EP1537431A2 - Spektroskopisches bildgebungsverfahren,vorrichtung mit mitteln zur durchführung desselben sowie verwendung des bildgebungsverfahrens zur materialcharakterisierung - Google Patents

Spektroskopisches bildgebungsverfahren,vorrichtung mit mitteln zur durchführung desselben sowie verwendung des bildgebungsverfahrens zur materialcharakterisierung

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EP1537431A2
EP1537431A2 EP03757665A EP03757665A EP1537431A2 EP 1537431 A2 EP1537431 A2 EP 1537431A2 EP 03757665 A EP03757665 A EP 03757665A EP 03757665 A EP03757665 A EP 03757665A EP 1537431 A2 EP1537431 A2 EP 1537431A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
phase coding
imaging method
gradient
switched
ssfp
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03757665A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Dreher
Christian Geppert
Matthias Althaus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universitaet Bremen
Original Assignee
Universitaet Bremen
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Filing date
Publication date
Application filed by Universitaet Bremen filed Critical Universitaet Bremen
Publication of EP1537431A2 publication Critical patent/EP1537431A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • G01R33/54—Signal processing systems, e.g. using pulse sequences ; Generation or control of pulse sequences; Operator console
    • G01R33/56—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution
    • G01R33/561—Image enhancement or correction, e.g. subtraction or averaging techniques, e.g. improvement of signal-to-noise ratio and resolution by reduction of the scanning time, i.e. fast acquiring systems, e.g. using echo-planar pulse sequences
    • G01R33/5613—Generating steady state signals, e.g. low flip angle sequences [FLASH]
    • 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
    • G01R33/485—NMR imaging systems with selection of signals or spectra from particular regions of the volume, e.g. in vivo spectroscopy based on chemical shift information [CSI] or spectroscopic imaging, e.g. to acquire the spatial distributions of metabolites

Definitions

  • the present invention relates to a spectroscopic imaging method (English “Spectroscopic Imaging”, abbreviated SI) using an SSFP (Steady State Free Precession) RF excitation pulse sequence, a device for carrying out the same, and the use of the imaging method for material characterization.
  • SI Spectroscopic Imaging
  • SSFP Steady State Free Precession
  • the invention is therefore based on the object of providing a spectroscopic imaging method of the type mentioned at the outset and an apparatus for carrying it out, by means of which shorter minimum measuring times are achieved.
  • this object is achieved according to a first aspect by a spectroscopic imaging method using an SSFP-HF excitation pulse sequence, with the following features: with a repetition time (TR), RF excitation pulses with a flip angle ⁇ are radiated onto an examination object, between the HF Excitation pulses are displayed in a first reading window without the presence of a measure.
  • TR repetition time
  • RF excitation pulses with a flip angle ⁇ are radiated onto an examination object, between the HF Excitation pulses are displayed in a first reading window without the presence of a measure.
  • phase coding gradient serve for the spatial coding or spatial resolution.
  • this object is achieved by a spectroscopic imaging method using an SSFP-HF excitation pulse sequence, with the following features: with a repetition time (TR), RF excitation pulses with a flip angle ⁇ are irradiated onto an examination object, between the HF Excitation pulses are read out in a single readout window without the presence of a magnetic field gradient, only an FID-like SSFP signal SI, at least one phase coding gradient for phase coding in at least one spatial direction is switched in front of the readout window, and at least one phase coding gradient is canceled before the next RF excitation pulse the phase coding switched.
  • TR repetition time
  • RF excitation pulses with a flip angle ⁇ are irradiated onto an examination object, between the HF Excitation pulses are read out in a single readout window without the presence of a magnetic field gradient, only an FID-like SSFP signal SI, at least one phase coding gradient for phase coding in at least one spatial direction is switched in front of the readout window, and at
  • this object is achieved by a spectroscopic imaging method using an SSFP-HF excitation pulse sequence with the following features: with a repetition time (TR), RF excitation pulses with a flip angle ⁇ are radiated onto an examination object, between the RF Excitation pulses are read out in a single readout window without the presence of a magnetic field gradient, only an echo-like SSFP signal S2, at least one phase coding gradient for phase coding is switched in at least one spatial direction in front of the readout window, and at least one phase coding gradient is reversed before the next RF excitation pulse Phase coding switched.
  • TR repetition time
  • RF excitation pulses with a flip angle ⁇ are radiated onto an examination object, between the RF Excitation pulses are read out in a single readout window without the presence of a magnetic field gradient, only an echo-like SSFP signal S2, at least one phase coding gradient for phase coding is switched in at least one spatial direction in front of the readout window, and at least one phase coding gradient is reverse
  • this object is achieved by a spectroscopic imaging method using an SSFP-HF excitation pulse sequence, with the following features: with a repetition time (TR), RF excitation pulses with a flip angle ⁇ are radiated onto an examination object, and between the RF excitation pulses are read out in a first readout window under at least one readout gradient oscillating in one spatial direction and an FID-like SSFP signal SI in a second readout window separate from the first readout window under at least one readout gradient oscillating in one spatial direction ,
  • the oscillating readout gradient (s) serves for the purpose of spatial coding or spatial resolution.
  • this object is also achieved according to a fifth aspect of the invention by a spectroscopic imaging method using an SSFP-HF excitation pulse sequence, with the following features: with a repetition time (TR), RF excitation pulses with a flip angle ⁇ are radiated onto an examination object, and between the RF excitation pulses, only one FID-like SSFP signal SI is read out in a single readout window under at least one readout gradient oscillating in one spatial direction.
  • TR repetition time
  • RF excitation pulses with a flip angle ⁇ are radiated onto an examination object, and between the RF excitation pulses, only one FID-like SSFP signal SI is read out in a single readout window under at least one readout gradient oscillating in one spatial direction.
  • a further solution consists in a spectroscopic imaging method using an SSFP-HF excitation pulse sequence, with the following features: with a repetition time (TR), RF excitation pulses with a flip angle ⁇ are radiated onto an examination object, and between the HF Excitation pulses, only one echo-like SSFP signal S2 is read out in a single readout window under at least one readout gradient oscillating in one direction.
  • TR repetition time
  • the separation of the first and second readout windows advantageously takes place by switching a first spoiler gradient between the FID-like SSFP signal SI and the echo-like SSFP signal S2.
  • the RF excitation pulses are irradiated in a layer-selective manner. This is e.g. B. possible by irradiation of the RF excitation pulses with simultaneously switched slice selection gradient.
  • the spatially layer-selective irradiation of the RF excitation pulses is used for spatial coding or spatial resolution.
  • a second spoiler gradient is advantageously connected between the FID-like SSFP signal SI and the echo-like SSFP signal S2 and a frequency-selective saturation pulse is radiated in between the first and second spoiler gradients to suppress an interfering signal.
  • the interfering signal can generally be the signal of a dominant solvent, e.g. B. water act.
  • At least one phase coding gradient for reversing the phase coding in at least one spatial direction and at least one phase coding gradient for phase coding in at least one spatial direction are switched in succession after the first read window and before the second read window.
  • the RF excitation pulses are frequency selective.
  • the RF excitation pulses are so f selective that generally a disturbing dominant signal, such as. B. a water signal, not or only slightly excited and / or not or only slightly refocused.
  • a frequency-selective excitation and or refocusing can take place in particular by means of amplitude and / or frequency-modulated RF pulses or by groups of rectangular RF excitation pulses (“hard pulses”).
  • a first spoiler gradient is advantageously switched after the readout window.
  • the RF excitation pulses are irradiated in a layer-selective manner.
  • a second spoiler gradient is switched after the readout window and a frequency-selective saturation pulse is radiated in between the first and second spoiler gradients to suppress an interfering signal.
  • the RF excitation pulses are frequency selective.
  • a first spoiler gradient is switched in front of the readout window.
  • the RF excitation pulses are irradiated in a layer-selective manner.
  • a second spoiler gradient is expediently switched in front of the readout window and an equivalence-selective saturation pulse is radiated in between the first and second spoiler gradients to suppress an interfering signal.
  • the RF excitation pulses are frequency selective.
  • exactly two phase coding gradients for phase coding are switched in two spatial directions in front of the first readout window and exactly two phase coding gradients for reversing phase coding in the two spatial directions are switched in front of the next RF excitation pulse.
  • This provides a two-dimensional resolution within a selected layer.
  • exactly three phase coding gradients for phase coding in three spatial directions are switched in front of the first readout window and exactly three phase coding gradients for reversing phase coding in the three spatial directions are switched before the next RF excitation pulse. This provides a three-dimensional resolution in the selected layer.
  • phase coding gradients for phase coding in three spatial directions are switched in front of the readout window and exactly three phase coding gradients for reversing phase coding in the three spatial directions are switched before the next RF excitation pulse.
  • the ' FID-like SSFP signal SI and the echo-like SSFP signal S2 are each read out under exactly one oscillating readout gradient, one or in front of the first readout window two phase gradient (s) for phase coding are switched in one or two spatial directions and one or two phase coding gradient (s) for reversing a phase coding in one or two spatial directions are switched before the next RF excitation pulse. Since the oscillating readout gradient already provides a resolution in one dimension within a selected layer, one phase gradient contributes to the resolution in the second dimension and another phase gradient contributes to the resolution in the third dimension.
  • the FID-like SSFP signal SI and the echo-like SSFP signal S2 are each read out from exactly two read gradients oscillating in different spatial directions and exactly one phase coding gradient for phase coding in one in front of the first read window The spatial direction is switched and exactly one phase coding gradient is switched before the next RF excitation pulse to undo a phase coding in the spatial direction.
  • the FID-like SSFP signal SI and echo-like SSFP signal S2 are each read out using exactly three read-out gradients oscillating in different spatial directions.
  • the first and second read-out windows are advantageously separated by switching a first spoiler gradient between the FID-like SSFP signal SI and the echo-like SSFP signal S2.
  • the RF excitation pulses are irradiated in a layer-selective manner.
  • a second spoiler gradient is favorably switched between the FID-like SSFP signal SI and echo-like SSFP signal S2 and an equivalence-selective saturation pulse is radiated between the first and second spoiler gradients to suppress an interfering signal.
  • at least one phase coding gradient for reversing the phase coding in at least one spatial direction and at least one phase coding gradient for phase coding in at least one spatial direction are advantageously switched.
  • the RF excitation pulses are frequency selective.
  • the FID-like SSFP signal SI is advantageously read out under exactly one readout gradient oscillating in one spatial direction, one or two phase gradient (s) for phase coding in one or two spatial direction (s) and one or two phase coding gradients are switched in front of the next RF excitation pulse in order to undo a phase coding in one or two spatial directions.
  • the FID-like SSFP signal SI is read out under exactly two read gradients oscillating in different spatial directions and exactly one phase coding gradient for phase coding in one spatial direction is switched in front of the readout window and exactly one phase coding gradient for reversing before the next RF excitation pulse a phase coding can be switched in the spatial direction.
  • the FID-like SSFP signal SI is read out under exactly three read-out gradients oscillating in different spatial directions.
  • a first spoiler gradient is favorably switched after the readout window.
  • the RF excitation pulses are irradiated in a layer-selective manner.
  • a second spoiler gradient is advantageously switched after the reading window and a frequency-selective saturation pulse is radiated in between the first and second spoiler gradients to suppress an interfering signal.
  • the RF excitation pulses are frequency-selective.
  • the echo-like SSFP signal S2 is read out under exactly one readout gradient oscillating in one spatial direction, in front of the readout window one or two phase grades (s) are used for phase coding in one or switched in two spatial directions and one or two phase encoding gradient (s) is switched in front of the next RF excitation pulse in order to undo a phase encoding in one or two spatial directions.
  • the echo-like SSFP signal S2 is read out under exactly two read gradients oscillating in different spatial directions, and exactly one phase coding gradient for phase coding is switched in one spatial direction in front of the read window and before the next RF excitation pulse exactly one phase coding gradient can be switched in order to undo a phase coding in the spatial direction.
  • the echo-like SSFP signal S2 is read out under exactly three read gradients oscillating in different spatial directions.
  • a first spoiler gradient is advantageously switched after the readout window.
  • the RF excitation pulses are irradiated in a layer-selective manner.
  • a second spoiler gradient is expediently switched after the readout window and a frequency-selective saturation pulse is radiated in between the first and second spoiler gradients to suppress an interfering signal.
  • the RF excitation pulses are frequency selective.
  • the signals SI and / or S2 are detected with a single RF coil.
  • the signals SI and / or S2 are detected with at least two RF coils with spatially different sensitivity profiles. Signals are recorded in parallel in each RF coil. In this way, the number of necessary phase coding steps can be reduced for a defined voxel size and voxel number ("parallel imaging").
  • parallel imaging For details on this, see K. Pruessmann, M. Weiger, MB Scheidegger, P. Boesiger: "SENSE: Sensitivity encoding for fast MRI ", Magn. Reson. Med. 42, 952-962 (1999), the content of which is hereby incorporated by reference.
  • the device can be provided that it is a magnetic resonance device, in particular a magnetic resonance tomography device or magnetic resonance spectroscopy device or a combination thereof.
  • the invention is based on the surprising finding that with the spectroscopic imaging method according to the invention that when using SSFP sequences in the Advantages that can be achieved with MRI (Magnetic Resonance Imaging), such as in particular short minimum measurement times (ie the time required to record a complete data set) and high SNR can also be achieved.
  • the minimum measuring times are particularly short if the signals are read out under an oscillating readout gradient.
  • the spectroscopic imaging methods according to the invention place only small demands on the hardware (magnetic field (Bo) gradient, RF power, etc.) and can be scaled favorably if the measurements are carried out at higher magnetic field strengths.
  • the use of higher magnetic fields is a main trend for the clinical or other areas of application of magnetic resonance imaging / spectroscopy.
  • the SNR t can be higher, especially for uncoupled signals, than in other previously known spectroscopic imaging methods. Optimization is also possible for J-coupled signals (repetition time TR depending on T (spin-spin relaxation time) and J-coupling).
  • phase encoding gradients are used for phase encoding the spatial information, losses in spatial resolution are avoided which are caused by the signal drop with T 2 or T (effective transverse relaxation time), how he z.
  • T 2 or T effective transverse relaxation time
  • the exclusive reading of the FFD signal SI in particular also enables detection of signals which have a short T 2 and therefore do not contribute to the echo-like SSFP signal S2 or only with a low intensity. Due to the low T 2, the SNR is higher than for the echo-like SSFP signal S2. In addition, the detection of SI begins only shortly after signal excitation (typically a few ms), since the phase modulation of J-coupled signals, which in particular lead to signal losses from multiplet signals, is very low.
  • the exclusive reading of the SSFP signal S2 enables in particular the detection of signals with a longer T, but not of signals with a short T 2 .
  • Singlet signals (without J-coupling) can be detected, but also J-coupled signals, the distance between the RF excitation pulses strongly influencing their intensity.
  • J-coupled signals with good SNR can be detected as well as deliberately suppressed (e.g. to avoid being overlaid with another signal).
  • the simpler (and stronger) suppression of interfering signals e.g. water and lipid signals in the ⁇ -NMR is particularly advantageous.
  • the advantages of the spectroscopic imaging methods can be used with only reading out the respective SI and S2, but with the disadvantage that, of course, given the repetition time of the RF excitation pulses for reading out each individual SI and S2 less reading time compared to the exclusive reading is available. Otherwise, the repetition time . TR can be optimized in such a way that the measurement times are evaluated either in the frequency domain (reconstruction e.g. by Fourier transformation) after using special apodization extinctions (data preprocessing) and / or with the aid of data extrapolation methods for the measured time signal or by analysis in the time domain ( Adapting model functions) can be done. Adequate spectral resolution and an adequate SNR are achieved.
  • the optimal repetition time TR depends on Ti (spin-lattice relaxation time), T 2 , T 2 * and the necessary or desired width and resolution of the spectrum.
  • the detection of the signals of J-coupled spins can be optimized in that the repetition time TR is also selected as a function of the multiplet structure and the J-coupling constants.
  • a disturbing dominant signal such as. B. a water signal is suppressed
  • this enables use in particular in proton spectroscopy ( 1 H) -SI, which, for.
  • 1 H proton spectroscopy
  • FIG. 8 examples of measurement results obtained with a spectroscopic imaging method according to a particular embodiment of the present invention
  • FIG. 9 results of computer simulations of signal-to-noise ratios (SNR t ) achievable by means of SSFP-based spectroscopic imaging and spectroscopic imaging in the prior art per unit measuring time.
  • SNR t signal-to-noise ratios
  • a third phase coding gradient is optional, particularly for the use of a slice-selective RF excitation pulse.
  • the spatial directions for the phase coding, slice selection and readout gradients should preferably be orthogonal in pairs, even if this is not mandatory.
  • the spoiler gradients can be at a different angle to this, since they can (arise) by summing several gradients (x, y, z).
  • the excitation pulse and gradient diagram shown in FIG. 1 shows a spectroscopic imaging method according to a particular embodiment of the present invention, which is based on a FADE (Fast Acquisition Double Echo (for details, see “FADE - A New Fast Imaging Sequence", TW Redpath, RA Jones, Magnetic Reso- nace in Medicine 6, 224 to 234 (1988)) -SSFP sequence.
  • FADE Full Acquisition Double Echo
  • phase coding gradients GP1, GP21 and G31 are switched in front of a first readout window 10, the phase coding being reversed after a second readout window 20 by means of the phase coding gradients GP14, GP24 and GP34.
  • the information of the chemical shift is also recorded in addition to the spatial signal distribution.
  • the first and second readout windows 10 and 20 are separated by switching a first spoiler gradient GS1 between the FID-like SSFP signal SI and echo-like SSFP signal S2. Furthermore, a second spoiler gradient GS2 is connected between the FID-like SSFP signal SI and the SSFP echo S2, and a frequency-selective saturation pulse Sat is suppressed between the first and second spoiler gradients GS1 and GS2 to suppress an interference signal, here a water signal.
  • phase encodings by GP1, GP21 and GP31 are reversed by switching the phase encoding gradients GP12, GP22 and GP32 and before the second readout window, new phase encodings are carried out by switching the phase encoding gradients GP13, GP23 and GP33.
  • the saturation pulse Sat has a length in the range from 10 to 15 ms.
  • a number of dummy measurement cycles are carried out in order to achieve the dynamic equilibrium state (SSFP state).
  • the number of dummy Measuring cycles are typically 64th to 128 cycles.
  • the FOV Field-Of-View
  • the number of coding steps per spatial direction is 8, 16 or 32 (a multiple of 2 is not necessary, can also be different in the spatial directions, whereby the number in one direction can depend on the index in one or the other direction).
  • the excitation pulse and gradient scheme shown in FIG. 2 belongs to a spectroscopic imaging method according to a further special embodiment of the invention, which is based on a FAST (Fourier Acquired Steady State) (also FISP (Fast Imaging with Study Precession) or GRASS (GRAdient-Recalled Steady State), with regard to details on "Fast Field Echo Imaging: In Overview and Contrast Calculations", P. von der Meulen, JP Groen, AMC Tinus, G. Bruntink, Magnetic Resonance Imaging, Volume 6, pages 355 to 368, 1988
  • a slice-selective RF excitation pulse with a flip angle ⁇ is irradiated onto an examination object, just like in the embodiment of Figure 1.
  • phase coding gradients GP1, GP21 and GP31 are switched for three-dimensional phase coding.
  • the phase encoding before the next RF excitation pulse (not shown) by phase encoding gradients GP14, GP24 and GP34 can be undone.
  • the echo-like SSFP signal S2 is suppressed by switching a first spoiler gradient GS1 after the readout window 15.
  • a second spoiler gradient GS2 is switched after the readout window 15 and a frequency-selective saturation pulse Sat between the first and second spoiler gradients GS1 and GS2 for suppressing one Water signal radiated.
  • the saturation pulse Sat is optional. If it is not provided, the spoiler gradients GS1 and GS2 can also be combined to suppress the SSFP echo S2.
  • the FID-like SSFP signal SI is read out in the single readout window 15 without a magnetic field gradient.
  • FIG. 3 shows an excitation pulse and gradient diagram of a spectroscopic imaging method according to a further particular embodiment of the invention, which is based on a CE-FAST (Contrast Enhanced FAST) (also called PSTF (Time Reversed FISP))) SSFP sequence.
  • CE-FAST Contrast Enhanced FAST
  • PSTF Time Reversed FISP
  • a slice-selective RF excitation pulse with a flip angle ⁇ is irradiated onto an examination object.
  • a three-dimensional phase coding is carried out as in the embodiments according to FIGS. 1 and 2, which is reversed after the readout window 25 by switching the phase coding gradients GP14, GP24 and GP34.
  • a first spoiler gradient GS1 is switched in front of the readout window 25.
  • a second spoiler gradient GS2 is switched in front of the readout window 25 and a frequency-selective saturation pulse Sat is radiated in between the first and second spoiler gradients GS1 and GS2 to suppress a water signal.
  • the echo-like SSFP signal S2 is read out in the single readout window 25 without a magnetic field gradient.
  • FIG. 4 shows an excitation pulse and gradient diagram of a spectroscopic imaging method according to a further special embodiment of the invention, which differs from that shown in FIG. 1 in that instead of a slice-selective RF excitation pulse, a frequency-selective RF excitation pulse in the form of rectangular pulses ("Hard Pulses") is present, which means that suppression of the water signal by means of a saturation pulse can also be dispensed with for the ⁇ - IVIR.
  • a single spoiler gradient GS1 is therefore sufficient to separate the two readout windows 10 and 20. Also the switching of the phase coding gradients is also sufficient GP12, GP22 and GP32 as well as GP31, GP23 and GP33 are no longer available.
  • the metabolite signals are excited or refocused, but not (or only slightly) the water signal.
  • Typical repetition time TR is in the range from 30 to 120 ms.
  • a number of dummy measurement cycles are carried out in order to achieve the dynamic equilibrium state. The number of dummy measurement cycles is typically 64 to 128.
  • the FOV has the dimensions 48 mm ⁇ 48 mm ⁇ 48 mm or 32 mm ⁇ 32 mm ⁇ 32 mm, although it does not necessarily have to be the same size in x, y and z.
  • the number of coding steps per spatial direction is 8, 16 or 32 (not necessarily a multiple of 2, can vary in the spatial directions, whereby the number of directions can depend on the index in one or the other direction).
  • FIG. 5 shows an excitation pulse and gradient diagram of a spectrocopical imaging method according to a further particular embodiment of the invention, which differs from the embodiment according to FIG. 2 in that a frequency-selective RF excitation pulse is used instead of a slice-selective RF excitation pulse, which also means the radiation of a saturation pulse and the spoiler gradient GS2 can be dispensed with.
  • the echo-like SSFP signal S2 is suppressed by switching the spoiler gradient GS1.
  • FIG. 6 shows an excitation pulse and gradient diagram of a spectroscopic imaging method according to a further special embodiment of the invention, which differs from the embodiment according to FIG. 3 in that instead of a slice-selective RF excitation pulse, a frequency-selective RF excitation pulse in the form of rectangular Pulses ("hard pulses") is used, which means that a saturation pulse Sat for suppressing a water signal and a spoiler gradient GS2 can also be dispensed with.
  • the FID-like SSFP signal SI is suppressed by switching the spoiler gradient GS1.
  • FIG. 7 shows an excitation pulse and gradient diagram of a spectroscopic imaging method according to a further particular embodiment of the invention, which differs from the embodiment according to FIG. 2 in that only two phase coding gradients GP1 and GP21 are switched in front of the readout window 15 and after the readout window 15 the phase coding gradients GP14 and GP24 are switched in order to undo the phase coding.
  • the embodiment shown in Figure 7 differs from that shown in the Figure 2 embodiment in that the FID-like SSFP signal SI in the measuring window 15 at an oscillating read-out gradient G is read rea d. Together with the two-dimensional phase coding, this provides a three-dimensional resolution in a selected layer.
  • FIG. 8 shows the measurement results of the spectroscopic imaging method according to FIG. 1 on a spherical phantom which is filled with 100 mm NAA.
  • FIG. 8 a shows the spectrum obtained on the basis of the evaluation of the FID-like SSFP signal SI
  • the inherently short repetition time TR of SSFP-based sequences achieves a short minimum measurement time and nevertheless, due to the properties of SSFP sequences, a high signal-to-noise ratio is achieved.

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Abstract

Es werden modifizierte SSFP-Sequenzen für ein schnelles spektroskopisches Bildgebungsverahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung desselben und die Verwendung des Verfahrens zur Materialcharakterisierung vorgeschlagen.

Description

„Spektroskopisches Bildgebungsverfahren, Vorrichtung mit Mitteln zur Durchführung desselben sowie Verwendung des Bild ebungsverfahrens zur Materialcharakterisierung"
Die vorliegende Erfindung betrifft ein spektroskopisches Bildgebungsverfahren (Englisch „Spectroscopic Imaging", abgekürzt SI) unter Verwendung einer SSFP(Steady State Free Pre- cession)-HF-Anregungspuls-Sequenz, eine Vorrichtung zur Durchführung desselben sowie die Verwendung des Bildgebungsverfahrens zur Materialcharakterisierung.
In dem Artikel „FAST 31P Chemical Shift Imaging Using SSFP Methods" von Oliver Speck, Ellaus Scheffler und Jürgen Hennig, Proc. Intl. Soc. Mag. Reson. Med. 10 (2002) ist ein spektroskopisches Bildgebungsverfahren unter Verwendung einer SSFP-HF-Anregungspuls- Sequenz für Phosphor beschrieben. Da gemäß dem dort beschriebenen Bildgebungsverfahren ein Signal ausgewertet wird, das sich aus einer Überlagerung des FID (Free Induction Decay)- artigen Signals SI und des SSFP-Echos S2 (auch Echo-artiges Signal genannt) ergibt, sind in einem einzigen Meßdurchgang nur Signale in einem sehr kleinen Frequenzbereich auswertbar. Nachteilig ist dabei sowohl, daß die Mindestmeßzeit für mehrere Signale steigt, als auch, daß das SNR (Signal-zu-Rausch- Verhältnis, engl: "Signal-to-noise-ratio") pro Einheitsmeßzeit sinkt, da die Messungen nur sequentiell und nicht simultan erfolgen können.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein spektroskopisches Bildgebungsverfahren der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zur Durchführung desselben bereitzustellen, mittels derer geringere Mindestmeßzeiten realisiert werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß einem ersten Aspekt gelöst durch ein spektroskopisches Bildgebungsverfahren unter Verwendung einer SSFP-HF- Anregungspuls- Sequenz, mit folgenden Merkmalen: mit einer Repetitionszeit (TR) werden HF- Anregungspulse mit einem Flipwinkel α auf ein Untersuchungsobjekt eingestrahlt, zwischen den HF-Anregungspulsen werden in einem ersten Auslesefenster ohne Vorliegen eines Ma- gnetfeldgradienten ein FED-artiges SSFP-Signal SI und in einem vom ersten Auslesefenster separaten zweiten Auslesefenster ohne Vorliegen eines Magnetfeldgradienten ein Echoartiges SSFP-Signal S2 ausgelesen, vor dem ersten Auslesefenster wird mindestens ein Pha- senkodiergradient zur Phasenkodierung in mindestens einer Raumrichtung geschaltet, und vor dem nächsten HF-Anregungspuls wird mindestens ein Phasenkodiergradient zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in mindestens einer Raumrichtung geschaltet. Der bzw. die Phasenkodiergradient(en) dient/dienen dabei zur Ortskodierung bzw. räumlichen Auflö-
Weiterhin wird diese Aufgabe gemäß einem zweiten Aspekt gelöst durch ein spektroskopisches Bildgebungsverfahren unter Verwendung einer SSFP-HF- Anregungspuls-Sequenz, mit folgenden Merkmalen: mit einer Repetitionszeit (TR) werden HF- Anregungspulse mit einem Flipwinkel α auf ein Untersuchungsobjekt eingestrahlt, zwischen den HF-Anregungspulsen wird in einem einzigen Auslesefenster ohne Vorliegen eines Magnetfeldgradienten nur ein FID-artiges SSFP-Signal SI ausgelesen, vor dem Auslesefenster wird mindestens ein Phasenkodiergradient zur Phasenkodierung in mindestens einer Raumrichtung geschaltet, und vor dem nächsten HF-Anregungspuls wird mindestens ein Phasenkodiergradient zur Rückgängigmachung der Phasenkodierung geschaltet.
Außerdem wird diese Aufgabe gemäß einem dritten Aspekt gelöst durch ein spektroskopisches Bildgebungsverfahren unter Verwendung einer SSFP-HF-Anregungspuls-Sequenz mit folgenden Merkmalen: mit einer Repetitionszeit (TR) werden HF- Anregungspulse mit einem Flipwinkel α auf ein Untersuchungsobjekt eingestrahlt, zwischen den HF- Anregungspulsen wird in einem einzigen Auslesefenster ohne Vorliegen eines Magnetfeldgradienten nur ein Echo-artiges SSFP-Signal S2 ausgelesen, vor dem Auslesefenster wird mindestens ein Phasenkodiergradient zur Phasenkodierung in mindestens einer Raumrichtung geschaltet, und vor dem nächsten HF-Anregungspuls wird mindestens ein Phasenkodiergradient zur Rückgängigmachung der Phasenkodierung geschaltet. Darüber hinaus wird diese Aufgabe gemäß einem vierten Aspekt gelöst durch ein spektroskopisches Bildgebungsverfahren unter Verwendung einer SSFP-HF-Anregungspuls-Sequenz, mit folgenden Merkmalen: mit einer Repetitionszeit (TR) werden HF-Anregungspulse mit einem Flipwinkel α auf ein Untersuchungsobjekt eingestrahlt, und zwischen den HF- Anregungspulsen werden in einem ersten Auslesefenster unter mindestens einem in einer Raumrichtung oszillierenden Auslesegradienten ein FID-artiges SSFP-Signal SI und in einem vom ersten Auslesefenster separaten zweiten Auslesefenster unter mindestens einem in einer Raumrichtung oszillierenden Auslesegradienten Echo-artiges SSFP-Signal S2 ausgelesen. Der bzw. die oszillierende(n) Auslesegradient(en) dient/dienen dabei zur Ortskodierung bzw. räumlichen Auflösung.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung auch gelöst durch ein spektroskopisches Bildgebungsverfahren unter Verwendung einer SSFP-HF- Anregungspuls-Sequenz, mit folgenden Merkmalen: mit einer Repetitionszeit (TR) werden HF- Anregungspulse mit einem Flipwinkel α auf ein Untersuchungsobjekt eingestrahlt, und zwischen den HF-Anregungspulsen wird in einem einzigen Auslesefenster unter mindestens einem in einer Raumrichtung oszillierenden Auslesegradienten nur ein FID-artiges SSFP- Signal SI ausgelesen.
Eine weitere Lösung besteht gemäß einem sechsten Aspekt in einem spektroskopischen Bildgebungsverfahren unter Verwendung einer SSFP-HF-Anregungspuls-Sequenz, mit folgenden Merkmalen: mit einer Repetitionszeit (TR) werden HF- Anregungspulse mit einem Flipwinkel α auf ein Untersuchungsobjekt eingestrahlt, und zwischen den HF- Anregungspulsen, wird in einem einzigen Auslesefenster unter mindestens einem in einer Richtung oszillierenden Auslesegradienten nur ein Echo-artiges SSFP-Signal S2 ausgelesen.
Zudem wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung mit Mitteln zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 49. Bei dem Bildgebungsverfahren gemäß dem ersten Aspekt erfolgt die Separierung der ersten und zweiten Auslesefenster vorteilhafterweise durch Schalten eines ersten Spoilergradienten zwischen dem FID-artigen SSFP-Signal SI und dem Echo-artigen SSFP-Signal S2.
Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die HF-Anregungspulse schichtselektiv eingestrahlt werden. Dies ist z. B. durch Einstrahlung der HF-Anregungspulse bei gleichzeitig geschaltetem Schichtselektionsgradienten möglich. Das räumlich schichtselektive Einstrahlen der HF- Anregungspulse dient dabei zur Ortskodierung bzw. räumlichen Auflösung.
Vorteilhafterweise ist ein zweiter Spoilergradient zwischen dem FID-artigen SSFP-Signal SI und dem Echo-artigen SSFP-Signal S2 geschaltet und wird zwischen den ersten und zweiten Spoilergradienten ein frequenzselektiver Sättigungspuls zur Unterdrückung eines störenden Signals eingestrahlt. Bei dem störenden Signal kann es sich allgemein um das Signal eines dominanten Lösungsmittels, z. B. Wasser, handeln.
Vorteilhafterweise werden nach dem ersten Auslesefenster und vor dem zweiten Auslesefenster nacheinander mindestens ein Phasenkodiergradient zur Rückgängigmachung der Phasenkodierung in mindestens einer Raumrichtung und mindestens ein Phasenkodiergradient zur Phasenkodierung in mindestens einer Raumrichtung geschaltet.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die HF- Anregungspulse frequenzselektiv sind. Vorteilhafterweise sind die HF-Anregungspulse derart f equenzselektiv, daß allgemein ein störendes dominierendes Signal, wie z. B. ein Wassersignal, nicht bzw. nur wenig angeregt und/oder nicht bzw. nur wenig refokussiert wird. Eine derartige frequenzselektive Anregung und oder Refokussierung kann insbesondere durch am- plituden- und/oder frequenzmodulierte HF-Pulse oder durch Gruppen von Rechteck-HF- Anregungspulsen („hard pulses") erfolgen.
Vorteilhafterweise wird bei dem Bildgebungsverfahren gemäß dem zweiten Aspekt nach dem Auslesefenster ein erster Spoilergradient geschaltet. Insbesondere kann vorgesehen sein, daß die HF-Anregungspulse schichtselektiv eingestrahlt werden.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß nach dem Auslesefenster ein zweiter Spoilergradient geschaltet und zwischen den ersten und zweiten Spoilergradienten ein frequenzselektiver Sättigungspuls zur Unterdrückung eines störenden Signals eingestrahlt wird.
Alternativ kann vorgesehen sein, daß die HF- Anregungspulse frequenzselektiv sind.
Bei dem Bildgebungsverfahren gemäß dem dritten Aspekt kann vorgesehen sein, daß vor dem Auslesefenster ein erster Spoilergradient geschaltet wird.
Insbesondere kann vorgesehen sein, daß die HF-Anregungspulse schichtselektiv eingestrahlt werden.
Günstigerweise wird vor dem Auslesefenster ein zweiter Spoilergradient geschaltet und zwischen den ersten und zweiten Spoilergradienten ein f equenzselektiver Sättigungspuls zur Unterdrückung eines störenden Signals eingestrahlt.
Alternativ kann vorgesehen sein, daß die HF-Anregungspulse frequenzselektiv sind.
Weiterhin kann bei dem Bildgebungsverfahren gemäß dem ersten Aspekt vorgesehen sein, daß vor dem ersten Auslesefenster genau zwei Phasenkodiergradienten zur Phasenkodierung in zwei Raumrichtungen geschaltet und vor dem nächsten HF- Anregungspuls genau zwei Phasenkodiergradienten zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in den zwei Raumrichtungen geschaltet werden. Dies liefert eine zweidimensionale Auflösung innerhalb einer selektierten Schicht. Andererseits kann auch vorgesehen sein, daß vor dem ersten Auslesefenster genau drei Phasenkodiergradienten zur Phasenkodierung in drei Raumrichtungen geschaltet und vor dem nächsten HF-Anregungspuls genau drei Phasenkodiergradienten zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in den drei Raumrichtungen geschaltet werden. Dies liefert eine dreidimensionale Auflösung in der selektierten Schicht.
Bei dem Bildgebungsverfahren gemäß dem ersten Aspekt kann auch vorgesehen sein, daß nach dem ersten Auslesefenster und vor dem zweiten Auslesefenster nacheinander genau zwei Phasenkodiergradienten zur Rückgängigmachung der Phasenkodierung in zwei Raumrichtungen und genau zwei Phasenkodiergradienten zur Phasenkodierung in zwei Raumrichtungen geschaltet werden.
Außerdem kann vorgesehen sein, daß nach dem ersten Auslesefenster und vor dem zweiten Auslesefenster nacheinander genau drei Phasenkodiergradienten zur Rückgängigmachung der Phasenkodierung in drei Raumrichtungen und genau drei Phasenkodiergradienten zur Phasenkodierung in drei Raumrichtungen geschaltet werden.
Bei dem Bildgebungsverfahren gemäß dem zweiten Aspekt kann vorgesehen sein, daß vor dem Auslesefenster genau zwei Phasenkodiergradienten in zwei Raumrichtungen geschaltet und vor dem nächsten HF-Anregungspuls genau zwei Phasenkodiergradienten zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in den zwei Raumrichtungen geschaltet werden.
Es kann auch vorgesehen sein, daß vor dem Auslesefenster genau drei Phasenkodiergradienten zur Phasenkodierung in drei Raurnrichtungen geschaltet und vor dem nächsten HF- Anregungspuls genau drei Phasenkodiergradienten zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in den drei Raurnrichtungen geschaltet werden.
Bei dem Bildgebungsverfahren gemäß dem vierten Aspekt kann vorgesehen sein, daß das 'FID-artige SSFP-Signal SI und das Echo-artige SSFP-Signal S2 jeweils unter genau einem oszillierenden Auslesegradienten ausgelesen werden, vor dem ersten Auslesefenster ein oder zwei Phasengradient(en) zur Phasenkodierung in einer oder zwei Raumrichtung(en) geschaltet und vor dem nächsten HF-Anregungspuls ein oder zwei Phasenkodiergradient(en) zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in einer oder zwei Raumrichrung(en) geschaltet wird/werden. Da der oszillierende Auslesegradient bereits eine Auflösung in einer Dimension innerhalb einer selektierten Schicht liefert, trägt ein Phasengradient zur Auflösung in der zweiten Dimension und ein weiterer Phasengradient zur Auflösung in der dritten Dimension bei.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das FID- artige SSFP-Signal SI und das Echo-artige SSFP-Signal S2 jeweils unter genau zwei in unterschiedlichen Raurnrichtungen oszillierenden Auslesegradienten ausgelesen und vor dem ersten Auslesefenster genau ein Phasenkodiergradient zur Phasenkodierung in einer Raumrichtung geschaltet und vor dem nächsten HF-Anregungspuls genau ein Phasenkodiergradient zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in der Raumrichtung geschaltet werden.
Es kann auch vorgesehen sein, daß das FID-artige SSFP-Signal SI und Echo-artige SSFP- Signal S2 jeweils unter genau drei in unterschiedlichen Raumrichtungen oszillierenden Auslesegradienten ausgelesen werden.
Günstigerweise erfolgt die Separierung der ersten und zweiten Auslesefenster durch Schalten eines ersten Spoilergradienten zwischen dem FID-artige SSFP-Signal SI und dem Echoartigen SSFP-Signal S2.
Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die HF-Anregungspulse schichtselektiv eingestrahlt werden.
Günstigerweise wird ein zweiter Spoilergradient zwischen dem FID-artigen SSFP-Signal SI und Echo-artigen SSFP-Signal S2 geschaltet und zwischen den ersten und zweiten Spoiler- gradiehten ein f equenzselektiver Sättigungspuls zur Unterdrückung eines störenden Signals eingestrahlt. Günstigerweise werden nach dem ersten Auslesefenster und vor dem zweiten Auslesefenster nacheinander mindestens ein Phasenkodiergradient zur Rückgängigmachung der Phasenkodierung in mindestens einer Raumrichtung und mindestens ein Phasenkodiergradient zur Phasenkodierung in mindestens einer Raumrichtung geschaltet.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die HF- Anregungspulse frequenzselektiv sind.
Bei dem Bildgebungsverfahren gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung wird vorteilhafterweise das FID-artige SSFP-Signal SI unter genau einem in einer Raumrichtung oszillierenden Auslesegradienten ausgelesen, vor dem Auslesefenster ein oder zwei Phasengradient(en) zur Phasenkodierung in einer oder zwei Raumrichtung(en) und wird werden vor dem nächsten HF-Anregungspuls ein oder zwei Phasenkodiergradient(en) zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in einer oder zwei Raumrichtung(en) geschaltet.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß das FID-artige SSFP-Signal SI unter genau zwei in unterschiedlichen Raumrichtungen oszillierenden Auslesegradienten ausgelesen wird und vor dem Auslesefenster genau ein Phasenkodiergradient zur Phasenkodierung in einer Raumrichtung geschaltet und vor dem nächsten HF-Anregungspuls genau ein Phasenkodiergradient zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in der Raumrichtung geschaltet werden.
Auch kann vorgesehen werden, daß das FID-artige SSFP-Signal SI unter genau drei in unterschiedlichen Raumrichtungen oszillierenden Auslesegradienten ausgelesen wird.
Günstigerweise wird nach dem Auslesefenster ein erster Spoilergradient geschaltet.
Auch kann vorgesehen sein, daß die HF- Anregungspulse schichtselektiv eingestrahlt werden. Vorteilhafterweise wird nach dem Aüslesefenster ein zweiter Spoilergradient geschaltet und zwischen den ersten und zweiten Spoilergradienten ein frequenzselektiver Sättigungspuls zur Unterdrückung eines störenden Signals eingestrahlt.
In einer alternativen Ausfühningsform kann vorgesehen sein, daß die HF-Anregungspulse frequenzselektiv sind.
Bei dem Bildgebungsverfahren gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Echo-artige SSFP-Signal S2 unter genau einem in einer Raumrichtung oszillierenden Auslesegradienten ausgelesen wird, vor dem Auslesefenster ein oder zwei Phasengra- dient(en) zur Phasenkodierung in einer oder zwei Raumrichtung(en) geschaltet und vor dem nächsten HF-Anregungspuls ein oder zwei Phasenkodiergradient(en) zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in einer oder zwei Raumrichtung(en) geschaltet wird/werden.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Echo-artige SSFP-Signal S2 unter genau zwei in unterschiedlichen Raumrichtungen oszillierenden Auslesegradienten ausgelesen wird und vor dem Auslesefenster genau ein Phasenkodiergradient zur Phasenkodierung in einer Raumrichtung geschaltet und vor dem nächsten HF-Anregungspuls genau ein Phasenkodiergradient zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in der Raumrichtung geschaltet werden.
Wiederum kann vorgesehen sein, daß das Echo-artige SSFP-Signal S2 unter genau drei in unterschiedlichen Raumrichtungen oszillierenden Auslesegradienten ausgelesen wird.
Vorteilhafterweise wird nach dem Auslesefenster ein erster Spoilergradient geschaltet.
Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die HF-Anregungspulse schichtselektiv eingestrahlt werden. Günstigerweise wird nach dem Auslesefenster ein zweiter Spoilergradient geschaltet und zwischen den ersten und zweiten Spoilergradienten ein frequenzselektiver Sättigungspuls zur Unterdrückung eines störenden Signals eingestrahlt.
In einer alternativen Ausführungsform kann vorgesehen sein, daß die HF-Anregungspulse frequenzselektiv sind.
Weiterhin kann vorgesehen sein, daß die Signale SI und/oder S2 mit einer einzigen HF-Spule erfaßt werden.
Alternativ kann vorgesehen sein, daß die Signale SI und/oder S2 mit mindestens zwei HF- Spulen mit räumlich unterschiedlichen Empfindlichkeitspro filen erfaßt werden. In jeder HF- Spule werden parallel Signale erfaßt. Dadurch kann dann für eine definierte Voxelgröße und Voxelzahl die Zahl der notwendigen Phasenkodierschritte gesenkt werden („parallel imaging"). Hinsichtlich Einzelheiten hierzu wird auf K. Pruessmann, M. Weiger, M.B. Scheideg- ger, P. Boesiger: „SENSE: Sensitivity encoding for fast MRI", Magn. Reson. Med. 42, 952 - 962 (1999) verwiesen, dessen Inhalt hierzu durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Bei der Vorrichtung kann vorgesehen sein, daß sie ein Magnetresonanzgerät, insbesondere ein Kernspintomographiegerät oder Kernspinspektroskopiegerät oder eine Kombination derselben ist.
Außerdem wird auch noch die Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 49 zur Materialcharakterisierung vorgeschlagen.
Schließlich wird auch die Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 49 zur Charakterisierung von Alterungsprozessen vorgeschlagen.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß mit den erfindungsgemäßen spektroskopischen Bildgebungsverfahren die bei Verwendung von SSFP-Sequenzen in der MRI (Magnetic Resonance Imaging) erzielbaren Vorteile, wie insbesondere geringe Min- destmeßzeiten (d.h. die Zeit, die notwendig ist, um einen vollständigen Datensatz aufzunehmen) und hohe SNR ebenfalls erzielt werden können. Besonders kurz sind die Mindestmeß- zeiten, wenn die Signale unter einem oszillierenden Auslesegradienten ausgelesen werden. Diese liegen deutlich unter den Gesamtmeßzeiten der zur Zeit an klinischen Kernspintomographiegeräten verfügbaren Pulssequenzen. Dabei ist ein breiterer Einsatz der erfindungsgemäßen spektroskopischen Bildgebungsverfahren an klinischen und/oder anderen (z. B. kleineren Systemen für Tierexperimente, Materialuntersuchungen o.a.) Kernspintomographiegeräten denkbar.
Die erfindungsgemäßen spektroskopischen Bildgebungsverfahren stellen nur geringe Anforderungen an die Hardware (Magnetfeld (Bo)-Gradienten, HF-Leistung u.a.) und lassen sich günstig skalieren, wenn die Messungen bei höheren Magnetfeldstärken erfolgen. Der Einsatz höherer Magnetfelder ist aber gerade ein Haupttrend für die klinischen oder anderen Einsatzgebiete der Kernspintomographie/spektroskopie.
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen spektroskopischen Bildgebungsverfahren sind:
- SNR pro Einheitsmeßzeit (SNR)
Das SNRt kann speziell für ungekoppelte Signale höher als bei anderen bisher bekannten spektroskopischen Bildgebungsverfahren sein. Auch für J-gekoppelte Signale ist eine Optimierung möglich (Repetitionszeit TR in Abhängigkeit von T (Spin-Spin- Relaxationszeit) und J-Kopplung).
- räumliche Auflösung
Wenn Phasenkodiergradienten zur Phasenkodierung der räumlichen Information eingesetzt werden, werden Verluste in der räumlichen Auflösung vermieden, die durch den Signalabfall mit T2 bzw. T (effektive transversale Relaxationszeit) verursacht werden, wie er z. B. in U-FLARE oder RARE (Rapid Acquisition with Relaxation Enhancement)- basierten Sequenzen auftritt. Auch bei Verwendung eines oszillierenden Auslesegradienten ist die Verringerung der räumlichen Auflösung nahezu vernachlässigbar.
Das ausschließliche Auslesen des FFD-Signals SI ermöglicht insbesondere auch Detektion von Signalen, die eine kurze T2 haben und daher nicht oder nur mit geringer Intensität zum Echo-artigen SSFP-Signal S2 beitragen. Das SNR ist aufgrund der geringen T2 höher als für das Echo-artige SSFP-Signal S2. Zudem erfolgt der Beginn der Detektion von SI bereits nur kurz nach der Signalanregung (typischerweise wenige ms), da die Phasenmodulation von J- gekoppelten Signalen, die insbesondere zu Signalverlusten von Multiplettsignalen führen, sehr gering ist.
Das ausschließliche Auslesen des SSFP-Signals S2 ermöglicht insbesondere die Detektion von Signalen mit längerer T , nicht aber von Signalen mit kurzer T2. Es sind Singulett-Signale (ohne J-Kopplung) detektierbar, aber auch J-gekoppelte Signale, wobei der Abstand der HF- Anregungspulse deren Intensität stark beeinflußt. Dadurch können - abhängig vom Abstand der HF-Anregungspulse - sowohl J-gekoppelte Signale mit gutem SNR detektiert als auch bewußt unterdrückt werden (um z. B. die Überlagerung mit einem anderen Signal zu vermeiden). Vorteilhaft ist insbesondere die einfachere (und stärkere) Unterdrückung störender Signale (z. B. Wasser und Lipidsignale in der Η-NMR). Dies kann nicht nur durch den unterschiedlichen T -Einfluß hervorgerufen werden, sondern auch durch den Einsatz frequenzselektiver HF-Anregungsimpulse, da sowohl die frequenzselektive Anregung als auch (die ein- oder mehrmalige) frequenzselektive Refokussierung des Signals eine bessere Unterdrückung der störenden Signale bewirkt.
Durch das Auslesen beider Signale SI und S2 in benachbarten Auslesefenstern können die Vorzüge der spektroskopischen Bildgebungsverfahren mit ausschließlichem Auslesen der jeweiligen SI und S2 genutzt werden, jedoch mit dem Nachteil, daß natürlich bei gegebener Repetitionszeit der HF- Anregungspulse für das Auslesen jedes einzelnen SI und S2 weniger Auslesezeit im Vergleich zu der ausschließlichen Auslesung zur Verfügung steht. Im übrigen kann die Repetitionszeit. TR derart optimiert werden, daß eine Auswertung der Meßzeiten entweder im Frequenzbereich erfolgt (Rekonstruktion z. B. durch Fourier- Transformation) nach Einsatz spezieller Apodisationsftinktionen (Datenvorverarbeitung) und/oder mit Hilfe von Verfahren der Datenextrapolation des gemessenen Zeitsignals oder durch Analyse im Zeitbereich (Anpassen von Modellfunktionen) erfolgen kann. Dabei werden sowohl eine hinreichende spektrale Auflösung als auch ein ausreichendes SNR erzielt. Die optimiale Repetitionszeit TR hängt dabei von Ti (Spin-Gitter-Relaxationszeit), T2, T2* sowie der notwendigen bzw. gewünschten Breite und Auflösung des Spektrums ab. Speziell die Detektion der Signale J-gekoppelter Spins kann dadurch optimiert werden, daß die Repetitionszeit TR zudem in Abhängigkeit von der Multiplettstruktur und den J-Kopplungskonstanten gewählt wird.
Wenn in einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen spektroskopischen Bildgebungsverfahren allgemein ein störendes dominantes Signal (Dl, D2), wie z. B. ein Wassersignal, unterdrückt wird, so ermöglicht dies den Einsatz insbesondere bei der Protonenspektroskopie (1H)-SI, was z. Z. den größten Teilbereich der SI für klinische Anwendungen darstellt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung, in der mehrere Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnungen erläutert sind. Dabei zeigen:
Figur 1 bis 7 Anregungs- und Gradientenschemata gemeinsam mit Signalen von spektroskopischen Bildgebungsverfahren gemäß besonderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
Figur 8 Beispiele für mit einem spektroskopischen Bildgebungsverfahren gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielte Meßergebnisse; und Figur 9 Ergebnisse von Computersimulationen von mittels SSFP- basierter spektroskopischer Bildgebung und spektroskopischer Bildgebung im Stand der Technik erzielbarer Signal-zu-Rausch- Verhältnisse (SNRt) pro Einheitsmeßzeit.
Bevor auf die einzelnen Figuren eingegangen wird, muß vorausgeschickt werden, daß die Anregungspuls- und Gradientenschemata schematisch gemeint und insbesondere nicht maßstäblich gezeigt sind. Ferner können einige aufeinanderfolgende Gradienten gleichzeitig angewendet werden, was hier aber aus Gründen der Übersichtlichkeit bzw. Lesbarkeit der Schemata vermieden wurde. Zudem sind grundsätzlich jeweils sieben Spuren (RF (HF- Anregungspulse und Signal(e)), Gpe,ι, Gpe,2, Gpe,3, Gspoiier, Gsιice, Gread) eingezeichnet, auch wenn einige nicht verwendet werden. Für die praktische Umsetzung sind dann die sechs Gradientenspuren auf die drei physikalischen Gradienten (Gx, Gy, Gz) durch Überlagerung umzusetzen.
Weiterhin ist speziell für die Verwendung eines schichtselektiven HF-Anregungspulses der Einsatz eines dritten Phasenkodiergradienten optional.
Die Raumrichtungen für die Phasenkodier-, Schichtselektions- und Auslesegradienten sollten vorzugsweise paarweise orthogonal sein, auch wenn dies nicht zwingend ist. Die Spoilergradienten können in einem anderen Winkel dazu stehen, da sie durch Summation mehrerer Gradienten (x, y, z) entstehen (können).
Schließlich wird durch die gestrichelt dargestellten Kästchen ein jeweiliges Auslesefenster angegeben.
Das in der Figur 1 dargestellte Anregungspuls- und Gradientenschema zeigt ein spektroskopisches Bildgebungsverfahren gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das auf einer FADE (Fast Acquisition Double Echo (hinsichtlich Einzelheiten wird auf „FADE - A New Fast Imaging Sequence", T. W. Redpath, R. A. Jones, Magnetic Reso- nace in Medicine 6, 224 bis 234 (1988) verwiesen)-SSFP-Sequenz basiert. Durch Einstrahlen eines HF-Anregungspulses mit einem Flipwinkel α unter einem Schichtselektionsgradienten GL1 auf ein Untersuchungsobjekt erfolgt eine schichtselektive Anregung.
Zur dreidimensionalen Ortsauflösung in einer selektierten Schicht werden vor einem ersten Auslesefenster 10 die Phasenkodiergradienten GPl l, GP21 und G31 geschaltet, wobei nach einem zweiten Auslesefenster 20 mittels der Phasenkodiergradienten GP14, GP24 und GP34 die Phasenkodierung rückgängig gemacht wird.
Aufgrund der Abwesenheit eines Magnetfeldgradienten während des Auslesens des FID- Signals SI und des SSFP-Signals S2 wird neben der räumlichen Signalverteilung auch die Information der chemischen Verschiebung (spektrale Verteilung) erfaßt.
Die Separierung der ersten und zweiten Auslesefenster 10 und 20 erfolgt durch Schalten eines ersten Spoilergradienten GS1 zwischen dem FID-artigen SSFP-Signal SI und Echo-artigen SSFP-Signal S2. Weiterhin wird ein zweiter Spoilergradient GS2 zwischen dem FID-artigen SSFP-Signal SI und dem SSFP-Echo S2 geschaltet und zwischen den ersten und zweiten Spoilergradienten GS1 und GS2 ein frequenzselektiver Sättigungspuls Sat zur Unterdrückung eines Störsignals, hier Wassersignals, eingestrahlt.
Sicherheitshalber werden nach dem ersten Auslesefenster die Phasenkodierungen durch die GPl l, GP21 und GP31 mittels Schaltung der Phasenkodiergradienten GP12, GP22 und GP32 rückgängig gemacht und vor dem zweiten Auslesefenster erneute Phasenkodierungen durch Schalten der Phasenkodiergradienten GP13, GP23 und GP33 vorgenommen.
Die für die hier zur Messung an Phantomen (Modellösungen) oder an einem Rattengehirn verwendete Magnetfeldstärke von B0 = 4,7 T typischen Repetitionszeiten TR liegen im Bereich von 60 bis 120 ms. Der Sättigungspuls Sat weist eine Länge im Bereich von 10 bis 15 ms auf. Bevor eine Messung erfolgt, wird eine Zahl Dummy-Meßzyklen durchgeführt, um den dynamischen Gleichgewichtszustand (SSFP-Zustand) zu erreichen. Die Zahl der Dummy- Meßzyklen beträgt typischerweise 64. bis 128 Zyklen. Das FOV (Field-Of-View) weist eine Größe von 48 mm x 48 mm x 48 mm oder 32 mm x 32 mm x 32 mm auf, wobei es nicht notwendigerweise in x, y und z gleichgroß sein muß.
Die Zahl der Kodierschritte je Raumrichtung beträgt in diesem Beispiel 8, 16 oder 32 (nicht notwendig ein Vielfaches von 2, kann auch in den Raumrichtungen unterschiedlich sein, wobei die Zahl in einer Richtung vom Index in einer/der anderen Richtung abhängen kann).
Das in der Figur 2 gezeigte Anregungspuls- und Gradientenschema gehört zu einem spektroskopischen Bildgebungsverfahren gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung, das auf einer FAST (Fourier Acquired Steady State) (auch FISP (Fast Imaging with Study Precession) oder GRASS (GRAdient-Recalled Steady State) genannt, wobei hinsichtlich Einzelheiten auf „Fast Field Echo Imaging: In Overview and Contrast Calculations", P. von der Meulen, J. P. Groen, A. M. C. Tinus, G. Bruntink, Magnetic Resonance Imaging, Band 6, Seiten 355 bis 368, 1988 verwiesen wird)-SSFP-Sequenz basiert. Genau wie in der Ausführungsform von Figur 1 wird ein schichtselektiver HF-Anregungspuls mit einem Flipwinkel α auf ein Untersuchungsobjekt eingestrahlt. Vor dem einzigen Auslesefenster 15 werden zur dreidimensionalen Phasenkodierung Phasenkodiergradienten GPl l, GP21 und GP31 geschaltet, wobei die Phasenkodierung vor dem nächsten HF-Anregungspuls (nicht gezeigt) durch Phasenkodiergradienten GP14, GP24 und GP34 rückgängig gemacht werden.
Die Unterdrückung des Echo-artigen SSFP-Signals S2 erfolgt durch Schalttmg eines ersten Spoilergradienten GS1 nach dem Auslesefenster 15. Zusätzlich wird nach dem Auslesefenster 15 ein zweiter Spoilergradient GS2 geschaltet und zwischen den ersten und zweiten Spoilergradienten GS1 und GS2 ein frequenzselektiver Sättigungspuls Sat zur Unterdrückimg eines Wassersignals eingestrahlt. Der Sättigungspuls Sat ist optional. Wenn er nicht vorgesehen ist, können die Spoilergradienten GS1 und GS2 zur Unterdrückung des SSFP -Echos S2 auch zusammengefaßt werden. Das Auslesen des FID-artigen SSFP-Signals SI in dem einzigen Auslesefenster 15 erfolgt ohne Vorliegen eines Magnetfeldgradienten. Die Figur 3 zeigt ein Anregungspuls- und Gradientenschema eines spektroskopischen Bildge- bungsverfahrens gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung, das auf einer CE-FAST (Contrast Enhanced FAST) (auch PSTF (Time Reversed FISP) genannt))- SSFP-Sequenz basiert.
Genau wie in den Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 und 2 wird ein schichtselektiver HF-Anregungspuls mit einem Flipwinkel α auf ein Untersuchungsobjekt eingestrahlt. Vor dem einzigen Auslesefenster 25 wird eine dreidimensionale Phasenkodierung wie in den Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 und 2 vorgenommen, die nach dem Auslesefenster 25 durch Schaltung der Phasenkodiergradienten GP14, GP24 und GP34 wieder rückgängig gemacht wird. Zum Unterdrücken des FID-Signals SI wird vor dem Auslesefenster 25 ein erster Spoilergradient GS1 geschaltet. Zusätzlich wird vor dem Auslesefenster 25 ein zweiter Spoilergradient GS2 geschaltet und zwischen den ersten und zweiten Spoilergradienten GS1 und GS2 ein frequenzselektiver Sättigungspuls Sat zur Unterdrückung eines Wassersignals eingestrahlt. Das Auslesen des Echo-artigen SSFP-Signals S2 in dem einzigen Auslesefenster 25 erfolgt ohne Vorliegen eines Magnetfeldgradienten.
Die Figur 4 zeigt ein Anregungspuls- und Gradientenschema eines spektroskopischen Bildge- bungsverfahrens gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung, das sich von dem in der Figur 1 gezeigten dadurch unterscheidet, daß anstelle eines schichtselektiven HF-Anregungspulses ein frequenzselektiver HF-Anregungspuls in Form von Rechteckpulsen („Hard Pulses") vorliegt, wodurch für die ^- IVIR auch auf eine Unterdrückung des Wassersignals mittels eines Sättigungspulses verzichtet werden kann. Zur Trennung der beiden Auslesefenster 10 und 20 reicht daher ein einziger Spoilergradient GS1 aus. Ebenfalls ist auch die Schaltung der Phasenkodiergradienten GP12, GP22 und GP32 sowie GP31, GP23 und GP33 weggefallen.
Durch die frequenzselektive (chemical shift-selective) Anregung/Refokussierang durch eine optimierte Gruppe von Rechteck-HF-Anregungspulsen werden die Metabolitensignale angeregt bzw. refokussiert, aber nicht (oder nur geringfügig) das Wassersignal. Die für die hier zur Messung an Phantomen oder an einem Rattengehirn verwendete Magnetstärke von B0 = 4,7T typische Repetitionszeit TR liegt im Bereich von 30 bis 120 ms. Bevor die Messung erfolgt, wird eine Zahl von Dummy-Meßzyklen durchgeführt, um den dynamischen Gleichgewichtszustand zu erreichen. Die Zahl von Dummy-Meßzyklen beträgt typischerweise 64 bis 128. Das FOV weist die Abmessungen 48 mm x 48 mm x 48 mm oder 32 mm x 32 mm x 32 mm auf, wobei es nicht notwendigerweise in x, y und z gleichgroß sein muß. Die Zahl der Kodierschritte je Raumrichtung beträgt 8, 16 oder 32 (nicht notwendig ein Vielfaches von 2, kann in den Raumrichtungen unterschiedlich sein, wobei die Zahl der Richtungen vom Index in einer/der anderen Richtung abhängen kann).
Die Figur 5 zeigt ein Anregungspuls- und Gradientenschema eines spektrokopischen Bildge- bungsverfahrens gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung, das sich von der Ausführungsform gemäß Figur 2 dadurch unterscheidet, daß anstelle eines schichtselektiven HF- Anregungspulses ein frequenzselektiver HF-Anregungspuls verwendet wird, wodurch auch auf die Einstrahlung eines Sättigungpulses und auf den Spoilergradienten GS2 verzichtet werden kann. Die Unterdrückung des Echo-artigen SSFP-Signals S2 erfolgt durch Schaltung des Spoilergradienten GS1.
Die Figur 6 zeigt ein Anregungspuls- und Gradientenschema eines spektroskopischen Bildge- bungsverfahrens gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung, das sich von der Ausführungsform gemäß Figur 3 darin unterscheidet, daß anstelle eines schichtselektiven HF-Anregungspulses ein frequenzselektiver HF-Anregungspuls in Form von Rechteck- Pulsen („Hard Pulses") verwendet wird, wodurch auch auf einen Sättigungspuls Sat zur Unterdrückung eines Wassersignals und einen Spoilergradienten GS2 verzichtet werden kann. Die Unterdrückung des FID-artigen SSFP-Signals SI erfolgt durch die Schaltung des Spoilergradienten GS1.
Die Figur 7 zeigt ein Anregungspuls- und Gradientenschema eines spektroskopischen Bildge- bungsyerfahrens gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung, das sich von der Ausführungsform gemäß Figur 2 dadurch unterscheidet, daß lediglich zwei Phasen- kodiergradienten GPl l und GP21 vor .dem Auslesefenster 15 geschaltet und nach dem Auslesefenster 15 zur Rückgängigmachung der Phasenkodierung die Phasenkodiergradienten GP14 und GP24 geschaltet werden.
Weiterhin unterscheidet sich die in der Figur 7 gezeigte Ausführungsform von der in der Figur 2 gezeigten Ausführungsform darin, daß das FID-artige SSFP-Signal SI in dem Meßfenster 15 unter einem oszillierenden Auslesegradienten Gread ausgelesen wird. Dies liefert zusammen mit der zweidimensionalen Phasenkodierung eine dreidimensionale Auflösung in einer selektierten Schicht.
Figur 8 zeigt die Meßergebnisse des spektroskopischen Bildgebungsverfahrens gemäß Figur 1 an einem kugelförmigen Phantom, das mit lOOmM NAA gefüllt ist. Figur 8 a zeigt das anhand der Auswertung des FID-artigen SSFP-Signals SI erhaltene Spektrum, Figur 8b zeigt das anhand der Auswertung des Echo-artigen SSFP-Signals S2 erhaltene Spektrum (TR = 69 ms, 16 x 16 PE-Schritte, Tuen = 17s) und Figur 8c zeigt die Abbildung des CH3-Signals von NAA, das sich anhand des Echo-artigen SSFP-Signals S2 ergibt (TR = 69 ms, 32 x 32 PE-Schritte,
Die Figuren 9a bis 9c zeigen beispielhaft Computersimulationen für „typische" Parameter. Das heißt, die Relaxationszeiten Tι=l,5 s und T2=250ms entsprechen Werten, wie sie Meta- bolite im Gehirn bei Messung an einem 4,7 Testla-Tomographen üblicherweise aufweisen. Figur 9a zeigt die Abhängigkeit des SNRt (hier Sι/TRI 2 von Repititionszeit TR und Kippwinkel α für das SSFP-Signal Si). Entsprechend zeigt Figur 9b das SNRt für das SSFP-Signal S2. In Figur 9c sind Si /TR1/2 und S2/TR1 2 für eine Repititionszeit von 65 ms in Abhängigkeit vom Kippwinkel α aufgetragen und zum Vergleich die entsprechenden Werte für spektroskopische Bildgebung im Stand der Technik (bei TR von 65 ms und voll ausrelaxiert bei TR=6 s). Hieraus geht hervor, daß die u. a. im Artikel von Pohmann et al (J. Mag. Reson. 129, 145 - 160, 1997) getroffene Aussage, daß die herkömmliche spektroskopische Bildgebung der ^Goldstandard" hinsichtlich der Sensitivität sei, nicht mehr gilt, wenn SSFP-basierte Verfahren zumindest gemäß besonderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewandt werden, da diese nicht nur bezüglich der verringerten Gesamtmeßzeit, sondern eben auch hinsichtlich des SNRt gegenüber der klassischen SI von Vorteil sind.
Die geringeren Mindestmeßzeiten ergeben sich zumindest gemäß besonderen Ausführungsformen der Erfindung daraus, daß
- im Vergleich zum von Speck et al. beschriebenen Verfahren zumindest viele Resonanzlinien gleichzeitig detektiert werden können, wodurch im Vergleich zur sequentiellen Detektion eine kürzere Mindestmeßzeit und auch ein höheres Signal-zu-Rausch-Verhältnis erreicht werden,
im Vergleich zu nicht-SSFP-basierten Sequenzen zur spektroskopischen Bildgebung durch die inhärent kurze Repitionszeit TR von SSFP-basierten Sequenzen eine kurze Mindestmeßzeit erreicht und trotzdem, aufgrund der Eigenschaften von SSFP-Sequenzen, ein hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis erzielt wird.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
B ezugszeichenliste
erstes Auslesefenster Auslesefenster zweites Auslesefenster Auslesefenster

Claims

Ansprüche
1. Spektroskopisches Bildgebungsverfahren unter Verwendung einer SSFP-HF- Anregungspuls-Sequenz, mit folgenden Merkmalen:
- mit einer Repetitionszeit (TR) werden HF-Anregungspulse mit einem Flipwinkel α auf ein Untersuchungsobjekt eingestrahlt,
- zwischen den HF-Anregungspulsen werden in einem ersten Auslesefenster ohne Vorliegen eines Magnetfeldgradienten ein FID-artiges SSFP-Signal SI und in einem vom ersten Auslesefenster separaten zweiten Auslesefenster ohne Vorliegen eines Magnetfeldgradienten ein Echo-artiges SSFP-Signal S2 ausgelesen,
- vor dem ersten Auslesefenster wird mindestens ein Phasenkodiergradient zur Phasenkodierung in mindestens einer Raumrichtung geschaltet, und
- vor dem nächsten HF-Anregungspuls wird mindestens ein Phasenkodiergradient zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in mindestens einer Raumrichtung geschaltet.
2. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Separierung der ersten und zweiten Auslesefenster durch Schalten eines ersten Spoilergradienten zwischen dem FID-artigen SSFP-Signal SI und dem Echo-artigen SSFP-Signal S2 erfolgt.
3. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die HF- Anregungspulse schichtselektiv eingestrahlt werden.
4. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Spoilergradient zwischen dem FID-artigen SSFP-Signal SI und dem Echo-artigen SSFP- Signal S2 geschaltet und zwischen den ersten und zweiten Spoilergradienten ein fre- quenzselektiver Sättigungspuls zur Unterdrückung eines störenden Signals eingestrahlt wird.
5. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem ersten Auslesefenster und vor dem zweiten Auslesefenster nacheinander mindestens ein Phasenkodiergradient zur Rückgängigmachung der Phasenkodierung in mindestens einer Raumrichtung und mindestens ein Phasenkodiergradient zur Phasenkodierung in mindestens einer Raumrichtung geschaltet werden.
6. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die HF- Anregungspulse frequenzselektiv sind.
7. Spektroskopisches Bildgebungsverfahren unter Verwendung einer SSFP-HF- Anregungspuls-Sequenz, mit folgenden Merkmalen:
- mit einer Repetitionszeit (TR) werden HF-Anregungspulse mit einem Flipwinkel α auf ein Untersuchungsobjekt eingestrahlt,
- zwischen den HF-Anregungspulsen wird in einem einzigen Auslesefenster ohne Vorliegen eines Magnetfeldgradienten nur ein FID-artiges SSFP-Signal SI ausgelesen,
- vor dem Auslesefenster wird mindestens ein Phasenkodiergradient zur Phasenkodierung in mindestens einer Raumrichtung geschaltet, und
- vor dem nächsten HF- Anregungspuls wird mindestens ein Phasenkodiergradient zur Rückgängigmachung der Phasenkodierung geschaltet.
8. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Auslesefenster ein erster Spoilergradient geschaltet wird.
9. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die HF- Anregungspulse schichtselektiv eingestrahlt werden.
10. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Auslesefenster ein zweiter Spoilergradient geschaltet und zwischen den ersten und zweiten Spoilergradienten ein frequenzselektiver Sättigungspuls zur Unterdrückung eines störenden Signals eingestrahlt wird.
11. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die HF- Anregungspulse frequenzselektiv sind.
12. Spektroskopisches Bildgebungsverfahren unter Verwendung einer SSFP-HF- Anregungspuls-Sequenz mit folgenden Merkmalen:
- mit einer Repetitionszeit (TR) werden HF-Anregungspulse mit einem Flipwinkel α auf ein Untersuchungsobjekt eingestrahlt,
zwischen den HF-Anregungspulsen wird in einem einzigen Auslesefenster ohne Vorliegen eines Magnetfeldgradienten nur ein Echo-artigen SSFP-Signal S2 ausgelesen,
vor dem Auslesefenster wird mindestens ein Phasenkodiergradient zur Phasenkodierung in mindestens einer Raumrichtung geschaltet, und
- vor dem nächsten HF-Anregungspuls wird mindestens ein Phasenkodiergradient zur Rückgängigmachung der Phasenkodierung geschaltet.
13. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Auslesefenster ein erster Spoilergradient geschaltet wird.
14. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die HF- Anregungspulse schichtselektiv eingestrahlt werden.
15. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Auslesefenster ein zweiter Spoilergradient geschaltet und zwischen den ersten und zweiten Spoilergradienten ein frequenzselektiver Sättigungspuls zur Unterdrückung eines störenden Signals eingestrahlt wird.
16. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die HF- Anregungspulse frequenzselektiv sind.
17. Bildgebungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem ersten Auslesefenster genau zwei Phasenkodiergradienten zur Phasenkodierung in zwei Raumrichtungen geschaltet und vor dem nächsten HF- Anregungspuls genau zwei Phasenkodiergradienten zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in den zwei Raumrichtungen geschaltet werden.
18. Bildgebungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem ersten Auslesefenster genau drei Phasenkodiergradienten zur Phasenkodierung in drei Raumrichtungen geschaltet und vor dem nächsten HF-Anregungspuls genau drei Phasenkodiergradienten zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in den drei Raumrichtungen geschaltet werden.
19. Bildgebungsverfahren nach auf Anspruch 5 rückbezogenem Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem ersten Auslesefenster und vor dem zweiten Auslesefenster nacheinander genau zwei Phasenkodiergradienten zur Rückgängigmachung der Phasenkodierung in zwei Raumrichtungen und genau zwei Phasenkodiergradienten zur Phasenkodierung in zwei Raumrichtungen geschaltet werden.
20. Bildgebungsverfahren nach auf Anspruch 5 rückbezogenem Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem ersten Auslesefenster und vor dem zweiten Auslesefenster nacheinander genau drei Phasenkodiergradienten zur Rückgängigmachung der Phasenkodierung in drei Raumrichtungen und genau drei Phasenkodiergradienten zur Phasenkodierung in drei Raumrichtungen geschaltet werden.
21. Bildgebungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Auslesefenster genau zwei Phasenkodiergradienten in zwei Raumrichtungen geschaltet und vor dem nächsten HF-Anregungspuls genau zwei Phasenkodiergradienten zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in den zwei Raurnrichtungen geschaltet werden.
22. Bildgebungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Auslesefenster genau drei Phasenkodiergradienten zur Phasenkodierung in drei Raumrichtungen geschaltet und vor dem nächsten HF-Anregungspuls genau drei Phasenkodiergradienten zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in den drei Raumrichtungen geschaltet werden.
23. Spektroskopisches Bildgebungsverfahren unter Verwendung einer SSFP-HF- Anregungspuls-Sequenz, mit folgenden Merkmalen:
- mit einer Repetitionszeit (TR) werden HF-Anregungspulse mit einem Flipwinkel α auf ein Untersuchungsobj ekt eingestrahlt, und
- zwischen den HF-Anregungspulsen werden in einem ersten Auslesefenster unter mindestens einem in einer Raumrichtung oszillierenden Auslesegradienten ein FID- artiges SSFP-Signal SI und in einem vom ersten Auslesefenster separaten zweiten Auslesefenster unter mindestens einem in einer Raumrichtung oszillierenden Auslesegradienten Echo-artiges SSFP-Signal S2 ausgelesen.
24. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das FID-artige SSFP-Signal SI und das Echo-artige SSFP-Signal S2 jeweils unter genau einem oszillierenden Auslesegradienten ausgelesen werden, vor dem ersten Auslesefenster ein oder zwei Phasengradient(en) zur Phasenkodierung in einer oder zwei Raumrichtung(en) geschaltet und vor dem nächsten HF-Anregungspuls ein oder zwei Phasenkodiergradienten) zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in einer oder zwei Raurnrichtungen) geschaltet wird/werden.
25. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das FID-artige SSFP-Signal SI und das Echo-artige SSFP-Signal S2 jeweils unter genau zwei in unterschiedlichen Raumrichtungen oszillierenden Auslesegradienten ausgelesen und vor dem ersten Auslesefenster genau ein Phasenkodiergradient zur Phasenkodierung in einer Raumrichtung geschaltet und vor dem nächsten HF-Anregungspuls genau ein Phasenkodiergradient zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in der Raumrichtung geschaltet werden.
26. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das FID-artige SSFP-Signal SI und Echo-artige SSFP-Signal S2 jeweils unter genau drei in unterschiedlichen Raurnrichtungen oszillierenden Auslesegradienten ausgelesen werden.
27. Bildgebungsverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Separierung der ersten und zweiten Auslesefenster durch Schalten eines ersten Spoilergradienten zwischen dem FID-artigen SSFP-Signal SI und dem Echo-artigen SSFP-Signal S2 erfolgt.
28. Bildgebungsverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die HF- Anregungspulse schichtselektiv eingestrahlt werden.
29. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Spoilergradient zwischen dem FID-artigen SSFP-Signal SI und Echo-artigen SSFP- Signal S2 geschaltet und zwischen den ersten und zweiten Spoilergradienten ein frequenzselektiver Sättigungspuls zur Unterdrückung eines störenden Signals eingestrahlt wird.
30. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem ersten Auslesefenster und vor dem zweiten Auslesefenster nacheinander mindestens ein Phasenkodiergradient zur Rückgängigmachung der Phasenkodierung in mindestens einer Raurnrichtung und mindestens ein Phasenkodiergradient zur Phasenkodierung in mindestens einer Raumrichtung geschaltet werden.
31. Bildgebungsverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die HF-Anregungspulse frequenzselektiv sind.
32. Spektroskopisches Bildgebungsverfahren unter Verwendung einer SSFP-HF- Anregungspuls-Sequenz, mit folgenden Merkmalen:
- mit einer Repetitionszeit (TR) werden HF-Anregungspuls e mit einem Flipwinkel α auf ein Untersuchungsobjekt eingestrahlt, und
- zwischen den HF-Anregungspulsen wird in einem einzigen Auslesefenster unter mindestens einem in einer Raumrichtung oszillierenden Auslesegradienten nur ein FID-artige SSFP-Signal SI ausgelesen.
33. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß das FID-artige SSFP-Signal SI unter genau einem in einer Raurnrichtung oszillierenden Auslesegradienten ausgelesen wird, vor dem Auslesefenster ein oder zwei Phasengradient(en) zur Phasenkodierung in einer oder zwei Raumrichtung(en) geschaltet und vor dem nächsten HF-Anregungspuls ein oder zwei Phasenkodiergradient(en) zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in einer oder zwei Raumrichtung(en) geschaltet wird/werden.
34. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß das FID-artige SSFP-Signal SI unter genau zwei in unterschiedlichen Raumrichtungen oszillierenden Auslesegradienten ausgelesen wird und vor dem Auslesefenster genau ein Phasenkodiergradient zur Phasenkodierung in einer Raurnrichtung geschaltet und vor dem nächsten HF-Anregungspuls genau ein Phasenkodiergradient zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in der Raumrichtung geschaltet werden.
35. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß das FID-artige SSFP-Signal SI unter genau drei in unterschiedlichen Raurnrichtungen oszillierenden Auslesegradienten ausgelesen wird.
36. Bildgebungsverfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Auslesefenster ein erster Spoilergradient geschaltet wird.
37. Bildgebungsverfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die HF-Anregungspulse schichtselektiv eingestrahlt werden.
38. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Auslesefenster ein zweiter Spoilergradient geschaltet und zwischen den ersten und zweiten Spoilergradienten ein frequenzselektiver Sättigungspuls zur Unterdrückung eines störenden Signals eingestrahlt wird.
39. Bildgebungsverfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die HF-Anregungspulse frequenzselektiv sind.
40. Spektroskopisches Bildgebungsverfahren unter Verwendung einer SSFP-HF- Anregungspuls-Sequenz, mit folgenden Merkmalen:
mit einer Repetitionszeit (TR) werden HF-Anregungspulse mit einem Flipwinkel α auf ein Untersuchungsobjekt eingestrahlt, und zwischen den HF-Anregungspulsen wird in einem einzigen Auslesefenster unter mindestens einem in einer Richtung oszillierenden Auslesegradienten nur ein Echoartiges SSFP-Signal S2 ausgelesen.
41. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß das Echo-artige SSFP-Signal S2 unter genau einem in einer Raurnrichtung oszillierenden Auslesegradienten ausgelesen wird, vor dem Auslesefenster ein oder zwei Phasengradient(en) zur Phasenkodierung in einer oder zwei Raurnrichtung(en) geschaltet und vor dem nächsten HF-Anregungspuls ein oder zwei Phasenkodiergradient(en) zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in einer oder zwei Raumrichtung(en) geschaltet wird/werden.
42. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß das Echo-artige SSFP-Signal S2 unter genau zwei in unterschiedlichen Raumrichtungen oszillierenden Auslesegradienten ausgelesen wird und vor dem Auslesefenster genau ein Phasenkodiergradient zur Phasenkodierung in einer Raurnrichtung geschaltet und vor dem nächsten HF-Anregungspuls genau ein Phasenkodiergradient zur Rückgängigmachung einer Phasenkodierung in der Raurnrichtung geschaltet werden.
43. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß das SSFP-Echo S2 unter genau drei in unterschiedlichen Raurnrichtungen oszillierenden Auslesegradienten ausgelesen wird.
44. Bildgebungsverfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Auslesefenster ein erster Spoilergradient geschaltet wird.
45. Bildgebungsverfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß die HF- Anregungspulse schichtselektiv eingestrahlt werden.
46. Bildgebungsverfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Auslesefenster ein zweiter Spoilergradient geschaltet und zwischen den ersten und zweiten Spoilergradienten ein frequenzselektiver Sättigungspuls zur Unterdrückung eines störenden Signals eingestrahlt wird.
47. Bildgebungsverfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß die HF-Anregungspulse frequenzselektiv sind.
48. Bildgebungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale SI und/oder S2 mit einer einzigen HF-Spule erfaßt werden.
49. Bildgebungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale SI und/oder S2 mit mindestens zwei HF-Spulen mit räumlich unterschiedlichen Empfindlichkeitsprofilen erfaßt werden.
50. Vorrichtung mit Mitteln zur Durchfü rrung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche.
51. Vorrichtung nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Magnetresonanzgerät ist.
52. Vorrichtung nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetresonanzgerät ein Kernspintomographiegerät oder Kernspinspektroskopiegerät oder eine Kombination derselben ist.
53. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 49 zur Materialcharakterisierung.
54. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 49 zur Charakterisierung von Alterungsprozessen.
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