WO2002068978A2

WO2002068978A2 - Verfahren und gerät zum gewinnen von daten für diffusionsgewichtete magnetresonanz-bildgebung

Info

Publication number: WO2002068978A2
Application number: PCT/DE2002/000647
Authority: WO
Inventors: David Norris; Wolfgang Driesel
Original assignee: MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2002-02-21
Publication date: 2002-09-06
Also published as: DE10109511C2; JP2004526491A; EP1415172A2; US20040071324A1; DE10109511A1; WO2002068978A3; US6842000B2

Abstract

Beschrieben wird ein Magnetresonanz-Bildgebungsverfahren, bei welchem die im abzubildenden Objekt angeregte transversale Magnetisierung vor dem Hervorrufen der für die Rekonstruktion eines Bildes verwendeten Nutzechos (E) diffusionsgewichtet wird. Bei Bewegung des Objektes können Phasenänderungen in der diffusionsgewichteten transversalen Magnetisierung auftreten, die zu Artefakten im rekonstruierten Bild führen. Diese störenden Phasenänderungen werden durch Analyse eines Navigatorsignals (N1, N2) gemessen, das vor dem Hervorrufen der Nutzechos (E) erzeugt wird. Das Ergebnis dieser Messung wird verwendet, um die Phasencharakteristik der transversalen Magnetisierung online durch korrigierenden Eingriff (C0, C1, C2) so zu ändern, daß die gemessenen Phasenänderungen kompensiert werden. Beschrieben wird ferner ein Magnetresonanzgerät zur Durchführung dieses Verfahrens.

Description

Bezeichnung der Erfindung:

Verfahren und Gerät zum Gewinnen von Daten für diffusionsgewichtete agnetresonanz-Bildgebung

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die ortsaufgelöste Untersuchung von Objekten mittels Magnetresonanz (MR) und betrifft speziell ein Verfahren zum Gewinnen von Daten für eine Bilddarstellung, welche die räumliche Verteilung des MR- •-Verhaltens eines Objektes innerhalb eines ausgewählten Ortsbereiches zeigt, unter Hervorhebung von Diffusionserscheinun- igen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens .

In der nachstehenden Beschreibung werden bei der Angabe und Würdigung des Standes Technik entsprechende Fundstellen in der allgemein zugänglichen Fachliteratur genannt: ^•

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Diese Fundstellen sind im Beschreibungstext durch Angabe der vorstehenden Referenznummern in eckigen Klammern [] bezeichnet .

Bei den gebräuchlichen MR-Bildgebungsverfahren wird der zu untersuchende Objektbereich, also die "Probe", in einem stationären Magnetfeld Bg angeordnet und einer Folge von mindestens einem elektromagnetischen Hochfrequenz-Impuls (HF-Impuls) ausgewählter Frequenz und darauffolgenden Impulsen von Magnetfeldgradienten in unterschiedlichen Raumrichtungen ausgesetzt, derart, daß infolge der HF-Anregungen' Echos erscheinen, die als MR-Signal detektiert werden und Aufschluß über Merkmale der Probe geben.

Der Energiegehalt eines HF-Impulses bestimmt die Menge der angeregten, zur Aussendung eines MR-Signals fähigen Spins (transversale Magnetisierung) im Verhältnis zu den im Gleichgewicht befindlichen Spins (longitudinale Magnetisierung) . Der Arcustangens dieses Verhältnisses wird als Flipwinkel des HF- Impulses bezeichnet. 4-1

Φ 1

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Für das Beispiel nach Fig. 2 gilt;

Um eine brauchbare Diffusionsgewichtung zu erhalten, also eine gut erkennbare diffusionsbedingte Dämpfung, sind im allgemeinen b-Werte im Bereich von 500-1000 s/mm² erforderlich. Beispielsweise erzielt man für ein Vorexperiment gemäß Fig. 1 mit der Bemessung G = 40 mT/m, δ = 20 ms und Δ = 30 ms einen b- Wert von 580 s/mm² für Protonen. Wie bekannt, sind diffusions- gewichtete Sequenzen aber auch empfindlich gegenüber kohärenter Bewegung. Bei makroskopischer Bewegung der Probe ergibt sich eine von der örtlichen Geschwindigkeit v abhängige Phasenänderung im MR-Signal. Für die Beispiele nach den Figuren 1 und 3 gilt hinsichtlich der Phase:

φ = j..G-v-<5'-Δ , Gl. (4)

und für das Beispiel nach Fig. 2 gilt

Φ = 2 - γ - G - v - δ - Δ . Gl. (5)

Legt man das obige Bemessungsbeispiel zugrunde, dann ergibt sich bei einer makroskopischen Bewegung mit der Geschwindigkeit v = 0,5 mm/s eine Phasenänderung gleich π .

Die Bewegung eines starren Körpers läßt sich vollständig beschreiben durch Angabe des Vektors der Translation und des Vektors der Rotation. Die Rotation führt zu einem räumlich über das Objekt gehenden Phasengradienten des MR-Signals, wobei der diesen Gradienten beschreibende Vektor gegeben ist durch

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bewegungsbedingter Phasenänderungen auf die Bilddarstellung zu minimieren. Hierzu sind verschiedene Wege denkbar: (a) Anwendung von Bildgebungssequenzen, die von sich aus unempfindlich gegenüber Massivbewegungen sind; (b) Anwendung von Bildgebungssequenzen, die sich durch Zusatzmaßnahmen weitgehend unempfindlich gegen Massivbewegungen machen lassen; (c) Verfahren zur Korrektur der Einflüsse bewegungsbedingter Phasenänderungen .

Eine gebräuchliche bewegungsunempfindliche Sequenz ist die Sequenz mit sogenannter "Geschwindigkeits-Kompensation", häufig angewendet zur Eliminierung sowohl unerwünschter Phasenänderungen als auch unerwünschter Signalverluste, die durch geschwindigkeitsbedingte Phasendispersion verursacht werden, vgl. [2] und [3]. Prinzipiell ist es möglich, eine Kompensation bis zu jeder gewünschten zeitlichen Ableitung (den Ort selbst, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung, die Beschleunigungsänderung, usw.) zu erreichen. Allerdings vermindert -sich infolge der Technik dieser Geschwindigkeits-Kompensation die Empfindlichkeit für Diffusion, d.h. die Stärke der Diffu- sionsgewichtung und somit der Diffusionskontrast im Bild wird relativ gering.

Als eine zweite bewegungsunempfindliche Bildgebungsmethode wäre das sogenannte EPI ("Echo Planar Imaging") zu nennen, bei dem aus einer einmaligen HF-Anregung eine schnelle Folge von Echos durch schnelles Alternieren der Polarität des Lesegradienten erzeugt wird, was innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne von 20-80 ms geschehen kann und muß, so daß sich Bewegungen kaum auswirken. Die räumliche Auflösung eines mit einem solchen EPI aufgenommenen Bildes ist jedoch gering, da die Anzahl der nacheinander detektierbaren Echos sehr begrenzt ist, denn die Echoamplitude sinkt mit der Zeitkonstante der naturgemäß kurzen effektiven Spin-Spin-Relaxationszeit T2*.

Wenig empfindlich gegenüber bewegungsbedingten Phasenänderun- • •

4-1

Öl

Φ

D

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Ti

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4->

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Φ

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P.

zeit" (mixing time) TM in einer STEAM-Sequenz durch TI und nicht durch T2 begrenzt ist und es somit bei der Diffusions- gewichtung möglich ist, den Wert Δ viel größer zu wählen als im Falle einer entsprechenden Spinecho-Sequenz. Somit können zur Erzielung des selben b-Wertes beide Größen G und δ gemäß der obigen Gl.(2) so weit verkleinert werden, daß der diffusi- onsgewichtende Gradient ohne zu große Verlängerung der Echozeit in die FLASH-Sequenz eingefügt werden kann. Ein zweiter Vorschlag (vgl. [11]) sieht vor, zwischen die ersten beiden 90"-Impulse der STEAM-Sequenz einen bipolaren Gradientenimpuls zur vollen Diffusionsgewichtung einzufügen und die FLASH- Sequenz selbst unmodifiziert zu lassen. Leider führt aber die Nutzung stimulierter Echos ebenfalls zu einem 50%-igen Verlust in der Signalstärke.

RARE ist eine schnelle Spinecho-Sequenz, bei welcher die nach inem 90°-Impuls angeregte transversale Magnetisierung mehrfach durch eine Kette aufeinanderfolgender HF-Impulse refokus- ^" siert wird, um eine entsprechende Kette von Spinechos zu erzeugen. Eine solche Sequenz kann artefaktfreie Bilder nur dann liefern, wenn die Bedingung von Carr-Purcell-Meiboom-Gill (sogenannte CPMG-Bedingung) erfüllt ist, die eine exakte Phasenbeziehung zwischen der transversalen Magnetisierung und der Phase der refokussierenden HF-Impulse vorschreibt. Es ist also leicht einzusehen, daß ein diffusionsgewichtendes Vorbereitungs-Experiment Artefakte einführen kann. Wären diese refo- kussierenden HF-Impulse reine 180°-Impulse, dann wäre es möglich, die Phase der Magnetisierung vor der Rekonstruktion des Bildes zu korrigieren. Dies ist jedoch unrealistisch für Echofolgen, bei denen mehr als nur wenige HF-Impulse benutzt werden, es sei denn, man trifft besondere zusätzliche Maßnahmen. Diffusionsgewichtete Bilder wurden für Echofolgen mit bis zu 16 refokussierenden HF-Impulsen erhalten. Sind deren Flipwinkel kleiner als 180°, dann führen Interferenzen zwischen der Gruppe der Echos gerader Parität und der Gruppe der Echos ungerader Parität zu Signalverlusten. Bekannte Vorschlä- r-- 1 1 o 1 Φ 1 ti ti P P 1 A

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und Korrekturvorgängen;

Fig. 6 zeigt in einem Diagramm über einer gemeinsamen Zeitachse die HF- und Magnetfeldimpulse und die MR-Signale einer diffusionsgewichtenden Vorbereitungssequenz, der Meß- und Korrektursequenz und einer RARE-Bildgebungs- sequenz;

Fig. 7 zeigt^' zwei Schichtbilder des jeweils selben Objektbereiches, aufgenommen mit und ohne erfindungsgemäße Korrektur;

Fig. 8 zeigt in einem Diagramm über einer gemeinsamen Zeitachse die HF- und Magnetfeldimpulse und die MR-Signale einer diffusionsgewichtenden Vorbereitungssequenz, der Meß- und Korrektursequenz und einer FLASH-Bildgebungs- sequenz .

Es sei erwähnt, daß die dargestellten Zeitdiagramme nicht aßstäblich gezeichnet sind, d.h. weder die einzelnen Zeitabschnitte noch die Amplituden sind getreu ihren wirklichen -gegenseitigen Größenverhältnissen gezeichnet.

Erfindungsgemäße Verfahren lassen sich mit einem MR-Gerät durchführen, wie es in stark vereinfachter Blockdarstellung in Fig. 4 gezeigt ist. Das dargestellte MR-Gerät enthält eine Meßstation 10, einen Stromversorgungsteil 20, einen Steuerteil 30 und einen Computer 40. Die Meßstation 10 kann, wie üblich, einen Magneten 11 zum Erzeugen eines konstanten, homogenen ( "longitudinalen") Bg-Feldes enthalten, ferner drei Spulensätze 12, 13, 14, die derart räumlich angeordnet und gewickelt sind, daß sie Magnetfelder erzeugen können, welche dem Bg-Feld drei Gradienten G_x, Gy und G_z aufprägen, von denen gewöhnlich einer (G_z) parallel zum Brj-Feld und die anderen beiden (G_x und Gy) senkrecht zum Bg-Feld und senkrecht zueinander gerichtet sind. Durch kombinierte gleichzeitige Erregung ausgewählter Exemplare der Spulensätze 12, 13, 14 lassen sich resultierende Magnetfeldgradienten mit jeweils wählbarer Stärke und in beliebigen Raumrichtungen erzeugen. Di

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90° erzeugt, um transversale Magnetisierung der Spins in einem ausgewählten Bereich des Objektes anzuregen. Hierauf folgt die Diffusionsgewichtung. Im dargestellten Fall ist als Diffusi- onsgewichtungs-Sequenz das in Fig. 2 gezeigte Experiment gewählt, also mit bipolarer Diffusionsgradienten-Steuerung und Doppel-Spinecho, um die Auswirkungen von Wirbelströmen zu minimieren, wie an sich bekannt (siehe [15] ) . Zunächst wird ein erster "Diffusionsgradienten"-Impuls in irgendeiner beliebig gewünschten Raumrichtung angelegt, die allgemein als U- Richtung bezeichnet sei. Es folgt zu einem Zeitpunkt t_]_=tg+τ--. ein 180°-HF-Impuls, dem dann ein zweiter Diffusionsgradienten- Impuls in U-Richtung folgt. In Anbetracht von Wirbelströmen ist es vorteilhaft, den ersten Diffusionsgradienten-Impuls möglichst weit vor diesem HF-Impuls anzulegen, und den zweiten

Diffusionsgradieneten-Impuls unmittelbar nach diesem HF- Impuls. Zu einem Zeitpunkt t^ = tQ+2τ^ erscheint das Maximum eines ersten Spinechos (nicht gezeigt) . Nach einem weiteren Intervall der Länge ^~t_^>τ _\ ' gemessen ab t^, wird die gleiche

_Folge von Diffusionsgradienten-Impulsen und 180°-HF-Impuls wiederholt. Zu einem Zeitpunkt tg+2τ2 erscheint das Maximum eines zweiten Echosignals (nicht gezeigt) , als Spinecho des ersten Spinechos.

Jede Diffusionsgewichtungs-Sequenz bewirkt, daß die angeregte transversale Magnetisierung eine erwünschte, von der Diffusionskonstanten D abhängige Dämpfung gemäß der obigen Gl.(l) erfährt, leider aber auch unerwünschte, bewegungsabhängige Phasenänderungen, die sich zusammensetzen kann aus einer durch Translation verursachten Phasenverschiebung und einem durch Rotation verursachten Phasengradienten. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel ist die Phasenverschiebung durch die obige Gl.(5) und der Phasengradient durch die obige Gl.(6) beschrieben. Sowohl die erwünschte Dämpfung als auch die unerwünschten Phasenänderungen manifestieren sich im genannten zweiten Spinecho. G Φ co o Φ

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W-Komponente zu kompensieren. Die Berechnung der Zeitintegrale für die korrigierenden Magnetfeldgradienten-Impulse kann erfolgen nach der Formel:

JG_corrdt = - Δt -G_nav , Gl.(7)

wobei G_nav die Amplitude des Magnetfeldgradienten während des betreffenden Navigatorechos N]_ bzw. N2 ist. Die Ansteuerschaltung 63 wird dann veranlaßt, die Versorgungseinheit 22 so anzusteuern, daß die Gradientenspulen 12, 13 und 14 die entsprechenden korrigierenden Magnetfeldgradienten-Impulse C]_ und

C2 in der V-Richtung bzw. W-Richtung zu einem Zeitpunkt tg erzeugen. Die Folge ist, daß die V- und W-Komponente des durch Rotationsbewegung des Objektes verursachten Phasengradienten der transversalen Magnetisierung, also die V- und W-Komponen- ten der Phasenänderung "erster" Ordnung, verschwinden.

Zur Korrektur der durch Translation des Objektes verursachten Phasenverschiebung, also zur Phasenkorrektur "nullter" Ordnung, muß die Phase aller Spins gleichmäßig um das notwendige Maß verändert werden. Hierzu gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine erste erfindungsgemäße Methode besteht darin, das BQ-Feld vorübergehend zu verstärken oder abzuschwächen, je nach Richtung und Betrag der zu korrigierenden Phasenverschiebung. Hierzu kann, vorzugsweise ebenfalls zum Zeitpunkt tg, mittels der B_z-Spule 11a, gesteuert durch die zugehörige

Versorgungseinheit 22a, ein entsprechend dimensionierter Magnetfeldimpuls C_Q angelegt werden, dessen Zeitintegral

(Amplitude der Feldstärke B über die Dauer) ebenfalls im Korrekturprozessor 62 aus einem der Navigatorechos berechnet werden kann, und zwar nach der Formel

f , ΔΦ jB_corr-.t = , Gl.(8)

J γ

wobei ΔΦ die Phasenverschiebung des betreffenden Navigator- echos gegenüber einer Referenzphase Φ-, ist, die das Echo ohne Diffusionsgewichtung hätte.

Eine zweite erfindungsgemäße Methode der Phasenkorrektur nullter Ordnung besteht darin, die Phase bestimmter HF-Impulse bei oder vor der Bildgebungssequenz zu ändern. Falls diese Sequenz mit HF-Refokussierung arbeitet (wie z.B. eine RARE-Sequenz) , kann die Phasenkorrektur nullter Ordnung erreicht werden durch Änderung der Phase der refokussierenden HF-Impulse um ΔΦ+.T oder ΔΦ- .

Der Referenzzeitpunkt t_ref für die Messung von Δt und die Referenzphase Φ_re/-zur Messung von ΔΦ können rechnerisch oder experimentell bestimmt werden. Eine Bestimmung des Referenzzeitpunktes t_ref kann z.B. erfolgen durch Detektion oder

Berechnung des Zeitpunktes, zu welchem das laufende Zeit- integral über die alternierende Gradienten-Impulsfolge, die das Navigator-Gradientenecho hervorruft, erstmalig auf null zurückgeht. Eine Bestimmung der Re erenzphase kann erfolgen durch feste Eichung des MR-Gerätes, so daß die Phase des Spinechos (Zeitpunkt t^ ) immer berechenbar ist. Diese Phase entspricht auch der Phase, welche die Navigatorechos haben, wenn keine translatorische Bewegung vorhanden ist, und stellt somit die Referenzphase dar.

Eine rein experimentelle Bestimmung der Referenzgrößen t_ref und Φ_rey kann anhand eines gesonderten Referenz-Vorexperimentes erfolgen, bei welchem die Navigatorechos in gleicher Weise wie beim Nutzexperiment erzeugt werden, allerdings ohne Diffusionsgradient oder mit vernachlässigbar schwachem Diffusionsgradienten. Hierbei werden der Zeitpunkt des Maximums und die Istphase des jeweiligen Navigatorechos als Größen t_ref bzw.

Φ_rey gemessen und gespeichert, um beim anschließenden Nutzexperiment die Zeitverschiebung Δt und die Phasenverschiebung ΔΦ in den diffusionsgewichteten Navigatorechos zu bestimmen. Das Referenz-Vorexperiment kann mit oder ohne Bildgebungssequenz durchgeführt und gewünschtenfalls mehrfach wiederholt werden, um die einzelnen Ergebnisse zu mittein.

Wenn das Schema der Diffusionsgewichtung keine eindeutige Richtung hat, wie etwa bei Schemen, welche die Spur des Diffusionstensors in einem einzigen Experiment messen, kann es notwendig werden, einen dreidimensionalen K-Raum mit dem Navigator abzutasten. Hierzu müssen ein drittes Navigatorecho N3 mit

Frequenzcodierung in U-Richtung und ein daraus abgeleiteter Korrektur-Magnetfeldgradientenimpuls C3 in dieser Richtung erzeugt werden, wie gestrichelt in Fig. 5 angedeutet.

Die Fig. 6 zeigt als ein Beispiel eine Kombination der in Fig. 5 dargestellten Abfolge von Diffusionsgewichtung, Navigator- Erzeugung und Bewegungskorrektur mit einer RARE-Bildgebungs- sequenz. In der Fig. 6 geben die mit Gg, GR und Gp bezeichneten Zeilen die Magnetfeldgradienten in den Richtungen der Objektabtastung der Bildgebungssequenz an, also die Gradienten in der Schichtrichtung (S-Richtung) , der Leserichtung (R-Rich- tung) und der Phasencodierungsrichtung (P-Richtung) .

Gemäß der Fig. 6 wird der 90°-HF-Anregungsimpuls zum Zeitpunkt tg als schichtselektiver Impuls angelegt, unter Anwesenheit eines Gs~Gradienten als Schichtgradient, so daß transversale

Magnetisierung nur innerhalb einer dünnen Schicht angeregt wird, deren Ebene senkrecht zur S-Richtung liegt. Nach Beendigung des HF-Anregungsimpulses wird die Polarität des Schichtgradienten vor dessen Abschaltung vorübergehend umgekehrt, um die durch den Gradienten bewirkte Defokussierung der Spins rückgängig zu machen.

Es folgt dann die Diffusionsgewichtung, Navigator-Erzeugung und Bewegungskorrektur, wie es oben anhand der Fig. 5 beschrieben wurde, nur daß auch die beiden 180°-HF-Impulse der Diffusionsgewichtungs-Sequenz als schichtselektive Impulse jeweils unter Anwesenheit eines Gg-Gradienten angelegt werden. r-- 1 Φ ß TS 4-J 1

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"3T/100 Medspec" der Firma Bruker verwendet, das Magnetfeldgradienten von 45 mT/m innerhalb 320 μs schalten kann. Zur HF- Anregung und Messung wurde am Sender/Empfänger 15 ein Vogelkäfig-Resonator mit 280 mm Durchmesser benutzt. Die Aufnahmen wurden in Zeitbezug zu einem gleichzeitig aufgenommenen EKG getriggert .

Für die Korrektur-Steuerstrecke 60 (Fig. 4) wurde eine gesonderte Platine zur Echtzeit-Datenmessung und -Verarbeitung mit eigenem A/D-Wandler 61 unter Regie eines Personalcomputers verwendet, der den Korrekturprozessor 62 bildete. In der Ansteuerschaltung 63 wurde ein 16-Bit-D/A-Wandler benutzt.

Die diffusionsgewichtende Vorbereitungssequenz wurde mit einer Gesamt-Echozeit 2i2 von 92 ms durchgeführt, und die Diffu- sionsgewichtung auf einen b-Wert von 804 s/mm festgelegt. Zu- or wurde in einem mehrfach wiederholten Referenz-Vorexperiment ein Datensatz mit vernachlässigbarer Diffusionsgewichtung ■ akquiriert, und die so erhaltenen Navigatorechos wurden gemit- telt, um Durchschnittswerte für die Phase und die Zeit des Echomaximums zu liefern, als Referenzgrößen für die Berechnung der Korrektur.

Die Abtastung der Echodaten an der Korrektur-Steuerstrecke erfolgte mit einer Frequenz von 104 KHz und einer Auflösung von 14 Bit. Die Position des jeweiligen Echomaximums wurde mittels quadratischer Dreipunkt-Interpolation bestimmt. Phasenverschiebungen und -gradienten in den diffusionsgewichteten Navigatorechos wurden in Bezug auf die erwähnte Referenz gemessen. Das erste Navigatorecho wurde zur Berechnung der Korrektur nullter Ordnung verwendet, und die Stärke der gemessenen Phasengradienten in beiden Navigatorechos wurde zur Berechnung der Amplitude der beiden korrigierenden Magnetfeldgradienten- Impulse in R- und P-Richtung verwendet.

Vorzugsweise, wie in den hier berichteten Fällen geschehen, 1 1 φ 1 X r~- P 1 ß 43 •ti G P •ti 4H 1 Φ -P φ P •ti o ß ß Φ ti •ti cd TS ß Ti Di ti 00 φ •ti α. φ TS ti .—- © tsl •ti •ti 4-> cd ti co A Ti A g N rd ß ß φ 00 g Φ ti ^•ti ß CM 4-J Di a CO 4=3 0 Φ •ti ti ß ß 2- ti •ti P. •ti ti ß cd G

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tungen dieser Ebene anzulegen. Bessere Ergebnisse werden aber in jedem Fall erzielt, wenn man die Richtungen der Frequenzcodierung der Navigatorechos und die Richtungen der Korrektur- Magnetfeldgradienten in genau die Ebene senkrecht zur Richtung des Diffusionsgradienten legt. In diesem Fall können die frequenzcodierenden Gradienten und die Korrekturgradienten jeweils Komponenten in S-, R- und P-Richtung haben.

Als Navigatorechos können statt der in Fig. 6 dargestellten Gradientenechos auch Spinechos oder stimulierte Echos akqui- riert werden. Sofern ein Navigatorecho nur zum Berechnen der Phasenkorrektur nullter Ordnung herangezogen wird, braucht es natürlich keine Frequenzcodierung.

Wie bereits angedeutet, ist die Erfindung auch nicht auf RARE- Bildgebungssequenzen beschränkt. So läßt sich die erfindungs- jemäße Online-Korrektur beispielsweise auch anwenden in Verbindung mit beliebigen anderen Spinecho-Bildgebungssequen- zen, die mit HF-Refokussierungen nach der HF-Anregung arbeiten, wie z.B. GRASE, vgl. [16], oder Spinecho-EPI, vgl. [17]. Die Phasenkorrektur nullter Ordnung kann wie gesagt durch Phasenänderung der Refokussierungsimpulse um ΔΦ±.r bewirkt werden.

Ebensogut anwendbar ist die Erfindung aber auch in Verbindung mit Bildgebungssequenzen, die mit neuen HF-Anregungsimpulsen nach der Diffusionsgewichtung beginnen, wie z.B. die bereits erwähnten Sequenzen FLASH und STEAM. Hier ist jedoch zum Zeitpunkt eines letzten Spinechos vor Beginn der Bildgebungssequenz ein DEFT-Impuls mit einem Flipwinkel von 90° einzuführen, der die transversale Magnetisierung auf die longitudinale Achse dreht. Zur Phasenkorrektur nullter Ordnung braucht nur dieser 90°-DEFT-Impuls eine Phasenänderung von ΔΦ zu erfahren.

Die Fig. 8 zeigt als Beispiel eine FLASH-Bildgebungssequenz, bestehend aus N Teilexperimenten (rechts in der Figur) mit

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zu Artefakten im rekonstruierten Bild führen, durch Analyse eines Navigatorsignals zu messen, das vor dem Hervorrufen der Nutzechos erzeugt wird, und das Ergebnis dieser Messung zu verwenden, um die Phasencharakteristik der transversalen Magnetisierung online durch korrigierenden Eingriff so zu ändern, daß die gemessenen Phasenänderungen kompensiert werden.

Claims

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Störgröße die Phasenverschiebung nullter Ordnung im Navigatorsignal (z.B. in _.]_) bezüglich einer Referenzphase gemessen wird, die sich bei fehlender oder vernachlässigbar schwacher Diffusionsgewichtung ergibt, und daß ein zur Kompensation dieser Phasenverschiebung dimensionierter homogener Magnetfeldimpuls (C_Q) in Richtung des stationären longitudinalen Magnetfeldes angelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Störgröße die Phasenverschiebung ΔΦ nullter

Ordnung bezüglich einer Referenzphase gemessen wird, die sich bei fehlender oder vernachlässigbar schwacher Diffusions- gewichtung ergibt, und daß die Phase späterer HF-Impulse in einem die gemessene Phasenverschiebung ΔΦ kompensierenden Maß geändert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutzechos (E) unter Verwendung refokussierender

HF-Impulse hervorgerufen werden, und daß die Phase dieser HF-Refokussierungsimpulse jeweils um ΔΦ+ π oder ΔΦ - π geändert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die transversale Magnetisierung für die Nutzechos durch mindestens einen nach der Diffusionsgewichtung erzeugten HF-Anregungsimpuls neu angeregt wird, und daß vor der erstmaligen Neuanregung der transversalen Magnetisierung für die Nutzechos ein HF-Impuls mit einem Flipwinkel von 90° angelegt wird, der die bisherige transversale Magnetisierung in die longitudinale Richtung zurücktreibt (DEFT-Impuls) und dessen Phase um ΔΦ verschoben ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzphase ermittelt wird durch Messung der Phase eines entsprechenden Navigatorsignals, das in mindestens einem vorangehenden Referenzexperiment mit vernachlässigbar schwacher oder ohne Diffusionsgewichtung erzeugt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Störgröße der räumliche Gradient der Phase der transversalen Magnetisierung gemessen wird und daß ein zur Kompensation dieses Phasengradienten dimensionierter Magnetfeldgradienten-Impuls (C]_, C2_. C3) angelegt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Navigatorsignal mindestens zwei Navigatorechos (N]_, N2 N3) erzeugt werden, deren jedes in einer genau diesem

Echo zugewiesenen Raumrichtung ortsabhängig frequenzcodiert und detektiert wird, und daß aus jedem detektierten Navigatorecho (N]_, N2. N3) der in die jeweils zugewiesene Raumrichtung gehende Phasengradient der transversalen Magnetisierung ermittelt wird und daß in jeder der zugewiesenen Raumrichtungen jeweils ein Magnetfeldgradienten-Impuls (C]_, C2_. C3) erzeugt wird, der den für diese Richtung ermittelten Phasengradienten der transversalen Magnetisierung kompensiert.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Navigatorechos (Nj_, N2) in unterschiedlichen und vorzugsweise zueinander senkrechten Raumrichtungen in derjenigen Ebene frequenzcodiert werden, die senkrecht zur Richtung der zur Diffusionsgewichtung angelegten Magnetfeldgradienten ist

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Navigatorechos (N^, N2) in unterschiedlichen und vorzugsweise zueinander senkrechten Raumrichtungen in derjeni- gen Ebene frequenzcodiert werden, die der darzustellenden Bildebene entspricht.

11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein drittes der Navigatorechos (N3) in derjenigen Raumrichtung frequenzcodiert wird, die senkrecht zur Ebene der Frequenzcodierungsrichtungen der beiden anderen Navigatorechos (N]_, N2) ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Phasengradienten die Zeitverschiebung Δt des Maximums des betreffenden Navigatorechos (N]_, N2.

N3) gegenüber einem Referenzzeitpunkt gemessen wird, zu dem das Maximum bei fehlender oder vernachlässigbar schwacher

Diffusionsgewichtung erscheinen würde, und daß das Zeitintegral der Amplitude über die Dauer des den Phasengradienten kompensierenden Magnetfeldgradienten- Impulses (C]_, C2_. C3) gleich - Δt - G_nav bemessen wird, wobei G_nav die Amplitude des das Navigatorecho frequenzcodierenden Magnetfeldgradienten ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzzeitpunkt ermittelt wird durch Messung des Zeitpunktes des Maximums eines entsprechenden Navigatorechos, das in mindestens einem vorangehenden Refererizexperiment mit vernachlässigbar schwacher oder ohne Diffusionsgewichtung erzeugt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Navigatorsignal über die Fläche des K-Raumes einer

Ebene abgetastet wird, die senkrecht zur Richtung der zur Diffusionsgewichtung angelegten Magnetfeldgradienten ist, und daß Betrag und Richtung des Phasengradienten der transversalen Magentisierung ermittelt werden aus der Ver- Schiebung, welche der Ort der maximalen Signalintensität in diesem K-Raum gegenüber dem Koordinaten-Ursprung hat.

15. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Navigatorsignal über die Fläche des K-Raumes einer

Ebene abgetastet wird, die der darzustellenden Bildebene entspricht, und daß Betrag und Richtung des Phasengradienten der transversalen Magentisierung ermittelt werden aus der Verschiebung, welche der Ort der maximalen Signalintensität in diesem K-Raum gegenüber dem Koordinaten-Ursprung hat.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung über die Fläche des K-Raumes eine spiralige Abtastung ist.

17. Gerät zum Gewinnen von Daten für eine Bilddarstellung, welche die räumliche Verteilung des Magnetresonanz- Verhaltens eines Objektes innerhalb eines ausgewählten Ortsbereiches zeigt, mit einer Einrichtung (11, 11a, 21, 22a) zum Erzeugen eines homogenen Magnetfeldes entlang einer longitudinalen Achse im zu untersuchenden Objektbereich, einer Einrichtung (15, 23) zum Erzeugen von HF-Impulsen, die auf den Objektbereich einwirken,

Einrichtungen (12, 13, 14, 22) zum Erzeugen von Magnetfeldgradienten in unterschiedlichen Raumrichtungen im Objektbereich, einer Einrichtung (50) zur Auslesung der vom Objektbereich ausgehenden Magnetresonanzsignale und einer Steuereinrichtung (30, 40, 60), die bei ihrer Aktivierung die Erzeugung der HF-Impulse und der Magnetfeld- ^• gradienten und die Auslesung der Magnetresonanzsignale derart steuert, daß der Objektbereich einer Sequenz von HF- und Magnetfeldgradienten-Impulsen ausgesetzt wird, um eine Folge von ortsabhängig codierten Nutzechos (E) der zum stationären Magnetfeld transversalen Magnetisierung hervorzurufen, die den Datensatz für die Rekonstruktion des darzustellenden Bildes bilden, und um zwischen einem die transversale Magnetisierung anregenden HF-Impuls und dem Hervorrufen der Nutzechos (E) eine Diffusionsgewichtungs-Sequenz einzufügen, die zu einer von Diffusionsvorgängen im ausgewählten Objektbereich abhängigen Dämpfung der transversalen Magnetisierung führt, und um aus dieser diffusionsgewichteten transversalen Magnetisierung durch Echoerzeugung (N]_, N2_. N3) ein Navigatorsignal hervorzurufen, dessen Charakteristik Information zur Korrektur von Bildartefakten enthält, welche sich durch Bewegung des Objektes ergeben, g e ke nn z e i c h n e t durch eine derartige Ausbildung der Steuereinrichtung (30, 40, 60) , daß bei ihrer Aktivierung vor dem Hervorrufen der Nutzechos (E) mindestens eine derjenigen Störgrößen in der Phasencharakteristik des Navigatorsignals (N]_, N2. N3), welche die besagten Bildartefakte verursachen würden, gemessen wird und die Phasencharakteristik der transversalen Magnetisierung, aus welcher die Nutzechos hervorgerufen werden, zur Kompensation der jeweils gemessenen Störgröße geändert wird.

18. Gerät nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Steuereinrichtung (30, 40, 60) , daß bei ihrer Aktivierung

- als Störgröße die Phasenverschiebung nullter Ordnung im Navigatorsignal (z.B. in N_]_) bezüglich einer Referenzphase gemessen wird, die sich bei fehlender oder vernachlässigbar schwacher Diffusionsgewichtung ergibt, und ein zur Kompensation dieser 'Phasenverschiebung dimensionierter homogener Magnetfeldimpuls (CQ) in Richtung des . stationären longitudinalen Magnetfeldes angelegt wird.

19. Gerät nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Steuereinrichtung (30, 40, 60) , daß bei ihrer Aktivierung als Störgröße die Phasenverschiebung ΔΦ nullter Ordnung bezüglich einer Referenzphase gemessen wird, die sich bei fehlender oder vernachlässigbar schwacher Diffusionsgewichtung ergibt,

- und die Phase späterer HF-Impulse in einem die gemessene Phasenverschiebung ΔΦ kompensierenden Maß geändert wird.

20. Gerät nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Steuereinrichtung (30, 40, 60) , daß bei ihrer Aktivierung

- die Nutzechos (E) unter Verwendung refokussierender HF- Impulse hervorgerufen werden, und die Phase dieser HF-Refokussierungsimpulse jeweils um ΔΦ +.T oder ΔΦ-7T geändert wird.

21. Gerät nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Steuereinrichtung (30, 40, 60) , daß bei ihrer Aktivierung die transversale Magnetisierung für die Nutzechos durch mindestens einen nach der Diffusionsgewichtung erzeugten HF- Anregungsimpuls neu angeregt wird, und vor der erstmaligen Neuanregung der transversalen Magnetisierung für die Nutzechos ein HF-Impuls mit einem Flipwinkel von 90° angelegt wird, der die bisherige transversale Magnetisierung in die longitudinale Richtung zurücktreibt (DEFT-Impuls) und dessen Phase um ΔΦ verschoben ist.

22. Gerät nach einem der Ansprüche 18 bis 21, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Steuereinrichtung (30, 40, 60), daß bei ihrer Aktivierung die Referenzphase ermittelt wird durch Messung der Phase eines entsprechenden Navigatorsignals, das in mindestens einem vorangehenden Referenzexperiment mit vernachlässigbar schwacher oder ohne Diffusionsgewichtung erzeugt wird.

23. Gerät nach einem der Ansprüche 17 bis 22, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Steuereinrichtung (30, 40, 60) , daß bei ihrer Aktivierung als Störgröße der räumliche Gradient der Phase der transversalen Magnetisierung gemessen wird und ein zur Kompensation dieses Phasengradienten dimensionierter Magnetfeldgradienten-Impuls (C^, C2, C3) angelegt wird.

24. Gerät nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Steuereinrichtung (30, 40, 60) , daß bei ihrer Aktivierung als Navigatorsignal mindestens zwei Navigatorechos (N^, N2,

N3) erzeugt werden, deren jedes in einer genau diesem Echo zugewiesenen Raumrichtung ortsabhängig frequenzcodiert und detektiert wird und aus jedem detektierten Navigatorecho (N]_, N2, N3) der in die jeweils zugewiesene Raumrichtung gehende Phasengradient der transversalen Magnetisierung ermittelt wird und in jeder der zugewiesenen Raumrichtungen jeweils ein Magnetfeldgradienten-Impuls (C^, C2. C3) erzeugt wird, der den für diese Richtung ermittelten Phasengradienten der transversalen Magnetisierung kompensiert.

25. Gerät nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Steuereinrichtung (30, 40, 60) , daß bei ihrer Aktivierung zwei der Navigatorechos (Nj_, N2) in unterschiedlichen und vorzugsweise zueinander senkrechten Raumrichtungen in derjenigen Ebene frequenzcodiert werden, die senkrecht zur Richtung der zur Diffusionsgewichtung angelegten Magnetfeldgradienten ist.

26. Gerät nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Steuereinrichtung (30, 40, 60 ) , daß bei ihrer Aktivierung zwei der Navigatorechos (N]_, N2) in unterschiedlichen und vorzugsweise zueinander senkrechten Raumrichtungen in derjenigen Ebene frequenzcodiert werden, die der darzustellenden Bildebene entspricht.

27. Gerät nach Anspruch 25 oder 26, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Steuereinrichtung (30, 40, 60), daß bei ihrer Aktivierung ein drittes der Navigatorechos (N3) in derjenigen Raumrichtung frequenzcodiert wird, die senkrecht zur Ebene der

Frequenzcodierungsrichtungen der beiden anderen Navigatorechos (N]_, 2) ist.

28. Gerät nach Anspruch 24 bis 27, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Steuereinrichtung (30, 40, 60) , daß bei ihrer Aktivierung zur Ermittlung des Phasengradienten die Zeitverschiebung Δt des Maximums des betreffenden Navigatorechos (N]_, N2. N3) gegenüber einem Referenzzeitpunkt gemessen wird, zu dem das

Maximum bei fehlender oder vernachlässigbar schwacher Diffu- sionsgewichtung erscheinen würde, und das Zeitintegral der Amplitude über die Dauer des den

Phasengradienten kompensierenden Magnetfeldgradienten- Impulses (C]_, C2, C3) gleich - At - G_aav bemessen wird, wobei

G_nav die Amplitude des das Navigatorecho frequenzcodierenden Magnetfeldgradienten ist.

29. Gerät nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Steuereinrichtung (30, 40, 60) , daß bei ihrer Aktivierung der Referenzzeitpunkt ermittelt wird durch Messung des Zeitpunktes des Maximums eines entsprechenden Navigatorechos, das in mindestens einem vorangehenden Referenzexperi- ment mit vernachlässigbar schwacher oder ohne Diffusions- gewichtung erzeugt wird.

30. Gerät nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Steuereinrichtung (30, 40, 60) , daß bei ihrer Aktivierung das Navigatorsignal über die Fläche des K-Raumes einer Ebene abgetastet wird, die senkrecht zur Richtung der zur Diffusionsgewichtung angelegten Magnetfeldgradienten ist, und Betrag und Richtung des Phasengradienten der transversalen Magentisierung ermittelt werden aus der Verschiebung, welche der Ort der maximalen Signalintensität in diesem K- Raum gegenüber dem Koordinaten-Ursprung hat.

31. Gerät nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Steuereinrichtung (30, 40, 60) , daß bei ihrer Aktivierung

- das Navigatorsignal über die Fläche des K-Raumes einer Ebene abgetastet wird, die der darzustellenden Bildebene entspricht, und Betrag und Richtung des Phasengradienten der transversalen Magentisierung ermittelt werden aus der Verschiebung, welche der Ort der maximalen Signalintensität in diesem K- Raum gegenüber dem Koordinaten-Ursprung hat.

32. Gerät nach Anspruch 30 oder 31, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Steuereinrichtung (30, 40, 60), daß bei ihrer Aktivierung die Abtastung über die Fläche des K-Raumes eine spiralige Abtastung ist.