DE69029692T2 - Magnetresonanzabbildung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft die Magnetresonanzabbildung und insbesondere von sich zyklisch bewegendem Material. Sie findet speziell Anwendung in Verbindung mit der Abbildung des Herzens während und unmittelbar folgend auf die Enddiastolen R-Welle des kardialen Zyklusses. Es ist jedoch zu beachten, daß die vorliegende Erfindung auch Anwendung in Verbindung mit der Darstellung anderer Teile des kardialen Zyklusses, anderen Gewebes, das sich synchron mit dem Herzen bewegt, anderer periodisch sich bewegender Organe oder Gewebe und dergleichen findet.
• Konventionellerweise sind Herzbilder T&sub1;-gewichtete Spinechobilder, in denen Blut durch dunkle Bereich dargestellt wird und der Herzmuskel zur Definiton der Anatomie in hellen Bereichen dargestellt wird. Die Intentsität des Signals vom Blut ist eine Funktion zweier primärer Faktoren: (1) strömungsbezogene Spindephasierung und (2) T&sub1;-Spinrelaxation. Die Blutströmung führt zu einer Spindephasierung und einem Signalverlust infolge einer Bewegung durch einen Magnetfeldgradienten. Die Amplitude des Blutsignals ist auch auf die T&sub1;-Relaxationszeit bezogen sowie auf die Sequenz einer Wiederholzeit. Artefakte aus Blutregionen geringer Strömung sind ein Hauptgrund für die Verschlechterung der kardialen Magnetresonanzbilder.
• Vorsättigungstechniken werden gemeinhin meist verbreitet dazu verwendet, um Blutsignale zu unterdrücken, um so Bilder mit dunklen Blutbereichen und hellen Herzmuskelbereichen zu erzielen. Vorsattigungstechniken umfassen typischerweise das Anlegen eines frequenzselektiven Sättigungs-HF-Impulses von etwa 90º in Anwesenheit eines Magnetfeldgradienten. Hierdurch wird die Längsmagnetisierung in der ausgewählten Region in eine transversale Magnetisierung umgesetzt. Dem selektiven 90º HF-Impuls folgt typischerweise das Anlegen eines Gradienten-"Stör- oder Spoilerimpulses", der dazu dient, die Spins in der gesättigten Region zu dephasieren, derart, daß sie keinen Signalbeitrag zu den folgenden Abbildungssequenzen liefern.
• Genauer werden dabei Blut und andere strömende Materialien wie beispielsweise spinales Cerebro Fluid in Regionen oder Schichten außerhalb der gewünschten Abbildungsregion oder Abbildungsschicht(en) mit dem oben beschriebenen selektiven 90º-HF-Impuls vorgesättigt. Zwischen dem Sättigungsimpuls und der Abbildungssequenz, die so bemessen wird, daß es den gesättigten Spins von außerhalb der Abbildungsregion möglich ist, in die Abbildungsregion zu strömen, wird eine Zeitverzögerung gesetzt. Die optimale Länge dieser Verzögerung wird von der Strömungsrate, der Gefäßgeometrie, dem Abstand der Vorsättigungsregion von der Abbildungsregion und der longitudinalen oder T&sub1;-Relaxationszeit des strömenden Materials und dergleichen vorgegeben und beherrscht.
• Obgleich sich Vorsättigungstechniken bei der kardialen Abbildung als nützlich erwiesen haben, beinhalten sie Nachteile. Zunächst ist eine wesentliche Zeitverzögerung zwischen Sättigung und Abbildung erforderlich, um das Blutsignal aus der Abbildungsregion effektiv zu eliminieren. Im allgemeinen wird der Vorsättigungsimpuls angelegt, wenn die R-Welle des kardialen Zyklusses vom Patienten detektiert ist. Eine Verzögerungszeit, die lang genug ist, um einen wesentlichen Teil der Blutströmung in die Abbildungsregion hineinzulegen, wird zwischen den Vorsättigungsimpuls und den Beginn der Abbildungssequenz gelegt. Diese Bluteinströmungsverzögerung verursacht eine Totzeit nach der R-Welle, während der keine Bilddaten erfaßbar sind. Dies steht der Erfassung von Enddiastolenbildern und anderen Bildern während Teilen des kardialen Zyklusses unmittelbar folgend auf die R-Welle entgegen. Die Dauer der Einströmungsverzögerung in menschlichen Patienten ist derart, daß die erste Datenschicht während der Systole erfaßt wird.
• In einem Artikel von J.P. Felmlee und R.L. Ehman, "Spatial Presaturation: A Method for Supressing Flow Artifacts and Improving Depiction of Vascular Anatomy in MR Imaging", Radiologie, Band 164, 1987, Seiten 559 bis 567, beschreiben die Autoren ein kardiales Gate-Abbildungsverfahren, in welchem ein Vorsättigungsimpuls am Ende jeder Teilsequenz innerhalb einer Mehrsektionsstudie angelegt wird, um Regionen angrenzend an das Abbildungsvolumen zu sattigen. Es wird aber keine zeitliche Beziehung zwischen dem Vorsättigungsimpuls bezüglich eines identifizierbaren Punktes des kardialen Zyklusses spezifiziert.
• Ein weiterer Nachteil von Sättigungsverfahren ist die erforderliche Einbeziehung von "Spoiler"-gradienten. Die Spoilergradienten oder Störgradienten sind erforderlich, um das Signal ausreichend so zu dephasieren, daß es später während der Abbildungssequenz nicht rephasiert und während der Datenerfassung zum MR-Signal beiträgt. Die zusätzlichen Störgradientenimpulse steigern die Gradientenleistungsanforderungen des Magnetresonanzsystems.
• Kardiale Vorsättigungsbilder neigen auch dazu, durch das Wiederwachsen der Längsmagnetisierung während der die Einströmung beinhaltenden Verzögerungszeit verschlechtert zu werden. Sowie die Bluteinströmungsverzögerungszeit gesteigert wird, führt eine T&sub1;-Relaxation zu einem erneuten Anwachsen der Längsmagnetisierung und zu einer Abnahme der Effektivität der Vorsättigung. Beispielsweise geht die Längsmagnetisierung von Blut mit einer T&sub1;-Relaxationszeit von 500 ms auf 20 % ihres Gleichgewichtswerts bei etwa 110 ms nach Anlegen des Sättigungsimpulses zurück. Hierdurch wird ein relativ schmales Fenster zwischen der Bluteinströmungsverzögerungs und 100 ms nach dem Sättigungsimpuls zur Abbildung des Herzens gelassen.
• Die Inversionsrecovery-Abbildung legt einen 180º Impuls an, um das Spinsystem zu invertieren, worauf eine Verzögerungs- oder Inversionszeit durch die selektierte Abbildungssequenz folgt. Die Verzögerungs- oder Inversionszeit wird derart ausgewählt, daß eine gewisse Längs- oder T&sub1;-Relaxation vor dem Ausleseabschnitt auftritt, in dem die selektierte Abbildungssequenz ausgeführt wird, typischerweise eine Spinecho- oder Feldechosequenz. Die Signalintensität im resultierenden Bild ist eine Funktion primär der Längs- oder T&sub1;-Relaxationszeit und der Inversionszeit (TI). Wenn die Inversionszeit von 0 auf die Längsrelaxationszeit T&sub1; ansteigt, beginnt das resultierende Signal bei einem negativen Maximum und nähert sich 0. Wenn die Verzögerungszeit 69 % (ln 0,5) der T&sub1;-Längsrelaxationszeit erreicht,
• geht das resultierende Signal durch 0. Bei längeren Verzögerungszeiten nähert sich das Signal logarithmisch einem positiven Maximumwert. Als Absolutwert der Amplitude ausgedrückt, beginnt die Amplitude des resultierenden Signals mit einem Maximum, zerfällt auf 0 und wächst dann wieder zurück auf das Maximum an. Die Amplitude des Maximums wird durch die Wiederholzeit TR zwischen Wiederholungen der Sequenz beeinflußt.
• Die Inversionsrecovery-Sequenzen werden gemeinhin für eine Fettunterdrückung auf Nullsignale von Fett verwendet, während Bilddaten für andere Körpergewebe erfaßt werden. Die Verzögerungszeit zwischen dem Inversionsimpuls und der Datenerfassung wird so ausgewählt, daß das Signal nah an der Längsrelaxationszeit für das unterdrückte Fettgewebe liegt. Auf diese Weise ist die Signalintensität vom Fett gering, während das Signal vom gewünschten Gewebe derart signifikant über der minimalen Amplitude liegt, daß es starke Beiträge zur Abbildung liefert.
• Obgleich die Inversionsrecovery-Techniken in der Magnetresonanzangiographie eingesetzt wurden, um Blut von anderem Gewebe zu unterscheiden, haben diese Techniken bislang noch keine Anwendung in der kardialen Abbildung gefunden. Für Blut mit einer T&sub1;-Relaxationszeit von 500 ms liegt die Längsmagnetisierung unter 20 % zwischen 255 bis 450 ms nach dem Inversionsimpuls. Falls ein Inversionsimpuls durch die R-Welle getriggert würde, würde das Abbildungs- oder Auslesefenster im kardialen Zyklus relativ spät liegen.
• Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, Magnetresonanzabbildungsverfahren und -vorrichtungen anzugeben, die sich zyklisch bewegendes Material abbilden und in welchen eine oder mehrere der oben erwähnten Schwierigkeiten beseitigt sind.
• Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren der Magnetresonanzabbildung von sich zyklisch bewegendem Material angegeben, in welchem in jeder einer Mehrzahl von aneinanderhängenden oder fortlaufenden Bewegungszyklen des Materials ein Präkonditionierungsimpuls angelegt wird und eine Abbildungssequenz durchgeführt wird, wobei in jedem Zyklus der Präkonditionierungsimpuls später als die Abbildungssequenz angelegt wird, so daß jede Abbildungssequenz im Zyklus, der auf den Zyklus folgt, welcher den Präkonditionierungsimpuls enthält, der wiederum die Bilddaten beeinträchtigt, die während der Abbildungssequenz aufgenommen werden, durchgeführt wird, wobei das Verfahren umfaßt: die Verfolgung oder Aufnahme mehrerer Zyklen der Bewegung eines Teils eines Patienten, der abzubilden ist, wobei jeder der Mehrzahl von Zyklen zumindest einen vorselektierten identifizierbaren Punkt umfaßt; Anlegen eines präkonditionierenden Hochfrequenzimpulses ansprechend auf oder in Abhängigkeit vom vorselektierten Punkt in jedem eine Mehrzahl der Zyklen; und Durchführen einer Magnetresonanzabbildungssequenz entsprechend einem vorselektierten Punkt in jedem einer Mehrzahl aufeinanderfolgender Zyklen, wobei die Abbildungssequenz und ein resultierendes Bild, das hieraus erzeugt wird, von dem Präkonditionierungshochfrequenzimpuls, der im vorhergehenden Zyklus angelegt wurde, beeinflußt werden, wobei das Verfahren ferner umfaßt: eine Zeit des Auftretens des vorselektierten Punktes in einen folgenden Zyklus zu projizieren; und Anlegen des Präkonditionierungsimpulses eine vorselektierte Dauer vor der projizierten Zeit des Auftretens des vorselektierten Punktes dieses folgenden Zyklusses.
• Gemaß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Magnetresonanzabbildungsvorrichtung angegeben, die aufweist: eine Einrichtung zum Erzeugen eines Magnetfeldes durch einen Patienten in einer Abbildungsregion; einer Einrichtung zum Anlegen einer Sequenz von Hochfrequenz- und Gradientenmagnetfeldimpulsen in der Abbildungsregion zur Erzeugung von Magnetresonanzbilddaten; eine Einrichtung zum Anlegen eines präkonditionierenden Hochfrequenzimpulses, der eine folgende Abbildungsdatenerzeugungssequenz beeinflußt; eine Monitoreinrichtung zur Aufnahme mehrerer Zyklen einer Bewegung eines Teils eines Patienten, der abzubilden ist, wobei jeder der Mehrzahl von Zyklen zumindest einen vorab selektierten identifizierbaren Punkt aufweist; eine Einrichtung, die dazu ausgelegt ist, es der den präkonditionierenden Impuls anlegenden Einrichtungen zu ermöglichen, jeden präkonditionierenden Impuls eine vorselektierte Dauer vor einer projizierten Zeit des Auftretens des vorselektierten Punktes in den folgenden Bewegungszyklus der mehreren Zyklen anzulegen; eine Einrichtung, die dazu ausgelegt ist, die Einrichtung zum Anlegen einer Bilddatenerzeugungssequenz in den Stand zu versetzen, daß die Abbildungssequenz jedes Zyklus früher im Zyklus als das Anlegen des präkonditionierenden Impulses des Zyklus erfolgt und durch den präkonditionierenden Impuls beeinflußt wird, der während des vorhergehenden Zyklus angelegt wurde.
• Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der, daß sie ermöglicht, daß jedweder Teil des kardialen Zyklusses abgebildet werden kann, einschließlich der Enddiastole und anderer Bereiche während und unmittelbar folgend auf die R-Welle.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der, daß sie die kardiale Abbildungseffizienz verbessert.
• Verschiedene Verfahren und Vorrichtungen gemäß der Erfindung werden nun beispielhalber unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, in denen :
• Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung ist; und
• Figuren 2A, 2B und 2C Zeitablaufdiagramme sind, die verschiedene Merkmale des Verfahrens zeigen;
• Gemäß Fig. 1 umfaßt die Vorrichtung eine Magnetfeldeinrichtung zum Erzeugen eines statischen Magnetfeldes durch eine Abbildungsregion 10 und zur selektiven Erzeugung von Magnetfeldgradienten über dieses statische Feld hinweg. Die Magnetfeldeinrichtung umfaßt mehrere supraleitender Widerstands- oder Permanentmagnete 12, die durch eine Hauptmagnetfeldsteuereinrichtung 14 gesteuert werden, um ein im wesentlichen gleichförmiges, statisches Magnetfeld über die Abbildungsregion zu erzeugen.
• Eine Gradientenfeldsteuereinrichtung 16 legt selektive Impulse an Gradientenspulen 18 an, um Magnetfeldgradienten mit einer selektierbaren Steigung und Amplitude entlang dreier zueinander senkrechter Achsen zu erzeugen.
• Eine Resonanzanregungs- und Recoveryeinrichtung B regt selektiv Resonanz ausgewählter Dipole des Objekts in der Abbildungsregion an, manipuliert die Resonanz und erfaßt die erzeugten Magnetresonanzsignale. Die Resonanzeinrichtung umfaßt einen Hochfrequenzsender 20, der selektiv Hochfrequenzsignale an eine HF-Spule 22 anlegt. Die HF-Impulse sind so ausgelegt, daß sie 90º Drehungen der Nettomagnetisierung der selektierten Dipole hervorrufen, sowie 180º Drehungen oder Inversionen der Magnetisierung und dergleichen, wie dies im Stand der Technik üblich ist. Eine Abbildungssequenzsteuereinrichtung 24 steuert den Hochfrequenzsender 20 und die Gradientenfeldsteuereinrichtung 16, um eine selektierte Abbildungssequenz zu realisieren. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bewerkstelligt die Bildsequenzsteuereinrichtung eine Anregung und Kodierung der Resonanz entsprechend der Abbildungssequenz, die im US-Patent Nr. 4,728,890 von Pattany and McNally dargestellt ist. Die Pattany and McNally Sequenz ist speziell von Vorteil dafür, daß sie den Blutsignalbeitrag auf Artefakte eliminiert, die zu einer strömungsbezogenen Spindephasierung, dem anderen Effekt, der einen Verlust des Blutsignals, wie oben dargelegt, bewirkt, beitragen. Wahlweise können andere Sequenzen, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, ausgenutzt werden.
• Hochfrequenzmagnetresonanzsignale, die vom Objekt in der Abbildungsregion ausgehen, werden mit der Hochfrequenzspule 22 oder einer separaten Oberflächenspule (nicht dargestellt) aufgenommen und zu einem Hochfrequenzempfänger 26 übertragen. Eine Bildrekonstruktionseinrichtung umfaßt vorzugsweise eine zweidimensionale schnelle Fourier Transformations-Einrichtung 28, die die vom Empfänger empfangenen Magnetresonanzsignale in Ansichten oder Bilder einer bildlichen Darstellung umsetzt. Diese Ansichten oder Views werden in einem Bildspeicher 30 angesammelt. Die Bilddarstellung kann einer weiteren Verarbeitung, Speicherung auf Band oder Platte, einer Darstellung auf einem Videomonitor 32 oder dergleichen unterzogen werden.
• Eine Einrichtung, die strömendes Gewebe oder Blut und statisches Gewebe oder den Herzmuskel differenziert, konditioniert die Magnetisierung des Bluts und Gewebes so, daß die Magnetresonanzsignale unterscheidbar sind. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das Signal vom Blut relativ zum Signal von statischem Gewebe derart unterdrückt, daß das Blut schwarz oder dunkel erscheint. Dies ermöglicht, daß ein Detail des Herzmuskels und des umgebenden Gewebes dargestellt werden kann und differenziert werden kann. Die Differenziereinrichtung für Blut und statisches Gewebe umfaßt eine Konditionierungsimpulseinrichtung 34, die den Sender 20 und eine Antenne 22 dazu veranlaßt, einen Inversionsimpuls, einen Vorsättigungsimpluls oder einen anderen Hochfrequenzimpuls anzulegen, der einen anderen Effekt auf das statische Gewebe und Blut während der Abbildungssequenz aufweist.
• Eine kardiale Zeitgebereinrichtung C überwacht den kardialen Zyklus des Gegenstandes und steuert die Bildsequenzsteuereinrichtung 24 und die Konditionierungsimpulseinrichtung 34 entsprechend hiermit. Gemäß Fig. 2 umfaßt der kardiale Zyklus des Patienten eine Mehrzahl von R-Wellen 40, die in regelmäßigen Intervallen, beispielsweise alle 800 bis 850 ms, auftreten. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei der R-Wellen gezeigt, die als R-Wellen 40n-1, 40n und 40n+1 bezeichnet sind. In der bevorzugten Inversionsrecovery-Technik ist der Konditionierungsimpuls 42 ein Inversionsimpuls, der eine vorselektierte Dauer nach der vorausgehenden R-Welle angelegt wird. Die HF- und Gradientenimpulse der Abbildungssequenz werden angelegt und Magnetresonanzechodaten werden während eines Abbildungsfensters 44 erfaßt. In jedem kardialen Zyklus wird die Abbildungssequenz zuerst nach der R-Welle angelegt, gefolgt vom Präkonditionierungsimpuls entsprechend dem nächsten Abbildungsfenster und kardialen Zyklus.
• Der bevorzugte Inversionsimpuls 42 wird in Abwesenheit jedweder Gradienten angelegt und ist nicht selektiv, wodurch die Magnetisierung sowohl von Blut als auch anderer Gewebe in der interessierenden Region 50 invertiert wird. Die Längsmagnetisierung des statischen oder anderen nicht-Blutgewebes relaxiert relativ schnell, wie durch die Kurve 52 angezeigt ist. Innerhalb etwa 400 ms haben die statischen Materialien auf einen Pegel relaxiert, der gemeinhin bei der "T&sub1;-gewichteten" Abbildung angetroffen wird. Die Längsmagnetisierung des Bluts relaxiert relativ langsam, wie durch die Kurve 54 angezeigt ist. Das Blutsignal zerfällt von seinem negativen invertierten Maximum bei 50, geht bei 56 durch 0 und baut sich auf ein positives Maximum wieder auf. Die minimale Längsmagnetisierung liegt im Blut um den Nullkreuzungspunkt vor. Setzt man eine Zeit T&sub1; von 500 ms voraus, beträgt der Absolutwert der Längsmagnetisierung unter 20 % seines Maximumwerts für die Zeitspanne 255 bis 458 ms nach dem Inversionsimpuls. Das Abbildungsfenster 44 überspannt generell den Nullkreuzungspunkt 56 und liegt im wesentlichen innerhalb dieses Bereichs. Darüber hinaus kann eine Abbildungssequenz eine Bewegungskompensation über eine Gradientenmomentnullung beinhalten, wie die Sequenz, die im US-Patent 4,728,890 dargestellt ist, um Bewegungs- und Strömungsartefakte infolge einer Spindephasierung zu unterdrücken.
• Der Inversionsimpuls 42n wird eine selektierte Zeitdauer nach der R-Welle 40n-1 angelegt. Die Abbildungssequenz im Fenster 44n wird eine selektive Zeitdauer nach der R-Welle 40n begonnen. Falls die R-Welle 40n arhythmisch ist, kann die Abbildungssequenz ausgelöscht oder verworfen werden. Die Inversions-Impuls-Anlegungszeit wird ausgewählt, indem die Wiederholzeit zwischen R-Wellen projiziert wird; ferner durch Addieren der Zeit zwischen der R-Welle 40n und dem Abbildungssequenzbeginn; und durch die Subtraktion der Zeit von der invertierten T&sub1;- Magnetisierung des Bluts zur Wiederherstellung einer ausgewählten Amplitude nahe des Nullkreuzungspunktes 56. Die Berechnung dieser Zeitvorgabe wird so eingestellt, daß einer Wiederholzeit Rechnung getragen wird, die es ermöglicht, daß weniger als die volle Recovery der Längsmagnetisierung vorliegt oder daß der Einsatz eines Inversionsimpulses möglich wird, der die Längsmagnetisierung weniger als 180º kippt.
• Alternativ kann die Abbildungssequenz zeitlich auch so gesteuert werden, daß sie eine ausgewählte Zeitdauer nach einem Präinversionsimpuls 42 derart auftritt, daß sie in einer vorab ausgewählten Beziehung mit einem Nullkreuzungspunkt 56 vorliegt.
• In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Präinversionsimpuls 42 nur auf selektierte Bereiche oder Schichten des Patienten angewandt, speziell Bereiche außerhalb der Abbildungsschichten oder der Abbildungsregion. Vorzugsweise wird der Konditionierungsimpuls als Schicht-Auswahlinversionsimpuls oder als nicht selektiver Inversionsimpuls, gefolgt von einem selektiven Inversionsimpuls angelegt, um die Spins in der interessierenden Region wieder erneut zu invertieren. In diesem Fall wird das Blutsignal in der Abbildungsregion nicht durch den Inversionsimpuls invertiert. Die Zeitvorgabe wird so bemessen, daß das spininvertierte Blut in die interessierende Region strömt und sich dort vermischt. Der Inversionsimpuls kann weniger als 180º betragen, um die Zeit zwischen dem Inversionsimpuls und dem Nullkreuzungspunkt zu reduzieren.
• Alternativ kann eine Präsättigungstechnik eingesetzt werden. Der Vorinversionsimpuls oder Präinversionsimpuls 42 wird durch Sättigungs-HF- und Gradientenimpulse ersetzt, die selektiv die Längsmagnetisierung sowohl des Blutes als auch des Herzgewebes in Regionen angrenzend an die Abbildungsregion dephasieren. Das Blut erholt sich analog zur Kurve 54 der Fig. 2B, beginnt jedoch etwa bei einer Amplitude von 0. Das Abbildungsfenster 44 wird zeitlich so gelegt, daß es auftritt, wenn ausreichend viel gesättigtes Blut in die Abbildungsregion geströmt ist, so daß die Nettoblutmagnetisierung in der Abbildungsregion im wesentlichen reduziert ist.
• Gemaß Fig. 1 umfaßt die kardiale Monitoreinrichtung 60 eine Aufnahmeeinheit 62, die am Patienten angebracht ist, um den kardialen Zyklus zu überwachen, sowie einen Prozessor 64 für ein elektronisches Signal, der einen selektierten Punkt im kardialen Zyklus, beispielsweise das Auftreten der R-Welle, bestätigt und ermittelt. Die elektronische Auslegung des kardialen Monitors erzeugt ein Ausgangssignal bei jedem Auftreten des selektierten Punktes im kardialen Zyklus. Eine Ermittlungseinrichtung 66 für eine durchschnittliche Zyklusdauer mißt die Zeitgröße zwischen einem selektierten Punkt im kardialen Zyklus innerhalb eines Taktes 68. Diese Bestimmungseinrichtung für die durchschnittliche Zykluszeit erzeugt ein Ausgangssignal, das einen kumulativen Durchschnittswert einer selektierten Anzahl kardialer Zyklen darstellt.
• Eine Arhythmie-Zurückweisungseinrichtung 70 vergleicht die Zeit jedes kardialen Zyklus mit dem Durchschnittswert. Falls der gegenwärtig aufgenommene kardiale Zyklus mehr als um eine vorbestimmte Toleranz von der durchschnittlichen Zykluszeit abweicht, wird er zurückgewiesen und nicht zur Abbildung oder zur Berechnung der durchschnittlichen Zykluszeit verwendet. Eine Prädiktionseinrichtung 72 wird durch das R-Wellenauftrittssignal angetriggert, um den Zeitpunkt vorherzusagen, bei dem die nächste R-Welle auftreten wird, und zwar auf Grundlage der durchschnittlichen kardialen Zykluszeit. Eine Konditionierungsimpuls- Enableeinrichtung 74 erzeugt ein Signal, das die Konditionierungsimpulserzeugungseinrichtung 34 dazu antriggert, den Präkonditionierungsimpuls 42 zu erzeugen. Eine Einrichtung 76 für eine selektierte Verzögerung liefert eine Anzeige einer von einem Operator ausgewählten Verzögerung TI zwischen dem Konditionierungsimpuls 42 und dem nächsten Abbildungsfenster 44. Die Konditionierungsimpulstriggereinrichtung 74 subtrahiert die Verzögerung TI von der nächsten vorhergesagten R-Welle und triggert den Präkonditionierungsimpuls zu diesem Zeitpunkt. Eine Abbildungssequenz-Triggereinrichtung 78 wird durch das Auftreten der R-Welle angetriggert, die Abbildungssequenzsteuereinrichtung 22 dazu zu veranlassen, eine Abbildungssequenz zu beginnen. Auf diese Weise wird der Präkonditionierungsimpuls 42 so gesteuert, daß er eine vorselektierte Dauer vor der nächsten R-Welle auftritt, wobei die nächste R-Welle eine Abbildungssequenz triggert, es sei denn, die Arhythmiezurückweisungseinrichtung stoppt die Sequenz.
• Darüber hinaus können zusätzlich zur Abbildungssequenz, die im US-Patent Nr. 4,728,890 dargestellt ist, verschiedene andere Abbildungssequenzen eingesetzt werden. Die exakte Abbildungssequenz, die ausgewählt ist, wird durch die Natur der abzuleitenden Information vorgegeben. Es können verschiedene Merkmale wie Spinecho, Feldecho, T&sub1; oder T&sub2;-gewichtet, mit oder ohne Bewegungsartefakteunterdrückung, für einzelne oder Mehrfachschichten und einzelne oder Mehrfachechobildsequenzen ausgewählt werden.
• Eine konventionelle Spinecho-Auslesesequenz kann dazu verwendet werden, ein dunkles Blutbild mit stark reduzierten Blutartefakten zu erzeugen.
• Feldechosequenzen werden für Filmerfassung bevorzugt. Derartige Sequenzen kombiniert mit einem Präinversionsimpuls zeigen ein reduziertes Blutsignal und sind bevorzugt für dunkle Blutfilmstudien, speziell in Kombination mit Vorsättigungsschemata. Bei einer solchen Realisierung wird der Inversionsimpuls, wie oben dargelegt, zu einem Zeitpunkt im früheren Zyklus angelegt, der derart berechnet ist, daß das Blutsignal nahe an oder bei seinem Nullkreuzungspunkt der nächsten R-Welle vorliegt. Die Film-Feldechosequenz wird zu einem Zeitpunkt gestartet, wenn das Blutsignal minimal ist, und hält das Blutsignal durch wiederholte Anlegung weiterer zusätzlicher Sattigungsimpulse außerhalb der Abbildungsregion minimal.
• T&sub1;-gewichtete Spinechosequenzen sind die meist geläufigen für die kardiale Abbildung. T&sub2;-gewichtete Bilder können über eine Pathologie zusätzliche Information bieten. Präinversion ist ferner nützlich zur Reduzierung des Blutsignals bei der T&sub2;-gewichteten Abbildung, speziell falls eine Bewegungsartefakt- Unterdrückungstechnik eingesetzt wird, um weitere Bewegung und Strömungsartefakte zu reduzieren.
• Die Bewegungsartefakt-Unterdrückungstechnik der US-Patentschrift Nr. 4,728,890 reduziert Artefakte sowohl infolge einer Strömung als auch einer starken Bewegung des Herzens und der Brustwand oder dergleichen. Die Sequenz erzeugt leuchtendes Blut, wenn die Strömungsraten langsam bis moderat sind, wenn keine Vorsättigung oder Inversion eingesetzt wird. Wenn der vorinvertierte Impuls angewandt wird, ist die Bildintensität eine Funktion der Zeitsteuer- und Relaxationsparameter. Abhängig von der selektieren Verzögerung TI kann das Blut dunkel sein und der Herzmuskel hell.
• Auslesesequenzen mit einer einzelnen Schicht oder Mehrfachschichten können ebenfalls eingesetzt werden. Da die Blutsignalintensität im Bild eine Funktion von Strömungseffekten sowie auch der Blutlängsmagnetisierung ist, wird eine dramatischereduktion der Artefakte infolge refokussierten Blutes erzielt, wenn die Längsmagnetisierung (beeinflußt durch die Inversion oder Sättigung) nahe oder bei dem Nullkreuzungspunkt liegt. Einzelne und Mehrfachauslesesequenzen können mit denselben Betrachtungskriterien für T&sub1; und T&sub2;-Wichtung und für eine Bewegungsartefaktkompensation, wie oben dargelegt, eingesetzt werden.
• Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele erläutert. Beim Lesen und Verstehen der vorausgehenden detaillierten Erläuterung werden Dritten natürlich Modifikationen und Änderungen einfallen. Es ist beabsichtigt, daß die Erfindung so aufgefaßt wird, daß sie sämtliche derartige Änderungen und Modifikationen insofern mit abdeckt, als sie in den Schutzumfang der beiliegenden Ansprüche fallen.

Claims (18)

1. Verfahren zur Magnetresonanzabbildung von sich zyklisch bewegendem Material, in welchem in jedem mehrerer aneinanderhängender Bewegungszyklen des Materials ein Präkonditionierungsimpuls angelegt wird und eine Abbildungssequenz durchgeführt wird, wobei in jedem Zyklus der Präkonditionierungsimpuls später als die Abbildungssequenz angelegt wird, so daß jede Abbildungssequenz im Zyklus, welcher dem Zyklus folgt, der den Präkonditionierungsimpuls enthält, welcher die während der Abbildungssequenz erfaßten Bilddaten beeinflußt, durchgeführt wird, wobei das Verfahren umfaßt: die Verfolgung einer Mehrzahl von Bewegungszyklen eines Teils eines abzubildenden Patienten, wobei jeder der mehreren Zyklen zumindest einen vorab selektierten identifizierbaren Punkt aufweist; Anlegen eines Präkonditionierungs-Hochfrequenzimpulses in Abhängigkeit vom vorab selektierten Punkt in jedem einer Mehrzahl der Zyklen; und Durchführen einer Magnetresonanzabbildungssequenz koordiniert mit einem vorab selektierten Punkt in jedem einer Mehrzahl folgender Zyklen, wobei die Abbildungssequenz und ein hieraus erzeugtes resultierendes Bild durch die präkonditionierenden Hochfrequenzimpulse, die im vorhergehenden Zyklus angelegt wurden, beeinflußt werden, wobei das Verfahren ferner umfaßt, eine Zeit des Auftretens des vorab selektierten Punktes in einen folgenden Zyklus zu projizieren; und den präkonditionierenden Impuls eine vorselektierte Zeitdauer vor der projizierten Zeit des Auftretens des vorab selektierten Punktes dieses folgenden Zyklus anzulegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem die Zyklen kardiale Zyklen sind und der präkonditionierende Hochfrequenzimpuls ein Inversionsimpuls ist, der die Längsmagnetisierung von Blut und kardialem Gewebe invertiert, wobei die Längsmagnetisierung von Blut und kardialem Gewebe eine Recovery mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zeigt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, in welchem der Inversionsimpuls eine vorselektierte Dauer nach dem vorab selektierten Punkt des kardialen Zyklus angelegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, in welchem der vorab selektierte Punkt in jedem kardialen Zyklus das Auftreten einer R-Welle ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, in welchem die Abbildungssequenz eine auf Spin dephasierende Artefakte bezogene Strömung unterdrückt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, in welchem der Inversionsimpuls eine Magnetisierung außerhalb einer Abbildungsregion derart invertiert, daß Blut mit invertierter Längsmagnetisierung in eine Abbildungsregion strömt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem die Zyklen kardiale Zyklen sind und der vorab selektierte Punkt in jedem kardialen Zyklus das Auftreten einer R-Welle ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, in welchem der präkonditionierende Impuls die Längsmagnetisierung resonierender Kerne dreht.

9. Verfahren nach Anspruch 8, in welchem der präkonditionierende Impuls die Längsmagnetisierung um 90º bis 180º dreht.

10. Verfahren nach Anspruch 7, in welchem der präkonditionierende Impuls ein Sattigungsimpuls ist.

11. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend: a) Positionieren eines Patienten in eine Abbildungsregion, über die ein starkes Magnetfeld erzeugt wird; b) Verfolgen eines kardialen Zyklus des Patienten zur Ermittlung des Auftretens einer R-Welle; c) Projizieren eines Auftretens einer nächsten R-Welle in einen folgenden kardialen Zyklus; d) Anlegen eines Hochfrequenz-Präkonditionierungsimpulses, der die Längsmagnetisierung ausgewählter abzubildender Kerne dreht, eine vorselektierte Dauer vor der projizierten nächsten R-Welle; e) Durchführen einer Abbildungssequenz in einer koordinierten Zeitbeziehung zur nächsten R-Welle.

12. Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend die Wiederholung der Schritte (b) bis (e) jeweils für jeden einer Mehrzahl kardialer Zyklen und der Rekonstruktion einer Bilddarstellung aus den in den Abbildungssequenzen erfaßten Daten.

13. Verfahren nach Anspruch 12, in welchem der Präkonditionierungsimpuls einen Impuls von einem Sättigungsimpuls, einem Inversionsimpuls und eine Kombination aus Sättigungs- und Inversionsimpulsen umfaßt.

14. Verfahren nach Anspruch 12, in welchem der Präkonditionierungsimpuls ein Inversionsimpuls ist, der die Längsmagnetisierung von Blut und kardialem Gewebe invertiert, wobei der Inversionsimpuls angelegt wird, um die Längsmagnetisierung innerhalb einer Abbildungsregion zu invertieren.

15. Verfahren nach Anspruch 12, in welchem der Präkonditionierungsimpuls ein Inversionsimpuls ist, der angelegt wird, um eine Längsmagnetisierung von Blut und kardialem Gewebe angrenzend an eine Abbildungsregion derart zu invertieren, daß kardiales Gewebe innerhalb der Abbildungsregion unbeeinflußt ist, und in welchem die vorab selektierte Dauer entsprechend einer projizierten Strömungsrate von Blutgewebe mit invertierter Längsmagnetisierung in die Abbildungsregion ausgewählt wird.

16. Magnetresonanz-Abbildungsvorrichtung, aufweisend: eine Einrichtung (A) zum Erzeugen eines Magnetfelds durch einen Patienten in einer Abbildungsregion; eine Einrichtung (B) zum Anlegen einer Sequenz von Hochfrequenz- und Gradienten-Magnetfeldimpulsen in der Abbildungsregion zur Erzeugung von Magnetresonanz-Bilddaten; eine Einrichtung (20, 34) zum Anlegen eines präkonditionierenden Hochfrequenzimpulses (42), der eine folgende Abbildungsdaten-Erzeugungssequenz beeinflußt; eine Monitoreinrichtung (60) zum Verfolgen mehrerer Zyklen einer Bewegung eines Teils eines Patienten, der abzubilden ist, wobei jeder der mehreren Zyklen zumindest einen vorab selektierten identifizierbaren Punkt umfaßt; eine Einrichtung (C), die dazu ausgelegt ist, die Anlegungseinrichtung (20, 34) zum Anlegen des Präkonditionierungsimpulses dazu freizugeben, jeden Präkonditionierungsimpuls (42) eine vorab selektierte Dauer vor einer projizierten Zeit des Auftretens des vorab selektierten Punktes (40) im darauffolgenden Bewegungszyklus der mehreren Zyklen anzulegen; eine Einrichtung (C, 24) , die dazu ausgelegt ist, die Einrichtung (B) zum Anlegen einer Bilddaten- Erzeugungssequenz so freizugeben, daß die Abbildungssequenz jedes Zyklus früher im Zyklus als das Anlegen des präkonditionierenden Impulses des Zyklusses durchgeführt wird und durch den präkonditionierenden Impuls (42) beeinflußt wird, der während des vorhergehenden Zyklus angelegt wird.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, in welcher die Bewegungszyklen kardiale Zyklen sind und die Einrichtung (C), die dazu ausgelegt ist, die Anlegungseinrichtung (20, 34) für den präkonditionierenden Impuls freizugeben, eine Triggereinrichtung (74) aufweist, die diese vorab selektierte Dauer nach einer R-Welle (40) des kardialen Zyklus angetriggert wird, wobei die vorab selektierte Dauer zumindest so lang wie eine Abbildungssequenz ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, in welcher diese Bewegungszyklen kardiale Zyklen sind und die Einrichtung (C, 24) dazu ausgelegt ist, die Einrichtung (B) zum Anlegen einer Abbildungsdaten-Erzeugungssequenz dazu freizugeben, durch eine R-Welle (40) des kardialen Zyklus derart angetriggert zu werden, daß ein resultierendes Bild repräsentativ für das Herz eines Patienten in einem End-Diastolenzustand ist.