DE19922461A1 - Operating method for nuclear resonance tomography apparatus by disturbing transverse magnetisation using additional high frequency pulse - Google Patents

Abstract

The method involves disturbing the transverse magnetisation outside a target volume to be investigated, using an additional spatially selective high frequency pulse after application of a high-frequency excitation pulse. The additional high-frequency pulse may be a layer-selective de-phasing pulse. The transverse magnetisation may be disturbed using two additional high frequency pulses. The additional pulse may have a suitable flip angle, a simultaneously switched, layer-selective field gradient, and be followed by a de-phasing gradient pulse.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kernresonanztomographen mit einem Unterdrücken von Bildartefakten, die durch störende Kernspins hervorgerufen werden, wobei eine Quermagnetisierung in einem interessierenden Raumbereich durch Anlegen eines schichtselektiven HF-Anregungsfeldpulses an Kernspins in Gegenwart von einem ersten Magnetfeldgradienten und einem polarisierenden Magnetfeld erzeugt wird und wobei nachfolgend durch einen schichtselektiven HF- Refokussierungspuls in Verbindung mit einem Magnetfeldgradienten ein Spin-Echo erzeugt wird.The invention relates to a method for operating a MRI scanners with a suppression of Image artifacts caused by disruptive nuclear spins be, with a transverse magnetization in one area of interest by creating a slice-selective RF excitation field pulses on nuclear spins in Presence of a first magnetic field gradient and one polarizing magnetic field is generated and where subsequently by a slice-selective HF Refocusing pulse in connection with a Magnetic field gradient, a spin echo is generated.

Die Kernresonanztomographie wird dazu eingesetzt, eine spektroskopische Information über eine Substanz zu erhalten. Eine Kombination der kernmagnetischen Resonanztomographie mit Techniken der Magnetresonanz- Bildgebung (Magnetic Resonance Imaging - MRI) ergibt ein räumliches Bild der chemischen Zusammensetzung der Substanz.Nuclear magnetic resonance imaging is used to obtain a spectroscopic information about a substance receive. A combination of the nuclear magnetic Resonance tomography with techniques of magnetic resonance Imaging (Magnetic Resonance Imaging - MRI) gives a spatial image of the chemical composition of the Substance.

Bei der Kernresonanztomographie werden Atomkerne, welche ein magnetisches Moment besitzen, durch ein extern angelegtes Magnetfeld ausgerichtet. Dabei führen die Kerne um die Richtung des Magnetfeldes eine Präzessions-Bewegung mit einer charakteristischen Kreisfrequenz (Larmor- Frequenz) aus. Die Larmor-Frequenz hängt von der Stärke des magnetischen Feldes und von den magnetischen Eigenschaften der Substanz, insbesondere der gyromagnetischen Konstante χ des Kerns ab. Die gyromagnetische Konstante χ ist eine für jede Atomart charakteristische Größe. Die Atomkerne weisen ein magnetisches Moment µ = χ × p auf, wobei p den Spin des Kerns bezeichnet.Nuclear magnetic resonance imaging uses atomic nuclei, which possess a magnetic moment through an external one applied magnetic field aligned. The cores lead a precession movement around the direction of the magnetic field with a characteristic angular frequency (Larmor  Frequency). The Larmor frequency depends on the strength of the magnetic field and magnetic properties the substance, especially the gyromagnetic constant χ the core. The gyromagnetic constant χ is one for characteristic size of each atom type. The atomic nuclei point a magnetic moment µ = χ × p, where p is the spin of the Called Kerns.

Eine zu untersuchende Substanz, beziehungsweise eine zu untersuchende Person, werden bei der Kernresonanztomographie einem gleichförmigen Magnetfeld unterworfen. Das gleichförmige Magnetfeld wird auch als Polarisationsfeld B_o und die Achse des gleichförmigen Magnetfeldes als z-Achse bezeichnet. Die individuellen magnetischen Momente der Spins in dem Gewebe präzedieren mit ihrer charakteristischen Larmor-Frequenz zu der Achse des gleichförmigen Magnetfeldes.A substance to be examined, or a person to be examined, is subjected to a uniform magnetic field in nuclear magnetic resonance imaging. The uniform magnetic field is also referred to as the polarization field B _o and the axis of the uniform magnetic field as the z-axis. The individual magnetic moments of the spins in the tissue precess with their characteristic Larmor frequency to the axis of the uniform magnetic field.

Ein Nettomagnetmoment M_z wird in der Richtung des Polarisationsfeldes erzeugt, wobei jedoch die zufällig orientierten Magnetkomponenten in der Ebene senkrecht hierzu (x-y-Ebene) einander aufheben. Nach Anlegen des gleichförmigen Magnetfeldes wird zusätzlich ein Anregungsfeld B₁ erzeugt. Das Anregungsfeld B₁ ist in der x-y-Ebene polarisiert und weist eine Frequenz auf, die nahe an der Larmor-Frequenz liegt. Hierdurch kann das Nettomagnetmoment M_z in die x-y-Ebene gekippt werden, so daß ein quermagnetisches Moment M_t entsteht. Das quermagnetische Moment M_t rotiert in der x-y-Ebene.A net magnetic moment M _z is generated in the direction of the polarization field, but the randomly oriented magnetic components in the plane perpendicular to it (xy plane) cancel each other out. After applying the uniform magnetic field, an excitation field B ₁ is additionally generated. The excitation field B ₁ is polarized in the xy plane and has a frequency that is close to the Larmor frequency. As a result, the net magnetic moment M _z can be tilted into the xy plane, so that a transverse magnetic moment M _t arises. The transverse magnetic moment M _t rotates in the xy plane.

Durch eine zeitliche Variation des Anregungsfeldes können verschiedene zeitliche Abfolgen des quermagnetischen Moments M_t erzeugt werden.Different temporal sequences of the transverse magnetic moment M _t can be generated by varying the excitation field over time.

Insbesondere in der medizinischen Forschung besteht ein Bedürfnis, Informationen über anatomische Strukturen, räumliche Verteilungen von Substanzen ebenso wie über die Gehirnaktivität oder im weiteren Sinne Informationen über Blutfluß oder Deoxyhämoglobinkonzentrationsänderungen in tierischen und menschlichen Organen zu erlangen.There is a particularly in medical research Need, information about anatomical structures, spatial distributions of substances as well as over the Brain activity or in a broader sense information about Blood flow or deoxyhemoglobin concentration changes in to obtain animal and human organs.

Eine schnelle Magnetresonanz-Bildgebung (Magnetic Resonance Imaging - MRI) und Magnetresonanzspektroskopie (Magnetic Resonance Spectroscopy - MRS) machen es möglich, eine regionale Hämodynamik mit Veränderungen in Blutvolumina und Blutzuständen sowie Änderungen des Stoffwechsels in vivo in Abhängigkeit von einer Gehirnaktivität zu untersuchen, siehe: S. Posse et. al.: Functional Magnetic Resonance Studies of Brain Activation; Seminars in Clinical Neuropsychiatry, Vol. 1, No 1, 1996; p. 76-88.Fast magnetic resonance imaging (Magnetic Resonance Imaging - MRI) and magnetic resonance spectroscopy (Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS) make it possible regional hemodynamics with changes in blood volumes and Blood conditions and changes in metabolism in vivo in To investigate dependence on brain activity see: S. Posse et. al .: Functional Magnetic Resonance Studies of Brain Activation; Seminars in clinical Neuropsychiatry, Vol. 1, No 1, 1996; p. 76-88.

Durch NMR-Bildgebungsmethoden werden Schichten oder Volumina selektiert, die unter dem geeigneten Einstrahlen von Hochfrequenzimpulsen und dem Anlegen von magnetischen Gradientenfeldern ein Meßsignal liefern, welches digitalisiert und in einem zwei- oder dreidimensionalen Feld im Meßcomputer gespeichert wird.Using NMR imaging methods, layers or Volumes selected under the appropriate irradiation of high frequency pulses and the application of magnetic Deliver a measurement signal to gradient fields, which digitized and in a two or three dimensional Field is saved in the measuring computer.

Aus den aufgenommenen Rohdaten wird durch eine zwei- oder dreidimensionale Fourier-Transformation die gewünschte Bildinformation gewonnen (rekonstruiert). The raw data recorded is converted into a two or three-dimensional Fourier transform Image information obtained (reconstructed).  

Ein rekonstruiertes Schichtbild besteht aus Pixeln, ein Volumendatensatz aus Voxeln. Ein Pixel ist ein zweidimensionales Bildelement, beispielsweise ein Quadrat. Das Bild ist aus den Pixeln zusammengesetzt. Ein Voxel ist ein dreidimensionales Volumenelement, beispielsweise ein Quader, der - meßtechnisch bedingt - keine scharfen Grenzen aufweist. Die Abmessungen eines Pixels liegen in der Größenordnung von 1 mm², die eines Voxels von 1 mm³. Die Geometrien und Ausdehnungen können variabel sein.A reconstructed slice image consists of pixels, a volume data set consists of voxels. A pixel is a two-dimensional picture element, for example a square. The image is composed of the pixels. A voxel is a three-dimensional volume element, for example a cuboid, which - due to measurement technology - has no sharp boundaries. The dimensions of a pixel are of the order of 1 mm ² , those of a voxel of 1 mm ³ . The geometries and dimensions can be variable.

Da aus experimentellen Gründen bei Schichtbildern niemals von einer streng zweidimensionalen Ebene ausgegangen werden kann, wird häufig auch hier der Begriff Voxel ( = Volume element = Volumenelement) verwendet, welcher besagt, daß die Bildebenen eine Eindringtiefe in die dritte Dimension haben.Because for experimental reasons never with slice images be assumed from a strictly two-dimensional level , the term voxel (= volume element = volume element), which says that the image planes penetrate the third dimension to have.

Aufgrund großer Unterschiede der Signalintensitäten einzelner chemischer Substanzen, chemischer Verschiebung und von Bewegungen eines Meßobjektes können bei Bildgebung und Spektroskopie Lokalisationsartefakte entstehen.Due to large differences in signal intensities individual chemical substances, chemical shift and of the movements of a measurement object during imaging and spectroscopy localization artifacts arise.

Insbesondere bei Untersuchungen des Gehirns ist es erforderlich, Signale von Substanzen, die außerhalb des Gehirns lokalisiert sind, zu unterdrücken. Bei Magnetresonanz mit Protonen (¹H) sind diese Substanzen beispielsweise Lipide, welche ¹H enthalten.Especially when examining the brain, it is necessary to suppress signals from substances that are located outside the brain. In the case of magnetic resonance with protons ( ¹ H), these substances are, for example, lipids which contain ¹ H.

Bei spektroskopischen Untersuchungen des Gehirns ist die auch als Lipidunterdrückung bezeichnete Unterdrückung von Signalen von Substanzen, die außerhalb des Gehirns lokalisiert sind, erforderlich, weil die hierdurch hervorgerufenen Signale sehr viel größer sein können als Signale in zu untersuchenden Gehirnregionen.In spectroscopic examinations of the brain that is also known as lipid suppression Signals from substances outside the brain  are localized, necessary because of this generated signals can be much larger than Signals in brain regions to be examined.

Ein räumlich lokalisiertes Spektrum wird durch eine Signalunterdrückung in Regionen außerhalb eines zu untersuchenden Volumens erzielt. Derartige Techniken werden als Single-Voxel-Techniken bezeichnet.A spatially localized spectrum is represented by a Signal suppression in regions outside of one too investigating volume achieved. Such techniques will referred to as single voxel techniques.

Eine bekannte Single-Voxel-Technik namens STEAM ist in den folgenden Artikeln beschrieben:
A well-known single voxel technique called STEAM is described in the following articles:

• - Granot J. (1986): Selected volume excitation using stimulated echoes (VEST) Applications to spatially localized spectroscopy and imaging; J. Magn. Reson., 70: p. 488-492;Granot J. (1986): Selected volume excitation using stimulated echoes (VEST) Applications to spatially localized spectroscopy and imaging; J. Magn. Reson., 70: p. 488-492;
• - Kimmich R, Hoepfel D. (1987): Volume selective multipulse spin echo spectroscopy. J. Magn. Reson., 72: p. 379-384;- Kimmich R, Hoepfel D. (1987): Volume selective multipulse spin echo spectroscopy. J. Magn. Reson., 72: p. 379-384;
• - Frahm J, Merboldt KD, Haenicke W. (1987): Localized proton spectroscopy using stimulated echoes. J. Magn. Reson., 72: p. 502-508.- Frahm J, Merboldt KD, Haenicke W. (1987): Localized proton spectroscopy using stimulated echoes. J. Magn. Reson., 72: p. 502-508.

Eine weitere Volumenlokalisationsmethode mit einer Single- Voxel-Technik namens PRESS ist in der U. S.-Patentschrift 4 480 228 von Bottomley PA. (1984): "Selective volume method for performing localized NMR spectroscopy" offenbart.Another volume localization method with a single Voxel technique called PRESS is in U.S. Patent 4 480 228 of Bottomley PA. (1984): "Selective volume method for performing localized NMR spectroscopy ".

Eine andere bekannte Volumenlokalisationsmethode mit einer Single-Voxel-Technik ist dargestellt in dem Kapitel von Ordidge RJ, Bendall MR, Gordon RE, Conelly A.: Volume selection for in-vivo biological spectroscopy des Buches: Magnetic Resonance in Biology and Medicine, Herausgeber: Govil, Khetrapal and Saran, New Delhi, India, Tata McGraw- Hill Publishing Co. Ltd., p. 387 (1985).Another known volume localization method with one  Single voxel technology is shown in the chapter of Ordidge RJ, Bendall MR, Gordon RE, Conelly A .: Volume selection for in-vivo biological spectroscopy of the book: Magnetic Resonance in Biology and Medicine, publisher: Govil, Khetrapal and Saran, New Delhi, India, Tata McGraw- Hill Publishing Co. Ltd., p. 387 (1985).

Die bekannten Single-Voxel-Techniken weisen gegenüber einer spektroskopischen Bildgebung den Nachteil auf, daß eine Untersuchung der räumlichen Verteilung von chemischen Substanzen nur eingeschränkt möglich ist. Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren ist eine Begrenzung der Signalunterdrückung außerhalb eines Zielvolumens durch Imperfektionen der Schichtselektion, wobei eine geringe Lipidunterdrückung erzielt wird und/oder wobei eine Selektion lediglich von rechteckigen Zielvolumina möglich ist.The known single voxel techniques point towards one spectroscopic imaging the disadvantage that a Investigation of the spatial distribution of chemical Substances is only possible to a limited extent. Another The disadvantage of the known methods is a limitation of the Signal suppression outside of a target volume Imperfections of the layer selection, being a minor Lipid suppression is achieved and / or being a Selection of only rectangular target volumes possible is.

Insbesondere bei kurzen Echozeiten ist es schwierig, Störungen durch Signale von periphären Lipiden, die eine kurze Relaxationszeit T₂ aufweisen, zu vermeiden.Especially with short echo times, it is difficult to avoid interference from signals from peripheral lipids that have a short relaxation time T ₂ .

Es ist bekannt, den Einfluß der Lipid-Verunreinigung durch die Wahl von langen Echozeiten zu verringern.It is known to be influenced by lipid contamination reduce the choice of long echo times.

Ausführungsbeispiele sind in den nachfolgenden Artikeln genannt:
Exemplary embodiments are mentioned in the following articles:

• - Frahm J, Bruhn H, Gyngell ML, Merboldt KD, Haenicke W, Sauter R. (1989): Localized high resolution proton NMR spectroscopy using stimulated echoes. Initial application to human brain in vivo. Magn. Reson. Med.): p. 79-93.- Frahm J, Bruhn H, Gyngell ML, Merboldt KD, Haenicke W, Sauter R. (1989): Localized high resolution proton NMR spectroscopy using stimulated echoes. Initial application  to human brain in vivo. Magn. Reson. Med.): P. 79-93.
• - Frahm J, Bruhn H, Haenicke W, Merboldt KD, Mursch K, Markakais E. (1991): Localized proton NMR spectroscopy of brain tumors using short echo time STEAM sequences. J. Comp. Assist. Tomogr., 15 (6), p. 915-922.- Frahm J, Bruhn H, Haenicke W, Merboldt KD, Mursch K, Markakais E. (1991): Localized proton NMR spectroscopy of brain tumors using short echo time STEAM sequences. J. Comp. Assist. Tomogr., 15 (6), p. 915-922.
• - Moonen CTW, Sobering G, von Zijl PCM, Gillen J, von Kienlin M, Bizzi A. (1992): Proton spectroscopic imaging of human brain. J. Magn. Reson., 98 (3): p. 556-575.- Moonen CTW, Sobering G, from Zijl PCM, Gillen J, from Kienlin M, Bizzi A. (1992): Proton spectroscopic imaging of human brain. J. Magn. Reson., 98 (3): p. 556-575.

Eine spektroskopische Bildgebung ist mit dem Problem verbunden, daß die zu untersuchenden Raumbereiche (VOI) in die Nähe von peripheren, Lipide enthaltenden Regionen reichen.Spectroscopic imaging is with the problem connected that the areas to be examined (VOI) in the proximity of peripheral regions containing lipids pass.

Ferner ist eine gezielte räumliche Lokalisation des zu untersuchenden Zielvolumens durch eine Kombination von Volumenanregungen und räumlicher Unterdrückung von umliegenden Regionen aus den nachfolgenden Veröffentlichungen bekannt:
Furthermore, a targeted spatial localization of the target volume to be examined by a combination of volume excitation and spatial suppression of surrounding regions is known from the following publications:

• - Connelly A, Counsell C, Lohmann JAB, Ordidge R. (1988): Outer volume suppressed image related in vivo spectroscopy (Osiris): A high sensivity localization technique. J. Magn. Reson., 78 (3): p. 519-525.- Connelly A, Counsell C, Lohmann JAB, Ordidge R. (1988): Outer volume suppressed image related in vivo spectroscopy (Osiris): A high sensivity localization technique. J. Magn. Reson., 78 (3): p. 519-525.
• - Singh S. Rutt BK, Henkelmann RM (1990). Projection presaturation: A fast and accurate technique for multidimensional spatial localization. J. Magn. Reson. 87: p. 567-583. - Singh S. Rutt BK, Henkelmann RM (1990). Projection presaturation: A fast and accurate technique for multidimensional spatial localization. J. Magn. Reson. 87: p. 567-583.  
• - Duyn JH, Gillen J, Sobering G, von Zijl PCM, Moonen CTW. (1993): Multisection proton MR spectroscopic imaging of the brain. Radiology 188: p. 277-282.- Duyn JH, Gillen J, Sobering G, by Zijl PCM, Moonen CTW. (1993): Multisection proton MR spectroscopic imaging of the brain. Radiology 188: p. 277-282.
• - Shungu D, Glickson JD. (1994): Band-Selective Spin Echoes for in vivo Localized ¹H NMR Spectroscopy. Magn. Reson. Med., 32 (3): p. 277-284.- Shungu D, Glickson JD. (1994): Band-Selective Spin Echoes for in vivo Localized ¹ H NMR Spectroscopy. Magn. Reson. Med., 32 (3): p. 277-284.
• - Chen YJ, Rachamadugu S. Fernandez EJ. (1997): Three dimensional outer volume suppression for short echo time in vivo ¹H spectroscopic imaging in rat brain. Magn. Reson. Imag. 15: p. 839-845.- Chen YJ, Rachamadugu S. Fernandez EJ. (1997): Three dimensional outer volume suppression for short echo time in vivo ¹ H spectroscopic imaging in rat brain. Magn. Reson. Imag. 15: p. 839-845.
• - Posse, S. Schuhknecht, B, Smith, B, von Zijl, PCM, Herschkowitz, N, Moonen, CTW. (1993): "Short-echo-time proton spectroscopic imaging", J. of Comp. Assist. Tomogr., 15: p. 839-845.- Posse, S. Schuhknecht, B, Smith, B, from Zijl, PCM, Herschkowitz, N, Moonen, CTW. (1993): "Short echo time proton spectroscopic imaging ", J. of Comp. Assist. Tomogr., 15: p. 839-845.

Eine dreidimensionale spektroskopische Bildgebung mit Lipidunterdrückung durch globale Inversion des Signals unter Ausnutzung von Unterschieden der longitudinalen Relaxation zwischen einzelnen chemischen Substanzen ist in dem Artikel von Adalsteinsson, E., Irarrazabal, P., Spielman, DM., Macovski, A. (1995): Three-Dimensional Spectroscopic Imaging with Time-Varying Gradients; Magn. Reson. Med., 33: p. 461-466, beschrieben.A three-dimensional spectroscopic imaging with Lipid suppression through global inversion of the signal taking advantage of differences in longitudinal Relaxation between individual chemical substances is in the article by Adalsteinsson, E., Irarrazabal, P., Spielman, DM., Macovski, A. (1995): Three-Dimensional Spectroscopic Imaging with Time-Varying Gradients; Magn. Reson. Med., 33: p. 461-466.

Eine verbesserte Wasser- und Lipidunterdrückung durch spektral selektive Dephasierungspulse ist als BASING- Technik bekannt. Eine Beschreibung der BASING-Technik findet sich in Star-Lack J, Nelson SJ, Kurhanewicz J, Huang R, Vigneron D. (1997): Improved water and lipid suppression for 3D PRESS CSI using RF Band selective inversion with gradient dephasing (BASING). Magn. Reson. Med. 38: p. 311-­ 321.Improved water and lipid suppression spectrally selective dephasing pulses is as BASING Technology known. A description of the BASING technique  can be found in Star-Lack J, Nelson SJ, Kurhanewicz J, Huang R, Vigneron D. (1997): Improved water and lipid suppression for 3D PRESS CSI using RF Band selective inversion with gradient dephasing (BASING). Magn. Reson. Med. 38: p. 311- 321.

Das BASING-Verfahren beinhaltet einen frequenzselektiven Refokussierungspuls in Verbindung mit unmittelbar vorher und nachher geschalteten Gradientenpulsen entgegengesetzten Vorzeichens, was zu einer Dephasierung führt.The BASING process includes a frequency selective Refocusing pulse in connection with immediately before and opposite gradient pulses switched afterwards Sign, which leads to dephasing.

Ferner ist bekannt, mit funktionaler Kernmagnetresonanz eine neuronale Aktivierung zu untersuchen. Die neuronale Aktivierung äußert sich in einer Zunahme des Blutflusses in aktivierten Gehirnarealen, wobei es zu einer Abnahme der Deoxyhämoglobinkonzentration kommt. Deoxyhämoglobin (DOH) ist ein paramagnetischer Stoff, welcher die Magnetfeldhomogenität verringert und damit die Signalrelaxation beschleunigt. Sinkt die DOH-Konzentration aufgrund einer einen Blutfluß auslösenden Gehirnaktivität, so wird die Signalrelaxation in den aktiven Arealen des Gehirns moduliert. Angeregt werden in erster Linie die Protonen des Wasserstoffes im Wasser. Eine Lokalisation von Gehirnaktivität wird ermöglicht, indem eine Untersuchung mit funktionalen NMR-Methoden angewendet wird, welche das NMR-Signal mit einer Zeitverzögerung (Echo-Zeit) messen. Dies wird auch als suszeptibilitätsempfindliche Messung bezeichnet. Der biologische Wirkmechanismus ist in der Literatur unter dem Namen BOLD-Effekt (Blood Oxygen Level Dependent-Effekt) bekannt und führt bei suszeptibilitätsempfindlichen magnetischen Resonanzmessungen bei einer Feldstärke eines statischen, beispielsweise 1,5 Tesla starken Magnetfeldes, zu bis ca. 10%igen Schwankungen der Bildhelligkeit in aktivierten Hirnregionen. Anstelle des endogenen Kontrastmittels DOH können auch andere Kontrastmittel treten, die eine Änderung in der Suszeptibilität hervorrufen. Auch hier ist eine Unterdrückung von Lipidsignalen vorteilhaft. Dabei wird vorzugsweise eine frequenzselektive Lipid-Vorsättigung angewendet.It is also known to have functional nuclear magnetic resonance to investigate neuronal activation. The neural Activation manifests itself in an increase in blood flow activated areas of the brain, causing a decrease in Deoxyhemoglobin concentration is coming. Deoxyhemoglobin (DOH) is a paramagnetic substance, which the Magnetic field homogeneity reduced and thus the Signal relaxation accelerates. The DOH concentration drops due to brain activity that triggers blood flow, so the signal relaxation in the active areas of the Brain modulated. It is primarily those that are stimulated Protons of hydrogen in water. A localization of Brain activity is made possible by an examination is used with functional NMR methods, which the Measure the NMR signal with a time delay (echo time). This is also called a susceptibility sensitive measurement designated. The biological mechanism of action is in the Literature under the name BOLD effect (Blood Oxygen Level Dependent effect) known and leads susceptibility sensitive magnetic  Resonance measurements at a field strength of a static, for example 1.5 Tesla strong magnetic field, up to approx. 10% fluctuations in the image brightness in activated Brain regions. Instead of the endogenous contrast agent DOH other contrast agents can also occur that change evoke in susceptibility. Here is one too Suppression of lipid signals advantageous. Doing so preferably frequency selective lipid presaturation applied.

Bei der Bildgebungsmethode handelt es sich vorzugsweise um eine spektroskopische Echo-Planar-Bildgebungsmethode, insbesondere um eine wiederholte zweidimensionale Echo- Planar-Bildgebungsmethode, welche aus einer wiederholten Anwendung einer zweidimensionalen Echo-Planar-Bildkodierung besteht. Eine räumliche Kodierung erfolgt in einem möglichst kurzen Zeitraum, welcher während eines Signalabfalls mehrfach wiederholt wird und vorzugsweise 20 bis 100 ms beträgt. Durch die mehrfache Wiederholung der Echo-Planar-Kodierung während eines Signalabfalls wird ein Verlauf des Signalabfalls in der Abfolge von rekonstruierten Einzelbildern dargestellt.The imaging method is preferably a spectroscopic echo planar imaging method, especially a repeated two-dimensional echo Planar imaging method, which consists of a repeated Use of two-dimensional echo planar image coding consists. Spatial coding is done in one period as short as possible, which during a Signal drop is repeated several times and preferably 20 is up to 100 ms. By repeating the Echo planar coding during a signal drop becomes one Course of the signal drop in the order of reconstructed single images.

Eine Implementierung einer besonders vorteilhaften Variante dieser Methode wird als TURBO-PEPSI bezeichnet, wobei PEPSI für Proton-Echo-Planar-Spectroscopic-Imaging steht. Die spektroskopische Bildgebung mit der PEPSI-Methode erlaubt es, Bilder von Stoffwechselkomponenten in hoher Zeitauflösung zu messen. Die PEPSI-Methode ist in den Artikeln von Posse S. DeCarli CS, LeBihan D. (1994): "3D Echo-Planar MR Spectroscopic imaging at short echo times in human brain", Radiology, 192: p. 733-738 und Posse S. Tedeschi G, Risinger R, Ogg R, LeBihan D. (1995): "High Speed 1H spectroscopic imaging", Magnetic Resonance in Medicine, 33: p. 34-40 dargestellt.An implementation of a particularly advantageous variant This method is called TURBO-PEPSI, where PEPSI stands for Proton-Echo-Planar-Spectroscopic-Imaging. The spectroscopic imaging allowed with the PEPSI method it, pictures of metabolic components in high Measure time resolution. The PEPSI method is in the Articles by Posse S. DeCarli CS, LeBihan D. (1994): "3D Echo-Planar MR Spectroscopic imaging at short echo times in  human brain ", Radiology, 192: p. 733-738 and Posse S. Tedeschi G, Risinger R, Ogg R, LeBihan D. (1995): "High Speed 1H spectroscopic imaging ", Magnetic Resonance in Medicine, 33: p. 34-40.

Im Gehirn und in anderen Organen können Restsignale von peripheren Regionen mit einer hohen Lipidkonzentration zu erheblichen spektralen Artefakten führen, welche die Interpretation und Quantifizierung einschränken.Residual signals from in the brain and other organs can peripheral regions with a high lipid concentration too significant spectral artifacts that cause the Limit interpretation and quantification.

Ein Verfahren mit einer Verbesserung der räumlichen Lokalisation unter Verwendung eines stimulierten Echos ist in der U.S.-Patentschrift 5 709 208 von Posse S, LeBihan D.: "Method and System for Multidimensional Localization and for Rapid Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging", dargestellt. Dieses Verfahren erlaubt eine flexiblere Wahl des unterdrückten Volumens ebenso wie eine schnelle Datenerfassung zur Erzeugung von spektroskopischen Bildern. Die Auswahl des zu untersuchenden Volumens erfolgt durch eine räumliche Vorunterdrückungssequenz, eine nachfolgende stimulierte Echo-Sequenz und eine während einer TM-Periode wiederholte Unterdrückungssequenz. Die Vorunterdrückungssequenz beinhaltet eine räumliche Unterdrückungssequenz für eine selektive Sättigung ausgewählter Schichten, welche eine Schicht, die durch die stimulierte Echo-Sequenz ausgewählt wird, schneiden. Eine derartige wiederholte räumliche Dephasierung ist jedoch nicht mit der Spin-Echo-Methode möglich.A process with an improvement in spatial Localization using a stimulated echo in U.S. Patent 5,709,208 to Posse S, LeBihan D .: "Method and System for Multidimensional Localization and for Rapid Magnetic Resonance Spectroscopic Imaging ", shown. This procedure allows a more flexible choice of the suppressed volume as well as a quick one Data acquisition for the generation of spectroscopic images. The volume to be examined is selected by a spatial pre-suppression sequence, a subsequent one stimulated echo sequence and one during a TM period repeated suppression sequence. The Pre-suppression sequence includes a spatial one Suppression sequence for selective saturation selected layers, which is a layer defined by the stimulated echo sequence is selected, cut. A however, such repeated spatial dephasing is not possible with the spin echo method.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Verfahren dahingehend weiter zu entwickeln, daß eine möglichst genaue räumliche Selektion eines Zielvolumens oder mehrerer Zielvolumina erreicht werden kann.The invention has for its object the known To further develop methods so that a  spatial selection of a target volume as accurate as possible or several target volumes can be achieved.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem gattungsgemäßen Verfahren außerhalb wenigstens eines zu untersuchenden Zielvolumens die Quermagnetisierung nach Anlegen des HF-Anregungsfeldpulses durch wenigstens einen zusätzlichen ortsselektiven HF-Puls gestört wird.According to the invention this object is achieved in that a generic method outside at least one the target volume to be examined after the transverse magnetization Applying the RF excitation field pulse by at least one additional location-selective RF pulse is disturbed.

Vorzugsweise wird der zusätzliche HF-Puls in Verbindung mit einem schichtselektiven Gradientenpuls erzeugt.The additional RF pulse is preferably used in conjunction with generates a slice-selective gradient pulse.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Spin-Echo- Methode, bei der in verschiedenen Raumbereichen unterschiedliche Anzahlen von ortsselektiven HF-Pulsen wirksam werden. Insbesondere wird in Bereichen, deren Signale unterdrückt werden sollen, nach Signalanregung wenigstens ein zusätzlicher HF-Puls in Verbindung mit einem schichtselektiven Gradientenpuls und mit einem Dephasierungsgradientenpuls wirksam. Hierdurch wird eine Refokussierung des Spin-Echos in diesen weiteren Raumbereichen zerstört.The invention relates in particular to a spin echo Method in different room areas different numbers of location-selective RF pulses be effective. In particular, in areas whose Signals should be suppressed after signal excitation at least one additional RF pulse in connection with one slice-selective gradient pulse and with a Dephasing gradient pulse effective. This will create a Refocusing the spin echo in these others Areas destroyed.

Eine besonders wirksame Unterdrückung von störenden Artefakten läßt sich dadurch erreichen, daß außerhalb des zu untersuchenden Zielvolumens die Quermagnetisierung durch wenigstens zwei zusätzliche HF-Pulse gestört wird.A particularly effective suppression of disturbing Artifacts can be achieved in that outside the the target volume to be examined by the transverse magnetization at least two additional RF pulses are disturbed.

Es ist zweckmäßig, daß nach Anlegen des HF- Anregungsfeldpulses wenigstens einer der gegebenenfalls mehreren zusätzlichen HF-Pulse mit einem geeigneten Flip- Winkel, einem im wesentlichen gleichzeitig geschalteten schichtselektiven Feldgradienten und mit einem nachfolgenden Dephasierungsgradientenpuls erzeugt wird. Dies führt zu einer besonders wirksamen Spin-Echo- Dephasierung.It is advisable that after applying the HF Excitation field pulse of at least one of the possibly several additional RF pulses with a suitable flip  Angle, an essentially simultaneously switched slice-selective field gradients and with a subsequent dephasing gradient pulse is generated. This leads to a particularly effective spin echo Dephasing.

Das Verfahren kann beispielsweise mit einem 180 Grad Puls als Echodephasierungspuls durchgeführt werden. Für eine Implementierung eines 90 Grad Dephasierungspulses ist die Gradientendephasierungsschaltung leicht zu modifizieren.The method can, for example, with a 180 degree pulse be performed as an echode phasing pulse. For one Implementation of a 90 degree dephasing pulse is the Gradient dephasing circuit easily modified.

Die Erfindung erlaubt eine kombinierte, insbesondere wiederholte, räumliche Dephasierung in Verbindung mit einer Spin-Echo-Methode. Hierdurch werden die räumliche Selektivität und Unterdrückung von peripheren Regionen stark erhöht.The invention allows a combined, in particular repeated spatial dephasing in connection with a Spin echo method. This will make the spatial Selectivity and suppression of peripheral regions greatly increased.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen.Other advantages, special features and practical Further developments of the invention result from the subsequent representation of a preferred Embodiment with reference to the drawings.

Von den Zeichnungen zeigtFrom the drawings shows

Fig. 1 eine Pulssequenz mit einer Vorsättigung (Presat), einer Schichtanregung (π/2), einer Schichtrefokussierung (π) und einer doppelten Echodephasierung (ED-1, ED-2) in N Schichten mit Gradientenfeldern G_x, G_y und G_z und Fig. 1 is a pulse sequence with a presaturation (PRESAT), a layer excitation (π / 2), a Schichtrefokussierung (π) and a double Echodephasierung (ED-1, ED-2) _x in N layers with gradient fields G, G _y and G _z and

Fig. 2 eine Prinzipskizze einer bevorzugten räumlichen Unterdrückung. Fig. 2 is a schematic diagram of a preferred spatial suppression.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Pulssequenz wird das erfindungsgemäße Lokalisationsprinzip beispielhaft in Verbindung mit der PEPSI-Methode beschrieben. Eine Anwendung des Lokalisationsprinzips ist jedoch unabhängig von der PEPSI-Methode auch bei anderen Verfahren der Kernresonanztomographie einsetzbar.In the pulse sequence shown in FIG. 1, the localization principle according to the invention is described by way of example in connection with the PEPSI method. However, regardless of the PEPSI method, the localization principle can also be used in other methods of nuclear magnetic resonance imaging.

Die dargestellte PEPSI-Pulssequenz enthält folgende Pulssequenzmodule: Ein mit Presat bezeichnetes Pulssequenzmodul beinhaltet vier nicht dargestellte Wasserunterdrückungspulse und eine 20 Millisekunden dauernde Periode von acht räumlich selektiven Vorsättigungspulsen. Ein nachfolgender π/2-Puls regt beispielsweise eine axiale Schicht an. Danach folgt eine etwa 32 Millisekunden dauernde Periode von acht räumlich selektiven Echo-Dephasierungspulsen (ED-1), durch welche periphere Lipid-Regionen unterdrückt werden. Darauf folgt ein π-Puls. Nach der Signaldefokussierung und dem π-Puls in der durch den Anregungspuls ausgewählten Schicht folgt eine weitere, etwa 32 Millisekunden dauernde Periode von acht räumlich selektiven Echodephasierungspulsen (ED-2). Danach folgt eine PEPSI-Kodierung.The PEPSI pulse sequence shown contains the following Pulse Sequence Modules: One labeled Presat Pulse sequence module contains four not shown Water suppression pulses and a 20 millisecond lasting period of eight spatially selective Presaturation pulses. A subsequent π / 2 pulse stimulates for example an axial layer. Then comes one about 32 millisecond period of eight spatially selective echo dephasing pulses (ED-1) through which peripheral lipid regions can be suppressed. It follows a π pulse. After the signal defocusing and the π pulse in the layer selected by the excitation pulse is followed by a another period of eight, approximately 32 milliseconds spatially selective echode phasing pulses (ED-2). After that PEPSI coding follows.

Im einzelnen wird das Verfahren wie folgt durchgeführt:
Nach einer Signalanregung durch einen π/2-Puls befindet sich ein zu untersuchendes Spinsystem in einer zu einem Hauptmagnetfeld transversalen Ebene und dephasiert durch Wirkung von T2-Relaxation, chemischer Verschiebung, J- Kopplung, Diffusion und statischen Magnetfeldinhomogenitäten.The procedure is as follows:
After signal excitation by a π / 2 pulse, a spin system to be examined is located in a plane transverse to a main magnetic field and is dephased by the action of T2 relaxation, chemical shift, J coupling, diffusion and static magnetic field inhomogeneities.

Anschließend wird durch einen primären π-Puls ein Spin-Echo erzeugt, welches zu einem Zeitpunkt TE auftritt. Der π/2- Puls und der primäre π-Puls sind schichtselektiv. Sie werden so gewählt, daß sie eine gleiche Schicht S0 anregen.A primary π pulse then generates a spin echo generated, which occurs at a time TE. The π / 2- Pulse and the primary π pulse are slice-selective. she are chosen so that they excite an equal layer S0.

Außerdem wird nach der Anwendung des π/2-Pulses eine weitere Schicht S1 durch einen als Dephasierungspuls wirkenden sekundären π-Puls angeregt, wobei die Schicht S1 die Schicht S0 in beliebiger Orientierung schneidet. Durch einen Gradientendephasierungpuls wird in einer Überlappregion der beiden Schichten eine Signalrephasierung verhindert, so daß in der gesamten Überlappregion eine Signalunterdrückung stattfindet.In addition, after applying the π / 2 pulse another layer S1 by a dephasing pulse acting secondary π pulse, the layer S1 intersects the layer S0 in any orientation. By a gradient dephasing pulse is in a Overlap region of the two layers signal rephasing prevented, so that in the entire overlap region Signal suppression takes place.

Während sich das Spinsystem in der transversalen Ebene befindet, kann die Rephasierung durch den primären π-Puls in der Überlappregion durch die Anwendung eines schichtselektiven Echo-Depasieruügspulses, vorzugsweise als sekundärer π-Puls vor (ED-1) oder nach (ED-2) dem primären π-Puls gestört werden. Der sekundäre rt-Puls erzeugt in der Überlappregion ein Doppel-Spinecho, welches durch Anwendung von unmittelbar vor und nach dem sekundären π-Puls asymmetrisch angeordneten Dephasierungsgradienten vollständig dephasiert wird. In der restlichen Schicht S1 tritt eine Inversion der Magnetisierung auf. Mögliche Signalanregungen im Bereich der Schicht S1 durch Imperfektionen des sekundären π-Pulses werden durch die Anwendung der asymmetrischen Dephasierungsgradienten vor und nach dem sekundären π-Puls vollständig dephasiert. Um eine Dephasierung der Magnetisierung innerhalb derjenigen Regionen der Schicht S0, welche außerhalb der Überlappregion liegen, zu vermeiden, muß die Kombination der zum sekundären π-Puls gehörenden Schichtselektions- und Dephasierungsgradienten symmetrisch auf beiden Seiten des primären π-Puls angewandt werden. Alternativ kann eine doppelte schichtselektive Echo-Dephasierung sowohl vor als auch nach dem primären π-Puls angewandt werden, was ein dephasiertes dreifaches Spin-Echo hervorruft und den Dephasierungseffekt erhöht. Die Gradientendephasierung innerhalb derjenigen Regionen der Schicht S0, welche außerhalb der Überlappregion liegen, wird in diesem Fall automatisch kompensiert. Eine besonders starke Erhöhung des Dephasierungseffekts kann durch Kombination von konventioneller räumlicher Vorsättigung (Presat) und Echo- Dephasierung erreicht werden. Mittels dieser Methode können auch mehrere Schichten (*N) unabhängig voneinander dephasiert werden.While the spin system is in the transverse plane is, the rephasing by the primary π pulse in the overlap region by using a slice-selective echo deposition pulse, preferably as secondary π pulse before (ED-1) or after (ED-2) the primary π pulse can be disturbed. The secondary rt pulse generates in the Overlap region a double spin echo, which by application from immediately before and after the secondary π pulse asymmetrically arranged dephasing gradients is completely dephased. In the remaining layer S1 an inversion of magnetization occurs. Possible Signal excitations in the area of layer S1 through  Imperfections of the secondary π pulse are caused by the Application of the asymmetrical dephasing gradients before and completely dephased after the secondary π pulse. Around a dephasing of the magnetization within that Regions of layer S0 which are outside the To avoid overlapping region, the combination must the slice selection and belonging to the secondary π pulse Dephasing gradients symmetrical on both sides of the primary π pulse are applied. Alternatively, one double slice-selective echo dephasing both before and can also be applied after the primary π pulse, what a dephased triple spin echo and that Dephasing effect increased. The gradient dephasing within those regions of layer S0 which will lie outside the overlap region in this case automatically compensated. A particularly strong increase in Dephasing effect can be achieved by combining conventional spatial presaturation (Presat) and echo Dephasing can be achieved. Using this method you can also several layers (* N) independently of each other be dephased.

Jedes der Echo-Dephasierungsmodule verlängert die Echozeit. In der Praxis können die Module jedoch so kurz gehalten werden (wenige ms), daß ein geringfügiger Signalverlust durch die leicht verlängerte Echozeit toleriert werden kann. Zudem ist es häufig vorteilhaft, eine minimale Echozeit nicht zu unterschreiten, um schnell abfallende spektroskopische Signale zu unterdrücken, welche die Quantifizierung stören. Each of the echo dephasing modules extends the echo time. In practice, however, the modules can be kept as short be (a few ms) that a slight signal loss tolerated by the slightly longer echo time can. In addition, it is often advantageous to have a minimal Echo time not to fall below in order to decrease rapidly suppress spectroscopic signals, which the Disrupt quantification.  

Durch das dargestellte Verfahren wird eine starke räumliche Signalunterdrückung in ausgewählten Regionen erzielt.The method shown creates a strong spatial Signal suppression achieved in selected regions.

In der nachfolgenden Tabelle sind Ergebnisse von Messungen, die an einem 1,5-Tessla Vision MR-Scanner der Siemens Medizin Technik GmbH durchgeführt wurden, dargestellt.
The following table shows the results of measurements that were carried out on a 1.5 Tessla Vision MR scanner from Siemens Medizin Technik GmbH.

Claims (9)

1. Verfahren zum Betreiben eines Kernresonanztomographen mit einem Unterdrücken von Bildartefakten, die durch störende Kernspins hervorgerufen werden, wobei eine Quermagnetisierung in einem interessierenden Raumbereich durch Anlegen eines schichtselektiven HF- Anregungsfeldpulses an Kernspins in Gegenwart von einem ersten Magnetfeldgradienten und einem polarisierenden Magnetfeld erzeugt wird und wobei nachfolgend durch einen schichtselektiven HF- Refokussierungspuls in Verbindung mit einem Magnetfeldgradienten ein Spin-Echo erzeugt wird, dadurch gekennzeich­ net, daß außerhalb wenigstens eines zu untersuchenden Zielvolumens die Quermagnetisierung nach Anlegen des HF-Anregungsfeldpulses durch wenigstens einen zusätzlichen ortsselektiven HF-Puls gestört wird.1. A method for operating a magnetic resonance tomograph with a suppression of image artifacts caused by disruptive nuclear spins, transverse magnetization in a region of interest being generated by applying a slice-selective RF excitation field pulse to nuclear spins in the presence of a first magnetic field gradient and a polarizing magnetic field, and wherein subsequently, a spin echo is generated by a slice-selective RF refocusing pulse in conjunction with a magnetic field gradient, characterized in that outside of at least one target volume to be examined, the transverse magnetization is disturbed by at least one additional location-selective RF pulse after application of the RF excitation field pulse. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche HF-Puls als ein schichtselektiver Dephasierungspuls erzeugt wird.2. The method according to claim 1, characterized characterized in that the additional RF pulse as a slice-selective Dephasing pulse is generated. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß außerhalb des zu untersuchenden Zielvolumens die Quermagnetisierung durch wenigstens zwei zusätzliche HF-Pulse gestört wird. 3. The method according to any one of claims 1 or 2, because characterized by that outside of the target volume to be examined Cross magnetization by at least two additional ones HF pulses are disturbed.   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der zusätzliche HF-Puls mit einem geeigneten Flip- Winkel, einem im wesentlichen gleichzeitig geschalteten schichtselektiven Feldgradienten und mit einem nachfolgenden Dephasierungsgradientenpuls erzeugt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, because characterized by that the additional RF pulse with a suitable flip Angle, one essentially simultaneously switched layer-selective field gradients and with a subsequent dephasing gradient pulse is produced. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der zusätzliche HF-Puls einen Flip-Winkel von etwa 180° aufweist.5. The method according to any one of claims 1 to 4, there characterized by that the additional RF pulse has a flip angle of approximately 180 °. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Dephasierung in einer Überlappregion zwischen einer ersten Schicht (S0), in der das Spin-Echo erzeugt wird und wenigstens einer zweiten Schicht (S1), welche durch den zusätzlichen HF-Puls angeregt wird, erfolgt.6. The method according to any one of claims 1 to 5, there characterized by that dephasing in an overlap region between a first layer (S0) in which the spin echo is generated and at least a second layer (S1), which is excited by the additional RF pulse is done. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dephasierung in der Überlappregion durch einen sekundären π-Puls erfolgt.7. The method according to claim 6, characterized characterized that the Dephasing in the overlap region by one secondary π pulse occurs. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der sekundäre π-Puls in der Überlappregion ein Doppel- Spinecho erzeugt, welches durch Anwendung von unmittelbar vor und nach dem sekundären π-Puls asymmetrisch angeordneten Dephasierungsgradienten dephasiert wird.8. The method according to claim 7, characterized characterized in that the secondary π pulse in the overlap region a double Spine echo generated, which by application of  immediately before and after the secondary π pulse asymmetrically arranged dephasing gradients is dephased. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß vor dem HF-Anregungsfeldpuls eine Vorsättigung erfolgt.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized by net that a before the RF excitation field pulse Presaturation takes place.