DE102012205587B4

DE102012205587B4 - Schichtspezifische Phasenkorrektur bei Schicht-Multiplexing

Info

Publication number: DE102012205587B4
Application number: DE102012205587A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Feiweier
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2012-04-04
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2013-12-24
Anticipated expiration: 2032-04-05
Also published as: DE102012205587A1; JP6081273B2; KR101595366B1; CN103364748A; JP2013215575A; CN103364748B; US20130285656A1; US10120050B2; KR20130112801A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur einer Signalphase bei der Aufnahme von MR Signalen eines Untersuchungsobjekts in einem Schichtmultiplexverfahren, bei dem MR Signale aus zumindest 2 unterschiedlichen Schichten des Untersuchungsobjekts gleichzeitig bei der Aufnahme der MR Signale detektiert werden, mit den folgenden Schritten: – Bestimmen einer linearen Korrekturphase in Schichtselektionsrichtung für jede der zumindest 2 Schichten, – Einstrahlen, in jede der zumindest 2 unterschiedlichen Schichten, eines HF Anregungspulses mit einer schichtspezifischen Frequenz, – Schalten eines Schichtselektionsgradienten während einer Schichtselektionszeitspanne, während der die verschiedenen HF Anregungspulse in die zumindest 2 unterschiedlichen Schichten eingestrahlt werden, wobei die Schichtselektionszeitspanne einen Zeitmittelpunkt in der Mitte der Schichtselektionszeitspanne aufweist, wobei sich die verschiedenen HF Anregungspulse für die zumindest 2 unterschiedlichen Schichten zeitlich überlappen, – Bestimmen, für jeden der HF Anregungspulse, eines zeitlichen Versatzes des HF Anregungspulses relativ zum Zeitmittelpunkt derart, dass auf die Magnetisierung der jeweiligen Schicht ein schichtspezifisches Korrekturgradientenmoment in Schichtselektionsrichtung einwirkt, das der linearen Korrekturphase der jeweiligen Schicht entspricht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur einer Signalphase bei der Aufnahme von MR-Signalen eines Untersuchungsobjekts in einem Schicht-Multiplexing-Verfahren und eine MR-Anlage hierfür.
Der Wunsch nach immer schnelleren MR-Aufnahmen im klinischen Umfeld führt momentan zu einer Renaissance von Verfahren, bei denen mehrere Bilder simultan aufgenommen werden. Allgemein lassen sich diese Verfahren dadurch charakterisieren, dass zumindest während eines Teils der Messung gezielt Transversalmagnetisierung von zumindest zwei Schichten gleichzeitig für den Bildgebungsprozess genutzt wird („Multi-Schicht-Bildgebung”, „Schicht-Multiplexing”). Im Gegensatz dazu wird bei der etablierten „Mehrschicht-Bildgebung” das Signal von zumindest zwei Schichten alternierend, d. h. vollständig unabhängig voneinander mit entsprechend längerer Messzeit, aufgenommen. Zu den Schicht-Multiplexing-Verfahren gehören beispielsweise:
Hadamard-Kodierung (vgl. z. B. S. P. Souza et al., J. Comput. Assist. Tomogr. 12 (1998), S. 1026-1030): Zwei (oder mehr) Schichten werden gleichzeitig angeregt, durch entsprechende Ausgestaltung der HF-Anregungspulse wird jeder Schicht eine definierte Signalphase aufgeprägt. Das Signal der Magnetisierung aus beiden Schichten wird zeitgleich empfangen. Eine gleichartige zweite Anregung beider Schichten wird durchgeführt, allerdings mit geänderter relativer Signalphase in den Schichten. Der übrige Bildgebungsprozess (Phasenkodierungsschritte) erfolgt wie gewohnt, das Verfahren ist kombinierbar mit beliebigen Aufnahmetechniken ((Multi-)Gradienten-Echo, (Multi-)Spin-Echo etc.). Mittels geeigneter Rechenoperationen lassen sich aus den beiden Aufnahmen die Signalinformationen beider Schichten separieren.
Simultane Echo-Refokussierung (SER, SIR, vgl. z. B. Feinberg et al., Magn. Reson. Med. 48 (2002), S. 1–5): Zwei (oder mehr) Schichten werden kurz nacheinander angeregt, jeder Schicht wird durch geeignete Gradientenpulse eine definierte räumliche Dephasierung aufgeprägt. Das Signal der Magnetisierung aus beiden Schichten wird mittels geeigneter Gradientenschaltungen in einem kurzen zeitlichen Abstand empfangen. Der übrige Bildgebungsprozess (Phasenkodierungsschritte) erfolgt wie gewohnt, das Verfahren ist kombinierbar mit beliebigen Aufnahmetechniken ((Multi-)Gradienten-Echo, (Multi-)Spin-Echo, etc.). Aus den separat aufgenommenen Daten lassen sich Bilder beider Schichten wie gewohnt generieren.
Breitband-Datenaufnahme (z. B. Wu et al., Proc. ISMRM 17 (2009), S. 2678): Zwei (oder mehr) Schichten werden gleichzeitig angeregt. Das Signal der Magnetisierung aus beiden Schichten wird zeitgleich empfangen. Während des Datenempfangs ist ein Gradient entlang der Schichtnormalen zugeschaltet, der zu einer Separation der Signale beider Schichten im Frequenzraum führt. Der übrige Bildgebungsprozess (Phasenkodierungsschritte) erfolgt wie gewohnt, das Verfahren ist kombinierbar mit beliebigen Aufnahmetechniken ((Multi-)Gradienten-Echo, (Multi-)Spin-Echo, etc.). Mittels geeigneter Filterung lassen sich aus den simultan aufgenommenen Daten die Signale der beiden Schichten separieren.
Parallele Bildgebung in Schicht-Richtung (z. B. D. J. Larkman et al., J. Magn. Reson. Imaging 13 (2001), S. 313–317): Zwei (oder mehr) Schichten werden gleichzeitig angeregt. Das Signal der Magnetisierung aus beiden Schichten wird zeitgleich mit zumindest zwei (oder mehr) Spulenelementen empfangen. Der übrige Bildgebungsprozess (Phasenkodierungsschritte) erfolgt wie gewohnt, das Verfahren ist kombinierbar mit beliebigen Aufnahmetechniken ((Multi-)Gradienten-Echo, (Multi-)Spin-Echo, etc.). Eine zusätzliche Kalibrierungsmessung zur Ermittlung der räumlichen Empfangscharakteristik der Spulenelemente wird durchgeführt. Mittels geeigneter Rechenoperationen (z. B. GRAPPA-Algorithmus) lassen sich aus den simultan aufgenommenen Daten die Signale der beiden Schichten separieren.
Weiterhin kann es in der Einzelschicht-Bildgebung notwendig sein, Bildartefakte zu korrigieren, bei denen die Korrekturparameter stark von der räumlichen Lage bzw. von dem Signal der einzelnen Schichten abhängen. Ein Beispiel hierfür ist die Korrektur von Phasenfehlern, die durch begleitende Maxwell-Felder entstehen. Diese Phasenfehler entstehen dadurch, dass es bei Schalten eines linearen Magnetfeld-Gradienten keine vollständige Linearität des Magnetfeld-Gradienten gibt, sondern immer Terme höherer Ordnung auftreten. Diese sog. Maxwell-Felder führen zu Phasenfehlern in den detektierten MR-Signalen. Eine Möglichkeit der Korrektur ist in C. Meier et al., Magn. Reson. Med. 60 (2008), S. 128–134 beschrieben. Ebenso ist es bei der Einzelschicht-Bildgebung manchmal notwendig, lokale Inhomogenitäten des magnetischen Grundfeldes zu korrigieren, die zu Signalauslöschungen oder Bildverzerrungen führen würden. Die Korrektur von derartigen Inhomogenitäten ist bspw. in W. Deng et al., Magn. Reson. Med. 61 (2009), S. 255–259 und in W. Lu et al., Magn. Reson. Med. 62 (2009), S. 66–76 beschrieben.
In vielen Fällen ist es ausreichend, bei schichtspezifischen Korrekturen bei Einzelschichtaufnahmen lediglich eine zusätzliche lineare Signalphase entlang der Schichtkodierung aufzuprägen. Nachfolgend wird anhand verschiedener Beispiele erläutert, warum die Aufprägung einer linearen Signalphase in vielen Fällen ausreichend ist:

a) Eine Anwendungsmöglichkeit einer linearen Korrektur ist die Korrektur von durch Maxwell-Felder bedingten Phasenfehlern in der Diffusions-Bildgebung.

In C. Meier et al., Magn. Reson. Med. 60 (2008), S. 128–134 wird beschrieben, wie die begleitenden Felder der Maxwell-Felder der Diffusions-Kodierungsgradienten zu einer zusätzlichen Signal-Dephasierung entlang der drei räumlichen Koordinatenachsen führen. Dephasierungen entlang der Frequenz- und Phasenkodierungsachse führen lediglich zu einer Verschiebung des Signals im k-Raum – das Echo wird nicht mehr bei k = 0 aufgenommen, sondern an einer (leicht) verschobenen Position. Eine Echoverschiebung im k-Raum entspricht im Ortsraum (nach der Fouriertransformation) einem linearen Phasengang im Bild – sofern lediglich Magnitudenbilder von Interesse sind, spielt dieser Effekt nur eine untergeordnete Rolle. Darüber hinaus kann durch die Aufnahme eines hinreichend großen k-Raum Bereichs (z. B. Verzicht auf „Partial Fourier”-Techniken) sichergestellt werden, dass sich das Echosignal auf jeden Fall im abgetasteten Bereich befindet. Die Dephasierung entlang der Schichtselektionsachse führt allerdings unmittelbar zu einem nicht kompensierbaren Signalverlust. Das Ausmaß der Dephasierung hängt dabei von der Amplitude der begleitenden Maxwell-Felder (und somit von der Lage der Schicht) ab. Bei der simultanen Aufnahme mehrerer Schichten gilt es, für jede Schicht eine individuelle Dephasierung zu korrigieren. In erster Ordnung lässt sich die Dephasierung durch einen linearen Phasengang beschreiben.

b) Eine lineare Phasenkorrektur ist ebenfalls ausreichend bei der Korrektur der durch die Maxwell-Felder bedingten Phasenfehler der Fluss-Bildgebung.

Wie im vorhergehenden Beispiel geht es hier um die Kompensation von durch begleitende („concomitant”) Maxwell-Felder bedingten Dephasierungen – hier hervorgerufen durch die für die Flusskodierung verwendeten Gradienten. Die Ausführungen zur Motivation einer linearen schichtspezifischen Korrekturphase entlang der Schichtkodierungsachse gelten hier analog. Der nicht korrigierte lineare Phasengang im Bild (aufgrund der Verschiebung des Echos im k-Raum) kann auf einfache Weise bei der Datenprozessierung berücksichtigt werden.

c) Eine lineare Korrektur ist ebenfalls möglich zur Korrektur von lokalen Inhomogenitäten des magnetischen Grundfeldes und den dadurch bedingten Signalauslöschungen (z-Shim).

In MRM 61: 255 (2009) (und den darin zitierten Referenzen – insbesondere in Yang et al., MRM 39: 402 (1998)) wird beschrieben, wie sich durch Inhomogenitäten des magnetischen Grundfeldes bedingte Abbildungsfehler bei der echoplanaren Gradientenecho-Bildgebung durch wiederholte Durchführung der Messung mit unterschiedlichen Zusatzgradienten in Schicht-Kodierungsrichtung reduzieren lassen. Hier sind es (lokale) Magnetfeldgradienten, die zu einer Dephasierung des Signals entlang der drei räumlichen Koordinatenachsen führen. Wieder ist es lediglich der Gradient entlang der Schicht-Kodierungsrichtung, der aufgrund des damit verbundenen Signalverlustes innerhalb eines Voxels (Intra-Voxel Dephasierung) den größten Effekt auf die Bildqualität hat. Das sog. z-Shim-Verfahren variiert von Messung zu Messung einen Hintergrundgradienten, um so für jeden Raumbereich jeder Schicht zumindest in einer Messung eine gute Rephasierung zu gewährleisten. Die multiplen Bilder einer Schicht werden – entweder durch eine einfache Mittelung (Betragsmittelwert, „Sum of Squares”) oder durch aufwändigere Kombinationsverfahren – zu einem Bild mit reduzierten Signalauslöschungen zusammengefügt.

d) Die lineare Phasenkorrektur kann ebenfalls angewendet werden bei der Korrektur von Signalauslöschungen und Bildverzerrungen, die sich durch lokale Inhomogenitäten des magnetischen Grundfeldes ergeben (SEMAC).

In MRM 62: 66 (2009) wird beschrieben, wie sich die durch Metallimplantate (bzw. die damit verbundenen lokalen Inhomogenitäten des magnetischen Grundfelds) bedingten Signalauslöschungen und Bildverzerrungen in der 2D-Bildgebung durch Verwendung einer (eingeschränkten) zusätzlichen Phasenkodierung entlang der Schichtnormalen reduzieren lassen. Ähnlich wie beim z-Shim werden pro Schicht mehrere Messungen mit unterschiedlichen Zusatzgradienten in Schicht-Kodierungsrichtung aufgenommen und diese Daten in geeigneter Weise kombiniert.
Ausgehend von oben aufgeführtem Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auf einfache Weise eine lineare Phasenkorrektur im Schicht-Multiplexing-Verfahren bereitzustellen, wobei gleichzeitig die Specific Absorption Rate (SAR) und die HF-Spitzenleistung der eingestrahlten HF-Pulse minimiert wird.
Diese Aufgabe wird mit den Gegenständen nach den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Korrektur einer Signalphase bei der Aufnahme von MR-Signalen eines Untersuchungsobjekts in einem Schicht-Multiplexing-Verfahren bereitgestellt, bei dem die MR-Signale aus zumindest zwei unterschiedlichen Schichten des Untersuchungsobjekt bei der Aufnahme der MR-Signale detektiert werden. Gemäß einem Schritt des Verfahrens wird eine lineare Korrekturphase in Schichtselektionsrichtung für jede der zumindest zwei Schichten bestimmt. Weiterhin wird in jede der zumindest zwei unterschiedlichen Schichten, die gleichzeitig aufgenommen werden, ein HF-Anregungspuls mit einer schichtspezifischen Frequenz eingestrahlt. Ebenso wird ein Schichtselektionsgradient während einer Schichtselektionszeitspanne geschaltet, während der die verschiedenen HF-Anregungspulse für die zumindest zwei unterschiedlichen Schichten eingestrahlt werden. Die Schichtselektionszeitspanne weist einen Zeitmittelpunkt in der Mitte der Schichtselektionszeitspanne auf. Weiterhin überlappen sich die verschiedenen HF-Anregungspulse für die zumindest zwei unterschiedlichen Schichten, die während der Schichtselektionszeitspanne eingestrahlt werden. Ebenso wird für jeden der HF-Anregungspulse ein zeitlicher Versatz des jeweiligen HF-Anregungspulses relativ zum Zeitmittelpunkt der Schichtselektionszeitspanne derart bestimmt, dass auf die Magnetisierung der jeweiligen Schicht ein schichtspezifisches Korrekturgradienten-Moment in Schichtselektionsrichtung einwirkt, das der linearen Korrekturphase der jeweiligen Schicht entspricht.
Durch den zeitlichen Versatz der verschiedenen HF-Pulse während des Anliegens des Schichtselektionsgradienten ergibt sich für jede von den HF-Pulsen angeregte Schicht ein leicht unterschiedlicher Kohärenzpfad der angeregten Spins. Das Signal, das von zeitlich früher applizierten HF-Pulsen angeregt bzw. refokussiert wird, erfährt einen stärkeren bzw. anderen Einfluss durch den weiterhin anliegenden Schichtselektionsgradienten als das Signal von zeitlich später applizierten HF-Pulsen. Durch Bestimmung des zeitlichen Versatzes kann individuell für jede Schicht die lineare Korrekturphase bzw. das lineare Korrekturgradientenmoment bestimmt werden, das notwendig ist, um die gewünschte lineare Korrektur in der jeweiligen Schicht zu erreichen. Da die lineare Phasenkorrektur nicht in allen Schichten gleich ist, und somit der zeitliche Versatz der HF-Pulse nicht gleich ist, wird durch den unterschiedlichen zeitlichen Versatz des HF-Anregungspulses in der Schichtselektionszeitspanne zum Zeitmittelpunkt eine Reduktion des SAR (Specific Absorption Rate) erreicht. Das SAR hängt quadratisch von der applizierten Pulsspannung und der notwendigen HF-Spitzenleistung ab. Würden die Puls-Einhüllenden zur Anregung von zwei Schichten gleichzeitig eingestrahlt werden, würden sie sich additiv überlagern. Wenn beide Maxima an der gleichen Position lägen, würde man die doppelte HF-Spitzenamplitude benötigen und somit das vierfache SAR generieren. Bei Verschiebung der Maxima für die einzelnen Schichten kann somit erstens das für die jeweilige Schicht benötigte Korrekturgradientenmoment appliziert werden und zweitens das SAR erheblich reduziert werden.
Die für jede einzelne Schicht notwendige lineare Korrekturphase kann je nach Anwendung vorher analytisch berechnet worden sein oder mit vorherigen Messungen bestimmt worden sein. Für die Korrektur von durch Maxwell-Felder bedingten linearen Phasenfehlern wird man beispielsweise zunächst für jede Schicht S den dort vorherrschenden mittleren Feldgradienten entlang der Schichtnormalen bestimmen. Dieser kann auf Grundlage der Ausführungen in MRM 60: 128 (2008) errechnet werden, indem die Gleichung für den Betrag der Feldamplitude um die tatsächliche Schichtposition z = z_S bis zur ersten Ordnung entwickelt wird.
Für die Korrektur von durch Inhomogenitäten des Grundfeldes bedingten linearen Phasenfehlern kann beispielsweise der Benutzer einen Bereich angeben, für den ein linearer Feldgradient entlang der Schichtnormalen berücksichtigt werden soll. Darüber hinaus kann der Benutzer die zu verwendende Auflösung, d. h. die Anzahl der für jede Schicht zu verwendenden Zusatzgradienten, angeben. Alternativ ist es möglich, dass zunächst eine Vermessung der Inhomogenitäten des Grundfeldes mittels dem Fachmann bekannter MR-Verfahren erfolgt. Die so gewonnene Feldkarte kann für jede Schicht S hinsichtlich des dort vorherrschenden mittleren Feldgradienten entlang der Schichtnormalen ausgewertet werden. Auch die Breite der Verteilung dieses Feldgradienten kann so ermittelt werden. Die so gewonnenen Daten können verwendet werden, um für jede Schicht individuell die zu verwendenden Zusatzgradienten zu bestimmen.
In einer Ausführungsform ist es möglich, den zeitlichen Versatz für die jeweilige Schicht direkt in Abhängigkeit von der linearen, für diese Schicht notwendigen Korrekturphase zu berechnen und den HF-Puls mit dem errechneten zeitlichen Versatz anzuwenden. In einer anderen Ausführungsform ist es möglich, das zu jeder der verschiedenen Schichten gehörige Korrekturgradientenmoment zu bestimmen, wobei anhand des zu jeder Schicht gehörigen Korrekturgradientenmoments ein mittleres Korrekturgradientenmoment bestimmt wird, das auf alle der zumindest zwei unterschiedlichen Schichten angewandt wird. Weiterhin wird dann für jede der unterschiedlichen Schichten die Abweichung des entsprechenden schichtspezifischen Korrekturgradientenmoments vom mittleren Korrekturgradientenmoment bestimmt. Diese Abweichung entspricht dann jeweils einem Schicht-individuellen Zusatzgradientenmoment. Für jede der verschiedenen Schichten kann dann der zeitliche Versatz derart berechnet werden, dass auf die jeweilige Schicht das Schicht-individuelle Zusatzgradientenmoment einwirkt. Durch Verwendung des mittleren Korrekturgradientenmoments, das auf alle Schichten angewandt wird, und die Verwendung des Schicht-individuellen Zusatzgradientenmoments ist das Schicht-individuelle Zusatzgradientenmoment üblicherweise kleiner als das zu jeder Schicht gehörige Korrekturgradientenmoment. Dadurch kann der zeitliche Versatz der HF-Anregungspulse zum Zeitmittelpunkt verringert werden, sodass insgesamt die Zeitspanne verringert werden kann, was die Aufnahme der MR-Signale verkürzt.
In einem weiteren Schritt ist es möglich, die Anzahl der simultan aufzunehmenden Schichten in Abhängigkeit von zumindest einem Selektionskriterium auszuwählen. Als Selektionskriterium kann bspw. die möglichst gute Trennbarkeit der Schichten beim Entfaltungsprozess verwendet werden. Dies wird üblicherweise erreicht durch einen hinreichend großen Abstand der Schichten. Der Entfaltungsprozess dient zur Trennung der gleichzeitig aufgenommenen MR-Signale der verschiedenen Schichten. Ein anderes Kriterium wäre eine möglichst große Ähnlichkeit des notwendigen Schichtkorrekturgradientenmoments, um die HF-Pulse möglichst wenig gegeneinander verschieben zu müssen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, einen minimalen Unterschied des notwendigen Schichtkorrekturgradientenmoments zu erreichen, womit ein minimaler Abstand der HF-Pulse zur SAR-Reduktion gewährleistet wird. Diese verschiedenen Selektionskriterien können auch beliebig miteinander kombiniert werden, oder einzeln verwendet werden.
In einer Ausführungsform wird mit dem schichtspezifischen Korrekturgradientenmoment mit der linearen Korrekturphase die Dephasierung entlang der Schichtrichtung aufgrund der Maxwell-Felder korrigiert.
Bei der Verwendung eines mittleren Korrekturgradientenmoments kann dieses in den zumindest zwei unterschiedlichen Schichten aufgeprägt werden durch Schalten eines zusätzlichen Korrekturgradienten in Schichtrichtung. Dieser zusätzliche Korrekturgradient in Schichtrichtung kann bspw. auch einem Schichtrephasierungsgradienten überlagert werden.
Wie in der Beschreibungseinleitung beschrieben, sind Verfahren bekannt, bei denen einer einzigen Schicht mehrere unterschiedliche Korrekturgradientenmomente aufgeprägt werden. Hierbei ist es erfindungsgemäß möglich, jeder der zumindest zwei Schichten alle bei den unterschiedlichen Schichten verwendeten unterschiedlichen Korrekturgradientenmomente aufzuprägen. Werden z. B. J Korrekturgradientenmomente jeder Schicht aufgeprägt mit J ≥ 2, und ist N die Anzahl der gleichzeitig aufgenommenen Schichten und N ein ganzzahliges Vielfaches von J, so können in einem ersten Schritt jeder Schicht ein schichtspezifisches Korrekturgradientenmoment aufgeprägt werden, wobei der erste Schritt unter Permutation der Schichtreihenfolge wiederholt wird, bis jeder Schicht die J Korrekturgradientenmomente aufgeprägt wurden. Es sind jedoch auch noch komplexere Permutationsschemas möglich, bspw. wenn J kein ganzzahliges Vielfaches von N ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, dass mehrere HF-Anregungspulse vor der Aufnahme der MR-Signale in jeweils eine Schicht eingestrahlt werden, wobei die mehreren HF-Anregungspulse während jeweiliger Schichtselektionszeitspannen eingestrahlt werden. Die mehreren HF-Anregungspulse und die zugehörigen Schichtselektionszeitspannen mit ihren jeweiligen Zeitmittelpunkten können nun so gewählt werden, dass die Magnetisierung in der jeweiligen Schicht insgesamt nach Schaltung der mehreren HF-Anregungspulse das schichtspezifische Korrekturgradientenmoment aufgeprägt wurde.
Das vorliegende Verfahren kann nicht nur bei Anregungspulsen zur Anwendung kommen, sondern bspw. auch bei Refokussierungspulsen wie bei Spin-Echo-Experimenten oder bei Speicherungspulsen, bspw. bei stimulierten Echo-Experimenten. Das Verfahren kann bei der Anregung von Schichten für bildgebende Zwecke als auch für spektroskopische Zwecke verwendet werden. Diese Refokussierungs- oder Speicherungspulse werden ebenfalls gleichzeitig mit dem Schichtselektionsgradienten appliziert.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine MR-Anlage, welche ausgebildet ist, das obige Verfahren durchzuführen, mit einem Modul zum Bestimmen der ersten linearen Korrekturphase bzw. des Korrekturgradientenmoments für jede der gleichzeitig angeregten Schichten und eine MR-Aufnahmesequenzsteuerung, die ausgebildet ist, die Aufnahme der MR-Signale derart zu steuern, dass auf die Magnetisierung der jeweiligen Schicht ein schichtspezifisches Korrekturgradientenmoment in Schichtselektionsrichtung einwirkt, das der bestimmten linearen Korrekturphase der jeweiligen Schicht entspricht.
Die Erfindung wird nachfolgend beschrieben unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen. Hierbei zeigen
1 schematisch eine an sich bekannte MR-Anlage, mit der bei einem Schicht-Multiplexing-Verfahren den einzelnen Schichten schichtspezifische Korrekturgradientenmomente aufgeprägt werden können,
2 schematisch den zeitlichen Versatz von zwei HF-Pulsen zur Anregung von zwei unterschiedlichen Schichten bei der Anlegung des Schichtselektionsgradienten,
3 ein Flussdiagramm mit den Schritten, wenn das erfindungsgemäße Verfahren zur Korrektur von Maxwell-bedingten Phasenfehlern verwendet wird,
4 ein Flussdiagramm mit den Schritten, wenn das Verfahren angewandt wird, wenn jeder Schicht wiederholt unterschiedliche Korrekturgradientenmomente aufgeprägt werden,
5 eine Anwendung von Gradientenmomenten und HF-Pulsen nach dem Stand der Technik,
6 die Anwendung der HF-Pulse bei einem Verfahren gemäß 4 nach der Erfindung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen:
In 1 ist schematisch eine MR-Anlage gezeigt, mit der bei einem Schicht-Multiplexing-Verfahren den einzelnen Schichten erfindungsgemäß Schicht-individuelle Gradientenkorrekturmomente aufgeprägt werden können. In der vorliegenden Erfindung sind die angesprochenen Gradienten die Magnetfeldgradienten zur Ortskodierung. In 1 ist eine MR-Anlage 10 dargestellt, mit einem Magneten 11 zur Erzeugung eines Polarisationsfeldes B₀. Eine auf einer Liege 12 angeordnete Untersuchungsperson 13 wird in die MR-Anlage gefahren. Zur Detektion von MR-Bilddaten aus einer ersten Schicht 14 und einer zweiten Schicht 15 sind Hochfrequenz-Spulen-Anordnungen 16 und 17 schematisch dargestellt, mit denen die MR-Signale aus den zwei verschiedenen Schichten 14 und 15 detektiert werden können. Die MR-Anlage weist weiterhin ein Gradientensystem 18 auf, um mit den von den HF-Spulen 16 und 17 ausgesendeten HF-Pulsen eine Ortskodierung zu erreichen. Wie bekannt zeigt die resultierende Magnetisierung in den beiden Schichten 14 und 15 vor Einstrahlen von HF-Impulsen in Richtung des Grundmagnetfeldes B₀. Durch die Hochfrequenz-Spulen 16 und 17 können Hochfrequenz-Pulse erzeugt werden, mit denen die Magnetisierung in den verschiedenen Schichten aus ihrer Ruhelage herausgelenkt wird. Die MR-Signale der beiden Schichten können ebenfalls mit den HF-Spulen 16 und 17 detektiert werden. Das Einstrahlen eines HF-Pulses kann auch in Zusammenarbeit mit einer nicht gezeigten Ganzkörper-HF-Spule erfolgen oder mit einer der Lokalspulen 16, 17 oder mit beiden Lokalspulen 16, 17. Es können separate Spulen für das Senden der HF-Pulse (Ganzkörperspule) und für den Empfang der Daten (Lokalspule) verwendet werden, es können aber auch mehrere Sende- oder Empfangsspulen verwendet werden.
Wie durch eine Abfolge von Magnetfeldgradienten und Einstrahlen von HF-Pulsen grundsätzlich MR-Signale detektiert werden können, ist dem Fachmann bekannt und wird hier nicht näher erläutert. Zur Steuerung der MR-Anlage sind weitere verschiedene Module vorgesehen, wie bspw. die Aufnahmesteuerung 20, in der die zeitliche Abfolge der Einstrahlung von HF-Pulsen und Magnetfeldgradienten in Abhängigkeit von der gewählten Bildgebungssequenz gesteuert wird. Ein HF-Modul 21 ist vorgesehen, das in Abhängigkeit von Steuerungssignalen der Aufnahmesteuerung 20 die Erzeugung der Hochfrequenz-Pulse steuert. Weiterhin ist eine Gradientenmodul 22 vorgesehen, mit dem die Schaltung der Magnetfeldgradienten zur Ortskodierung gesteuert wird. Über eine Eingabeeinheit 23 kann eine Bedienperson über Eingaben den Ablauf der MR-Aufnahme steuern, bspw. durch Auswahl einer geeigneten Bildgebungssequenz oder im Falle einer Spektroskopie-Sequenz die geeignete Spektroskopie-Sequenz. In einem Phasenbestimmungsmodul 24 wird die Korrekturphase bestimmt, die jeder einzelnen Schicht bei der gleichzeitigen Aufnahme von mehreren Schichten aufgeprägt werden soll. Wie in der Beschreibungseinleitung erwähnt, kann es bspw. bei der Diffusionsbildgebung, der Flussbildgebung oder bei der Korrektur von B₀ Feld-Inhomogenitäten wünschenswert sein, eine lineare Signalphase der angeregten Schicht aufzuprägen, um Phasenfehler zu korrigieren. Diese in den Schichten 14 und 15 aufzuprägende lineare Phase kann bspw. dem Anwender bekannt sein und über die Eingabeeinheit 23 eingegeben worden sein, wodurch dann das Phasenbestimmungsmodul die eingegebenen Werte übernimmt. Weiterhin können die schichtindividuellen Phasenfehlen in Vorabmessungen bestimmt worden sein und in der MR-Anlage gespeichert werden, sodass das Phasenbestimmungsmodul die vorgespeicherten notwendigen Phasenkorrekturen aus dem Speicher ausliest. Auf einer Anzeigeeinheit 25 können die mit der MR-Anlage 10 erzeugten MR-Bilder angezeigt werden. Selbstverständlich weist die MR-Anlage weitere nicht gezeigte Komponenten auf. Aus Übersichtlichkeitsgründen wurden diese jedoch weggelassen und nur die Komponenten beschrieben, die zum Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendig sind. Ebenso ist es selbstverständlich möglich, dass die in 1 gezeigten unterschiedlichen Module und Einheiten in einer anderen Konfiguration ausgebildet sind und nicht notwendigerweise als separate Einheiten ausgebildet sein müssen. Die verschiedenen Module bzw. Einheiten können auch unterschiedlich miteinander kombiniert werden. Weiterhin können die verschiedenen Einheiten durch Hardwarekomponenten oder durch Software oder durch eine Kombination von Hardware und Software ausgebildet sein.
In 2 ist nun gezeigt, wie durch die Wahl eines zeitlichen Versatzen bei zwei HF-Pulsen bei dem Anlegen eines Schichtselektionsgradienten sich für jede Schicht ein leicht unterschiedlicher Kohärenzpfad ergibt. Die beiden unterschiedlichen Schichten können bspw. die gleichzeitig angeregten und in 1 gezeigten Schichten 14 und 15 sein. Die 2 illustriert dies für den Fall der Simultananregung von zwei Schichten. Das Prinzip gilt jedoch auch für die Anregung von mehr als zwei Schichten. Ein Schichtselektionsgradient 26 wird während einer Schichtselektionszeitspanne 27 geschaltet, wobei die Schichtselektionszeitspanne einen Zeitmittelpunkt aufweist, der durch die gestrichelte Linie 28 dargestellt ist. Wie üblich weist der Schichtselektionsgradient ebenso einen negativen Anteil 26a auf, der im Wesentlichen halb so lang ist wie der positive Anteil und der der Refokussierung des angeregten Spins dient. Ein HF-Anregungspuls, der exakt zum Zeitmittelpunkt eingestrahlt wird, d. h. der symmetrisch zum Zeitmittelpunkt ist und das Maximum am Zeitmittelpunkt hat, würde eine Schichtanregung mit vollständiger Rephasierung der Magnetisierung entlang der Schichtnormalen bewirken. Bei dem Schicht-Multiplexing werden zwei verschiedene HF-Anregungspulse eingestrahlt und es erfolgt eine nicht dargestellte gleichzeitige Auslesung der MR-Signale der beiden Schichten. Die beiden dargestellten HF-Anregungspulse, nämlich der HF-Anregungspuls 29 mit der Frequenz ω1 und der HF-Anregungspuls 30 mit der Frequenz ω2, die Teil eines Schicht-Multiplexing-Verfahrens mit zwei simultan aufgenommenen Schichten darstellen können, sind zum Zeitmittelpunkt um die Zeiten ΔT1 bzw. ΔT2 versetzt. Als Folge wird die Magnetisierung in der Schicht, die durch den HF-Puls 29 angeregt wurde, ein Korrekturgradientenmoment der Amplitude ΔT1 G_S aufgeprägt, wobei G_S die Stärke des Schichtselektionsgradienten ist. Ebenso wird der Magnetisierung in der Schicht, die durch den HF-Puls 30 angeregt wurde, ein Korrekturgradientenmoment der Amplitude ΔT2 G_S aufgeprägt. Im dargestellten Beispiel wäre hierbei dann ΔT2 < 0. Durch die Wahl eines entsprechenden Zeitversatzes lässt sich ein beliebiges Korrekturgradientenmoment erzeugen. Auf diese Weise lässt sich bei Schicht-Multiplexing-Verfahren für jede der simultan betrachteten Schichten eine individuelle Einwirkung eines Gradienten entlang der Schichtselektionsachse erreichen. Gleichzeitig hat dies den Vorteil, dass durch die zeitliche Trennung bzw. Verschiebung der einzelnen HF-Anregungspulse die in das Untersuchungsobjekt eingestrahlte Energie, die sog. SAR, und die notwendige HF-Spitzenleistung reduziert werden kann. Das alleinige Schalten eines HF-Pulses zur Anregung einer der Schichten ohne Überschneidung mit einem zweiten HF-Puls, um nur auf eine Schicht einzeln einwirken zu können, ist nicht notwendig. 2 zeigt die Einhüllenden der beiden HF-Pulse 29 und 30, die zur Anregung jeweils der einen Schicht notwendig wären. Der resultierende HF-Puls, mit dem beide Schichten simultan angeregt werden, ergibt sich aus der komplexen Addition des zeitlichen Verlaufs von Amplitude und Phase der beiden Einzelpulse. Wenn beide Maxima an der gleichen Position lägen, ΔT1 = ΔT2, würde man die doppelte HF-Spitzenamplitude benötigen und somit das vierfache SAR generieren.
Nachfolgend wird im Zusammenhang mit 3 beschrieben, wie durch Applizieren eines einzigen Korrekturgradientenmoments pro Schicht eine lineare Phasenänderung, die lineare Korrekturphase erreichen lässt. Das in 3 dargestellte Verfahren kann zur Korrektur von Phasenfehlern verwendet werden, die durch die Maxwell-Felder bedingt sind und bspw. bei der Diffusions-Bildgebung oder Fluss-Bildgebung auftreten.
Nach dem Start des Verfahrens in Schritt S31 wird in einem Schritt S32 für jede Schicht i das notwendige Korrekturgradientenmoment K_i entlang der Schichtnormalen bestimmt. Das schichtspezifische Korrekturgradientenmoment K_i kann vorbekannt sein oder berechnet werden. In einem Schritt S33 wird dann die Anzahl der simultan aufzunehmenden Schichten ausgewählt. Als Selektionskriterium kann bspw. eine möglichst gute Trennbarkeit der Schichten beim Entfaltungsprozess verwendet werden, was üblicherweise zu einem hinreichend großen Abstand der Schichten führt. Ebenso ist es möglich, eine möglichst große Ähnlichkeit des schichtspezifischen Korrekturgradientenmomentes als Kriterium zu verwenden, damit die HF-Pulse möglichst wenig gegeneinander verschoben werden müssen. Andererseits ist es möglich, einen minimalen Unterschied des notwendigen schichtspezifischen Korrekturgradientenmoment als weiteres Kriterium zu verwenden, um einen minimalen Abstand der HF-Pulse zwecks SAR-Reduktion zu gewährleisten. „Minimaler Abstand” ist hier zu verstehen als ein „gewisser Mindestabstand” – also ein Kompromiss zwischen a) hinreichend großer Separation zur Reduktion des SAR und b) hinreichend kleiner Separation, um die Echozeit nicht zu stark zu verändern. Die oben genannten Kriterien für die Auswahl der Anzahl der Schichten können entweder einzeln oder in Kombination verwendet werden.
In einem Schritt S34 wird ein mittleres Korrekturgradientenmoment bestimmt. Dieses mittlere Korrekturgradientenmoment kann gemeinsam allen Schichten aufgeprägt werden, beispielsweise durch ein zusätzliches separates Korrekturgradientenmoment. Dieses kann auch einem Schichtumkehrgradienten überlagert werden, so wie dem negativen Gradientenabschnitt 26a von 2. Eine Separation in zeitlicher Hinsicht dieses gemeinsamen Anteils ist jedoch vorteilhaft, aber nicht zwingend notwendig. In einem Schritt S35 wird für jede Schicht die Abweichung vom mittleren Korrekturgradientenmoment M_K bestimmt. Diese Abweichung stellt das für jede gleichzeitig angeregte Schicht schichtindividuelle Zusatzgradientenmoment ΔM_Ki dar, wobei i der Schichtindex ist. In Schritt S36 wird anschließend die notwendige zeitliche Verschiebung der einzelnen HF-Pulse bestimmt. Die HF-Pulse können Anregungs-, Refokussierungs- oder Speicherungs-HF-Pulse sein. Sofern lediglich der Anregungs-HF-Puls verschoben werden soll, berechnet sich die Verschiebung zu ΔT_i = ΔM_Ki/G_S mit ΔM_Ki = M_Ki – M_K. Wenn mehrere HF-Pulse verwendet werden, wie beispielsweise bei Spinechoexperimenten, kann prinzipiell jeder dieser Pulse verschoben werden. Letztlich muss lediglich sichergestellt werden, dass für den Kohärenzpfad der Magnetisierung in der Schicht i das zuvor berechnete Korrekturgradientenmoment M_ki appliziert wird. Auch ist eine teilweise Korrektur möglich, wenn beispielsweise die zeitliche Verschiebung für eine vollständige Korrektur für bestimmte Anwendungen zu groß ist. In diesem Fall ist die bestimmte schichtspezifische Korrekturphase nicht die Phase, die theoretisch gewünscht wäre, sondern die Phase, die in dem konkreten Fall erreicht werden soll. In einem Schritt S37 folgt schließlich die Durchführung der Aufnahme der selektierten Schichten, wobei die HF-Pulse mit den berechneten zeitlichen Verschiebungen und dem berechneten Korrekturgradientenmoment verwendet werden. In Schritt S38 wird überprüft, ob alle Schichten aufgenommen wurden. Falls nicht, wird mit Schritt S33 fortgefahren, wobei die Schleife durchgeführt wird, bis alle gewünschten Schichten aufgenommen wurden. Das Verfahren endet in Schritt S39.
Die Amplitude GS des Schichtselektionsgradienten kann, bei gegebener Schichtdicke S, durch die Bandbreite des HF-Pulses BW in gewissen Grenzen variiert werden. Mit G_S = 2π/γ·BW/S. Damit kann Einfluss auf die zeitliche Trennung der HF-Pulse genommen werden.
In 4 ist das Verfahren beschrieben, bei dem jeder Schicht mehrere unterschiedliche Korrekturgradientenmomente aufgeprägt werden, wobei eines von diesen auch Null sein kann. Die Korrekturgradientenmomente können für alle Schichten identisch sein, dies ist jedoch nicht zwingend Voraussetzung. Auch bei dem in 4 beschriebenen Verfahren ist vorteilhaft, dass durch geschickte Anordnung der HF-Pulse eine Reduktion des SAR und der notwendigen HF-Spitzenleistung erreicht wird.
Bevor detaillierter auf die 4 eingegangen wird, wird noch einmal in Bezugnahme mit 5 beschrieben, wie im Stand der Technik die verschiedenen Korrekturgradientenmomente aufgeprägt wurden. Wie in 5 dargestellt, wurde in eine erste Schicht ein HF-Puls 50a mit einer Resonanzfrequenz ω1 eingestrahlt bei der Schaltung eines Schichtselektionsgradienten 51 mit einem positiven Anteil 51a, einem negativen Anteil 51b und einem Anteil 51c, der dem schichtspezifischen Korrekturgradientenmoment entspricht. Gleichzeitig wird ein HF-Puls mit der Resonanzfrequenz ω2 mit dem Bezugszeichen 50b für die zweite Schicht während einer Schichtselektionszeitspanne 53 mit einem Zeitmittelpunkt 54 eingestrahlt, zeitgleich mit dem ersten HF-Puls 50a. Bei einer zweiten Aufnahme werden die jeweiligen HF-Pulse 50a und 50b mit einem zweiten Korrekturgradientenmoment 51d eingestrahlt. Wie aus 5 zu erkennen ist, führt die vollständige Überlagerung der HF-Pulseinhüllenden zu einer erhöhten HF-Spitzenleistung und einem erhöhten SAR. Die in 5 gezeigten Nachteile können mit der in 6 gezeigten Ausführungsform verhindert werden. Die beiden HF-Pulse 60a und 60b werden zeitversetzt mit jeweiliger Resonanzfrequenz ω1 und ω2 in einer ersten Messung während der Zeitspanne 62 während eines Schichtselektionsgradienten 61 mit positivem Gradientenmoment 61a und negativem Gradientenmoment 61b eingestrahlt, während der Schichtselektionszeitspanne. Der Zeitversatz zum Zeitmittelpunkt 63 beträgt für Puls 60a ΔT1, für Puls 60b ΔT2 relativ zum Zeitmittelpunkt 63. Das Applizieren des zusätzlichen Gradientenmoments 51c bzw. 51d aus 5 ist nicht notwendig, da durch den zeitlichen Versatz ein schichtspezifisches Korrekturgradientenmoment erzeugt wird. In einer zweiten Messung wird dann derart verfahren, dass dem zweiten HF-Puls 60b nun die zeitliche Verschiebung von HF-Puls 60a im oberen Beispiel von 6 zugeteilt wird und umgekehrt. Dies bedeutet, dass jeder Schicht jedes Korrekturgradientenmoment der anderen gleichzeitig aufgenommenen Schichten aufgeprägt wird. Dieses Verfahren wird in Zusammenhang mit 5 noch einmal näher erläutert. Nach dem Stand des Verfahrens in Schritt S40 werden in Schritt S41 die für jede Schicht notwendigen j = 2...J Korrekturgradientenmomente bestimmt. Wie in Schritt S33 wird in Schritt S42 die Anzahl N der simultan aufzunehmenden Schichten ausgewählt. Im einfachsten Fall ist J ein ganzzahliges Vielfaches von N mit N gleich der Anzahl der gleichzeitig aufgenommenen Schichten. Ebenso wird in Schritt S43 analog zu Schritt S34 ein mittleres Korrekturgradientenmoment M_K bestimmt, das allen Messungen aufgeprägt werden kann.
In einem Schritt S44 wird analog zu Schritt S35 die Abweichung vom mittleren Korrekturgradientenmoment für jede Schicht bestimmt mit ΔM_Kj = M_Kj – M_K. Diese Abweichung stellt die für die J Messungen notwendigen Korrekturgradientenmomente dar. In einem Schritt S45 wird analog zu Schritt S36 die zeitliche Verschiebung der einzelnen HF-Pulse bestimmt, seien es Anregungspulse, Refokussierungspulse oder Speicherungspulse. Sofern lediglich die Anregungs-HF-Pulse verschoben werden, verhält sich die Verschiebung zu ΔT_j = ΔM_Kj/G_S. Für jede Schicht muss jeweils in einer Messung diese zeitliche Verschiebung realisiert werden. Ansonsten ist S45 analog zu Schritt S36. In Schritt S46 erfolgt die Ausführung einer ersten Aufnahme der selektierten Schichten mit der berechneten zeitlichen Verschiebung und dem berechneten gemeinsamen mittleren Korrekturgradientenmoment M_K. In einem Schritt S47 wird überprüft, ob einer Schicht alle unterschiedlichen Korrekturgradientenmomente der anderen Schichten aufgeprägt wurden. Ist dies nicht der Fall, erfolgt eine Wiederholung des Schrittes S46 mit einer Permutation der Schichtreihenfolge. Beispielsweise kann im Beispiel von N = 3 und J = 3 in den Schritten S46 und S47 folgende Messungen durchgeführt werden: Messung 1: Bei Schicht 1 wird ein zeitlicher Versatz ΔT₁ verwendet, bei Schicht 2 ein zeitlicher Versatz ΔT₂ und bei Schicht 3 ein zeitlicher Versatz ΔT₃. In einer weiteren Messung der gleichen Schichten wird bei der ersten Schicht die zeitliche Verschiebung ΔT₂, bei der zweiten Schicht die zeitliche Verschiebung ΔT₃ und bei der dritten Schicht die zeitliche Verschiebung ΔT₁ verwendet. In einer dritten Messung wird bei einer ersten Schicht der zeitliche Versatz ΔT₃ angewendet, bei der zweiten Schicht der zeitliche Versatz ΔT₁ und bei der dritten Schicht der zeitliche Veratz ΔT₂. Anschließend wird in Schritt S48 überprüft, ob alle Schichten aufgenommen wurden, wobei die Schritte S42 bis S48 solange wiederholt werden, bis alle Schichten aufgenommen wurden.
Wenn J ein ganzzahliges Vielfaches von N ist, kann das Permutationsschema in den Schritten S46 und S47 in einfacher Weise angepasst werden, wenn man in einer ersten Permutationsfolge J = 1...N verwendet und in einer zweiten Folge J = N + 1, ... 2N verwendet etc.

Selbstverständlich können auch komplexere Permutationsschemata verwendet werden. Wenn beispielsweise N = 2 und J = 3 sind, d. h. J ist kein ganzzahliges Vielfaches von N, und insgesamt vier Schichten aufgenommen werden, so lässt sich dies beispielsweise folgendermaßen realisieren:

Messung #1	Schicht #1	ΔT₁	Schicht #2	ΔT₂
Messung #2	Schicht #2	ΔT₁	Schicht #1	ΔT₃
Messung #3	Schicht #1	ΔT₂	Schicht #2	ΔT₃
Messung #4	Schicht #3	ΔT₁	Schicht #4	ΔT₂
Messung #5	Schicht #4	ΔT	Schicht #3	ΔT₃
Messung #6	Schicht #3	ΔT₂	Schicht #4	ΔT₃

Weiterhin ist es mit komplexeren Abfolgen von Permutationen möglich, zu berücksichtigen, dass die Serie von notwendigen schichtspezifischen Korrekturgradientenmomenten für jede Schicht i spezifisch ist. Beispielsweise könnte man die Gesamtmenge von Schichten in P Untermengen einteilen, für die die identischen Korrekturgradientenmomente M_Kj,p appliziert werden sollen. Für jede dieser Untermengen kann dann der zuvor in 4 skizzierte Ablauf verwendet werden. Das in 4 gezeigte Verfahren endet in Schritt S49.
Das anhand von 4 beschriebene Verfahren kann nicht nur zur Korrektur von ungewünschten Phaseneffekten verwendet werden, sondern auch zur Phasenkodierung selbst, wenn mehrere separate parallel orientierte 3D-Volumina aufgenommen werden sollen (die sog. Multi-Slab-Bildgebung). In diesem Fall erfolgt die Aufprägung eines linearen Phasengangs nicht zur Korrektur einer ungewünschten Signalphase, sondern erfolgt für die Phasenkodierung in der 3D-Bildgebung. Bei den mehreren separaten 3D-Volumina müssen für jedes dieser Sub-Volumina mehrere Anregungen mit unterschiedlichen Phasenkodierungsgradienten in Schichtkodierungsrichtung durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass die lineare Korrekturphase im Sinne der vorliegenden Erfindung keine Korrekturphase, sondern eine Phasenkodierungsphase ist, wobei das Schichtspezifische Korrekturgradientenmoment in dem Sinne kein Korrekturgradientenmoment, sondern ein Phasenkodiergradientenmoment ist, das den jeweiligen Teilvolumina aufgeprägt wird. Bei einem derartigen Verfahren werden zwei Sub-Volumina simultan angeregt durch die zeitliche Verschiebung der HF-Pulse wie oben beschrieben, wobei jedem Sub-Volumen ein unterschiedlicher Phasenkodiergradient aufgeprägt wird. Anschließend wird mit geeigneter Permutation für jedes Sub-Volumen der notwendige Phasenkodierungsschritt durchgeführt, wie es in Zusammenhang mit 4 für die verschiedenen Korrekturgradientenmomente beschrieben wurde. Bei einem derartigen Verfahren würde in einem Schritt für jede Schicht bzw. für jedes Sub-Volumen die lineare Phasenkodierphase in Schichtselektionsrichtung bestimmt, wobei die HF-Pulse derart gewählt werden, dass in den Sub-Volumina jeweils das Schichtspezifische Phasenkodiergradientenmoment in Schichtselektionsrichtung einwirkt, das der bestimmten linearen Phasenkodierphase der jeweiligen Schicht entspricht. Die bei diesem Verfahren notwendigen Phasenkodiergradienten entlang der Schichtnormalen ergeben sich automatisch aus den Aufnahmeparametern wie Ausdehnung des Sub-Volumens in Richtung der Schichtnormalen sowie der Auflösung in dieser Richtung bzw. aus dem sich daraus unmittelbar ableitenden Bereich des aufzunehmenden k-Raums.
Zusammenfassend ermöglicht die vorliegende Erfindung eine schichtspezifische Korrektur von Bildartefakten bei Schichtmultiplexen Verfahren bei gleichzeitiger Reduktion der SAR- und von HF-Spitzenleistungen.

Claims

Verfahren zur Korrektur einer Signalphase bei der Aufnahme von MR-Signalen eines Untersuchungsobjekts in einem Schichtmultiplexing-Verfahren, bei dem MR-Signale aus zumindest 2 unterschiedlichen Schichten (14, 15) des Untersuchungsobjekts (13) gleichzeitig bei der Aufnahme der MR-Signale detektiert werden, mit den folgenden Schritten: – Bestimmen einer linearen Korrekturphase in Schichtselektionsrichtung für jede der zumindest 2 Schichten (14, 15), – Einstrahlen, in jede der zumindest 2 unterschiedlichen Schichten, eines HF-Anregungspulses (29, 30, 60a, 60b) mit einer schichtspezifischen Frequenz, – Schalten eines Schichtselektionsgradienten (26, 61) während einer Schichtselektionszeitspanne (27), während der die verschiedenen HF-Anregungspulse (29, 30, 60a, 60b) in die zumindest 2 unterschiedlichen Schichten (14, 15) eingestrahlt werden, wobei die Schichtselektionszeitspanne (27) einen Zeitmittelpunkt (28) in der Mitte der Schichtselektionszeitspanne aufweist, wobei sich die verschiedenen HF-Anregungspulse (29, 30, 60a, 60b) für die zumindest 2 unterschiedlichen Schichten zeitlich überlappen, – Bestimmen eines zeitlichen Versatzes für jeden der HF-Anregungspulse (29, 30, 60a, 60b), relativ zum Zeitmittelpunkt (27) der Schichtselektionszeitspanne, – Bestimmen eines schichtspezifischen Korrekturgradientenmoments für jede Schicht aus dem zeitlichen Versatz, – Einwirken eines schichtspezifischen Korrekturgradientenmoments in Schichtselektionsrichtung auf die Magnetisierung der jeweiligen Schicht derart, dass das schichtspezifische Korrekturgradientenmoment der linearen Korrekturphase der jeweiligen Schicht entspricht.
Verfahren nach Patenanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jede der zumindest zwei unterschiedlichen Schichten (14, 15) das zur Schicht gehörige Korrekturgradientenmoment bestimmt wird, wobei anhand des zur jeder Schicht gehörigen Korrekturgradientenmoments ein mittleres Korrekturgradientenmoment bestimmt wird, das auf alle der zumindest zwei unterschiedlichen Schichten angewandt wird, wobei, für jede der zumindest zwei unterschiedlichen Schichten (14, 15), die Abweichung des entsprechenden schichtspezifischen Korrekturgradientenmoments vom mittleren Korrekturgradientenmoment bestimmt wird, wobei die Abweichung jeweils einem schichtindividuellen Zusatzgradientenmoment entspricht, wobei für jede der zumindest zwei unterschiedlichen Schichten (14, 15), der zeitliche Versatz derart berechnet wird, dass auf die jeweilige Schicht das schichtindividuelle Zusatzgradientenmoment einwirkt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass weiterhin die Anzahl der simultan aufzunehmenden Schichten ausgewählt wird in Abhängigkeit von zumindest einem Selektionskriterium.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrekturgradientenmoment mit einer linearen Korrekturphase die Dephasierung entlang der Schichtrichtung aufgrund der Maxwell-Felder korrigiert.
Verfahren nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mittlere Korrekturgradientenmoment den zumindest 2 unterschiedlichen Schichten (14, 15) aufgeprägt wird durch Schalten eines zusätzlichen Korrekturgradienten in Schichtrichtung.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere HF-Anregungspulse (29, 30, 60a, 60b) vor der Aufnahme der MR-Signale in eine Schicht eingestrahlt werden, wobei die mehreren HF-Anregungspulse (29, 30, 60a, 60b) während jeweiliger Schichtselektionszeitspannen eingestrahlt werden, wobei die mehreren HF-Anregungspulse (29, 30, 60a, 60b) und die zugehörigen Schichtselektionszeitspannen derart gewählt werden, dass der Magnetisierung in der jeweiligen Schicht insgesamt nach Schaltung der mehreren HF-Anregungspulse das schichtspezifische Korrekturgradientenmoment aufgeprägt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der zumindest 2 unterschiedlichen Schichten (14, 15) ein einzelnes schichtspezifisches Korrekturgradientenmoment aufgeprägt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der zumindest 2 unterschiedlichen Schichten (14, 15) mehrere unterschiedliche Korrekturgradientenmomente aufgeprägt werden, wobei jeder der zumindest 2 Schichten (14, 15) alle bei den zumindest 2 Schichten verwendeten unterschiedlichen Korrekturgradientenmomente aufgeprägt werden
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass J Korrekturgradientenmomente jeder Schicht aufgeprägt werden, mit J > = 2, und N die Anzahl der gleichzeitig aufgenommenen Schichten ist, und N ein ganzzahliges Vielfaches von J ist, wobei in einem ersten Schritt jeder Schicht ein schichtspezifisches Korrekturgradientenmoment aufgeprägt wird, wobei der erste Schritt unter Permutation der Schichtreihenfolge wiederholt wird, bis jeder Schicht die J Korrekturgradientenmomente aufgeprägt wurden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die HF-Anregungspulse (29, 30, 60a, 60b) Anregungspulse zum Auswählen einer Schicht aus dem Untersuchungsobjekt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die HF-Anregungspulse Refokussierungspulse bei einer Spin Echo Signalgenerierung sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die HF-Anregungspulse Speicherungspulse bei einer Signalgenerierung mittels stimulierter Echos sind.
MR-Anlage (10) welche ausgebildet ist, eine Signalphase bei der Aufnahme von MR-Signalen eines Untersuchungsobjekts in einem Schichtmultiplexing-Verfahren zu korrigieren, bei dem MR-Signale aus zumindest 2 unterschiedlichen Schichten (14, 15) des Untersuchungsobjekts gleichzeitig bei der Aufnahme der MR-Signale detektiert werden, die aufweist: – ein Modul (24) zum Bestimmen einer ersten linearen Korrekturphase in Schichtselektionsrichtung für jede der zumindest 2 Schichten (14, 15), – eine MR-Aufnahmesequenzsteuerung (20), die ausgebildet ist, in jede der zumindest 2 unterschiedlichen Schichten (14, 15), einen HF-Anregungspulses (29, 30, 60a, 60b) mit einer schichtspezifischen Frequenz einzustrahlen, die ausgebildet ist, einen Schichtselektionsgradienten (26, 61) während einer Schichtselektionszeitspanne zu schalten, während der die verschiedenen HF-Anregungspulse (29, 30, 60a, 60b) in die zumindest 2 unterschiedlichen Schichten eingestrahlt werden, wobei die Schichtselektionszeitspanne (27) einen Zeitmittelpunkt (28) in der Mitte der Schichtselektionszeitspanne (27) aufweist, wobei sich die verschiedenen HF-Anregungspulse (29, 30, 60a, 60b) für die zumindest 2 unterschiedlichen Schichten zeitlich überlappen, und die ausgebildet ist, einen zeitlichen Versatz für jeden der HF-Anregungspulse, relativ zum Zeitmittelpunkt der Schichtselektionszeitspanne, zu bestimmen, eine lineare Korrekturphase für jede Schicht aus dem zeitlichen Versatz zu bestimmen, und ein schichtspezifisches Korrekturgradientenmoment in Schichtselektionsrichtung einwirken zu lassen, derart, dass das schichtspezifische Korrekturgradientenmoment der linearen Korrekturphase der jeweiligen Schicht entspricht.
MR-Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die MR Aufnahmesequenzsteuerung ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11 durchzuführen.