DE19922461C2 - Verfahren zum Betreiben eines Kernresonanztomographen mit einem Unterdrücken von Bildartefakten - Google Patents
Verfahren zum Betreiben eines Kernresonanztomographen mit einem Unterdrücken von BildartefaktenInfo
- Publication number
- DE19922461C2 DE19922461C2 DE1999122461 DE19922461A DE19922461C2 DE 19922461 C2 DE19922461 C2 DE 19922461C2 DE 1999122461 DE1999122461 DE 1999122461 DE 19922461 A DE19922461 A DE 19922461A DE 19922461 C2 DE19922461 C2 DE 19922461C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- pulse
- selective
- dephasing
- additional
- generated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/4818—MR characterised by data acquisition along a specific k-space trajectory or by the temporal order of k-space coverage, e.g. centric or segmented coverage of k-space
- G01R33/482—MR characterised by data acquisition along a specific k-space trajectory or by the temporal order of k-space coverage, e.g. centric or segmented coverage of k-space using a Cartesian trajectory
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/483—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy
- G01R33/4838—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy using spatially selective suppression or saturation of MR signals
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
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;
wobei außerhalb wenigstens eines zu untersuchenden
Zielvolumens die Quermagnetisierung nach Anlegen
des HF-Anregungsfeldpulses durch wenigstens einen
zusätzlichen ortsselektiven HF-Puls gestört wird.
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.
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.
Eine zu untersuchende Substanz, beziehungsweise eine zu
untersuchende Person, werden bei der
Kernresonanztomographie einem gleichförmigen Magnetfeld
unterworfen. Das gleichförmige Magnetfeld wird auch als
Polarisationsfeld Bo 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.
Ein Nettomagnetmoment Mz 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 Mz in die x-y-Ebene gekippt werden, so
dass ein quermagnetisches Moment Mt entsteht. Das
quermagnetische Moment Mt rotiert in der x-y-Ebene.
Durch eine zeitliche Variation des Anregungsfeldes können
verschiedene zeitliche Abfolgen des quermagnetischen
Moments Mt erzeugt werden.
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.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der Deutschen
Offenlegungsschrift DE 196 26 255 A1 bekannt. Bei diesem
bekannten Verfahren erfolgt ein Unterdrücken von
Bildartefakten, die durch störende Kernspins hervorgerufen
werden. Hierzu wird 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. Nachfolgend wird durch
einen schichtselektiven HF-Refokussierungspuls in
Verbindung mit einem Magnetfeldgradienten ein Spin-Echo
erzeugt.
Aus der US-Patentschrift 5 709 208 ist ein weiteres
Verfahren zum Betreiben eines Kernresonanztomographen mit
einem Unterdrücken von durch störende Kernspins
hervorgerufenen Bildartefakten bekannt. Hierbei erfolgt
gleichfalls eine Quermagnetisierung in einem
interessierenden Raumbereich durch Anlegen eines
schichtselektiven HF-Anregungsfeldpulses an Kernspins in
Gegenwart von einem ersten Magnetfeldgradienten und einem
polarisierenden Magnetfeld.
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.
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.
Aus den aufgenommenen Rohdaten wird durch eine zwei- oder
dreidimensionale Fourier-Transformation die gewünschte
Bildinformation gewonnen (rekonstruiert).
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.
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.
Aufgrund großer Unterschiede der Signalintensitäten
einzelner chemischer Substanzen, chemischer Verschiebung
und von Bewegungen eines Messobjektes können bei Bildgebung
und Spektroskopie Lokalisationsartefakte entstehen.
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.
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.
Ein räumlich lokalisiertes Spektrum wird durch eine
Signalunterdrückung in Regionen außerhalb eines zu
untersuchenden Volumens erzielt. Derartige Techniken werden
als Single-Voxel-Techniken bezeichnet.
Eine bekannte Single-Voxel-Technik namens STEAM ist in den
folgenden Artikeln beschrieben:
- - 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;
- - 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.
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).
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.
Insbesondere bei kurzen Echozeiten ist es schwierig,
Störungen durch Signale von periphären Lipiden, die eine
kurze Relaxationszeit T2 aufweisen, zu vermeiden.
Es ist bekannt, den Einfluss der Lipid-Verunreinigung durch
die Wahl von langen Echozeiten zu verringern.
Ausführungsbeispiele sind in den nachfolgenden Artikeln
genannt:
- - 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.
- - 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.
Eine spektroskopische Bildgebung ist mit dem Problem
verbunden, dass die zu untersuchenden Raumbereiche (VOI) in
die Nähe von peripheren, Lipide enthaltenden Regionen
reichen.
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:
- - 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.
- - 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.
- - Shungu D, Glickson JD. (1994): Band-Selective Spin Echoes for in vivo Localized 1H 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.
- - 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.
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.
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.
Das BASING-Verfahren beinhaltet einen frequenzselektiven
Refokussierungspuls in Verbindung mit unmittelbar vorher
und nachher geschalteten Gradientenpulsen entgegengesetzten
Vorzeichens, was zu einer Dephasierung führt.
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.
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 und wird während eines
Signalabfalls mehrfach wiederholt und beträgt vorzugsweise
20 bis 100 ms. Durch die mehrfache Wiederholung der Echo-
Planar-Kodierung während eines Signalabfalls wird ein
Verlauf des Signalabfalls in der Abfolge von
rekonstruierten Einzelbildern dargestellt.
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.
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.
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.
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.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass 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,
wobei außerhalb wenigstens eines zu untersuchenden
Zielvolumens die Quermagnetisierung nach Anlegen des HF-
Anregungsfeldpulses durch wenigstens einen zusätzlichen
ortsselektiven HF-Puls gestört wird so durchgeführt wird,
dass eine Dephasierung in einer Überlappregion erfolgt
zwischen einer ersten Schicht, in der das Spin-Echo erzeugt
wird und wenigstens einer zweiten Schicht, welche durch den
zusätzlichen HF-Puls angeregt wird.
Vorzugsweise wird der zusätzliche HF-Puls in Verbindung mit
einem schichtselektiven Gradientenpuls erzeugt.
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.
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.
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.
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.
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.
Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Darstellung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen.
Von den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 eine Prinzipskizze einer bevorzugten räumlichen
Unterdrückung und
Fig. 2 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 Gx, Gy und Gz.
Bei der in Fig. 2 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.
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-Regonen 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.
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.
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.
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.
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.
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-Depasierungspulses, vorzugsweise als
sekundärer π-Puls vor (ED-1) oder nach (ED-2) dem primären
π-Puls gestört werden. Der sekundäre π-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.
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.
Durch das dargestellte Verfahren wird eine starke räumliche
Signalunterdrückung in ausgewählten Regionen erzielt.
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.
Claims (8)
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, wobei
außerhalb wenigstens eines zu untersuchenden
Zielvolumens die Quermagnetisierung nach Anlegen des
HF-Anregungsfeldpulses durch wenigstens einen
zusätzlichen ortsselektiven HF-Puls gestört wird,
dadurch 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.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass der
zusätzliche HP-Puls als ein schichtselektiver
Dephasierungspuls erzeugt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet,
dass außerhalb des zu untersuchenden Zielvolumens die
Quermagnetisierung durch wenigstens zwei zusätzliche
HF-Pulse gestört wird.
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.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da
durch gekennzeichnet,
dass der zusätzliche HF-Puls einen Flip-Winkel von
etwa 180° aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch
gekennzeichnet, dass die
Dephasierung in der Überlappregion durch einen
sekundären π-Puls erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, 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. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeich
net, dass vor dem HF-Anregungsfeldpuls eine
Vorsättigung erfolgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999122461 DE19922461C2 (de) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Verfahren zum Betreiben eines Kernresonanztomographen mit einem Unterdrücken von Bildartefakten |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999122461 DE19922461C2 (de) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Verfahren zum Betreiben eines Kernresonanztomographen mit einem Unterdrücken von Bildartefakten |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19922461A1 DE19922461A1 (de) | 2000-11-30 |
DE19922461C2 true DE19922461C2 (de) | 2002-08-08 |
Family
ID=7908207
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999122461 Expired - Fee Related DE19922461C2 (de) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | Verfahren zum Betreiben eines Kernresonanztomographen mit einem Unterdrücken von Bildartefakten |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19922461C2 (de) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5374889A (en) * | 1988-08-19 | 1994-12-20 | National Research Development Corporation | Magnetic resonance measurement |
DE19626255A1 (de) * | 1996-06-29 | 1998-01-02 | Juergen Prof Dr Hennig | Verfahren der lokalisierten NMR-Spektroskopie zur Messung überlappender Signale von gekoppelten Spinsystemen |
US5709208A (en) * | 1994-04-08 | 1998-01-20 | The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services | Method and system for multidimensional localization and for rapid magnetic resonance spectroscopic imaging |
-
1999
- 1999-05-17 DE DE1999122461 patent/DE19922461C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5374889A (en) * | 1988-08-19 | 1994-12-20 | National Research Development Corporation | Magnetic resonance measurement |
US5709208A (en) * | 1994-04-08 | 1998-01-20 | The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services | Method and system for multidimensional localization and for rapid magnetic resonance spectroscopic imaging |
DE19626255A1 (de) * | 1996-06-29 | 1998-01-02 | Juergen Prof Dr Hennig | Verfahren der lokalisierten NMR-Spektroskopie zur Messung überlappender Signale von gekoppelten Spinsystemen |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Magn. Res. Med., 33 (1995), S. 34-40 * |
Radiology, 192 (1994), S. 733-738 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19922461A1 (de) | 2000-11-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3485934T2 (de) | Verfahren zum sichtbarmachen eines ebenen fluessigkeitsstroms durch nmr-abbildung. | |
EP0074022A1 (de) | Kernspin-Tomograph | |
DE102011005084B3 (de) | Reduktion von Artefakten in der diffusionsgewichteten Bildgebung | |
DE102007055580A1 (de) | System und Verfahren zur raschen MR-Bildgebung von Metaboliten bei selektiven Anregungsfrequenzen | |
DE102005040540B4 (de) | Verfahren und Gerät zur Nachweisverbesserung einer schwachsensitiven Atomkernart in der NMR-Spektroskopie | |
DE68927832T2 (de) | Verfahren zur ermittlung von magnetischen resonanzsignalen | |
EP0199202B1 (de) | Kernspinresonanzgerät | |
EP0425611A1 (de) | Verfahren zur aufnahme von spinresonanzspektren und zur spinresonanz-bildgebung. | |
DE3539256A1 (de) | Verfahren zur aufzeichnung der kernmagnetischen eigenschaften eines zu untersuchenden objektes | |
DE19511794B4 (de) | Verfahren zur Gewinnung von Bilddaten in einem Kernspintomographiegerät und Kernspintomographiegerät zur Durchführung des Verfahrens | |
DE102010001597B4 (de) | Verfahren und Magnetresonanzvorrichtung zur Abbildung von magnetisch aktiven Teilchen | |
DE19962847C2 (de) | Magnetresonanz-Bildgebungsverfahren mit Echo-Planar-Bildgebung | |
DE19962848C2 (de) | Echo-Planar-Bildgebungsverfahren | |
EP0422172B1 (de) | Verfahren zur aufnahme von spinresonanzspektren | |
DE19962846B4 (de) | Bildgebungsverfahren mit keyhole-Technik | |
DE10028171B4 (de) | Bildgebungsverfahren und Kernspinresonanztomograph | |
DE19922461C2 (de) | Verfahren zum Betreiben eines Kernresonanztomographen mit einem Unterdrücken von Bildartefakten | |
DE19962850B4 (de) | Spektroskopisches Bildgebungsverfahren | |
Ladd et al. | Problems and chances of high field magnetic resonance imaging | |
DE4103485B4 (de) | Verfahren zur Prüfung von physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften von Objekten mittels kernmagnetischer Resonanzspektroskopie | |
DE19962476B4 (de) | Verfahren zur bildgebenden Untersuchung einer Probe mittels einer Aufnahmesequenz und Umordnung von Echosignalen | |
DE19962477A1 (de) | Bildgebungsverfahren und Vorrichtung zur Verarbeitung von Bilddaten | |
DE3919052C2 (de) | ||
DE4232731A1 (de) | NMR-Bildgebungsverfahren mit Einzelpunktaufnahme (SPI) | |
EP4332602A1 (de) | Verfahren zur erfassung von magnetresonanz-bilddaten und magnetresonanzvorrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: DOMPATENT VON KREISLER SELTING WERNER - PARTNE, DE |