DE102015218106A1 - Verfahren zu einer Bewegungskorrektur von Magnetresonanz-Messdaten - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu einer Bewegungskorrektur von Magnetresonanz-Messdaten, ein Magnetresonanzgerät und ein Computerprogrammprodukt. Das Verfahren umfasst folgende Schritte: – Durchführen einer Referenzmessung zu einem ersten Zeitpunkt während der Magnetresonanz-Bildgebung, wobei ein Referenzbereich erfasst wird, – Durchführen einer Bildmessung zeitlich nach dem ersten Zeitpunkt während der Magnetresonanz-Bildgebung, wobei Magnetresonanz-Messdaten aus mehreren Teilbereichen eines Untersuchungsbereichs erfasst werden, – Ermitteln einer ersten Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und ersten Magnetresonanz-Messdaten, welche aus einem ersten Teilbereich der mehreren Teilbereiche erfasst werden, – Ermitteln einer zweiten Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und zweiten Magnetresonanz-Messdaten, welche aus einem zweiten Teilbereich der mehreren Teilbereiche erfasst werden, – Transformieren eines ersten k-Raums, welcher die ersten Magnetresonanz-Messdaten repräsentiert, anhand der ersten Bewegungsinformation, – Transformieren eines zweiten k-Raums, welcher die zweiten Magnetresonanz-Messdaten repräsentiert, anhand der zweiten Bewegungsinformation, – Überführen einer Kombination des ersten transformierten k-Raums und des zweiten transformierten k-Raums in einen Bildraum, wobei bewegungskorrigierte Magnetresonanz-Bilddaten erzeugt werden und – Bereitstellen der bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zu einer Bewegungskorrektur von Magnetresonanz-Messdaten, ein Magnetresonanzgerät und ein Computerprogrammprodukt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Bewegungskorrektur von akquirierten Magnetresonanz-Messdaten zu ermöglichen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • In einem Magnetresonanzgerät, auch Magnetresonanztomographiesystem genannt, wird üblicherweise der zu untersuchende Körper einer Untersuchungsperson, insbesondere eines Patienten, mit Hilfe eines Hauptmagneten einem relativ hohen Hauptmagnetfeld, beispielsweise von 1,5 oder 3 oder 7 Tesla, ausgesetzt. Zusätzlich werden mit Hilfe einer Gradientenspuleneinheit Gradientenschaltungen ausgespielt. Über eine Hochfrequenzantenneneinheit werden dann mittels geeigneter Antenneneinrichtungen hochfrequente Hochfrequenz-Pulse, beispielsweise Anregungspulse, ausgesendet, was dazu führt, dass die Kernspins bestimmter, durch diese Hochfrequenz-Pulse resonant angeregter Atome um einen definierten Flipwinkel gegenüber den Magnetfeldlinien des Hauptmagnetfelds verkippt werden. Bei der Relaxation der Kernspins werden Hochfrequenz-Signale, so genannte Magnetresonanz-Signale, abgestrahlt, die mittels geeigneter Hochfrequenzantennen empfangen und dann weiterverarbeitet werden. Aus den so akquirierten Rohdaten können schließlich die gewünschten Bilddaten rekonstruiert werden.
  • Für eine bestimmte Messung ist daher eine bestimmte Magnetresonanz-Sequenz, auch Pulssequenz genannt, auszusenden, welche aus einer Folge von Hochfrequenz-Pulsen, beispielsweise Anregungspulsen und Refokussierungspulsen, sowie passend dazu koordiniert auszusendenden Gradientenschaltungen in verschiedenen Gradientenachsen entlang verschiedener Raumrichtungen besteht. Zeitlich passend hierzu werden Auslesefenster gesetzt, welche die Zeiträume vorgeben, in denen die induzierten Magnetresonanz-Signale erfasst werden.
  • Während der Magnetresonanz-Bildgebung kann eine Bewegung des Untersuchungsobjekts erfolgen. Beispielsweise kann eine Atembewegung und/oder Herzbewegung des Untersuchungsobjekts vorliegen. Auch können willkürliche Bewegungen von Gliedmaßen des Untersuchungsobjekts vorliegen. Diese Bewegung des Untersuchungsobjekts kann zu einer unerwünschten Veränderung der während der Magnetresonanz-Bildgebung erfassten Magnetresonanz-Messdaten führen. So ist beispielsweise ein Auftreten von Bewegungsartefakten in den erfassten Magnetresonanz-Messdaten denkbar. Auch kann durch die Bewegung eine Qualität der erfassten Magnetresonanz-Messdaten reduziert sein.
  • Gerade bei der Magnetresonanz-Bildgebung kann die Bewegung des Untersuchungsobjekts einen erheblichen Einfluss auf die gemessenen Magnetresonanz-Messdaten haben. Denn abhängig von der zur Bildgebung verwendeten Magnetresonanz-Sequenz kann eine Aufnahme der Magnetresonanz-Messdaten eine längere Zeitdauer von bis zu mehreren Minuten dauern. Insbesondere kann bei der Magnetresonanz-Bildgebung auch eine Zeitserie aufgenommen werden. Dies bedeutet insbesondere, dass der gleiche zweidimensionale oder dreidimensionale Untersuchungsbereich zu verschiedenen Zeitpunkten mehrmals hintereinander aufgenommen wird. Derart kann eine zeitliche Veränderung eines Ausschnitts der Anatomie des Untersuchungsobjekts in den so akquirierten Magnetresonanz-Messdaten dargestellt werden. Eine mögliche Bewegung des Untersuchungsobjekts während der Akquisition der Zeitserie kann eine Auswertung der Zeitserie erschweren bzw. beeinträchtigen, da sich die dargestellte Anatomie des Untersuchungsobjekts aufgrund der Bewegung, wenn die Bildposition bei der Akquisition der Zeitserie konstant gehalten wird, über die Zeitserie verändert.
  • Es sind verschiedene Verfahren zu einer zumindest teilweisen Kompensation der Bewegung des Untersuchungsobjekts während der Magnetresonanz-Bilddaten bekannt. Ein bekanntes Verfahren zu einer zumindest teilweisen Kompensation der Bewegung des Untersuchungsobjekts bildet die prospektive Bewegungskorrektur. Die prospektive Bewegungskorrektur umfasst dabei generell eine Detektion und eine Korrektur einer Bewegung des Untersuchungsobjekts bereits während des Erfassens der Magnetresonanz-Messdaten. Derart kann die Akquisition der Magnetresonanz- Messdaten bereits währen der Magnetresonanz-Bildgebung an die Bewegung des Untersuchungsobjekts angepasst werden. Beispielsweise können bildbasierte Navigatoren zur Detektion der Bewegung des Untersuchungsobjekts während des Erfassens der Magnetresonanz-Messdaten eingesetzt werden.
  • Ein weiteres bekanntes Verfahren ist eine retrospektive Bewegungskorrektur, welche typischerweise nach einem Erfassen der Magnetresonanz-Messdaten die Bewegung des Untersuchungsobjekts in den Magnetresonanz-Messdaten kompensiert. Dabei können die Magnetresonanz-Messdaten selbst zur Bewegungskorrektur der Magnetresonanz-Messdaten verwendet werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Bewegungskorrektur von Magnetresonanz-Messdaten, die während einer Magnetresonanz-Bildgebung eines Untersuchungsobjekts mittels eines Magnetresonanzgeräts erfasst werden, umfasst folgende Verfahrensschritte:
    • – Durchführen einer Referenzmessung zu einem ersten Zeitpunkt während der Magnetresonanz-Bildgebung, wobei ein Referenzbereich erfasst wird,
    • – Durchführen einer Bildmessung zeitlich nach dem ersten Zeitpunkt während der Magnetresonanz-Bildgebung, wobei Magnetresonanz-Messdaten aus mehreren Teilbereichen eines Untersuchungsbereichs erfasst werden,
    • – Ermitteln einer ersten Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und ersten Magnetresonanz-Messdaten, welche aus einem ersten Teilbereich der mehreren Teilbereiche erfasst werden,
    • – Ermitteln einer zweiten Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und zweiten Magnetresonanz-Messdaten, welche aus einem zweiten Teilbereich der mehreren Teilbereiche erfasst werden,
    • – Transformieren eines ersten k-Raums, welcher die ersten Magnetresonanz-Messdaten repräsentiert, anhand der ersten Bewegungsinformation,
    • – Transformieren eines zweiten k-Raums, welcher die zweiten Magnetresonanz-Messdaten repräsentiert, anhand der zweiten Bewegungsinformation,
    • – Überführen einer Kombination des ersten transformierten k-Raums und des zweiten transformierten k-Raums in einen Bildraum, wobei bewegungskorrigierte Magnetresonanz-Bilddaten erzeugt werden und
    • – Bereitstellen der bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten.
  • Das Untersuchungsobjekt kann ein Patient, eine Trainingsperson, ein Tier oder ein Phantom sein. Das Bereitstellen der bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Messdaten kann eine Anzeige und/oder ein Abspeichern der bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Messdaten umfassen. Die Magnetresonanz-Bildgebung umfasst im vorliegenden Fall insbesondere den Einsatz einer Magnetresonanz-Sequenz zum Erfassen der Magnetresonanz-Messdaten. Die Referenzmessung und die Bildmessung sind dann insbesondere ein Teil der Magnetresonanz-Sequenz. Der erste Zeitpunkt, zu welchem die Referenzmessung stattfindet, kann einen Startzeitpunkt der Referenzmessung darstellen. Der erste Zeitpunkt liegt insbesondere in einem Anfangszeitraum der Magnetresonanz-Sequenz, vorteilhafterweise bevor Magnetresonanz-Messdaten gemäß der Magnetresonanz-Sequenz erfasst werden. Der erste Zeitpunkt kann der Zeitpunkt des Starts der Magnetresonanz-Sequenz sein. Der Zeitpunkt, zu welchem die Bildmessung stattfindet liegt insbesondere zeitlich nach dem ersten Zeitpunkt.
  • Der Referenzbereich, welcher während der Referenzmessung erfasst wird, kann von einer zweidimensionalen Referenzschicht oder einem dreidimensionalen Referenzvolumen gebildet werden. In den meisten Fällen wird lediglich eine Referenzmessung durchgeführt, um genau einen Referenzbereich zu dem ersten Zeitpunkt zu erfassen. Es ist auch denkbar, dass mehrere Referenzbereiche, beispielsweise zu mehreren ersten Zeitpunkten, erfasst werden. Der Referenzbereich kann auch als beliebige geeignete Kombination aus zwei oder mehreren Messungen, beispielsweise als Mittelwert über diese zwei oder mehreren Messungen, gebildet werden. Der Referenzbereich kann dann als Grundlage für die Bewegungskorrektur für die gesamte Magnetresonanz-Bildgebung bzw. die gesamte Magnetresonanz-Sequenz dienen. Der erste Zeitpunkt kann derart als Referenzzeitpunkt angesehen werden, welcher als Referenz für eine anschließend detektierte Bewegung des Untersuchungsobjekts dienen kann. In bestimmten Fällen kann es jedoch auch denkbar sein, dass die Referenzmessung während der Magnetresonanz-Bildgebung nochmals wiederholt wird, das heißt dass ein weiterer Referenzbereich zu einem weiteren ersten Zeitpunkt während der Magnetresonanz-Sequenz erfasst wird. Der Referenzbereich kann lediglich als Grundlage für die Bewegungskorrektur dienen oder auch bereitgestellt werden. Vorteilhafterweise kann der während der Referenzmessung erfasste Referenzbereich ebenfalls ein Teil der diagnostischen Magnetresonanz-Messdaten darstellen. Derart können die Magnetresonanz-Messdaten beispielsweise in einer Zeitserie erfasst werden, wobei die Referenzmessung ein erstes Erfassen des Untersuchungsbereichs zum ersten Zeitpunkt und die Bildmessung ein weiteres Erfassen des Untersuchungsbereichs zum zweiten Zeitpunkt darstellt. Derart kann beispielsweise die Akquisition des Untersuchungsbereichs zu Beginn einer Zeitserie, insbesondere die erste Akquisition des Untersuchungsbereichs in der Zeitserie, als Referenzbereich für die Bewegungskorrektur verwendet werden.
  • Die während der Bildmessung erfassten Magnetresonanz-Messdaten stellen insbesondere diagnostische Magnetresonanz-Messdaten dar. Dies bedeutet insbesondere, dass die Magnetresonanz-Messdaten und/oder aus den Magnetresonanz-Messdaten rekonstruierte Magnetresonanz-Bilddaten, insbesondere nach der Bewegungskorrektur, bereitgestellt werden sollen, das heißt einem Benutzer auf einer Anzeigeeinheit angezeigt und/oder in einer Datenbank abgespeichert werden sollen. Insbesondere umfasst die Bildmessung eine mehrmalige Aufnahme von zumindest Teilen des Untersuchungsbereichs. Die Magnetresonanz-Messdaten können derart als Zeitserie erfasst werden. So können die Magnetresonanz-Messdaten aus dem zweidimensionalen oder dreidimensionalen Untersuchungsbereich mehrmals zu verschiedenen Zeitpunkten erfasst werden. Durch die wiederholte Messung des Untersuchungsbereichs können dynamische Effekte innerhalb der dargestellten Anatomie betrachtet werden. Ein Beispiel hierfür sind Neuro-Perfusionsmessungen, mit denen das Durchblutungsverhalten des Gehirns untersucht werden kann. Dafür wird zeitlich aufgelöst ein Anfluten von Kontrastmittel in das Gehirn des Untersuchungsobjekts untersucht und quantitative Parameter hieraus berechnet. Ein weiteres Beispiel, welches in einem der folgenden Abschnitte genauer beschrieben wird, ist ein Einsatz einer funktionellen Magnetresonanz-Technik. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass der Untersuchungsbereich lediglich einmal in der Bildmessung zusätzlich zum Referenzbereich erfasst wird. Auch können über die Zeit variierende Kontraste in den Magnetresonanz-Messdaten vorliegen. Die Akquisition der Magnetresonanz-Messdaten kann dabei nicht beschleunigt oder unter Einsatz eines Beschleunigungsverfahrens, wie beispielsweise der später noch genaueren Simultanen-Mehrschichtmessung-Technik, erfolgen.
  • Der Untersuchungsbereich wird auch Aufnahmevolumen oder field of view (FOV) genannt. Der Untersuchungsbereich wird typischerweise durch einen Benutzer, beispielsweise auf einer Übersichtsaufnahme (Localizer) festgelegt. Selbstverständlich kann der Untersuchungsbereich alternativ oder zusätzlich auch automatisch, beispielsweise auf Grundlage eines ausgewählten Protokolls, festgelegt werden. Der Untersuchungsbereich weist gemäß dem vorgeschlagenen Vorgehen insbesondere mehrere Teilbereiche, nämlich mindestens den ersten und den zweiten Teilbereich, auf. Der Untersuchungsbereich kann selbstverständlich auch noch weitere Teilbereiche, welche von dem ersten und dem zweiten Teilbereich verschieden sind, aufweisen. Insbesondere kann eine einzelne Anregungsschicht der Magnetresonanz-Sequenz einen Teilbereich des Untersuchungsbereichs darstellen. Es sind selbstverständlich auch größere, beispielsweise mehrere benachbarte oder verteilt voneinander lokalisierte Schichten umfassende, oder kleinere Teilbereiche des Untersuchungsbereichs denkbar. Die mehreren Teilbereiche sind insbesondere disjunkt voneinander ausgebildet. Dies kann insbesondere bedeuten, dass keine Schicht des Untersuchungsbereichs gleichzeitig in zwei Teilbereichen der mehreren Teilbereiche lokalisiert ist. Das Erfassen der Magnetresonanz-Messdaten aus den mehreren Teilbereichen des Untersuchungsbereichs erfolgt insbesondere separat für die mehreren Teilbereiche.
  • Die erfolgte Bewegung des Untersuchungsobjekts kann sich in Bildinhalten der jeweiligen Magnetresonanz-Messdaten im Vergleich zu Bildinhalten des Referenzbereichs widerspiegeln. Derart kann die erste Bewegungsinformation vorteilhafterweise mittels einer Registrierung der ersten Magnetresonanz-Messdaten auf den Referenzbereich, insbesondere einen Bildinhalt des Referenzbereichs, ermittelt werden. Gleichermaßen kann auch die zweite Bewegungsinformation vorteilhafterweise mittels einer Registrierung der zweiten Magnetresonanz-Messdaten auf den Referenzbereich, insbesondere einen Bildinhalt des Referenzbereichs, ermittelt werden. Selbstverständlich kann für das Ermitteln der ersten Bewegungsinformation und der zweiten Bewegungsinformation auch ein anderes dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Verfahren, welches nicht auf einer Registrierung basiert, eingesetzt werden. Die erste bzw. zweite Bewegungsinformation wird dabei vorteilhafterweise mittels einer Registrierung in einem Bildraum und nicht in einem k-Raum ermittelt. Derart kann es notwendig sein, die im Bildraum ermittelte erste bzw. zweite Bewegungsinformation derart umzurechnen, dass anhand der ersten bzw. zweiten Bewegungsinformation die entsprechenden Transformationen im k-Raum durchgeführt werden können. Insbesondere wird die erste Bewegungsinformation spezifisch für die ersten Magnetresonanz-Messdaten ermittelt, so dass sie die während des Erfassens der Messdaten aus dem ersten Teilbereich vorliegende Bewegung des Untersuchungsobjekts kompensieren kann. Gleichermaßen wird insbesondere die zweite Bewegungsinformation spezifisch für die zweite Magnetresonanz-Messdaten ermittelt, so dass sie die während des Erfassens der Messdaten aus dem zweiten Teilbereich vorliegende Bewegung des Untersuchungsobjekts kompensieren kann. Die erste bzw. zweite Bewegungsinformation soll demnach insbesondere bereits basierend auf einer Teilaufnahme des Untersuchungsbereichs und dem Referenzbereich bestimmt werden.
  • Das Ermitteln der ersten bzw. zweiten Bewegungsinformation kann ein Bestimmen von ersten bzw. zweiten Bewegungsparametern, welche auch Transformationsparameter genannt werden, umfassen. Die Bewegungsparameter bzw. Transformationsparameter werden dabei insbesondere spezifisch für den ersten Teilbereich und den zweiten Teilbereich bestimmt. Die Bewegungsparameter sind insbesondere derart ausgebildet, dass sie eine Bewegung kompensieren können, wenn sie auf die im jeweiligen k-Raum hinterlegten Messdaten angewandt werden. Damit die erste bzw. zweite Bewegungsinformation besonders schnell und robust aus den jeweiligen Magnetresonanz-Messdaten und dem Referenzbereich ermittelt werden kann, wird insbesondere eine Modellannahme für die erste bzw. zweite Bewegungsinformation getroffen. Die Modellannahme kann die Bewegungsparameter der ersten bzw. zweiten Bewegungsinformation umfassen. Besonders vorteilhaft ist hierbei eine rigide Modellannahme für die erste bzw. zweite Bewegungsinformation. Selbstverständlich können auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende, Modellannahmen für die erste bzw. zweite Bewegungsinformation, beispielsweise nicht-rigide Modellannahmen, getroffen werden.
  • Anhand der ersten Bewegungsinformation und der zweiten Bewegungsinformation kann nun eine, insbesondere retrospektive, Bewegungskorrektur der Magnetresonanz-Messdaten durchgeführt werden. Die Bewegungskorrektur erfolgt dabei zunächst insbesondere separat für die ersten Magnetresonanz-Messdaten und die zweiten Magnetresonanz-Messdaten. Diese separate Bewegungskorrektur umfasst insbesondere eine separate Transformation des ersten k-Raums und des zweiten k-Raums. Anschließend umfasst die Bewegungskorrektur, dass der erste transformierte k-Raum und zweite transformierte k-Raum kombiniert in den Bildraum übergeführt werden, wobei die bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten erzeugt werden.
  • Die Teilakquisition des ersten Teilbereichs des Untersuchungsbereichs wird insbesondere im ersten k-Raum repräsentiert, wobei die Teilakquisition des zweiten Teilbereichs des Untersuchungsbereichs insbesondere im zweiten k-Raum repräsentiert wird. Derart werden die verschiedenen Teilakquisitionen des Untersuchungsbereichs vorteilhafterweise durch ihre eigenen, insbesondere zweidimensionalen oder dreidimensionalen, k-Räume repräsentiert. Der erste k-Raum kann sich dabei aus einer Überführung der ersten Magnetresonanz-Messdaten, welche aus dem ersten Teilbereich der mehreren Teilbereiche erfasst werden, in einen k-Raum, beispielsweise durch eine Fourier-Transformation der ersten Magnetresonanz-Messdaten, ergeben. Gleichermaßen kann sich der zweite k-Raum aus einer Überführung der zweiten Magnetresonanz-Messdaten, welche aus dem zweiten Teilbereich der mehreren Teilbereiche erfasst werden, in einen k-Raum, beispielsweise durch eine Fourier-Transformation der zweiten Magnetresonanz-Messdaten, ergeben. Alternativ ist es auch denkbar, dass der erste k-Raum, welcher transformiert werden soll, direkt aus den Rohdaten gebildet wird, welche aus dem ersten Teilbereich erfasst worden sind. Gleichermaßen ist es auch denkbar, dass der zweite k-Raum, welcher transformiert werden soll, direkt aus den Rohdaten gebildet wird, welche aus dem zweiten Teilbereich erfasst worden sind. Dieses alternative Vorgehen kann insbesondere bei einer zweidimensionalen Magnetresonanz-Bildgebung, bei welcher einzelne Schichtgruppen bzw. Schichten angeregt werden, besonders vorteilhaft sein.
  • Die aus den ersten Magnetresonanz-Messdaten und dem Referenzbereich, insbesondere in einem Bildraum, ermittelte erste Bewegungsinformation kann zur Transformation des ersten k-Raums verwendet werden. Gleichermäßen kann die aus den ersten Magnetresonanz-Messdaten und dem Referenzbereich, insbesondere in einem Bildraum, ermittelte erste Bewegungsinformation zur Transformation des ersten k-Raums verwendet werden. Wie in der Figurenbeschreibung noch genauer beschrieben werden insbesondere die Bewegungsparameter der ersten bzw. zweiten Bewegungsinformation aus dem Bildraum in den k-Raum überführt, damit die Transformation des jeweiligen k-Raums durchgeführt werden kann. Beispielsweise entspricht eine Translation im Bildraum insbesondere einer Phasenmultiplikation im k-Raum. Rotationsoperationen im Bildraum entsprechen insbesondere entsprechenden Rotationsoperationen im k-Raum. Die derart erhaltenen Transformationen können dann auf die in den jeweiligen k-Räumen hinterlegten Messdaten angewandt werden. Insbesondere werden der erste k-Raum und der zweite k-Raum unabhängig voneinander, insbesondere mit unterschiedlichen Transformationsvorschriften, welche sich aus der ersten Bewegungsinformation bzw. der zweiten Bewegungsinformation ergeben, transformiert.
  • Das Ergebnis der Transformation des ersten k-Raums anhand der ersten Bewegungsinformation ist ein erster transformierter k-Raum. Das Ergebnis der Transformation des zweiten k-Raums anhand der zweiten Bewegungsinformation ist ein zweiter transformierter k-Raum. Der erste transformierte k-Raum und der zweite transformierte k-Raum werden nach der Transformation insbesondere kombiniert, das heißt zusammengeführt bzw. zusammengefasst. Das Zusammenführen bzw. Zusammenfassen des ersten transformierten k-Raums und des zweiten transformierten k-Raums kann dabei mittels einer mathematischen Operation erfolgen.
  • Die Kombination des ersten transformierten k-Raums und des zweiten transformierten k-Raums kann dann in den Bildraum überführt werden, um die bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten zu erzeugen. Zur Überführung der Kombination des ersten transformierten k-Raums und des zweiten transformierten k-Raums in den Bildraum kann eine inverse Fourier-Transformation benutzt werden, vorteilhafterweise eine inverse nicht-gleichmäßige Fourier-Transformation (non-uniform fourier-transformation).
  • Zusammenfassend wird also die Bewegungskorrektur der Magnetresonanz-Bilddaten insbesondere separat für verschiedene Teilbereiche des Untersuchungsbereichs durchgeführt. Die Bewegungskorrektur selbst erfolgt insbesondere separat für die verschiedenen k-Räume, welche den Magnetresonanz-Messdaten, welche aus den jeweiligen Teilbereichen aufgenommen werden, zugeordnet sind. Anschließend können die verschiedenen k-Räume kombiniert und gemeinsam zurück in den Bildraum transformiert werden. Vorteilhafterweise benötigt das vorgeschlagene Verfahren dabei keine Anpassung einer Magnetresonanz-Sequenz, welche zum Durchführen der Bildmessung eingesetzt wird.
  • Die Bewegungskorrektur in den jeweiligen k-Räumen und die kombinierte Rücktransformation der mehreren k-Räume kann dabei den Vorteil bieten, dass implizit bei dem Überführen in den Bildraum eine Interpolation der bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten auf gewünschte Zielkoordinaten, insbesondere auf ein gleichmäßiges, kartesisches Gitter, durchgeführt wird. Bei einer Durchführung der Bewegungskorrektur separat für die mehreren Teilbereiche des Untersuchungsbereichs im Ortsraum würde in vielen Fällen ein Interpolationsfehler auftreten. Der Interpolationsfehler würde dabei insbesondere ortsabhängig sein, da die verfügbare Bildinformation typischerweise nicht gleichmäßig im Bildraum verteilt ist. Die reine Bewegungskorrektur im Bildraum kann derart zu einer Verfälschung der Bildinformation durch Artefakte führen. Dagegen kann das vorgeschlagene Vorgehen den Vorteil bieten, dass die implizite Interpolation bei der Überführung der Kombination des ersten transformierten k-Raums und des zweiten transformierten k-Raums in den Bildraum vorteilhafterweise fehlerfrei auch bei einer ungleichmäßigen Abtastung der Bildinformation, wie sie vor allem oft bei einer erfolgten Bewegung des Untersuchungsobjekts vorliegt, durchgeführt werden kann.
  • Weiterhin bietet das vorgeschlagene Vorgehen den Vorteil, dass die Bewegungsinformationen separat für die verschiedenen Teilbereiche des Untersuchungsbereichs ermittelt werden können. Die Bewegungsinformation kann so vorteilhafterweise unter Verwendung von zeitnah und/oder gleichzeitig gemessenen Teilen des Untersuchungsbereichs, welche derart zueinander konsistente Bildinformationen enthalten können, bestimmt werden. Derart kann eine separate Bewegungskorrektur für die verschiedenen Teilbereiche des Untersuchungsbereichs anhand der jeweiligen ermittelten Bewegungsinformation durchgeführt werden. Eine Modellannahme, beispielsweise einer rigiden Bewegung, kann für die Bewegungskorrektur der Teilbereiche des Untersuchungsbereichs derart besser erfüllt sein als für die Bewegungskorrektur des gesamten Untersuchungsbereichs.
  • Das vorgeschlagene Vorgehen bietet auch den Vorteil, dass Bewegungen des Untersuchungsobjekts, welche während der Akquisition des Untersuchungsbereichs erfolgen, vorteilhafterweise kompensiert werden können. Es muss bei der vorgeschlagenen Bewegungskorrektur derart nicht die Annahme getroffen werden, dass während der Akquisition des Untersuchungsbereichs keine Bewegung des Untersuchungsobjekts vorliegt. Diese Annahme, dass die Akquisition des vollständigen Untersuchungsbereichs nicht durch Bewegung verfälscht ist, ist nämlich insbesondere unrealistisch und kann eine große Einschränkung bei der Detektion der Bewegung und/oder der Interpolation der bewegungskorrigierten Messdaten darstellen. Die Modellannahme der bewegungsfreien Akquisition des gesamten Untersuchungsbereichs ist insbesondere bei dem vorgeschlagenen Vorgehen aufgehoben. Das vorgeschlagene Vorgehen kann eine real existierende Bewegung des Untersuchungsobjekts, welche während der Akquisition der Magnetresonanz-Messdaten aus dem Untersuchungsbereich auftritt, kompensieren.
  • Mittels der separaten Bewegungskorrektur für die Teilbereiche des Untersuchungsbereichs kann die Bewegung des Untersuchungsobjekts nämlich vorteilhafterweise auf einer kürzeren Zeitskala kompensiert werden. Es kann so ein Aktualisierungszyklus der Bewegungsinformation verkürzt werden und so eine Bewegung des Untersuchungsobjekts auf kürzeren Zeitskalen modelliert werden. Eine kontinuierliche Bewegung des Untersuchungsobjekts kann derart vorteilhafterweise abschnittsweise, beispielsweise durch einzelne rigide Transformationen, modelliert werden. Gleichzeitig kann eine Bewegung des Untersuchungsobjekts während der Akquisition des Teilbereichs des Untersuchungsbereichs kleiner sein als eine Bewegung des Untersuchungsobjekts während der Akquisition des gesamten Untersuchungsbereichs. Derart kann bei der Bestimmung der Bewegungsinformation vorteilhafterweise ein Kompromiss über einen vollständigen akquirierten Untersuchungsbereich vermieden werden. Derart können ein Fehler bei der Bestimmung der Bewegungsinformation und derart Bildartefakte in den bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten vorteilhafterweise minimiert werden. Durch die Betrachtung einer reduzierten Anzahl von Schichten kann weiterhin ein Berechnungsaufwand bei der Ermittlung der Bewegungsinformation reduziert werden.
  • An dieser Stelle sei angemerkt, dass der Untersuchungsbereich eine beliebige Anzahl von mehreren Teilbereichen aufweisen kann. Die Anzahl kann insbesondere auch größer als zwei sein. Das erfindungsgemäße Vorgehen, was zunächst für lediglich zwei Teilbereiche beschrieben wird, kann dann analog auf die weiteren Teilbereiche erweitert werden. Auch Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Vorgehens können analog auf beliebige Anzahl von Teilbereichen übertragen werden. Beispielsweise kann der Untersuchungsbereich einen dritten Teilbereich neben dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich aufweisen, auf welchen dann das Vorgehen analog erweitert wird. In diesem Fall wird dann insbesondere eine dritte Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und dritten Magnetresonanz-Messdaten, welche aus dem dritten Teilbereich erfasst werden, ermittelt, wobei ein dritter k-Raum, welcher die dritten Magnetresonanz-Messdaten repräsentiert, anhand der dritten Bewegungsinformation transformiert wird, wobei eine Kombination des ersten transformierten k-Raums, des zweiten transformierten k-Raums und des dritten transformierten k-Raums in einen Bildraum überführt wird, wobei die bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten erzeugt werden. Generell kann separat für jeden der mehreren Teilbereiche jeweils eine Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und den jeweiligen Magnetresonanz-Messdaten, welche aus den mehreren Teilbereichen erfasst werden, ermittelt werden, wobei mehrere separate k-Räume, welche die aus den mehreren Teilbereichen erfassten Magnetresonanz-Messdaten repräsentieren, anhand der jeweils zugehörigen Bewegungsinformation transformiert werden, und eine Kombination der mehreren transformierten k-Räume in einen Bildraum überführt werden, wobei die bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten erzeugt werden. Die Überführung der zu den einzelnen Teilakquisitionen gehörenden Magnetresonanz-Messdaten in den jeweiligen k-Raum und die Transformation des jeweiligen k-Raums kann dann für jeden Teilbereich des Untersuchungsbereichs wiederholt werden, bis alle korrigierten k-Räume des vollständigen Untersuchungsbereichs vorliegen.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Überführen der Kombination des ersten transformierten k-Raums und des zweiten transformierten k-Raums in den Bildraum einen Einsatz einer inversen nicht gleichmäßigen Fourier-Transformation umfasst. Die inverse nicht gleichmäßige Fourier-Transformation ist auch unter der Bezeichnung „non-uniform Fourier-Transform (nuFT)“ bekannt. Die nicht gleichmäßige Fourier-Transformation kommt insbesondere bei Eingangsdaten zum Einsatz, welche auf einem nicht gleichmäßig abgetasteten Raster liegen. Insbesondere stellen der erste transformierte k-Raum und der zweite transformierte k-Raum, insbesondere eine Kombination des ersten transformierten k-Rams und des zweiten transformierten k-Raums, die Eingangsparameter der inversen nicht gleichmäßigen Fourier-Transformation dar. Der erste transformierte k-Raum und/oder der zweite transformierte k-Raum können dabei eine nicht gleichmäßige Abtastung aufweisen, insbesondere wenn als Transformation eine Rotation des jeweiligen k-Raums durchgeführt worden ist. Die inverse nicht gleichmäßige Fourier-Transformation kann den ersten transformierten k-Raum und den zweiten transformierten k-Raum zu einem einzelnen Bildraum transformieren und so die bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Messdaten erzeugen. Weiterhin kann die inverse nicht gleichmäßige Fourier-Transformation gleichzeitig eine vorteilhafte Interpolation der bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Messdaten durchführen. So ist die inverse nicht gleichmäßige Fourier-Transformation besonders vorteilhaft zur Rückführung der im k-Raum bewegungskorrigierten Messdaten in den Bildraum geeignet.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Ermitteln der ersten Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und den ersten Magnetresonanz-Messdaten ein Ermitteln von ersten rigiden Transformationsparametern umfasst, anhand welcher der erste k-Raum transformiert wird, und wobei das Ermitteln der zweiten Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und den zweiten Magnetresonanz-Messdaten ein Ermitteln von zweiten rigiden Transformationsparametern umfasst, anhand welcher der zweite k-Raum transformiert wird. Die rigiden Transformationsparameter umfassen insbesondere sechs Bewegungsparameter, nämlich drei Translationsparameter und drei Rotationsparameter. Die rigiden Transformationsparameter können, wenn sie im Bildraum ermittelt werden, für das Durchführen der jeweiligen Transformationen im k-Raum noch angepasst werden, so dass sie die entsprechenden Transformationen des k-Raums ermöglichen. Der Einsatz einer rigiden Modellannahme hat sich insbesondere im Fall einer Magnetresonanz-Bildgebung eines Kopfs des Untersuchungsobjekts als sinnvoll erwiesen. Dies ist unter anderem damit begründet, dass eine beabsichtigte Bewegung des Gehirns durch den umgebenden Schädel lediglich rigide möglich ist. Nicht-rigide Anteile, beispielsweise durch Pulsation des Liquors und des Blutes, sind vergleichsweise gering.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass der erste k-Raum mittels einer Fourier-Transformation der ersten Magnetresonanz-Messdaten generiert wird und der zweite k-Raum mittels einer Fourier-Transformation der zweiten Magnetresonanz-Messdaten generiert wird. Die ersten Magnetresonanz-Messdaten und die zweiten Magnetresonanz-Messdaten liegen in diesem Fall also zunächst in einem Bildraum vor und werden für die Bewegungskorrektur in den ersten k-Raum und den zweiten k-Raum transformiert. Die Transformation der ersten Magnetresonanz-Messdaten in den ersten k-Raum und der zweiten Magnetresonanz-Messdaten in den zweiten k-Raum erfolgt insbesondere separat voneinander, also mit separat durchgeführten Fourier-Transformationen.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass die erste Bewegungsinformation eine erste Bewegung des Untersuchungsobjekts zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem Erfassen der ersten Magnetresonanz-Messdaten beschreibt, wobei der erste k-Raum anhand der ersten Bewegungsinformation derart transformiert wird, dass die erste Bewegung des Untersuchungsobjekts im ersten k-Raum kompensiert wird, und wobei die zweite Bewegungsinformation eine zweite Bewegung des Untersuchungsobjekts zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem Erfassen der zweiten Magnetresonanz-Messdaten beschreibt, wobei der zweite k-Raum anhand der zweiten Bewegungsinformation derart transformiert wird, dass die zweite Bewegung des Untersuchungsobjekts im zweiten k-Raum kompensiert wird. Die erste Bewegung des Untersuchungsobjekts kann dabei insbesondere zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem Erfassen der ersten Magnetresonanz-Messdaten erfolgen. Gleichermaßen kann die zweite Bewegung des Untersuchungsobjekts insbesondere zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem Erfassen der zweiten Magnetresonanz-Messdaten erfolgen. Beispielsweise kann eine Atembewegung und/oder Herzbewegung des Untersuchungsobjekts vorliegen. Auch können willkürliche Bewegungen von Gliedmaßen des Untersuchungsobjekts vorliegen. Die erfolgte Bewegung des Untersuchungsobjekts kann sich in Bildinhalten der jeweiligen Magnetresonanz-Messdaten im Vergleich zu Bildinhalten des Referenzbereichs widerspiegeln. In den jeweiligen k-Räumen kann dann die Bewegung des Untersuchungsobjekts bestmöglich für den jeweiligen Teilbereich kompensiert werden.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass der erste k-Raum und der zweite k-Raum voneinander unabhängige eigenständige k-Räume darstellen. Dies bedeutet insbesondere, dass der erste k-Raum auf Basis von anderen Magnetresonanz-Messdaten als der zweite k-Raum erzeugt wird. Jeder Teilakquisition eines Teilbereichs des Untersuchungsbereichs kann so durch ihren eigenen k-Raum repräsentiert werden. Der erste k-Raum und der zweite k-Raum repräsentieren derart insbesondere Magnetresonanz-Messdaten, welche aus unterschiedlichen Teilbereichen des Untersuchungsbereichs aufgenommen worden sind. Derart können insbesondere auch voneinander unabhängige Transformationen des ersten k-Raums und des zweiten k-Raums durchgeführt werden. Es kann so eine auf die jeweiligen Teilbereiche besonders vorteilhafte Bewegungskorrektur durchgeführt werden.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass der erste Teilbereich eine erste Menge an ersten Schichten des Untersuchungsbereichs darstellt und der zweite Teilbereich eine zweite Menge an zweiten Schichten des Untersuchungsbereichs darstellt. Der Untersuchungsbereich umfasst demnach insbesondere eine Menge von mehreren Schichten, wobei die erste Menge an ersten Schichten eine erste Teilmenge der Menge der mehreren Schichten darstellt und die zweite Menge an zweiten Schichten eine zweite Teilmenge der Menge der mehreren Schichten darstellt. Insbesondere ist die erste Menge an ersten Schichten disjunkt von der zweiten Menge der zweiten Schichten ausgebildet.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass die ersten Schichten und die zweiten Schichten zueinander räumlich verschachtelt angeordnet sind. Eine räumliche Abdeckung des ersten Teilbereichs und des zweiten Teilbereichs kann so überlappen, obwohl der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich insbesondere zueinander disjunkte Schichten aufweisen. Es sind also insbesondere räumlich zwischen den jeweiligen ersten Schichten der ersten Menge auch zweite Schichten der zweiten Menge positioniert. Die ersten Schichten und die zweiten Schichten werden derart insbesondere in einer verschachtelten Akquisition (interleaved acquisition) akquiriert. Es werden also räumlich benachbarte Schichten insbesondere mit einem zeitlichen Abstand zueinander akquiriert. Aufgrund einer Bewegung des Untersuchungsobjekts während diesem zeitlichen Abstand können so räumliche benachbarte Schichten widersprüchliche anatomische Informationen aufweisen. Dies kann bei einem herkömmlichen Bewegungskorrekturverfahren zu Problemen bei der Bestimmung der Bewegungsparameter und/oder der Interpolation des bewegungskorrigierten Bildvolumens führen. Mittels des vorgeschlagenen Vorgehens können jedoch die zueinander konsistent akquirierten ersten Schichten bezüglich der Bewegungskorrektur separat von den ebenfalls zueinander konsistent akquirierten zweiten Schichten betrachtet werden. Derart kann das vorgeschlagene Vorgehen eine besonders vorteilhafte, insbesondere besonders robuste, Bewegungskorrektur für verschiedene Teilbereiche des Untersuchungsbereichs, welche verschachtelt zueinander angeordnet sind, ermöglichen.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass die ersten Schichten eine erste mittels einer Simultanen-Mehrschichtmessung-Technik kohärent angeregte Schichtgruppe darstellen und die zweiten Schichten eine zweite mittels der Simultanen-Mehrschichtmessung-Technik kohärent angeregte Schichtgruppe darstellen. Die Simultane-Mehrschichtmessung-Technik ist auch unter dem Namen Simultaneous-Multislice (SMS) Technik bekannt. Sie ermöglicht insbesondere eine beschleunigte Akquisition der Magnetresonanz-Messdaten. Die Simultane-Mehrschichtmessung-Technik ist beispielsweise aus der folgenden Schrift bekannt: Setsompop et al. „Blipped-controlled aliasing in parallel imaging for simultaneous multislice echo planar imaging with reduced g-factor penalty.", Magn Reson Med. 2012. 67(5):1210–1224. Die Simultane-Mehrschichtmessung-Technik umfasst insbesondere eine gleichzeitige, kohärente Anregung von mehreren Schichten des Untersuchungsbereichs, in diesem Fall der ersten kohärent angeregten Schichtgruppe und der zweiten kohärent angeregten Schichtgruppe. Dabei werden insbesondere die Schichten einer kohärent angeregten Schichtgruppe gleichzeitig mittels eines Hochfrequenz-Pulses angeregt. Der Hochfrequenz-Puls wirkt demnach insbesondere gleichzeitig auf alle Schichten der kohärent angeregten Schichtgruppe. Anschließend können die Magnetresonanz-Signale aus den mehreren Schichten der jeweiligen kohärent angeregten Schichtgruppe, insbesondere überlagert in einem k-Raum, gleichzeitig ausgelesen werden. Die anschließende Rekonstruktion der einzelnen Schichten umfasst dann insbesondere eine Separation der gleichzeitig ausgelesenen Magnetresonanz-Signale in Bezug auf die mehreren Schichten. Die ersten Schichten der ersten kohärent angeregten Schichtgruppe werden derart insbesondere mittels eines einzelnen Anregungspulses angeregt und in einem einzelnen Auslesezug ausgelesen. Gleiches gilt für die zweiten Schichten der zweiten kohärent angeregten Schichtgruppe. Vorteilhafterweise erfolgt eine verschachtelte Aufnahme (interleaved acquisition) der mehreren Schichten, um einen Einfluss räumlich benachbarter Schichten durch zeitlich aufeinander folgende Schichtmessungen (mögliche cross-talks) zu minimieren. Durch die gleichzeitige Akquisition der mehreren Schichten kann eine erforderliche Zeit zur Akquisition der Magnetresonanz-Messdaten deutlich reduziert werden. Weiterhin kann die vorgeschlagene Bewegungskorrektur besonders vorteilhaft eine Konsistenz der kohärent angeregten Schichten der ersten bzw. zweiten kohärent angeregten Schichtgruppe ausnutzen. Die erste bzw. zweite kohärent angeregte Schichtgruppe wird nämlich insbesondere in einen einzelnen Bewegungszustand des Untersuchungsobjekts akquiriert.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass erste bewegungskorrigierte Magnetresonanz-Bilddaten anhand der in den Bildraum überführten Kombination des ersten transformierten k-Raums und des zweiten transformierten k-Raums erzeugt und bereitgestellt werden und zweite bewegungskorrigierte Magnetresonanz-Bilddaten anhand der in den Bildraum überführten Kombination des ersten transformierten k-Raums, des zweiten transformierten k-Raums und des dritten transformierten k-Raum erzeugt und bereitgestellt werden, wobei das Bereitstellen der zweiten bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten zeitlich nach dem Bereitstellen der ersten bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten erfolgt. Derart erfolgt das Überführen der transformierten k-Räume nicht zwingend auf einem Raster des gesamten Untersuchungsbereichs. Vielmehr kann bereits eine Rücktransformation von einer Teilmenge der mehreren k-Räume, welche den mehreren Teilbereichen des Untersuchungsbereichs zugeordnet sind, durchgeführt werden. Das Überführen in den Bildraum kann dabei auch schrittweise für jede Messung des Teilbereichs, insbesondere im Sinne eines Schiebefensterverfahren (Sliding-Window Verfahren), durchgeführt werden. Derart kann künstlich eine Erhöhung einer Zeitauflösung, in welche die bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten vorliegen, durchgeführt werden. Eine derart maximal erreichbare Zeitauflösung liegt insbesondere in demjenigen Zeitbereich, welcher für eine Akquisition eines Teilbereichs des Untersuchungsbereichs benötigt wird.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Überführen der Kombination des ersten transformierten k-Raums, des zweiten transformierten k-Raums und des dritten transformierten k-Raums in den Bildraum einen Ausschluss einer Berücksichtigung zumindest eines k-Raums aus der Menge des ersten transformierten k-Raums, des zweiten transformierten k-Raums und des dritten transformierten k-Raums umfasst. Insbesondere kann die beschriebene inverse nicht gleichmäßige Fourier-Transformation auf Grundlage einer beliebigen Teilmenge der Menge des ersten transformierten k-Raums, des zweiten transformierten k-Raums und des dritten transformierten k-Raums durchgeführt werden. Insbesondere weist der zumindest eine k-Raum, welcher aus der Menge des ersten transformierten k-Raums, des zweiten transformierten k-Raums und des dritten transformierten k-Raums ausgeschlossen wird, derartige Eigenschaften aus, dass eine Berücksichtigung des zumindest einen k-Raums bei der Bildrekonstruktion sich negativ auf eine Bildqualität der bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten auswirkt. Beispielsweise wurde für den zumindest einen k-Raum eine Bewegungsinformation bestimmt, welche stark von den Bewegungsinformationen abweicht, welche anderen k-Räume der Menge des ersten transformierten k-Raums, des zweiten transformierten k-Raums und des dritten transformierten k-Raums abweicht. Durch den Ausschluss des zumindest einen k-Raums bei der Rekonstruktion der bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten kann derart eine Robustheit der Bewegungskorrektur weiter verbessert werden.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass für die Referenzmessung eine Magnetresonanz-Sequenz mit ersten Sequenzparametern und für die Bildmessung eine Magnetresonanz-Sequenz mit zweiten Sequenzparametern verwendet wird, wobei die Magnetresonanz-Sequenz mit den ersten Sequenzparametern weniger sensitiv auf die Bewegung des Untersuchungsobjekts ist als die Magnetresonanz-Sequenz mit den zweiten Sequenzparametern. Für die Referenzmessung kann eine andere Art von Magnetresonanz-Sequenz und/oder andere erste Sequenzparameter eingesetzt werden als für die Bildmessung. Es ist dabei vorteilhaft für die Referenzmessung eine Art von Magnetresonanz-Sequenz und/oder erste Sequenzparameter einzusetzen, welche sicher stellen, dass der erfasste Referenzbereich frei von Bewegungsartefakten und/oder weniger anfällig gegenüber Bewegungen des Untersuchungsobjekts ist. Diesem Vorgehen liegt die Überlegung zugrunde, dass üblicherweise Verfälschungen der Referenzmessungen durch Bewegungen des Untersuchungsobjekts die Bewegungskorrektur der gesamten Magnetresonanz-Messdaten beeinflussen können.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Untersuchungsbereich einen Gehirnbereich des Untersuchungsobjekts umfasst und die Bildmessung unter Einsatz einer funktionellen Magnetresonanz-Technik erfolgt. Bei der funktionellen Magnetresonanz-Technik wird typischerweise mittels des BOLD-Effekts die Änderung von oxygenisiertem Blut im Vergleich zu desoxygenisiertem Blut über die Zeit analysiert. Für die funktionelle Magnetresonanz-Technik wird üblicherweise eine Zeitserie von Untersuchungsvolumina aufgenommen und darin, wie bereits beschrieben, die durch den Oxygenisierungsgrad des Blutes verursachte Intensitätsänderung über die Zeit untersucht. Gerade bei der funktionellen Bildgebung des Gehirns kann es besonders vorteilhaft sein, Bewegungen des Untersuchungsobjekts auf einer kürzeren Zeitskala als der Akquisition des gesamten Untersuchungsbereichs zu kompensieren. Eine Akquisition des gesamten Untersuchungsbereichs, beispielsweise des gesamten Kopfbereichs und/oder Gehirnbereichs, kann nämlich mehrere Sekunden, beispielsweise drei Sekunden, dauern. In dieser Zeitspanne kann eine vollständige Atembewegung des Untersuchungsobjekts vorliegen. Auch können während dieser Zeitspanne mehrere Herzzyklen, welche eine Pulsation einer Liquorflüssigkeit im Gehirn bedingen, vorliegen. Auch kann das Untersuchungsobjekt während dieser Zeitspanne eine unbeabsichtigte Bewegung des Kopfes bzw. der Augen durchführen. Das vorgeschlagene Vorgehen kann den Vorteil bieten, dass all diese Bewegungen, welche auf dieser Zeitskala erfolgen, kompensiert werden können. Die vorgestellte Methode zur Bewegungskorrektur kann selbstverständlich auch auf reguläre anatomische Magnetresonanz-Techniken und/oder andere Körperbereiche des Untersuchungsobjekts angewendet werden.
  • Eine Ausführungsform sieht vor, dass bei dem Erzeugen der bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten Intensitätsschwankungen und/oder eine Intensitätsverschiebung ausgeglichen werden. Diese Korrektur kann vorteilhafterweise während dem vorgeschlagenen Vorgehen, d.h. während einem Teilschritt der mehreren beschriebenen Teilschritte, durchgeführt werden.
  • Das erfindungsgemäße Magnetresonanzgerät umfasst eine Referenzmessungseinheit, eine Bildmessungseinheit und eine Recheneinheit mit einer ersten Ermittlungseinheit, einer zweiten Ermittlungseinheit, einer ersten Transformationseinheit, einer zweiten Transformationseinheit, einer Überführungseinheit und einer Bereitstellungseinheit, wobei das Magnetresonanzgerät zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt ist.
  • Derart ist das Magnetresonanzgerät zum Ausführen eines Verfahrens zu einer Bewegungskorrektur von Magnetresonanz-Messdaten, die während einer Magnetresonanz-Bildgebung eines Untersuchungsobjekts erfasst werden, ausgebildet. Die Referenzmessungseinheit ist zum Durchführen einer Referenzmessung zu einem ersten Zeitpunkt während der Magnetresonanz-Bildgebung, wobei ein Referenzbereich erfasst wird, ausgebildet. Die Bildmessungseinheit ist zum Durchführen einer Bildmessung zeitlich nach dem ersten Zeitpunkt während der Magnetresonanz-Bildgebung, wobei Magnetresonanz-Messdaten aus mehreren Teilbereichen eines Untersuchungsbereichs erfasst werden, ausgebildet. Die erste Ermittlungseinheit ist zum Ermitteln einer ersten Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und ersten Magnetresonanz-Messdaten, welche aus einem ersten Teilbereich der mehreren Teilbereiche erfasst werden, ausgebildet. Die zweite Ermittlungseinheit ist zum Ermitteln einer zweiten Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und zweiten Magnetresonanz-Messdaten, welche aus einem zweiten Teilbereich der mehreren Teilbereiche erfasst werden, ausgebildet. Die erste Transformationseinheit ist zum Transformieren eines ersten k-Raums, welcher die ersten Magnetresonanz-Messdaten repräsentiert, anhand der ersten Bewegungsinformation ausgebildet. Die zweite Transformationseinheit ist zum Transformieren eines zweiten k-Raums, welcher die zweiten Magnetresonanz-Messdaten repräsentiert, anhand der zweiten Bewegungsinformation ausgebildet. Die Überführungseinheit ist zum Überführen einer Kombination des ersten transformierten k-Raums und des zweiten transformierten k-Raums in einen Bildraum, wobei bewegungskorrigierte Magnetresonanz-Bilddaten erzeugt werden, ausgebildet. Die Bereitstellungseinheit ist zum Bereitstellen der bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten ausgebildet.
  • Die Komponenten der Recheneinheit des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts, nämlich die erste Ermittlungseinheit, zweite Ermittlungseinheit, erste Transformationseinheit, zweite Transformationseinheit, Überführungseinheit und Bereitstellungseinheit, können zum überwiegenden Teil in Form von Softwarekomponenten ausgebildet sein. Grundsätzlich können diese Komponenten aber auch zum Teil, insbesondere wenn es um besonders schnelle Berechnungen geht, in Form von softwareunterstützten Hardwarekomponenten, beispielsweise FPGAs oder dergleichen, realisiert sein. Ebenso können die benötigten Schnittstellen, beispielsweise wenn es nur um eine Übernahme von Daten aus anderen Softwarekomponenten geht, als Softwareschnittstellen ausgebildet sein. Sie können aber auch als hardwaremäßig aufgebaute Schnittstellen ausgebildet sein, die durch geeignete Software angesteuert werden. Selbstverständlich ist es auch denkbar, dass mehrere der genannten Komponenten in Form einer einzelnen Softwarekomponente bzw. softwareunterstützter Hardwarekomponente zusammengefasst realisiert sind.
  • Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt ist direkt in einen Speicher einer programmierbaren Recheneinheit eines Magnetresonanzgeräts ladbar und weist Programmcode-Mittel auf, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Recheneinheit des Magnetresonanzgeräts ausgeführt wird. Das Computerprogrammprodukt umfasst insbesondere ein Computerprogramm. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren schnell, identisch wiederholbar und robust ausgeführt werden. Das Computerprogrammprodukt ist so konfiguriert, dass es mittels der Recheneinheit die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführen kann. Die Recheneinheit muss dabei jeweils die Voraussetzungen wie beispielsweise einen entsprechenden Arbeitsspeicher, eine entsprechende Grafikkarte oder eine entsprechende Logikeinheit aufweisen, so dass die jeweiligen Verfahrensschritte effizient ausgeführt werden können. Das Computerprogrammprodukt ist beispielsweise auf einem computerlesbaren Medium gespeichert oder auf einem Netzwerk oder Server hinterlegt, von wo es in den Prozessor einer lokalen Recheneinheit geladen werden kann, der mit dem Magnetresonanzgeräts direkt verbunden oder als Teil des Magnetresonanzgeräts ausgebildet sein kann. Weiterhin können Steuerinformationen des Computerprogrammprodukts auf einem elektronisch lesbaren Datenträger gespeichert sein. Die Steuerinformationen des elektronisch lesbaren Datenträgers können derart ausgestaltet sein, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Recheneinheit des Magnetresonanzgeräts ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführen. Beispiele für elektronische lesbare Datenträger sind eine DVD, ein Magnetband oder ein 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 und/oder Recheneinheit des Magnetresonanzgeräts gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen der vorab beschriebenen Verfahren durchgeführt werden. So kann die Erfindung auch von dem besagten computerlesbaren Medium und/oder dem besagten elektronisch lesbaren Datenträger ausgehen.
  • Die Vorteile der erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts und des erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukts entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche vorab im Detail ausgeführt sind. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen sind ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände zu übertragen und umgekehrt. Mit anderen Worten können die gegenständlichen Ansprüche auch mit den Merkmalen, die in Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet sein. Die entsprechenden funktionalen Merkmale des Verfahrens werden dabei durch entsprechende gegenständliche Module, insbesondere durch Hardware-Module, ausgebildet.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzgerät in einer schematischen Darstellung,
  • 2 ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 3 ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 4 ein Ablaufdiagramm einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
  • 5 eine exemplarische Illustration des in 4 beschriebenen Vorgehens gemäß der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • 1 stellt ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzgerät 11 schematisch dar. Das Magnetresonanzgerät 11 umfasst eine von einer Magneteinheit 13 gebildete Detektoreinheit mit einem Hauptmagneten 17 zu einem Erzeugen eines starken und insbesondere konstanten Hauptmagnetfelds 18. Zudem weist das Magnetresonanzgerät 11 einen zylinderförmigen Patientenaufnahmebereich 14 zu einer Aufnahme eines Untersuchungsobjekts 15, im vorliegenden Fall eines Patienten, auf, wobei der Patientenaufnahmebereich 14 in einer Umfangsrichtung von der Magneteinheit 13 zylinderförmig umschlossen ist. Der Patient 15 kann mittels einer Patientenlagerungsvorrichtung 16 des Magnetresonanzgeräts 11 in den Patientenaufnahmebereich 14 geschoben werden. Die Patientenlagerungsvorrichtung 16 weist hierzu einen Liegentisch auf, der bewegbar innerhalb des Magnetresonanzgeräts 11 angeordnet ist. Die Magneteinheit 13 ist mittels einer Gehäuseverkleidung 31 des Magnetresonanzgeräts nach außen abgeschirmt.
  • Die Magneteinheit 13 weist weiterhin eine Gradientenspuleneinheit 19 zu einer Erzeugung von Magnetfeldgradienten auf, die für eine Ortskodierung während einer Bildgebung verwendet werden. Die Gradientenspuleneinheit 19 wird mittels einer Gradientensteuereinheit 28 angesteuert. Des Weiteren weist die Magneteinheit 13 eine Hochfrequenzantenneneinheit 20, welche im gezeigten Fall als fest in das Magnetresonanzgerät 10 integrierte Körperspule ausgebildet ist, und eine Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 zu einer Anregung einer Polarisation, die sich in dem von dem Hauptmagneten 17 erzeugten Hauptmagnetfeld 18 einstellt, auf. Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 wird von der Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 angesteuert und strahlt hochfrequente Magnetresonanz-Sequenzen in einen Untersuchungsraum, der im Wesentlichen von dem Patientenaufnahmebereich 14 gebildet ist, ein. Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 ist weiterhin zum Empfang von Magnetresonanz-Signalen, insbesondere aus dem Patienten 15, ausgebildet.
  • Zu einer Steuerung des Hauptmagneten 17, der Gradientensteuereinheit 28 und der Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 weist das Magnetresonanzgerät 11 eine Recheneinheit 24 auf. Die Recheneinheit 24 steuert zentral das Magnetresonanzgerät 11, wie beispielsweise das Durchführen einer vorbestimmten bildgebenden Gradientenechosequenz. Steuerinformationen wie beispielsweise Bildgebungsparameter, sowie rekonstruierte Magnetresonanz-Bilder können auf einer Bereitstellungseinheit 25, im vorliegenden Fall einer Anzeigeeinheit 25, des Magnetresonanzgeräts 11 für einen Benutzer bereitgestellt werden. Zudem weist das Magnetresonanzgerät 11 eine Eingabeeinheit 26 auf, mittels derer Informationen und/oder Parameter während eines Messvorgangs von einem Benutzer eingegeben werden können. Die Recheneinheit 24 kann die Gradientensteuereinheit 28 und/oder Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 und/oder die Anzeigeeinheit 25 und/oder die Eingabeeinheit 26 umfassen.
  • Die Recheneinheit 24 umfasst im dargestellten Fall eine erste Ermittlungseinheit 33, eine zweite Ermittlungseinheit 34, eine erste Transformationseinheit 35, eine zweite Transformationseinheit 36, eine Überführungseinheit 37 und eine Bereitstellungseinheit 38. Das Magnetresonanzgerät 11 umfasst weiterhin eine Referenzmessungseinheit 32 und eine Bildmessungseinheit 30. Die Referenzmessungseinheit 32 und die Bildmessungseinheit 30 werden im vorliegenden Fall von einer Bilddatenerfassungseinheit gebildet. Die Bilddatenerfassungseinheit wird im vorliegenden Fall von der Magneteinheit 13 zusammen mit der Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 und der Gradientensteuereinheit 28 gebildet. Das Magnetresonanzgerät 11 ist somit zusammen mit der Referenzmessungseinheit 32, der Bildmessungseinheit 30 und der Recheneinheit 24 zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Bewegungskorrektur von Magnetresonanz-Messdaten ausgelegt.
  • Das dargestellte Magnetresonanzgerät 11 kann selbstverständlich weitere Komponenten umfassen, die Magnetresonanzgeräte 11 gewöhnlich aufweisen. Eine allgemeine Funktionsweise eines Magnetresonanzgeräts 11 ist zudem dem Fachmann bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung der weiteren Komponenten verzichtet wird.
  • 2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Bewegungskorrektur von Magnetresonanz-Messdaten, die während einer Magnetresonanz-Bildgebung eines Untersuchungsobjekts 15 mittels eines Magnetresonanzgeräts 11 erfasst werden.
  • In einem ersten Verfahrensschritt 40 erfolgt ein Durchführen einer Referenzmessung zu einem ersten Zeitpunkt während der Magnetresonanz-Bildgebung mittels der Referenzmessungseinheit 32, wobei ein Referenzbereich erfasst wird.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt 41 erfolgt ein Durchführen einer Bildmessung zeitlich nach dem ersten Zeitpunkt während der Magnetresonanz-Bildgebung mittels der Bildmessungseinheit 30, wobei Magnetresonanz-Messdaten aus mehreren Teilbereichen eines Untersuchungsbereichs erfasst werden. Während der Bildmessung werden in einem ersten Schritt A1 insbesondere erste Magnetresonanz-Messdaten aus einem ersten Teilbereich der mehreren Teilbereiche erfasst. Während der Bildmessung werden in einem zweiten Schritt A2 insbesondere zweite Magnetresonanz-Messdaten aus einem zweiten Teilbereich der mehreren Teilbereiche erfasst.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt 42 erfolgt ein Ermitteln einer ersten Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und den ersten Magnetresonanz-Messdaten, welche aus dem ersten Teilbereich der mehreren Teilbereiche erfasst werden, mittels der ersten Ermittlungseinheit 33.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt 43 erfolgt ein Ermitteln einer zweiten Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und den zweiten Magnetresonanz-Messdaten, welche aus dem zweiten Teilbereich der mehreren Teilbereiche erfasst werden, mittels der zweiten Ermittlungseinheit 34.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt 44 erfolgt ein Transformieren eines ersten k-Raums, welcher die ersten Magnetresonanz-Messdaten repräsentiert, anhand der ersten Bewegungsinformation mittels der ersten Transformationseinheit 35.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt 45 erfolgt ein Transformieren eines zweiten k-Raums, welcher die zweiten Magnetresonanz-Messdaten repräsentiert, anhand der zweiten Bewegungsinformation mittels der zweiten Transformationseinheit 36.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt 46 erfolgt ein Überführen einer Kombination des ersten transformierten k-Raums und des zweiten transformierten k-Raums in einen Bildraum, wobei bewegungskorrigierte Magnetresonanz-Bilddaten erzeugt werden, mittels der Überführungseinheit 37.
  • In einem weiteren Verfahrensschritt 47 erfolgt ein Bereitstellen der bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten mittels der Bereitstellungseinheit 38. Das Bereitstellen kann dabei beispielsweise ein Anzeigen der bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten auf der Anzeigeeinheit 25 umfassen. Die Bereitstellungseinheit 38 kann die bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten auch auf einer Datenbank abspeichern.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Bewegungskorrektur von Magnetresonanz-Messdaten, die während einer Magnetresonanz-Bildgebung eines Untersuchungsobjekts 15 mittels eines Magnetresonanzgeräts 11 erfasst werden.
  • Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in 2, wobei bezüglich gleich bleibender Verfahrensschritte auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in 2 verwiesen wird. Im Wesentlichen gleich bleibende Verfahrensschritte sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert.
  • Die in 3 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst im Wesentlichen die Verfahrensschritte 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß 2. Zusätzlich umfasst die in 3 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzliche Verfahrensschritte und Unterschritte. Denkbar ist auch ein zu 3 alternativer Verfahrensablauf, welcher nur einen Teil der in 3 dargestellten zusätzlichen Verfahrensschritte und/oder Unterschritte aufweist. Selbstverständlich kann auch ein zu 3 alternativer Verfahrensablauf zusätzliche Verfahrensschritte und/oder Unterschritte aufweisen.
  • Für die Referenzmessung im weiteren Verfahrensschritt 40 kann vorteilhafterweise eine Magnetresonanz-Sequenz mit ersten Sequenzparametern eingesetzt werden, während für die Bildmessung im weiteren Verfahrensschritt 41 eine Magnetresonanz-Sequenz mit zweiten Sequenzparametern verwendet wird. Hierbei ist vorteilhafterweise die Magnetresonanz-Sequenz mit den ersten Sequenzparametern weniger sensitiv auf die Bewegung des Untersuchungsobjekts 15 als die Magnetresonanz-Sequenz mit den zweiten Sequenzparametern.
  • Im in 3 gezeigten Fall umfasst das Ermitteln der ersten Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und den ersten Magnetresonanz-Messdaten ein Ermitteln von ersten rigiden Transformationsparametern umfasst in einem Teilschritt REG1 des weiteren Verfahrensschritts 42. Hierfür können beispielsweise die ersten Magnetresonanz-Messdaten auf den Referenzbereich registriert werden. Die erste Bewegungsinformation kann dabei eine erste Bewegung des Untersuchungsobjekts 15 zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem Erfassen der ersten Magnetresonanz-Messdaten beschreiben. Gleichermaßen umfasst das Ermitteln der zweiten Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und den zweiten Magnetresonanz-Messdaten ein Ermitteln von zweiten rigiden Transformationsparametern in einem Teilschritt REG2 des weiteren Verfahrensschritts 42. Hierfür können beispielsweise die zweiten Magnetresonanz-Messdaten auf den Referenzbereich registriert werden. Die zweite Bewegungsinformation kann dabei eine zweite Bewegung des Untersuchungsobjekts 15 zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem Erfassen der zweiten Magnetresonanz-Messdaten beschreiben. Die rigiden Bewegungsparamete bestehen typischerweise aus drei Translationsparametern in Form eines Translationsvektors b, sowie drei Rotationsparametern in Form einer Rotationsmatrix A. Die rigiden Bewegungsparameter werden im gezeigten Fall im Ortsraum ermittelt.
  • Der weitere Verfahrensschritt 44 umfasst im gezeigten Fall einen ersten Teilschritt FT1, in welchem der erste k-Raum mittels einer Fourier-Transformation der ersten Magnetresonanz-Messdaten generiert wird. Gleichermaßen umfasst der weitere Verfahrensschritt 45 einen zweiten Teilschritt FT2, in welchem der zweite k-Raum mittels einer Fourier-Transformation der zweiten Magnetresonanz-Messdaten generiert wird. Derart stellen der erste k-Raum und der zweite k-Raum voneinander unabhängige eigenständige k-Räume dar. Anschließend wird in einem zweiten Teilschritt TR1 des weiteren Verfahrensschritts 44 der erste k-Raum anhand der ersten Bewegungsinformation derart transformiert, dass die erste Bewegung des Untersuchungsobjekts 15 im ersten k-Raum kompensiert wird. Gleichermaßen wird in einem zweiten Teilschritt TR2 des weiteren Verfahrensschritts 45 der zweite k-Raum anhand der zweiten Bewegungsinformation derart transformiert, dass die zweite Bewegung des Untersuchungsobjekts 15 im zweiten k-Raum kompensiert wird.
  • Zur Transformation des ersten bzw. zweiten k-Raums wird die erste bzw. zweite Bewegungsinformation, die gemäß 3 ja im Ortsraum ermittelt wurde, in den k-Raum überführt. Im Falle einer rigiden Transformation kann dazu folgendes Vorgehen eingesetzt werden, wenn F(ξ) die Fourier-Transformierte der Teilakquisition f(x) des ersten bzw. zweiten Teilbereichs ist:
    Eine Translation b der Teilakquisition im Bildraum entspricht einer Phasenmultiplikation des zugehörigen Frequenzraums bzw. k-Raums: f(x ± b) = exp(±2πibξ)F(ξ)
  • Eine Rotation der Teilakquisition im Bildraum um die Rotationsmatrix A entspricht der identischen Rotation im zugehörigen Frequenzraum bzw. k-Raum: F(f(Ax)) = Ff(Aξ)
  • Beide Transformationen (Translation und Rotation) lassen sich im zugehörigen Frequenzraum bzw. k-Raum auch derart darstellen: F(f(Ax + b)) = exp(2πib·A–Tξ) 1 / |detA|Ff(A–Tξ)
  • Die Translation führt dabei insbesondere lediglich zu einer einfachen Phasenmultiplikation im k-Raum und verändert keine Position der Messdaten im k-Raum. Dagegen kann die Rotationsoperation zu einer Rotation der Messdaten im k-Raum führen. Derart können Messdaten im k-Raum von der Rotation an Punkte im k-Raum versetzt werden, welche zwischen Gitterpunkten des k-Raums liegen. Die Rotation des k-Raums kann so eine Rücktransformation des k-Raums mittels einer Fast-Fourier-Transformation unmöglich machen.
  • Dagegen kann der Einsatz einer inversen nicht gleichmäßigen Fourier-Transformation das Überführen der Kombination des ersten transformierten k-Raums und des zweiten transformierten k-Raums in den Bildraum ermöglichen. Die inverse nicht gleichmäßige Fourier-Transformation ermöglicht dabei implizit die nötige Interpolation der Bilddaten auf das gleichmäßige Gitter. Dafür werden in einem ersten Teilschritt COMB des weiteren Verfahrensschritts 46 der erste transformierte k-Raum und der zweite transformierte k-Raum kombiniert. In einem zweiten Teilschritt NUFT erfolgt dann die inversen nicht gleichmäßigen Fourier-Transformation der Kombination des ersten transformierten k-Raums und des zweiten transformierten k-Raums zum Erzeugen der bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten, welche im weiteren Verfahrensschritt 47 bereitgestellt werden können. Bei dem Erzeugen der bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten können Intensitätsschwankungen und/oder eine Intensitätsverschiebung ausgeglichen werden.
  • 4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Bewegungskorrektur von Magnetresonanz-Messdaten, die während einer Magnetresonanz-Bildgebung eines Untersuchungsobjekts 15 mittels eines Magnetresonanzgeräts 11 erfasst werden. 5 zeigt eine exemplarische Illustration des in 4 beschriebenen Vorgehens gemäß der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die nachfolgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in 2, wobei bezüglich gleich bleibender Verfahrensschritte auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in 2 verwiesen wird. Im Wesentlichen gleich bleibende Verfahrensschritte sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert.
  • Die in 4 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst im Wesentlichen die Verfahrensschritte 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß 2. Zusätzlich umfasst die in 4 gezeigte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzliche Verfahrensschritte und Unterschritte. Denkbar ist auch ein zu 4 alternativer Verfahrensablauf, welcher nur einen Teil der in 4 dargestellten zusätzlichen Verfahrensschritte und/oder Unterschritte aufweist. Selbstverständlich kann auch ein zu 4 alternativer Verfahrensablauf zusätzliche Verfahrensschritte und/oder Unterschritte aufweisen.
  • Im in 4 bzw. 5 gezeigten Fall umfasst der Untersuchungsbereich exemplarisch 21 Schichten S0, S1, ..., S20. Weiterhin umfasst der Untersuchungsbereich exemplarisch sieben Teilbereiche, von welchen in sieben Teilakquisitionen M0, M1, M2, M3, M4, M5, M6 des weiteren Verfahrensschritts 41 jeweils die Magnetresonanz-Messdaten erfasst werden. In jeder der sieben Teilakquisitionen M0, M1, M2, M3, M4, M5, M6 sollen exemplarisch drei Schichten der 21 Schichten S0, S1, ..., S20 akquiriert werden. Im in 4 und 5 gezeigten Fall umfasst der Untersuchungsbereich also mehr als zwei Teilbereiche. Der Untersuchungsbereich umfasst also neben dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich einen dritten Teilbereich, einen vierten Teilbereich, usw. Weiterhin ist in 5 der Fall dargestellt, dass der Untersuchungsbereich einen Gehirnbereich des Untersuchungsobjekts umfasst. Die Bildmessung kann so unter Einsatz einer funktionellen Magnetresonanz-Technik erfolgen. Selbstverständlich ist das in 5 illustrierte Vorgehen nur als exemplarisch anzusehen.
  • In 5 ist der Fall dargestellt, dass zunächst vom Referenzbereich im weiteren Verfahrensschritt 40 alle Schichten des Untersuchungsbereichs akquiriert werden. Der Referenzbereich entspricht also dem gesamten Untersuchungsbereich. Anschließend sind die sieben Teilakquisitionen M0, M1, M2, M3, M4, M5, M6, welche zusammen den gesamten Untersuchungsbereich abtasten, dargestellt. Der erste Teilbereich, welcher in der ersten Teilakquisition M0 akquiriert wird, umfasst dabei eine erste Menge an ersten Schichten S0, S7, S14 des Untersuchungsbereichs. Der zweite Teilbereich, welcher in der zweiten Teilakquisition M1 akquiriert wird, umfasst dabei eine zweite Menge an zweiten Schichten S2, S9, S16 des Untersuchungsbereichs, usw. Die Teilakquisitionen M2, M3, M4, M5, M6 sind der Übersichtlichkeit halber in 5 kombiniert dargestellt, obwohl sie zeitlich aufeinanderfolgend akquiriert werden. Es ist in 5 erkennbar, dass die jeweiligen Schichten der Teilbereiche, beispielsweise die ersten Schichten S0, S7, S14 und die zweiten Schichten S2, S9, 16, zueinander räumlich verschachtelt angeordnet sind. Weiterhin können die jeweiligen Schichten, welche zu einer Teilakquisition M0, M1, M2, M3, M4, M5, M6 gehören jeweils eine mittels einer Simultanen-Mehrschichtmessung-Technik kohärent angeregte Schichtgruppe darstellen. So können beispielsweise die ersten Schichten S0, S7, S14 eine erste mittels einer Simultanen-Mehrschichtmessung-Technik kohärent angeregte Schichtgruppe darstellen und die zweiten Schichten S2, S9, 16 Schichten eine zweite mittels der Simultanen-Mehrschichtmessung-Technik kohärent angeregte Schichtgruppe darstellen, usw.
  • Im in 5 gezeigten Fall ist in der zweiten Teilakquisition M1 der Kopf des Untersuchungsobjekts 15 gegenüber den anderen Teilakquisitionen M0, M2, M3, M4, M5, M6 gekippt. Diese Bewegung ist selbstverständlich nur zur Illustration gedacht und stark vereinfacht für eine bessere Übersichtlichkeit dargestellt. Während den anderen Teilakquisitionen M0, M2, M3, M4, M5, M6 soll keine Bewegung des Untersuchungsobjekts 15 vorliegen. Mittels des vorgeschlagenen Vorgehens soll diese Kopfbewegung des Untersuchungsobjekts 15 in den Magnetresonanz-Messdaten kompensiert werden.
  • Dafür wird in einem weiteren Verfahrensschritt 48 separat für jeden der mehreren Teilbereiche jeweils eine Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und den jeweiligen Magnetresonanz-Messdaten, welche aus den mehreren Teilbereichen erfasst werden, ermittelt. Beispielsweise wird hierbei eine dritte Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und dritten Magnetresonanz-Messdaten, welche in der dritten Teilakquisition M2 aus dem dritten Teilbereich erfasst werden, ermittelt, usw. In einem weiteren Verfahrensschritt 49 werden mehrere separate k-Räume, welche die aus den mehreren Teilbereichen erfassten Magnetresonanz-Messdaten repräsentieren, anhand der jeweils zugehörigen Bewegungsinformation transformiert. Beispielsweise wird hierbei ein dritter k-Raum, welcher die dritten Magnetresonanz-Messdaten repräsentiert, anhand der dritten Bewegungsinformation transformiert. Die weiteren Verfahrensschritte 48, 49 werden im in 5 gezeigten Fall sieben Mal wiederholt, um die jeweils zu der Teilakquisition M0, M1, M2, M3, M4, M5, M6 gehörenden k-Räume separat voneinander hinsichtlich der Bewegung des Untersuchungsobjekts 15 zu korrigieren. Nach der siebenfachen Wiederholung liegen am Ende des weiteren Verfahrensschritts 49 sieben voneinander separate, insbesondere dreidimensionale, k-Räume vor, auf die die jeweilig zugehörigen Transformationen zur Kompensation der Bewegung des Untersuchungsobjekts angewandt wurden.
  • Wie man in 5 sieht, würde ein einfaches Zusammensetzen der mehreren bewegungskorrigierten Teilbereiche des Untersuchungsbereichs nach der Bewegungskorrektur im weiteren Verfahrensschritt 49 zu einer ungleichmäßigen Abtastung im Bildraum führen. So weicht die dargestellte Anatomie in den bewegungskorrigierten Schichten S2, S9, S16 der zweiten Akquisition M1 stark von der Anatomie, welche in den anderen Akquisitionen M0, M2, M3, M4, M5, M6 gemessen wird, ab. Es ist also eine geeignete Interpolation bei der Rückführung der mehreren transformierten k-Räume in den Bildräumen nötig. So wird in einem weiteren Verfahrensschritt 50 wird eine Kombination der mehreren transformierten k-Räume, beispielsweise des ersten transformierten k-Raums, des zweiten transformierten k-Raums und des dritten transformierten k-Raums, in einen Bildraum überführt, wobei die bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten erzeugt werden, welche in einem weiteren Verfahrensschritt 51 bereitgestellt werden können. Der Einsatz einer inversen nicht gleichmäßigen Fourier-Transformation kann dabei automatisch für die gewünschte Interpolation sorgen, so dass die bewegungskorrigierten Bilddaten, wie in 5 dargestellt, auf ein gleichmäßiges Raster interpoliert werden.
  • 4 sieht optional vor, dass in einem Verfahrensschritt CHECK zumindest ein k-Raum der mehreren k-Räume selektiert wird. Das Überführen der Kombination des ersten transformierten k-Raums, des zweiten transformierten k-Raums und des dritten transformierten k-Raums in den Bildraum im weiteren Verfahrensschritt 51 kann dann einen Ausschluss einer Berücksichtigung zumindest eines k-Raums aus der Menge des ersten transformierten k-Raums, des zweiten transformierten k-Raums und des dritten transformierten k-Raums umfassen. Derart können beispielsweise Ausreißer bei der Bewegungskorrektur verworfen werden.
  • 4 sieht weiterhin optional vor, dass das Bereitstellen der bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten im weiteren Verfahrensschritt 51 in einem Schiebefensterverfahren (Sliding-Window Verfahren) WINDOW erfolgt. Dafür werden insbesondere erste bewegungskorrigierte Magnetresonanz-Bilddaten anhand der in den Bildraum überführten Kombination des ersten transformierten k-Raums und des zweiten transformierten k-Raums erzeugt und bereitgestellt. Anschließend werden zweite bewegungskorrigierte Magnetresonanz-Bilddaten anhand der in den Bildraum überführten Kombination des ersten transformierten k-Raums, des zweiten transformierten k-Raums und des dritten transformierten k-Raum erzeugt und bereitgestellt, wobei das Bereitstellen der zweiten bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten zeitlich nach dem Bereitstellen der ersten bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten erfolgt.
  • Die in 2–4 dargestellten Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden von der Recheneinheit ausgeführt. Hierzu umfasst die Recheneinheit erforderliche Software und/oder Computerprogramme, die in einer Speichereinheit der Recheneinheit gespeichert sind. Die Software und/oder Computerprogramme umfassen Programmmittel, die dazu ausgelegt sind, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogramm und/oder die Software in der Recheneinheit mittels einer Prozessoreinheit der Recheneinheit ausgeführt wird.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung dennoch nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Setsompop et al. „Blipped-controlled aliasing in parallel imaging for simultaneous multislice echo planar imaging with reduced g-factor penalty.“, Magn Reson Med. 2012. 67(5):1210–1224 [0034]

Claims (18)

  1. Verfahren zu einer Bewegungskorrektur von Magnetresonanz-Messdaten, die während einer Magnetresonanz-Bildgebung eines Untersuchungsobjekts mittels eines Magnetresonanzgeräts erfasst werden, umfassend folgende Verfahrensschritte: – Durchführen einer Referenzmessung zu einem ersten Zeitpunkt während der Magnetresonanz-Bildgebung, wobei ein Referenzbereich erfasst wird, – Durchführen einer Bildmessung zeitlich nach dem ersten Zeitpunkt während der Magnetresonanz-Bildgebung, wobei Magnetresonanz-Messdaten aus mehreren Teilbereichen eines Untersuchungsbereichs erfasst werden, – Ermitteln einer ersten Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und ersten Magnetresonanz-Messdaten, welche aus einem ersten Teilbereich der mehreren Teilbereiche erfasst werden, – Ermitteln einer zweiten Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und zweiten Magnetresonanz-Messdaten, welche aus einem zweiten Teilbereich der mehreren Teilbereiche erfasst werden, – Transformieren eines ersten k-Raums, welcher die ersten Magnetresonanz-Messdaten repräsentiert, anhand der ersten Bewegungsinformation, – Transformieren eines zweiten k-Raums, welcher die zweiten Magnetresonanz-Messdaten repräsentiert, anhand der zweiten Bewegungsinformation, – Überführen einer Kombination des ersten transformierten k-Raums und des zweiten transformierten k-Raums in einen Bildraum, wobei bewegungskorrigierte Magnetresonanz-Bilddaten erzeugt werden und – Bereitstellen der bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei separat für jeden der mehreren Teilbereiche jeweils eine Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und den jeweiligen Magnetresonanz-Messdaten, welche aus den mehreren Teilbereichen erfasst werden, ermittelt wird, wobei mehrere separate k-Räume, welche die aus den mehreren Teilbereichen erfassten Magnetresonanz-Messdaten repräsentieren, anhand der jeweils zugehörigen Bewegungsinformation transformiert werden, und eine Kombination der mehreren transformierten k-Räume in einen Bildraum überführt werden, wobei die bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten erzeugt werden.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Überführen der Kombination des ersten transformierten k-Raums und des zweiten transformierten k-Raums in den Bildraum einen Einsatz einer inversen nicht gleichmäßigen Fourier-Transformation umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln der ersten Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und den ersten Magnetresonanz-Messdaten ein Ermitteln von ersten rigiden Transformationsparametern umfasst, anhand welcher der erste k-Raum transformiert wird, und wobei das Ermitteln der zweiten Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und den zweiten Magnetresonanz-Messdaten ein Ermitteln von zweiten rigiden Transformationsparametern umfasst, anhand welcher der zweite k-Raum transformiert wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste k-Raum mittels einer Fourier-Transformation der ersten Magnetresonanz-Messdaten generiert wird und der zweite k-Raum mittels einer Fourier-Transformation der zweiten Magnetresonanz-Messdaten generiert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Bewegungsinformation eine erste Bewegung des Untersuchungsobjekts zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem Erfassen der ersten Magnetresonanz-Messdaten beschreibt, wobei der erste k-Raum anhand der ersten Bewegungsinformation derart transformiert wird, dass die erste Bewegung des Untersuchungsobjekts im ersten k-Raum kompensiert wird, und wobei die zweite Bewegungsinformation eine zweite Bewegung des Untersuchungsobjekts zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem Erfassen der zweiten Magnetresonanz-Messdaten beschreibt, wobei der zweite k-Raum anhand der zweiten Bewegungsinformation derart transformiert wird, dass die zweite Bewegung des Untersuchungsobjekts im zweiten k-Raum kompensiert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste k-Raum und der zweite k-Raum voneinander unabhängige eigenständige k-Räume darstellen.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Teilbereich eine erste Menge an ersten Schichten des Untersuchungsbereichs darstellt und der zweite Teilbereich eine zweite Menge an zweiten Schichten des Untersuchungsbereichs darstellt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die ersten Schichten und die zweiten Schichten zueinander räumlich verschachtelt angeordnet sind.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8–9, wobei die ersten Schichten eine erste mittels einer Simultanen-Mehrschichtmessung-Technik kohärent angeregte Schichtgruppe darstellen und die zweiten Schichten eine zweite mittels der Simultanen-Mehrschichtmessung-Technik kohärent angeregte Schichtgruppe darstellen.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Untersuchungsbereich neben dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich einen dritten Teilbereich umfasst, wobei eine dritte Bewegungsinformation aus dem Referenzbereich und dritten Magnetresonanz-Messdaten, welche aus dem dritten Teilbereich erfasst werden, ermittelt werden, wobei ein dritter k-Raum, welcher die dritten Magnetresonanz-Messdaten repräsentiert, anhand der dritten Bewegungsinformation transformiert wird, wobei eine Kombination des ersten transformierten k-Raums, des zweiten transformierten k-Raums und des dritten transformierten k-Raums in einen Bildraum überführt wird, wobei die bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten erzeugt werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei erste bewegungskorrigierte Magnetresonanz-Bilddaten anhand der in den Bildraum überführten Kombination des ersten transformierten k-Raums und des zweiten transformierten k-Raums erzeugt und bereitgestellt werden und zweite bewegungskorrigierte Magnetresonanz-Bilddaten anhand der in den Bildraum überführten Kombination des ersten transformierten k-Raums, des zweiten transformierten k-Raums und des dritten transformierten k-Raum erzeugt und bereitgestellt werden, wobei das Bereitstellen der zweiten bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten zeitlich nach dem Bereitstellen der ersten bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten erfolgt.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11–12, wobei das Überführen der Kombination des ersten transformierten k-Raums, des zweiten transformierten k-Raums und des dritten transformierten k-Raums in den Bildraum einen Ausschluss einer Berücksichtigung zumindest eines k-Raums aus der Menge des ersten transformierten k-Raums, des zweiten transformierten k-Raums und des dritten transformierten k-Raums umfasst.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für die Referenzmessung eine Magnetresonanz-Sequenz mit ersten Sequenzparametern und für die Bildmessung eine Magnetresonanz-Sequenz mit zweiten Sequenzparametern verwendet wird, wobei die Magnetresonanz-Sequenz mit den ersten Sequenzparametern weniger sensitiv auf die Bewegung des Untersuchungsobjekts ist als die Magnetresonanz-Sequenz mit den zweiten Sequenzparametern.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Untersuchungsbereich einen Gehirnbereich des Untersuchungsobjekts umfasst und die Bildmessung unter Einsatz einer funktionellen Magnetresonanz-Technik erfolgt.
  16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei dem Erzeugen der bewegungskorrigierten Magnetresonanz-Bilddaten Intensitätsschwankungen und/oder eine Intensitätsverschiebung ausgeglichen werden.
  17. Magnetresonanzgerät, umfassend eine Referenzmessungseinheit, eine Bildmessungseinheit und eine Recheneinheit mit einer ersten Ermittlungseinheit, einer zweiten Ermittlungseinheit, einer ersten Transformationseinheit, einer zweiten Transformationseinheit, einer Überführungseinheit und einer Bereitstellungseinheit, wobei das Magnetresonanzgerät zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgelegt ist.
  18. Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher einer programmierbaren Recheneinheit eines Magnetresonanzgeräts ladbar ist, mit Programmcode-Mitteln, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1–16 auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Recheneinheit des Magnetresonanzgeräts ausgeführt wird.
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