DE19931210C2 - Verfahren zur Korrektur von Artefakten in Magnetresonanzbildern - Google Patents

Abstract

Das Verfahren korrigiert Artefakte in Magnetresonanzbildern, die in einem Magnetresonanzgerät von transversalen Magnetfeldkomponenten verursacht werden, die quer zu einem Grundmagnetfeld (B¶0¶) des Magnetresonanzgeräts ausgerichtet sind. Dabei umfaßt das Magnetresonanzgerät ein Gradientenspulensystem (10) zum Erzeugen von magnetischen Gradientenfeldern (G) und einen Hochfrequenzsender (12) zum Anregen von Magnetresonanzsignalen. Während einer Meßsequenz wird für einen Korrekturbereich (z¶0¶) dem Hochfrequenzsender (12) ein Frequenzkorrekturwert (DELTAomega) zugeführt, wobei der Frequenzkorrekturwert (DELTAomega) in Abhängigkeit der transversalen Magnetfeldkomponenten bestimmt wird, und/oder es wird ein Zusatzgradientenfeld (DELTAG) zum Kompensieren der transversalen Magnetfeldkomponenten erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur von Arte­ fakten in Magnetresonanzbildern, welche Artefakte in einem Magnetresonanzgerät von transversalen Magnetfeldkomponenten verursacht werden, die quer zu einem Grundmagnetfeld des Ma­ gnetresonanzgeräts ausgerichtet sind, wobei das Magnetreso­ nanzgerät Gradientenspulen zum Erzeugen von magnetischen Gra­ dientenfeldern und einen Hochfrequenzsender zum Anregen Ma­ gnetresonanzsignalen umfaßt.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist in dem Artikel von Robert M. Weisskoff, Mark S. Cohan, Richard R. Rzedzian mit dem Titel "Nonaxial Whole-Body Instant Imaging", erschie­ nen in Journal of Magnetic Resonance in Medicine, Vol. 29, 1993, pp. 796-803, im Zusammenhang mit der Echoplanar- Bildgebung (EPI) beschrieben. Dort ist ausgeführt, daß bei einer Abbildung einer Schicht, die abseits einer zentralen Ebene liegt, sekundäre magnetische Gradientenfelder Bildver­ zerrungen und Geister in diesen Abbildungen verursachen kön­ nen. Die Sekundärgradientenfelder sind immer mit den bildge­ benden Gradientenfeldern verbunden und direkt aus den Max­ wellschen Gleichungen herleitbar. Diese zusätzlichen uner­ wünschten Gradientenfelder sind daher auch als Maxwell-Term bezeichnet. Beispielhaft ist dort ausgeführt, daß mit einem bildgebenden x-Gradienten immer ein transversaler z-Gradient in der x-Komponente des magnetischen Feldes verbunden ist. Zur Reduzierung der durch die Maxwell-Terme verursachten Bildverzerrungen ist dort vorgeschlagen, einen zusätzlichen Read-Gradient zwischen dem Hochfrequenz-Anregepuls und dem 180°-Refokussierungspuls einzufügen. Damit wird vor dem Refo­ kussierungspuls den angeregten Spins dieselbe Phase hinzuge­ fügt wie nach dem Refokussierungspuls durch den Maxwell-Term. Nachteilig bei der Korrektur durch Einfügen von Gradientenpulsen in die Meßsequenzen ist, daß dieses Verfahren nur für einige bestimmte Sequenztypen überhaupt möglich ist und daß unter Umständen die Leistungsfähigkeit der Meßsequenzen durch zusätzliche Schaltzeiten für Gradienten herabgesetzt wird. Andererseits können durch die Randbedingungen für die Einfü­ gung von Gradientenpulsen andere Optimierungskriterien im Se­ quenzdesign ausgeschlossen werden.

In dem Artikel ist ebenfalls noch erwähnt, daß die von den Maxwell-Termen verursachten Bildverzerrungen mit Hilfe eines Kompensationsstroms durch eine Z²-Shimspule korrigiert werden können. Dies wird jedoch dort als aufwendig angesehen, weil bei sinusförmigen Gradienten der Kompensationsstrom sinus- quadrat-förmig sein muß. Andererseits ist die Korrektur nur unvollständig, weil die Gradientenspulen kein Z²-Feld erzeu­ gen.

Schließlich ist in dem Artikel noch erwähnt, daß die von den Maxwell-Termen verursachten Artefakte in einer Bildnachverar­ beitung korrigiert werden können. Die Nachverarbeitung ist ähnlich wie die Kompensation von nicht gleichförmigen bildge­ benden Gradienten, indem das tatsächliche Feld im Korrektur­ algorithmus berücksichtigt wird. Der Nachteil der Entzerrung bei der Nachverarbeitung besteht darin, daß Signalverluste durch destruktive Interferenz mehrerer Echos nicht kompen­ siert werden können.

In der DE 198 21 780 A ist ein Verfahren zur Korrektur von durch Maxwell-Terme erzeugten Bildartefakten bei der Echo- Planar-Bildgebung beschrieben. Dazu werden die durch die Max­ well-Terme verursachten Frequenz- und Phasenfehler berechnet und nachfolgend während einer Datenerfassung durch eine dyna­ mische Anpassung der Empfängerfrequenz und -phase kompen­ siert.

Die US 5,877,629 offenbart ein Verfahren zur Korrektur von Artefakten in MR-Bildern, wobei vorher berechnete Phasenfehler benutzt werden, um Ströme zur Ansteuerung von Spulen zur Kompensation von Maxwell-Feldern höherer Ordnung zu bestim­ men. Alternativ wird die Referenzfrequenz im Empfänger wäh­ rend des Empfangs entsprechend verändert.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Korrektur von Artefakten in Magnetresonanzbildern, die von transversalen Magnetfeldkomponenten erzeugt werden, an­ zugeben, womit die Nachteile im Stand der Technik weitgehend vermieden werden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß während einer Meßsequenz für einen Korrekturbereich dem Hochfrequenzsender ein Fre­ quenzkorrekturwert zugeführt wird, wobei der Frequenzkorrek­ turwertwert in Abhängigkeit der transversalen Magnetfeldkom­ ponenten bestimmt wird. Allgemein bewirken zusätzliche Mag­ netfelder im Magnetresonanzgerät eine Verschiebung der Reso­ nanzfrequenz und damit u. a. eine Verzerrung in der Bildge­ bung. Mit der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, die Verschiebung der Resonanzfrequenz, die durch transversale magnetische Feldkomponenten hervorgerufen werden, mit Hilfe einer entsprechenden Nachführung der Anregungsfrequenz zu kompensieren. Da der Maxwell-Term eine Ortsabhängigkeit auf­ weist, erfordert dieses Verfahren die Festlegung auf einen bestimmten räumlichen Bezugspunkt, in dessen Nähe die Korrek­ tur von Artefakten vollständig ist. Es kann allerdings auch in einem Bereich um diesen Bezugspunkt eine Korrektur er­ reicht werden, wenn die Ortsabhängigkeit der Frequenzver­ schiebung durch die transversalen Feldkomponenten als Reihen­ entwicklung dargestellt wird. In dem vorgeschlagenen Verfah­ ren wird der Term 0-ter Ordnung dieser Reihenentwicklung, entsprechend einer ortsunabhängigen Frequenzverschiebung, durch eine entsprechende Nachführung der hochfrequenten Anre­ gungsfrequenz kompensiert. Der Term 1-ter Ordnung, der einer räumlich linear ortsabhängigen Frequenzverschiebung ent­ spricht, wird durch einen Gradienten-Offset in der entspre­ chenden Achse oder den entsprechenden Achsen kompensiert.

Terme höherer Ordnung können zwar prinzipiell auch berück­ sichtigt werden, z. B. durch eine dynamische Ansteuerung ent­ sprechend ausgeführter Spulen. Dies ist aber wegen des gerin­ gen Restfehlers hier nicht vorgesehen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine räumliche Translation des Verhaltens der Maxwell-Terme erzielt werden. Dies gilt sowohl in axialer als auch in radialer Richtung. Unter der axialen Richtung soll die Richtung des Grundmagnet­ feldes verstanden werden und unter radialer Richtung die Querrichtung dazu. Bei Magnetresonanzgeräten in konventionel­ ler Solenoid-Bauweise könnte z. B. eine Translation des Ver­ haltens der Maxwell-Terme in axialer Richtung für eine nahezu artefaktfreie Messungen mit großer Schichtverschiebung ge­ nutzt werden. Eine Verschiebung des Verhaltens der Maxwell- Terme in radialer Richtung könnte z. B. bei einer optimierten Untersuchung einer Schulter helfen, Artefakte zu vermeiden.

Eine Anwendung dieses Verfahrens auf Mehrschichttechniken (Multislice) ist möglich, sofern jedem Gradientenpuls eine Schicht zugeordnet werden kann, auf deren Signale dieser Gra­ dientenpuls wirkt.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird der Fre­ quenzkorrekturwert abhängig von einem Symmetrieparameter ge­ wählt, welcher Symmetrieparameter charakteristisch für ein Symmetrieverhalten der transversalen Magnetfeldkomponente ist. Damit kann bei asymmetrischen Gradientenspulen das Ver­ halten der Maxwell-Terme so im Raum verschoben werden, daß es dem von symmetrischen Gradientenspulen entspricht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an­ hand von drei Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in einem Blockschaltbild eine grundsätzliche Dar­ stellung eines diagnostischen Magnetresonanzgeräts, worin von transversalen Feldkomponenten erzeugte Ar­ tefakte weitgehend kompensiert sind,

Fig. 2 in einem Diagramm den Maxwell-Term bei einem radia­ len Gradientenfeld in Abhängigkeit vom Ort in axia­ ler Richtung und

Fig. 3 die Ein- und Ausgangsgrößen des Korrekturverfahrens.

In Magnetresonanzgeräten mit hohen Gradientenamplituden oder niedriger Magnetfeldstärke können bei Meßsequenzen Artefakte auftreten, die sich z. B. als

• - Phasenfehler in phasenempfindlichen Verfahren (z. B. Fluß­ messungen),
• - Bildverzerrungen,
• - Inhomogenitäten (z. B. Schatten) innerhalb der Bilder oder
• - Signalverlust durch Dephasierung der Magnetisierung über das Meßvolumen

äußern können.

Diese Artefakte sollen, wenn sie auf sogenannte transversale Feldkomponenten, insbesondere von der Gradientenspule erzeug­ te transversale Feldkomponenten, zurückzuführen sind, mit dem hier beschriebenen Verfahren korrigiert werden. Die physika­ lischen Zusammenhänge der transversalen Feldkomponenten mit den für eine Bildgebung notwendigen magnetischen Feldern sind zwar in der Literatur beschrieben; sie sollen hier jedoch zum Verständnis nochmal dargestellt werden. Besonderheiten, die sich aus einer asymmetrischen Bauart einer Gradientenspule ergeben, werden hier ebenfalls berücksichtigt.

In einem diagnostischen Magnetresonanzgerät werden einem sta­ tischen Grundfeld ₀ eines Magneten durch Gradientenspulen ortsabhängige Magnetfelder überlagert, beschrieben durch ei­ nen Vektor _grad() mit den Komponenten B_x, B_y, B_z, wobei ein rechtwinkliges Koordinatensystem angenommen wird. Die Rich­ tung des Grundfeldes B₀ soll hier die Z-Achse des Koordina­ tensystems definieren. Die für eine Magnetresonanzmessung re­ levante Resonanzfrequenz der anzuregenden Kerne ergibt sich dann aus dem Betrag ():

Unter der Annahme, daß das Grundfeld B₀ groß gegen das Feld _grad der Gradientenspulen ist, kann folgende Näherung be­ trachtet werden:

Die Gradientenspulen werden im allgemeinen so optimiert, daß die B_Z-Komponente eine lineare Ortsabhängigkeit in der jewei­ ligen Koordinatenachse x, y, z aufweist. Dann gilt z. B. im li­ nearen Bereich einer X-Gradientenspule

wobei G_x die Gradientenstärke und x der Koordinatenwert in x- Richtung bedeutet.

Typischerweise wird für die Bildgebung nur die B_z-Komponente des ersten Terms (G_x . x) betrachtet. Der zweite Term gewinnt Relevanz mit zunehmender Gradientenfeldstärke oder bei Nie­ derfeldsystemen mit einem kleinen Grundfeld B₀.

Dieser zweite Term wird oft als "Maxwell-Term" bezeichnet: Der Zusammenhang zwischen der optimierten Feldkomponente B_z und den transversalen Feldkomponenten B_x bzw. B_y im zweiten Term ist eine direkte Folge aus den Maxwell-Gleichungen für magnetische Felder

und damit prinzipiell nicht vermeidbar.

So kann z. B. die transversale Feldkomponente B_x(z) an einem beliebigen Punkt z auf der z-Achse einer X-Gradientenspule mit Hilfe der Maxwell-Gleichung durch Integration berechnet werden, ausgehend von einem Punkt z°, and dem B_x(z°) bekannt ist:

Innerhalb des Linearitätsvolumens z. B. der x-Gradientenspule darf angenommen werden:

Dadurch ergibt sich die Vereinfachung

B_x(z) = B_x(z°) + G_x(z - z°)

Es ist zweckmäßig, den Punkt z° so wählen, daß er mit Ur­ sprung des MR-Koordinatensystems (Gradienten-Iso-Zentrum) zu­ sammenfällt. Der Ursprung (z = 0) ist hier durch die Z-Gradien­ tenspule bestimmt.

Damit vereinfacht sich die Berechnung zu:

B_x(z) = B_x(z = 0) + G_x . z

Bei einer Gradientenspule mit einer symmetrischen Bauart be­ züglich der Ebene z = 0 gilt im Ursprung B_x(0) = 0. Bei asymme­ trischer Bauart kann hingegen B_x(0) ≠ 0 sein, wobei dann die transversalen Feldkomponenten proportional zur einem Strom durch die betreffende Gradientenspule, d. h. proportional zur Gradientenamplitude G_x sind. Es ist daher zweckmäßig, diesen charakteristischen Parameter ψ einer Gradientenspule als re­ lative Größe anzugeben, deren physikalische Einheit einer Länge entspricht.

Somit wird

B_x(z) = B_x(0) + G_xz = G_x(Ψ + z)

Je nach Bauform der Spule kann aus Symmetriegründen B_y(z) = 0 sein. Mit der Annahme B_y = 0 ergibt sich der für das MR-Experi­ ment relevante oben gesuchte Betrag des magnetischen Grund­ felds

Der letzte Term wird hier als "Maxwell-Term" bezeichnet. Die­ ser Term wirkt als Störterm, der proportional zum Quadrat der Gradientenamplitude und invers proportional zu der Grundfeld­ stärke des Magneten ist. Daher können insbesondere in Magnet­ resonanz-Tomographen mit hohen Gradientenamplituden oder niedriger Magnetfeldstärke bei einigen Meßsequenzen Artefakte auftreten. Man beachte auch, daß die Ortsabhängigkeit des Ma­ xwell-Terms in z-Richtung dem einer Parabel entspricht, die für asymmetrische Gradientenspulen (ψ ≠ 0) vom Koordinaten­ ursprung verschoben ist.

Die vorstehende Ableitung des Maxwell-Terms für die x-Gra­ dientenspule gilt für eine Y-Gradientenspule entsprechend.

Für eine Z-Gradientenspule gelten etwas andere Rechnungen, die in der Literatur ebenfalls beschrieben sind.

Da der sogenannte Maxwell-Term eine Ortsabhängigkeit aufweist erfordert das Korrekturverfahren die Festlegung auf einen be­ stimmten räumlichen Bezugspunkt, in dessen Nähe die Korrektur vollständig ist.

In einem kleinen Bereich δ um diesen Bezugspunkt kann die Ortsabhängigkeit der Frequenzverschiebung durch die transver­ salen Feldkomponenten berechnet und als Reihenentwicklung dargestellt werden. In dem hier vorgeschlagenen Korrekturver­ fahren wird

• - der Term 0-ter Ordnung dieser Reihenentwicklung, der eine ortsunabhängige Frequenzverschiebung bewirkt, durch eine entsprechende Nachführung der Anregungsfrequenz mit einem Frequenzkorrekturwert Δω kompensiert und/oder
• - der Term 1-ter Ordnung, der eine räumlich linear ortsab­ hängige Frequenzverschiebung bewirkt, durch einen Gradien­ tenoffset ΔG der entsprechenden Achse oder der entspre­ chenden Achsen kompensiert.

Weitere Terme höherer Ordnung könnten zwar prinzipiell auch berücksichtigt werden; eine dynamische Ansteuerung einer ent­ sprechenden Spule (z. B. des Shim-Systems) ist hier jedoch nicht vorgesehen.

Fig. 1 zeigt nun den grundsätzlichen Aufbau und das Zusam­ menwirken der Komponenten eines diagnostischen Magnetreso­ nanzgeräts, womit Artefakte in Magnetresonanzbildern, die von transversalen Magnetfeldkomponenten erzeugt werden, weitge­ hend und unabhängig von der anzuwendenden Meßsequenz verrin­ gert werden können. Ein Grundfeldmagnet 2, der als axialer supraleitender Luftspulenmagnet mit einer aktiven Streufeld­ schirmung 4 ausgebildet ist, erzeugt ein zeitkonstantes und homogenenes Magnetfeld B₀ zur Polarisierung der Atomkerne in einem zu untersuchenden Körper 6. Das Grundmagnetfeld B₀ ist axial bezüglich des Magneten ausgerichtet und soll die z- Koordinatenrichtung eines rechtwinkligen xyz-Koordinaten­ systems 8 definieren. Die nötige räumliche Homogenität in ei­ nem Meßvolumen wird durch in der Magnetbohrung befindliche sogenannte Shims hergestellt, meist Eisenbleche in bestimmter Anordnung oder auch spezielle elektrische Feldspulen.

Ein zylinderförmiges Gradientenspulensystem 10 ist konzen­ trisch in die Magnetbohrung eingesetzt. Das Gradientenspulen­ system 10 umfaßt drei Gradientenspulen, die ein dem jeweils eingeprägten Strom proportionales, räumlich jeweils zueinan­ der senkrechtes Gradientenfeld erzeugen. Das Gradientenfeld in Richtung des Grundmagnetfeldes wird auch als axiales Gra­ dientenfeld bezeichnet, während die beiden Gradientenfelder quer dazu auch als radiale Gradientenfelder bezeichnet wer­ den. Die die Gradientenfelder erzeugenden Gradientenspulen werden entsprechend bezeichnet. Innerhalb des Gradientenspu­ lensystems 10 befindet sich eine Hochfrequenzantenne 11. Sie hat die Aufgabe, die von einem Hochfrequenzsender 12 abgege­ benen Hochfrequenzpulse in ein magnetisches Wechselfeld zur Anregung der Atomkerne umzusetzen und anschließend ein von dem präzidierenden Kernmoment ausgehendes Wechselfeld in eine einem Empfangszweig 14 zugeführte Spannung zu wandeln. Je nach dem zu untersuchenden Körperbereich werden alternativ spezielle, regional empfindliche Antennen, sogenannte Loka­ lantennen 16, zum Signalempfang eingesetzt.

Eine Patientenliege 18 ergänzt die vorstehend genannten Gerä­ tekomponenten.

Da die Empfangsantennen 11 oder 16 gegen äußere hochfrequente Störer weitestgehend abgeschirmt sein müssen, befinden sie sich mit dem Magneten 2, den Spulen 10 der Liege 18 inner­ halb einer geschlossenen metallischen Kabine 20. Leitungen in die Kabine werden über Sperrfilter 22 geführt.

Eine Pulssequenzsteuerung 24 kontrolliert nach einer entspre­ chenden Versorgung mit Steuerprogrammen den Meßablauf weitgehend unabhängig von einem Anlagenrechner 26. Die Pulssequenz­ steuerung 24 steuert zum einen einen Gradienten-Pulsform­ generator 28, der ausgangsseitig mit Gradientenverstärkern 30 für die jeweiligen Gradientenachsen verbunden ist. Weiterhin werden von der Pulssequenzsteuerung 24 über einen Digital- /Analogwandler 32 einem Modulator 34 einhüllende Amplituden für Hochfrequenzsendeimpulse zugeführt. Ausgangsseitig ist der Modulator 34 mit einem Hochfrequenz-Leistungsverstärker 35 verbunden. Ebenso steuert die Pulssequenzsteuerung 24 ei­ nen Analog-/Digitalwandler 36 im Empfangszweig 14. Schließ­ lich wird die Trägerfrequenz, die der Frequenz zur Anregung der Kerne (bei der Bildgebung nahezu ausschließlich Protonen) und dem von den Kernen abgestrahlten Magnetresonanzsignalen entspricht, von der Pulssequenzsteuerung 24 einem Hochfre­ quenzgenerator 38 vorgegeben. Der Hochfrequenzgenerator 38 liefert die Modulations- und Demodulationsfrequenz für den Modulator 34 im Sendezweig bzw. für einen Demodulator 37, der im Empfangszweig 14 einem Eingangsverstärker 39 nachgeschal­ tet ist.

Über einen Monitor 40 einschließlich einer Bedienkonsole 42 lassen sich Magnetresonanzbilder darstellen sowie über eine entsprechende Bedieneroberfläche das Magnetresonanzgerät be­ dienen.

Um Artefakte in Magnetresonanzbildern zu vermeiden, die bei Abbildungen von Offcentergebieten, also Schichten, die in ei­ nem Abstand zum Isozentrum des Magnetresonanzgeräts liegen und die von transversalen Feldkomponenten herrühren, werden durch einen Frequenzkorrekturwert Δω und/oder ein Zusatzgra­ dientenfeld ΔG weitgehend vermieden. Der Frequenzkorrektur­ wert Δω wird in der Pulssequenzsteuerung 24 ermittelt und einem Frequenzwert ω hinzugefügt, zusätzlich werden von der Pulssequenzsteuerung 24 Zusatzgradientenfelder ΔG ausgegeben zur Kompensation der transversalen Feldkomponenten. Die Am­ plituden und der zeitliche Verlauf der Zusatzgradientenfelder ΔG wird den auf herkömmliche Weise gebildeten Sollwerten für die Gradientenfelder hinzuaddiert.

Wie aus der vorstehenden Darstellung des physikalischen Hin­ tergrunds schon zu erkennen ist, kann je nach Kompensation­ sort der Frequenzkorrekturwert Δω sowie einzelne oder alle Zusatzgradientenfelder ΔG Null sein.

Fig. 2 zeigt in einer Übersicht die Eingangs- und Ausgangs­ größen des Korrekturverfahrens. Als Eingangsgrößen verwendet das Verfahren die Grundfeldstärke B₀ des Grundfeldmagneten und die durch die Bauart der Gradientenspulen für die ver­ schiedenen Orientierungen GX, GY und GZ geltenden charakteri­ stischen Parameter ψX, ψY und ψZ zum Symmetrieverhalten der Transversalkomponenten jeder Gradientenspule. In Abhängigkeit der Meß- bzw. Sequenzparameter werden dem Verfahren noch die Gradientenamplituden G zu jedem Zeitpunkt der Sequenz und der Korrekturort, wo die Kompensation wirksam werden soll, einge­ geben. Aus diesen Eingangsgrößen wird für den entsprechenden Korrekturort ein Korrekturterm 0-ter Ordnung bestimmt, der als Korrekturfrequenz Δω zur dynamischen Nachführung des Hochfrequenzgenerators vorgesehen ist. Wird beispielsweise der zu kompensierende Maxwell-Term durch eine asymmetrische x-Gradientenspule verursacht, kann in einem kleinen Bereich um einen Korrekturort z₀ der Maxwell-Term als Korrekturfre­ quenz Δω für den Hochfrequenzgenerator 38 berücksichtigt werden. Aus der x-Gradientenamplitude G_x ergibt sich die Kor­ rekturfrequenz nach dem Zusammenhang

wobei γ die gyromagnetische Konstante des entsprechenden Kerns bedeutet.

Bei Verwendung einer asymmetrischen x- und y-Gradientenspule ergibt sich die Korrekturfrequenz Δω nach

Werden symmetrische Gradientenspulen verwendet, sind die Sy­ stemparameter ψX und ψY Null.

Der Korrekturterm 1-ter Ordnung wird mit einem Zusatzgradien­ tenfeld ΔG kompensiert. Bei einer asymmetrischen x- Gradientenspule wird dem z-Gradientenfeld ein Zusatzgradien­ tenfeld ΔG_z hinzuaddiert, das sich wie folgt ermitteln läßt:

Im Fall einer asymmetrischen x- und y-Gradientenspule ergibt sich ein Korrekturwert für die Gradientenamplitude G_z von

Auch hier sind bei symmetrischen Gradientenspulen die System­ parameter ψ_X und ψ_Y Null.

Bei Messungen mehrerer Schichten (Multislice-Sequenzen) kann für jede Schicht ein anderer Wert für z₀ verwendet werden. Dann müssen für die Berechnung der Korrekturwerte jedem Gra­ dientenpuls der Sequenz Positionsparameter der Schicht, auf deren Spins die Maxwell-Terme wirken, zugeordnet werden.

Fig. 3 veranschaulicht die Korrekturwirkung durch den Fre­ quenzkorrekturwert Δω und dem Zusatzgradientenfeld ΔG. Dar­ gestellt ist ein qualitativer Verlauf 48 des Maxwell-Terms einer asymmetrisch aufgebauten x-Gradientenspule in Abhängi­ keit des Orts in Richtung der z-Koordinate. Die asymmetrisch aufgebauten x-Gradientenspule mit besitzt ein Maxwell- Isozentrum 50 bei einer z-Position von -15 cm. Der Ursprung des Koordinatensystems ist durch den Nulldurchgang der von der z-Gradientenspule erzeugten B_z-Komponente definiert (Gra­ dienten-Isozentrum). Der Verlauf der Feldverzerrung durch den Maxwell-Term entspricht ungefähr einer Parabel. Sollen nun in einem Bereich um die Position z₀ = 5 cm Bildverzerrungen, die von den transversalen Feldkomponenten herrühren, verringert werden, wird durch ein zusätzliches Gradientenfeld ΔG in z- Richtung, das einer Strecke 52 entspricht, und ein Frequenz­ korrekturwert Δω, der einer Strecke 54 entspricht, die von den Maxwell-Termen verursachte Frequenzverschiebung im Magne­ tresonanzsignal berücksichtigt und dadurch verursachte Bild­ verzerrungen schon bei der Signalerzeugung weitgehend korri­ giert.

Claims (8)

1. Verfahren zur Korrektur von Artefakten in Magnetreso­ nanzbildern, welche Artefakte in einem Magnetresonanzgerät von transversalen Magnetfeldkomponenten verursacht werden, die quer zu einem Grundmagnetfeld (B₀) des Magnetresonanzge­ räts ausgerichtet sind, wobei das Magnetresonanzgerät ein Gradientenspulensystem (10) zum Erzeugen von magnetischen Gradientenfeldern (G) und einen Hochfrequenzsender (12) zum Anregen von Magnetresonanzsignalen umfaßt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß während einer Meßsequenz für einen Korrekturbereich (z₀) dem Hochfrequenzsender (12) ein Fre­ quenzkorrekturwert (Δω) zugeführt wird, wobei der Frequenz­ korrekturwert (Δω) in Abhängigkeit der transversalen Magnet­ feldkomponenten bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Frequenzkorrekturwert (Δω) in Abhängig­ keit des Quadrats eines radialen Gradientenfeldes (G_x, G_y) gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Frequenzkorrekturwert (Δω) in Ab­ hängigkeit von einem Symmetrieparameter (ψX, ψY, ψZ) gebil­ det wird, welcher Symmetrieparameter (ψX, ψY, ψZ) eine Lage des Maxwell-Isozentrums der transversalen Magnetfeldkomponen­ te von asymmetrisch aufgebauten Gradientenspulensystemen beschreibt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzkorrekturwert (Δω) nach der folgenden Beziehung gebildet wird:
wobei mit
Δω der Frequenzkorrekturwert,
γ die gyromagnetische Komponente,
B₀ das Grundmagnetfeld,
Ψ der Symmetrieparameter als Maß für eine Asymmet­ rie bei asymmetrischer Bauart der radialen Gra­ dientenspule,
z₀ die Lage der Schicht bezüglich des Nullpunktes des z-Gradientenfeldes und
G der von einer radialen Gradientenspule erzeugte Magnetfeldgradient
bezeichnet ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, dass ein Zu­ satzgradientenfeld (ΔG) erzeugt wird zum Kompensieren der transversalen Magnetfeldkomponenten.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, das Zusatzgradientenfeld (ΔG) in Abhängigkeit des Quadrats eines radialen Gradientenfeldes (G_x, G_y) gebil­ det wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zusatzgradientenfeld (ΔG) in Abhängig­ keit von einem Symmetrieparameter ((ψX, ψY, ψZ) gebildet wird, welcher Symmetrieparameter (ψX, ψY, ψZ) charakteris­ tisch für eine Lage des Maxwell-Isozentrums der transversa­ len Magnetfeldkomponente von asymmetrisch aufgebauten Gra­ dientenspulensystemen ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zusatzgradientenfeld (ΔG) nach der fol­ genden Beziehung gebildet wird:
wobei mit ΔG der Zusatzgradient zum Kompensieren,
B₀ das Grundmagnetfeld,
Ψ der Symmetrieparameter als Maß für die Asymmet­ rie bei asymmetrischer Bauart der radialen Gra­ dientenspule,
z₀ die Lage der Schicht bezüglich des Nullpunktes des z-Gradientenfeldes und
G der von einer radialen Gradientenspule erzeugte Magnetfeldgradient
bezeichnet ist.