromeffekten für beliebige Parametersätze an einer beliebigen Stelle innerhalb des zu untersuchenden vorbestimmten Volumenabschnitts ermittelt werden.
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Über den Schritt S5 werden die verwendeten ProtokollParameter (die bei der Vormessung verwendeten Parameter der Flusskodiergradienten oder des HF-Anregungspulses), eine Voxel-Größe (d. h. eine räumliche Auflösung der Messpunkte) und eine Schichtorientierung (d. h. eine Richtung, in welcher das vorbestimmte Volumenabschnitt Schicht für Schicht abgetastet wird) dem erfindungsgemäßen Verfahren bereitgestellt.
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Insbesondere aufgrund der Wirbelstrom-Information kann nun im Schritt S6 ein Geschwindigkeitsmessfehler innerhalb von beliebigen Gefäßen und daher auch in bestimmten Gefäßen bestimmt werden. Dieser Geschwindigkeitsmessfehler ist dabei abhängig von den Parametern der Flusskodierungssequenz. Mit anderen Worten kann im Schritt S6 der Geschwindigkeitsmessfehler an beliebigen Stellen innerhalb beliebiger Gefäße für jeden beliebigen Parametersatz der Flusskodierungssequenz bestimmt werden.
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Daher ist es im folgenden Schritt S7 möglich, für jeden beliebigen Parametersatz der Flusskodierungssequenz den Gesamtfehler σWirbel, welcher sich aufgrund der Wirbelstromeffekte ergibt, zu bestimmen, beispielsweise indem der Geschwindigkeitsmessfehler über ein Gefäß aufintegriert wird.
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In ähnlicher Weise werden im Schritt S8 Geschwindigkeitsmessfehler aufgrund der Intravoxel-Dephasierung an beliebigen Stellen in beliebigen Gefäßen abhängig von einem beliebigen Parametersatz der Flusskodierungssequenz bestimmt. Dadurch kann im folgenden Schritt S9 für jeden beliebigen Parametersatz der Flusskodierungssequenz der Gesamtfehler, welcher sich aufgrund der Dephasierungseffekte in Abhängigkeit eines beliebigen Parametersatzes der Flusskodierungssequenz ergibt, bestimmt werden.
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Im Schritt S10 werden diejenigen optimalen Parameter oder wird derjenige optimale Parametersatz der Flusskodierungssequenz bestimmt, bei dem die Summe aus dem Gesamtfehler σWirbel aufgrund der Wirbelstromeffekte und aus dem Gesamtfehler σDephas aufgrund der Dephasierungseffekte minimal ist.
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Mit diesem Parametersatz werden dann im Schritt S11 Flussbilder (d. h. MR-Bilder mit Flussinformation) erstellt, wobei die Phasenfehler aufgrund von Wirbelstromeffekten und die Dephasierungseffekten minimal sind.
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Durch die vorliegende Erfindung wird die Vormessung, welche nach dem Stand der Technik nur zur Optimierung der Flusssensitivität verwendet wird, dazu eingesetzt, weitere Messparameter der eigentlichen Hauptmessung zur Flussquantifizierung zu bestimmen. Dabei können insbesondere aus dem Signalverlauf im stationären Gewebe Hintergrundphaseneffekte aufgrund von Wirbelstromeffekten ermittelt werden. Die unterschiedlichen Flusskodiergradienten können dabei bezüglich ihrer Eigenschaften oder Parameter derart variiert werden, dass das Ausmaß der Wirbelstromeffekte, auch im interessierenden Gefäßbereich, abgeleitet werden kann, so dass optimale Parameter für die Hauptmessung bestimmt werden können, so dass die Messergebnisse der Hauptmessung akzeptable Beiträge aufgrund von Wirbelstromeffekten aufweisen.
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Bei der Analyse der Ergebnisse der Vormessungen können insbesondere durch die jeweils ermittelte Maximalgeschwindigkeit, welche in der Regel unabhängig gegenüber geringfügigen Änderungen des Parametersatzes ist, oder durch die Signalvariation für die verschiedenen VENCs (pro Vormessung eingestellten Flusssensitivität) Rückschlüsse auf das Ausmaß der Intravoxel-Dephasierung gezogen werden. Dadurch ist es möglich, die Messparameter derart zu optimieren, dass eine bestmögliche Gesamtgenauigkeit, bei welcher sowohl Wirbelstromeffekte als auch Dephasierungsfehler berücksichtigt werden, erzielt werden kann.
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Mit anderen Worten kann erfindungsgemäß ein Algorithmus formuliert werden, welcher aus den Messergebnissen (S(t, x, y, VENC), d. h. einem vierdimensionalen Datenfeld der Vormessungen) unter Kenntnis der Sequenzeigenschaften die optimalen Parameter für die eigentliche Messung zur Flussquantifizierung liefert.
