DE4432570A1 - Verfahren und Vorrichtung für die Kernresonanzabbildung physiologischer Funktionsinformation - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung für die Kernresonanzabbildung physiologischer FunktionsinformationInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abbildung mit
kernmagnetischer Resonanz, und insbesondere eine Abbildung
mit kernmagnetischer Resonanz, die zur Abbildung
physiologischer Funktionsinformation des Inneren des zu
untersuchenden Körpers mit hoher Genauigkeit geeignet ist.
In den vergangenen Jahren wurden zahlreiche Diagnosesysteme
entwickelt, welche eine Abbildungsvorrichtung mit
kernmagnetischer Resonanz (MRI) verwendeten.
Bekanntlich stellt die Abbildung mit kernmagnetischer
Resonanz ein Verfahren zur Abbildung mikroskopischer
chemischer und physikalischer Information bezüglich Materie
dar, unter Verwendung des Effekts der kernmagnetischen
Resonanz, bei welchem die Energie eines Hochfrequenz-
Magnetfelds, das sich mit einer bestimmten Frequenz dreht, in
Resonanz von einer Gruppe von Kernspins absorbiert werden
kann, die bestimmte magnetische Momente aufweisen, und in
einem homogenen, statischen Magnetfeld angeordnet sind.
Bei dieser Abbildung mit kernmagnetischer Resonanz können die
Bilder in unterschiedlichen Kontrastarten erhalten werden,
beispielsweise durch das Kontrastbild, welches die
longitudinale Relaxationszeit T₁ der Kernspins hervorhebt
(T₁-Bild) das Kontrastbild, welches die transversale
Relaxationszeit T₂ der Kernspins hervorhebt (T₂-Bild), das
Kontrastbild, welches die Dichteverteilung der Kernspins
hervorhebt (Dichtebild) und das Kontrastbild, welches die
transversale Relaxationszeit T₂ und den Parameter T₂*
hervorhebt, welches sowohl die transversale Relaxationszeit
T₂ als auch die plötzliche Phasenänderung der Kernspins
infolge der mikroskopischen Magnetfeld- Inhomogenität
innerhalb eines Voxels wiedergibt ("Voxel":
Volumenbildelement, also dreidimensional; im Gegensatz zu
"Pixel": Flächenbildelement, also zweidimensional).
Andererseits ist es bekannt, wie beispielsweise von S. Ogawa
et al. "Oxygenation-Sensitive Contrast in Magnetic Resonance
Image of Rodent Brain at High Magnetic Fields", Magnetic
Resonance in Medicine 14, S. 68-73, 1990 beschrieben, daß bei
dem im Blut eines lebenden Körpers enthaltenen Hämoglobin das
Oxyhämoglobin, welches im arteriellen Blut überwiegt,
diamagnetisch ist, wogegen das Deoxyhämoglobin, welches
hauptsächlich im venösen Blut enthalten ist, paramagnetisch
ist. Weiterhin ist es bekannt, beispielsweise aus R.M.
Weisskoff et al. "MRI Susceptometry: Image-Based Measurement
of Absolute Susceptibility of MR contrast Agents and Human
Blood", Magnetic Resonance in Medicine 24, S. 375-383, 1992,
daß das diamagnetische Oxyhämoglobin das lokale Magnetfeld
nicht sehr stark stört (eine Differenz der magnetischen
Suszeptibilität von 0,02 ppm (10-6) in bezug auf Gewebe im
lebenden Körper), jedoch das paramagnetische Deoxyhämoglobin
eine ausreichend große Differenz der magnetischen
Suszeptibilität in bezug auf das umgebende Gewebe zeigt
(Differenz der magnetischen Suszeptibilität von 0,15 ppm in
bezug auf Gewebe im lebenden Körper), um das Magnetfeld zu
stören, so daß der Parameter T₂* verkürzt wird.
Wie von J.A. Detre et al. "Perfusion Imaging", Magnetic
Resonance in Medicine 23, S. 37-45, 1992 beschrieben wurde,
scheint bei einigen Abbildungsarten der Abbildung mit
Kernspinresonanz, wenn die Menge oder die Geschwindigkeit des
lokalen Blutflusses innerhalb lebenden Körpergewebes
beobachtet wird, sich die Relaxationszeit (beispielsweise T₁)
des lebenden Körpers geändert zu haben, und der Bildkontrast
kann sich geändert haben.
Durch Nutzung der voranstehend erwähnten Eigenschaften ist es
möglich, die Änderung des Blutflusses oder die Änderung der
Sauerstoffdichte im Blut infolge der physiologischen Funktion
wie beispielsweise der Zellaktivität innerhalb des lebenden
Körpergewebes abzubilden, einschließlich der Aktivierung des
visuellen Bereichs im Cortex des Gehirns, hervorgerufen durch
Lichtstimulierung, wie beispielsweise von K.K. Kwong et al.
"Dynamic magnetic resonance imaging of human brain activity
during primary sensory stimulation", Proc. Natl. Acad. Sci.
USA, Band 89, S. 5675-5679, Juni 1992 beschrieben wurde.
Konventionellerweise war das bei dieser Art der Abbildung
verwendete Abbildungsverfahren das Echoplanarverfahren,
welches die in Fig. 1 gezeigte Impulssequenz verwendet, oder
das Gradientenechoverfahren, welches die in Fig. 2
dargestellte Impulssequenz verwendet.
Allerdings ist bei diesen Abbildungsverfahren die
Signaländerung (Bildkontraständerung), die durch die
physiologische Funktion innerhalb des lebenden Körpers
hervorgerufen wird, recht gering. Aus diesem Grund wurde im
Stand der Technik diese geringe Signaländerung dadurch
erfaßt, daß die Differenz oder die Korrelation der Bilder vor
und nach dem Auftreten des sich auf eine physiologische
Funktion beziehenden Phänomens berechnet wurde, wie in R.T.
Constable et al. "Functional Brain Imagings at 1.5 T using
Conventional Gradient Echo MR Imaging Techniques", Magnetic
Resonance Imaging, Band 11, S. 451-459, 1993 beschrieben.
Zusätzlich gab es Versuche, die physiologische Funktion
quantitativ dadurch zu verstehen, daß die Änderung der
Blutflußmenge oder der Sauerstoffdichte im Blut aus der
Änderung der Kontrastintensität oder der Phase in den Bildern
berechnet wurde.
Wenn bei einem derartigen, konventionellen Verfahren jedoch
eine Positionsverschiebung infolge einer Bewegung des Körpers
zwischen zwei Bildern auftritt, so wird es unmöglich, exakt
eine derartige geringe Änderung zu erfassen. Tatsächlich ist
es wohlbekannt, daß die Position und die Größe des Gehirns
sich synchronisiert mit dem Herzschlag ändern können, wie
beschrieben von B.P. Poncelet et al. "Brain Parenchyma
Motion: Measurement with Cine Echo-Planar MR imaging",
Radiology, Band 185, S. 645-651, Dezember 1992. Daher war es
bei dem konventionellen Verfahren unmöglich, infolge des
Einflusses der Körperbewegung infolge der Atmung oder des
Herzschlages, exakt die Signaländerung (Bildkontraständerung)
zu erfassen, die durch die physiologische Funktion
hervorgerufen wurde, beispielsweise die Zellaktivität im
lebenden Körper.
Andererseits ist ebenfalls wohlbekannt, daß die Bildstörung
bei der Abbildung mit Kernspinresonanz dadurch hervorgerufen
werden kann, daß die Verteilung des statischen Magnetfeldes
inhomogen ist, und diese starke Störung wird besonders
deutlich bei dem Abbildungsverfahren für das T₂*-Bild,
welches zur Erfassung eines sich auf eine physiologische
Funktion beziehenden Phänomens verwendet wird, beispielsweise
der Zellaktivität in dem lebenden Körper. Wenn eine
derartige Bildstörung vorliegt ist es allerdings unmöglich,
exakt die Position der Änderung der physiologischen Funktion
zu erfassen, beispielsweise der Zellaktivität im lebenden
Körper.
Im Falle einer Berechnung eines Durchschnittsbilds aus
mehreren Bildern, die durch wiederholte Abbildungsvorgänge
erhalten werden, um das Signal/Rauschverhältnis der Bilder zu
verbessern, oder bei der Durchführung der Bearbeitung mit
mehreren Bildern, um ein sich auf eine physiologische
Funktion beziehendes Phänomen wie beispielsweise die
Zellaktivität im lebenden Körper zu erfassen, ist es dann,
wenn die Signalstärke oder der abgebildete Abschnitt sich
ändert, abhängig von den Abbildungsbedingungen oder den
Systemzuständen, unmöglich, die Änderung der physiologischen
Funktion, beispielsweise der Zellaktivität im lebenden
Körper, durch die Bearbeitung dieser Bilder exakt zu
erfassen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der
Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung für die
Abbildung mit Kernspinresonanz, welche Information bezüglich
des lebenden Körpers abbilden können, beispielsweise die
Blutflußänderung oder die Sauerstoffdichte im Blut, die in
Beziehung zu einer Änderung der physiologischen Funktion im
lebenden Körper stehen.
Gemäß einer Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird ein
Verfahren zur Abbildung mit Kernspinresonanz zur Verfügung
gestellt, welches folgende Schritte umfaßt: Abbilden eines zu
untersuchenden Körpers, der in einem homogenen, statischen
Magnetfeld angeordnet ist, durch Anlegen eines Hochfrequenz-
Magnetfeldes und eines Gradientenmagnetfeldes entsprechend
einer Impulssequenz, Erfassen kernmagnetischer
Resonanzsignale, die von dem zu untersuchenden Körper
ausgesandt werden, in Reaktion auf das Hochfrequenz-
Magnetfeld und die Gradientenmagnetfelder, und Bearbeitung
der kernmagnetischen Resonanzsignale zur Erzeugung
kernmagnetischer Resonanzbilder; Steuern der Impulssequenz,
um ein erstes Abbildungsschema zu realisieren, welches für
funktionelle Information des zu untersuchenden Körpers
empfindlich ist, und ein zweites Abbildungsschema, welches
nicht auf die funktionelle Information des zu untersuchenden
Körpers empfindlich ist, um so erste und zweite Arten der
kernmagnetischen Resonanzbilder entsprechend dem ersten bzw.
zweiten Abbildungsschema zu erhalten, durch eine einzige
Ausführung des Abbildungsschrittes; und Erlangung der
funktionellen Information des zu untersuchenden Körpers durch
Bearbeitung der ersten und zweiten Arten der kernmagnetischen
Resonanzbilder.
Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung
wird eine Vorrichtung für kernmagnetische Resonanzabbildung
zur Verfügung gestellt, welche aufweist: eine
Abbildungseinrichtung zur Abbildung eines zu untersuchenden
Körpers, der in einem homogenen, statischen Magnetfeld
angeordnet wird, durch Anlegen eines Hochfrequenz-
Magnetfeldes und von Gradientenmagnetfeldern entsprechend
einer Impulssequenz, zur Erfassung kernmagnetischer
Resonanzsignale, die von dem zu untersuchenden Körper in
Reaktion auf das Hochfrequenz-Magnetfeld und die
Gradientenmagnetfelder ausgesandt werden, und Bearbeitung der
kernmagnetischen Resonanzsignale zur Erzeugung
kernmagnetischer Resonanzbilder; eine Steuereinrichtung zum
Steuern der Impulssequenz, um ein erstes Abbildungsschema zu
realisieren, welches auf funktionelle Information des zu
untersuchenden Körpers empfindlich ist, sowie ein zweites
Abbildungsschema, welches nicht auf die funktionelle
Information des zu untersuchenden Körpers empfindlich ist, um
so eine erste und eine zweite Art der kernmagnetischen
Resonanzbilder entsprechend dem ersten bzw. zweiten
Abbildungsschema zu erhalten, durch eine einzige Ausführung
der Impulssequenz; und eine Verarbeitungseinrichtung, um die
funktionelle Information des zu untersuchenden Körpers zu
erhalten, durch Bearbeitung der ersten und zweiten Art der
kernmagnetischen Resonanzbilder.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
Fig. 1 ein Diagramm einer Impulssequenz für das
konventionelle Echoplanarschema;
Fig. 2 ein Diagramm einer Impulssequenz für das
konventionelle Gradientenechoschema;
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer
Abbildungsvorrichtung, die mit
kernmagnetischer Resonanz arbeitet und für die
vorliegende Erfindung geeignet ist;
Fig. 4 ein Diagramm einer Impulssequenz für die erste
Ausführungsform des Abbildungsschemas zur
Abbildung der Information bezüglich einer
physiologischen Funktion gemäß der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ein Flußdiagramm für den Betriebsablauf, um
den abgeänderten Abschnitt unter Einsatz des
Abbildungsschemas von Fig. 4 mit und ohne
Stimulierung zu erfassen;
Fig. 6 ein Flußdiagramm für die Inhomogenitäts-
Korrekturverarbeitung beim statischen
Magnetfeld, welche bei dem Betriebsablauf von
Fig. 5 eingesetzt wird;
Fig. 7 ein Flußdiagramm der geometrischen
Korrekturbearbeitung, die bei dem Vorgang von
Fig. 5 verwendet wird;
Fig. 8 ein Flußdiagramm der Bearbeitung bezüglich der
Signalstärkekorrektur, welche im
Betriebsablauf von Fig. 5 verwendet wird;
Fig. 9 ein Diagramm einer Impulssequenz für die
zweite Ausführungsform des Abbildungsschemas
zur Abbildung der sich auf eine physiologische
Funktion beziehenden Information gemäß der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 ein Flußdiagramm des Betriebsablaufs zur
quantitativen Erfassung des geänderten
Abschnitts unter Verwendung des
Abbildungsschemas von Fig. 9 mit und ohne
Stimulierung;
Fig. 11 ein Flußdiagramm der T₂-
Normierungsverarbeitung, die bei dem
Betriebsablauf von Fig. 10 verwendet wird;
Fig. 12 ein Flußdiagramm des Betriebsablaufs zur
quantitativen Erfassung des geänderten
Abschnitts unter Verwendung des
Abbildungsschemas von Fig. 9 mit und ohne
Stimulierung, und der
Phasenkorrekturverarbeitung;
Fig. 13 ein Diagramm einer Impulssequenz für die
dritte Ausführungsform des Abbildungsschemas
zur Abbildung der sich auf eine physiologische
Funktion beziehenden Information gemäß der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ein Diagramm einer Impulssequenz für die
vierte Ausführungsform des Abbildungsschemas
zur Abbildung der sich auf eine physiologische
Funktion beziehenden Information gemäß der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 15 ein Diagramm einer Impulssequenz für die
fünfte Ausführungsform des Abbildungsschemas
zur Abbildung der sich auf eine physiologische
Funktion beziehenden Information gemäß der
vorliegenden Erfindung; und
Fig. 16 ein Diagramm einer Impulssequenz für die
sechste Ausführungsform des Abbildungsschemas
zur Abbildung der sich auf eine physiologische
Funktion beziehenden Information gemäß der
vorliegenden Erfindung.
Nachstehend werden die verschiedenen Ausführungsformen eines
Verfahrens und einer Vorrichtung für eine Abbildung mit
kernmagnetischer Resonanz gemäß der vorliegenden Erfindung im
einzelnen beschrieben.
Zunächst einmal weist die MRI-Vorrichtung, die für die
vorliegende Erfindung geeignet ist, die in Fig. 3 gezeigte
Anordnung auf, und umfaßt einen Hauptmagneten 1 zur Erzeugung
des statischen Magnetfeldes, Korrekturspulen (Shims) 3 zur
Einstellung der Homogenität des statischen Magnetfeldes, und
Gradientenspulen 5 zur Erzeugung magnetischer
Gradientenfelder, wobei diese Spulen von einer Hauptmagnet-
Energiequelle 2, einer Korrekturspulen-Energiequelle 4, bzw.
einer Gradientenspulen-Energiequelle 6 versorgt werden, so
daß das homogene, statische Magnetfeld und die
Gradientenmagnetfelder, die eine Feldverteilung mit einem
linearen Gradienten in drei orthogonalen Richtungen
aufweisen, an einen zu untersuchenden Körper 7 angelegt
werden können.
Weiterhin ist eine Probe 9 (Sonde) vorgesehen, an welche
Hochfrequenzsignale von einem Sender 10 übertragen werden, so
daß hochfrequente Magnetfelder von dieser Probe 9 an den zu
untersuchenden Körper 7 angelegt werden können. Diese Probe 9
wird weiterhin dazu verwendet, die kernmagnetischen
Resonanzsignale zu empfangen, die von dem zu untersuchenden
Körper 7 in Reaktion auf das Anlegen dieser Magnetfelder
ausgesandt werden, jedoch kann, falls gewünscht, ein
getrennter Signaldetektor zusätzlich zur Probe 9 vorgesehen
werden.
Die kernmagnetischen Resonanzsignale, die von der Probe 9
empfangen werden, werden durch Quadraturerfassung an einem
Empfänger 11 erfaßt, und erfahren eine A/D-Wandlung in einer
Datenakquisitionseinheit 13, und werden dann an einen
Computer 14 geliefert.
Hierbei wird der Betrieb der Hauptmagnet-Energiequelle 2, der
Korrekturspulen-Energiequelle 4, der Gradientenspule-
Energiequelle 6, des Senders 10, des Empfängers 11 und der
Datenakquisitionseinheit 13 durch eine Systemsteuerung 12
gesteuert, die wiederum von einer Bedienerkonsole 15 aus über
den Computer 14 gesteuert wird.
Im Computer 14 wird die Bildrekonstruktionsverarbeitung
durchgeführt, entsprechend den Daten des kernmagnetischen
Resonanzsignals, die von der Datenakquisitionseinheit 13
geliefert werden, um so die Bilddaten zu erhalten. Die
erhaltenen Bilder werden dann auf einem Anzeigegerät 16
dargestellt. Der Computer 14 und ebenfalls ein Bett 8 oder
eine Trage zum Haltern des zu untersuchenden Körpers 4 auf
diesem werden von der Konsole 15 aus gesteuert.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung erfolgt durch die
Systemsteuerung 12 eine Steuerung der Impulssequenz zur
Erlangung der Bilddaten innerhalb von Scheibenebenen in dem
zu untersuchenden Körper 7, sowie einer
Stimulierungsvorrichtung 17 zur Bereitstellung einer
Stimulierung wie beispielsweise Licht oder Geräusch für den
zu untersuchenden Körper 7.
Nachstehend werden die Abbildungsschemata zur Abbildung der
sich auf eine physiologische Funktion beziehenden Information
des Inneren des zu untersuchenden Körpers unter Verwendung
der MRI-Vorrichtung von Fig. 3 beschrieben. Hierbei wird
beispielhaft ein Fall beschrieben, bei welchem der Parameter
T₂* als funktionelle Information verwendet wird, und der
Parameter T₂ als Forminformation.
Fig. 4 zeigt nunmehr die Impulssequenz für die erste
Ausführungsform des Abbildungsschemas zur Abbildung der sich
auf eine physiologische Funktion beziehenden Information in
dem zu untersuchenden Körper. In Fig. 4 bezeichnet HF die
Hochfrequenz-Magnetfelder (HF-Impulse), während Gs, Gr und Ge
das Gradientenmagnetfeld für die Scheibenbildung, die
Abtastung bzw. die Phasenkodierung bezeichnen, und Sig die
kernmagnetischen Resonanzsignale (NMR-Signale) bezeichnet.
Hierbei ist das Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeld Gs dazu
vorgesehen, einen gewünschten Scheibenbereich in dem zu
untersuchenden Körper 7 anzuregen, das Abtast-
Gradientenmagnetfeld Gr ist dazu vorgesehen, die
kernmagnetischen Resonanzsignale auszulesen, und das
Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld Ge ist dazu vorgesehen,
Positionsinformation in Phasen der kernmagnetischen
Resonanzsignale zu kodieren.
Bei der ersten Ausführungsform werden der 90°-HF-Impuls und
das Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeld Gs angelegt, um den
gewünschten Scheibenbereich anzuregen, um zuerst die freien
Induktionsabkling(FID)-NMR-Signale zu erzeugen. Dann wird die
erste Datenakquisition durch das Echoplanarschema
durchgeführt, bei welchem das Abtast-Gradientenmagnetfeld Gr
mehrfach abwechselnd auf positiv und negativ geschaltet wird,
um mehrere Echosignale zu erzeugen, während das Phasenkodier-
Gradientenmagnetfeld Ge jeweils zum Zeitpunkt jedes
Echosignals angelegt wird. Dann wird der 180°-HF-Impuls zur
Erzeugung der Spinechosignale angelegt, und wird die zweite
Datenakquisition durch das entsprechende Echoplanarschema
durchgeführt.
Nach einer geeigneten Vorverarbeitung erfolgt mit den Daten,
die bei der ersten und zweiten Datenakquisition erhalten
werden, eine komplexe Fourier-Transformation, um zwei Bilder
zu erzeugen. Hierbei werden die Zeitintervalle vom Zentrum
des 90°-HF-Impulses zu den Daten an einem Ursprung
zweidimensional angeordneter Daten für die erste und zweite
Datenakquisition durch ΔTE bzw. TE bezeichnet. Bei diesen
beiden Bildern ist das Bild, welches mit der ersten
Datenakquisition erhalten wird, das T₂*-Bild, welches die
transversale Relaxationszeit T₂ der Kernspins und die
mikroskopische Magnetfeldinhomogenität innerhalb eines Voxels
widerspiegelt, wogegen das auf der Grundlage der zweiten
Datenakquisition erhaltene Bild das T₂-Bild ist, welches die
transversale Relaxationszeit T₂ der Kernspins widerspiegelt.
Die tatsächlichen Zeitintervalle ΔTE und TE zur Abbildung des
Kopfabschnitts betragen typischerweise 40 bis 60 msek. für
ΔTE, und 100 bis 120 msek. für TE.
In der ersten Hälfte der Abbildungssequenz von Fig. 4 werden
die NMR-Signale in einem Zustand erfaßt, in welchem die
Phasen der Kernspins durch die mikroskopische
Magnetfeldinhomogenität gestört werden, so daß das T₂*-Bild,
welches durch die erste Datenakquisition erhalten wird, jenes
Bild ist, welches leicht durch die mikroskopische
Magnetfeldinhomogenität beeinträchtigt wird, und daher kann
es als das Bild dienen, welches auf funktionelle Information
des zu untersuchenden Körpers empfindlich ist. Andererseits
werden in der zweiten Hälfte der Abbildungssequenz von Fig.
4 die NMR-Signale entweder in einem Zustand erfaßt, bevor die
Phasen der Kernspins gestört werden, oder in einem Zustand,
in welchem die Phasen der Kernspins erneut ausgerichtet
werden, so daß das durch die zweite Datenakquisition
erhaltene T₂-Bild jenes Bild ist, welches kaum durch die
mikroskopische Magnetfeldinhomogenität beeinträchtigt wird,
und daher kann es als das Bild dienen, welches auf die
Forminformation des zu untersuchenden Körpers empfindlich
ist.
Unter Verwendung dieser T₂- und T₂*-Bilder, die durch die
einzelne, kontinuierliche Abbildungssequenz von Fig. 4
erhalten werden, kann das Bild der Information bezüglich
einer physiologischen Funktion auf nachstehende Weise
erhalten werden. Werden die Phasenverteilungen in diesem T₂-
und T₂*-Bildern durch I₂r(x, y) und I₂·r(x, y) bezeichnet, so
ergibt sich das Phasendifferenzbild Φ(x, y) aus folgender
Gleichung (1).
Φ(x,y) = tan-1(IM[I₂r(x,y)]/RE[I₂r(x,y)])-tan-1(IM[I₂·r(x,y)]/RE[I₂·r(x,y)]) (1)
Aus diesem Phasendifferenzbild Φ(x,y) kann die statische
Magnetfeldverteilung ΔH(x,y) aus der folgenden Gleichung (2)
berechnet werden,
ΔH(x,y) = Φ(x,y)/(γ·ΔTE) (2)
wobei γ das gyromagnetische Verhältnis der betreffenden
Kernspins ist.
Diese Verteilung ΔH(x,y) des statischen Magnetfeldes stellt
das Bild zur Verfügung, welches die mikroskopische
Magnetfeldinhomogenität innerhalb des abgebildeten
Scheibenbereichs darstellt, und dies kann beispielsweise die
lokale Magnetfeldstörung wiedergeben, die durch das
paramagnetische Deoxihämoglobin im Blut hervorgerufen wird.
Durch die Ausführung der voranstehend geschilderten
Abbildungssequenz, bei welcher die T₂ und T₂* Bilder zusammen
in zumindest einem der Zustände aufgenommen werden, vor,
während oder nach einer Stimulierung des zu untersuchenden
Körpers, welche eine Änderung der physiologischen Funktion
hervorruft, wird es daher möglich, die voranstehend
geschilderte statische Magnetfeldverteilung zu erhalten,
welche die lokalen Magnetfeldstörungen widerspiegelt, die
durch die physikalischen Eigenschaften des Inneren des zu
untersuchenden Körpers hervorgerufen werden, beispielsweise
durch den Oxyhämoglobingehalt im Blut.
Weiterhin wird es durch Ausführung der voranstehend
geschilderten Abbildungssequenz möglich, bei welcher die T₂-
und T₂*-Bilder zusammen in zumindest zweien der Zustände
aufgenommen werden, vor, während oder nach einer Stimulierung
des zu untersuchenden Körpers, welche eine Änderung der
physiologischen Funktion hervorruft, die Änderung der
statischen Magnetfeldverteilungen zu erfassen, die aus zwei
Zuständen erhalten wurden, und dies kann eine Information
bezüglich des lebenden Körpers zur Verfügung stellen,
beispielsweise die Änderung des Blutflusses oder die Änderung
der Sauerstoffdichte im Blut, infolge einer Änderung der
physiologischen Funktion, wie beispielsweise der
Zellaktivität innerhalb des lebenden Körpergewebes.
Daher kann diese erste Ausführungsform ein Schema zur
Abbildung mittels kernmagnetischer Resonanz von Information
bezüglich eines lebenden Körpers zur Verfügung stellen,
beispielsweise der Blutflußänderung oder der Sauerstoffdichte
im Blut, die in Beziehung zu einer Änderung der
physiologischen Funktion in dem lebenden Körper steht.
Unter Verwendung der voranstehend geschilderten
Abbildungssequenz von Fig. 4 ist es daher möglich, Bilder
des Kopfabschnittes in zwei Zuständen aufzunehmen, mit und
ohne Stimulierung wie beispielsweise eine Licht- oder
Geräuschstimulierung beispielsweise mit der
Geräuschstimulierungsvorrichtung 17. In einem derartigen Fall
tritt bei den T₂*-Bildern, die durch die erste
Datenakquisition und ohne Stimulierung erhalten werden, die
Änderung in der Sauerstoffdichte im Blut oder im lokalen
Blutfluß infolge der Aktivierung des betreffenden Abschnitts
der Gehirnzellen in Reaktion auf die Stimulierung auf, so daß
sich der T₂*-Kontrast entsprechend der Änderung der
magnetischen Suszeptibilität des lokalen Gewebes in der Nähe
des aktivierten Abschnitts ändert. Andererseits bleibt bei
den T₂-Bildern, die durch die zweite Datenakquisition und
ohne Stimulierung erhalten werden, die transversale
Relaxationszeit T₂ des Gewebes unverändert, unabhängig vom
Vorhandensein oder der Abwesenheit der Stimulierung, so daß
derselbe T₂-Kontrast bei den T₂-Bildern sowohl mit als auch
ohne Stimulierung erhalten wird.
Dann kann der Abschnitt, in welchem die Gehirnzellen durch
die Stimulierung aktiviert wurden, durch den nachstehend
geschilderten Betriebsablauf gemäß dem Flußdiagramm von Fig.
5 erhalten werden.
Aus den erhaltenen Bilddaten im Anfangsschritt 50 werden die
Korrekturbearbeitung in Bezug auf die Inhomogenität des
statischen Magnetfeldes (Schritt 51), die Bearbeitung
bezüglich einer geometrischen Korrektur in Bezug auf die
Bewegung des Körpers des lebenden Körpers (Schritt 52), und
die Korrekturverarbeitung, welche die Signalstärke zwischen
Bildern (Schritt 53) betrifft, aufeinanderfolgend und
wiederholt ausgeführt, bis die gewünschten, bearbeiteten
Bilder erhalten (Schritt 54). Nachdem die gewünschten,
bearbeiteten Bilder erhalten wurden, wird der geänderte
Abschnitt, in welchem die Gehirnzellen durch die Stimulierung
aktiviert wurden, aus der Änderung der bearbeiteten T₂*-Bilder
mit und ohne Stimulierung erfaßt. Schließlich kann die
Information in Bezug auf den erfaßten Abschnitt mit den
aktivierten Gehirnzellen in Form der Bilddarstellung (Schritt
56) dargestellt werden.
Weitere Einzelheiten der Korrekturbearbeitung für die
Inhomogenität des statischen Magnetfeldes im Schritt 52 von
Fig. 5 können gemäß dem in Fig. 6 gezeigten Flußdiagramm
ausgeführt werden. Aus den Phasenverteilungen der T₂- und
T₂*-Bilder, die ohne Stimulierung in den Schritten 61 und 62
erhalten werden, kann nämlich die Verteilung ΔH des
statischen Magnetfeldes unter Verwendung der voranstehend
beschriebenen Gleichungen (1) und (2) berechnet werden
(Schritt 63), und dann kann die Korrektur der Bildstörung,
die durch die Inhomogenität des statischen Magnetfeldes
hervorgerufen wird, entsprechend der berechneten Verteilung
des statischen Magnetfeldes durchgeführt werden, unter
Verwendung eines bekannten Korrekturverfahrens, wie es
beispielsweise in der japanischen Veröffentlichung einer
offengelegten Patentanmeldung Nr. 64-56042 beschrieben ist.
Dann kann die Verarbeitung zur geometrischen Korrektur im
Schritt 52 von Fig. 5 auf der Grundlage des Flußdiagramms
von Fig. 7 ausgeführt werden. Aus den T₂-Bildern, die mit
und ohne Stimulierung in den Schritten 71 und 72 erhalten
werden, kann die Koordinationstransformationsformel zum
Transformieren der Koordinaten in diesen T₂-Bildern von einem
zum anderen festgelegt werden (Schritt 73), und dann kann die
geometrische Korrektur der Bilder entsprechend der
festgelegten Koordinatentransformationsformel ausgeführt
werden (Schritt 74). Hierbei kann die
Koordinatentransformationsformel durch die affine
Transformation gegeben sein, die durch die nachstehende
Gleichung (3) festgelegt ist.
Bei dieser affinen Transformation von Gleichung (3) können
die Koeffizienten a, b, c, d, e und f dadurch festgelegt
werden, daß die T₂-Bilder verwendet werden, die mit und ohne
Stimulierung erhalten werden, oder die bearbeiteten T₂-
Bilder, die sich aus der voranstehend beschriebenen
Verarbeitung zur Inhomogenitätskorrektur des statischen
Magnetfelds ergeben, welche das Vorhandensein und die
Abwesenheit der Stimulierung anzeigen. Sind nämlich die
Pixel-Werte in diesen T₂-Bildern mit und ohne Stimulierung
I₂sc(x,y) und I₂rc(x,y), so werden die voranstehend genannten
Koeffizienten so festgelegt, daß der durch die nachfolgende
Gleichung (4) festgelegte Wert ein Minimum annimmt,
wobei M und N Nummern von Bildpixeln in den x- und y-
Richtungen sind.
Für diese Bearbeitung zur geometrischen Korrektur ist es
ebenfalls möglich, andere bekannte Verfahren einzusetzen,
beispielsweise solche, welche die Helmert-Transformation oder
die quasi-affine-Transformation verwenden, oder ein
Verfahren, bei welchem das Herausziehen der Kontur aus den
T₂-Bildern und ohne Stimulierung erfolgt, und die
Koordinatentransformationsformel aus der Musteranpassung der
herausgezogenen Konturen abgeleitet wird.
Daraufhin kann die Signalstärke-Korrekturbearbeitung im
Schritt 53 von Fig. 6 auf der Grundlage des Flußdiagramms
von Fig. 8 ausgeführt werden. Aus den T₂-Bildern, die mit
und ohne Stimulierung in den Schritten 81 und 82 erhalten
werden, werden nämlich die Signalstärke-Korrekturwerte
berechnet (Schritt 83), und die Signalstärke-Korrektur unter
Verwendung der berechneten Signalstärke-Korrekturwerte kann
ausgeführt werden (Schritt 84).
Hierbei kann als Verfahren zur Berechnung der Signalstärke-
Korrekturwerte die Signalkorrektur-Vergrößerungsrate für die
Signalstärke bei jedem Bildelement oder über ein gesamtes
Bild aus den T₂-Bildern mit und ohne Stimulierung erhalten
werden, oder aus den bearbeiteten T₂-Bildern.
Es wird darauf hingewiesen, daß die gesamte voranstehend
beschriebene Korrekturbearbeitung gemäß Schritten 51, 52 und
53 von Fig. 4 ausgeführt werden kann, oder nur ein Teil
dieser Verarbeitung, entsprechend den Anforderungen, und die
Reihenfolge kann - falls gewünscht - geändert werden.
Nunmehr kann die Beurteilung, ob die gewünschten bearbeiteten
Bilder erhalten werden oder nicht, im Schritt 54 von Fig. 5,
wie nachstehend erläutert durchgeführt werden. Sind nämlich
die Pixelwerte in den bearbeiteten T₂-Bildern mit und ohne
Stimulierung gegeben durch I₂sc(x,y) und I₂rc(x,y), so kann
die Beurteilung dadurch erfolgen, daß bestimmt wird, ob der
durch den nachstehend angegebenen Ausdruck (5) definierte
Wert kleiner oder gleich dem gewünschten Wert wird,
wobei M und N Nummern von Bildpixeln in der x-
beziehungsweise y-Richtung sind, und A die Signalkorrektur-
Vergrößerungsrate bezeichnet, die entweder eine Konstante
ist, oder eine Funktion von x und y.
Die Erfassung des geänderten Abschnitts im Schritt 55 von
Fig. 5 kann wie nachstehend angegeben ausgeführt werden.
Sind die Pixelwerte in den bearbeiteten T₂*-Bildern mit und
ohne Stimulierung gegeben durch I₂sc(x,y) und I₂rc(x,y,), so
kann der geänderte Abschnitt dadurch erfaßt werden, daß eine
Schwelle für das Differenzbild angegeben wird, definiert
durch die folgende Gleichung (6).
Für diese Erfassung des geänderten Abschnitts ist es
ebenfalls möglich, statistische Datenbearbeitungsverfahren zu
verwenden, beispielsweise den X-Test.
Nunmehr zeigt Fig. 9 die Impulssequenz der zweiten
Ausführungsform für das Abbildungsschema zur Abbildung der
Information bezüglich einer physiologischen Funktion in dem
zu untersuchenden Körper.
Bei dieser zweiten Ausführungsform werden der 90°-HF-Impuls
und das Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeld Gs so angelegt,
daß sie den gewünschten Scheibenbereich anregen, um zuerst
die freien Induktionsabkling-(FID)-NMR-Signale zu erzeugen.
Dann wird die erste Datenakquisition durch das Echo-
Planarschema durchgeführt, bei welchem das abtastende
Gradientenmagnetfeld Gr wiederholt abwechselnd positiv und
negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen,
während das Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld Ge zum
Zeitpunkt jedes Echosignals angeregt wird. Dann wird der
180°-HF-Impuls angelegt, um die Spin-Echosignale zu erzeugen,
und die zweite Datenakquisition wird durch das entsprechende
Echo-Planarschema ausgeführt. Daraufhin wird die
entsprechende Anlegung des 180°-HF-Impulses und der
Gradientenmagnetfelder so häufig wie nötig wiederholt (in
Fig. 9 viermal), um die weiteren Datenakquisitionen
durchzuführen.
Nach der geeigneten Vorbearbeitung erfahren dann die durch
die Datenakquisition erlangten Daten eine komplexe Fourier-
Transformation, um mehrere Bilder zu erzeugen. In diesen
Bildern ist das aus der ersten Datenakquisition erhaltene
Bild das T₂*-Bild, welches die transversale Relaxationszeit
T₂-Kernspins und die mikroskopische Magnetfeldinhomogenität
innerhalb eines Voxels widerspiegelt, wie bei der ersten
Ausführungsform, während die aus der zweiten Datenakquisition
und den folgenden Datenakquisitionen erhaltenen Bilder die
T₂-Bilder sind, welche die transversale Relaxationszeit T₂
der Kernspins widerspiegelt. Hierbei ist allerding die
Echozeit (also das Zeitintervall vom Zentrum des 90°-HF-
Impulses bis zu den Daten an einem Ursprung von
zweidimensional angeordneten Daten für jede Datenakquisition)
unterschiedlich bei unterschiedlichen Datenakquisitionen, so
daß die Bilder, die aus der zweiten Datenakquisition und
folgenden Datenakquisitionen erhalten werden, den Kontrast
der unterschiedlichen T₂-Werte verstärken.
Ähnlich wie bei der voranstehend beschriebenen, ersten
Ausführungsform ist es dann unter Verwendung der voranstehend
geschilderten Abbildungssequenz von Fig. 9 möglich, Bilder
des Kopfabschnittes in zwei Zuständen mit und ohne
Stimulierung aufzunehmen, beispielsweise die Licht- und
Geräuschstimulierung, die zum Beispiel von dem
Stimulierungsgerät 17 erzeugt wird. In einem derartigen Fall
tritt bei den T₂*-Bildern, die durch die erste
Datenakquisition mit und ohne Stimulierung erhalten werden,
die Änderung der Sauerstoffdichte des Blutes oder des lokalen
Blutflusses infolge der Aktivierung des betreffenden
Abschnitts der Gehirnzellen in Reaktion auf die Stimulierung
auf, so daß sich der T₂*-Kontrast entsprechend der Änderung
der magnetischen Suszeptibilität des lokalen Gewebes in der
Nähe des aktivierten Abschnitts ändert. Andererseits bleibt
bei den T₂-Bildern, die bei der zweiten Datenakquisition und
folgenden Datenakquisitionen mit und ohne Stimulierung
erhalten werden, die transversale Relaxationszeit T₂ der
Gewebe unverändert, unabhängig vom Vorhandensein oder der
Abwesenheit der Stimulierung, so daß derselbe T₂-Kontrast bei
den T₂-Bildern sowohl mit als auch ohne Stimulierung erhalten
wird.
Dann kann der Abschnitt, in welchem die Gehirnzellen durch die
Stimulierung aktiviert wurden, quantitativ durch den
Betriebsablauf gemäß dem Flußdiagramm von Fig. 10 auf
nachstehend beschriebene Weise erfaßt werden.
Wie im Falle von Fig. 5 für die voranstehend beschriebene,
erste Ausführungsform werden nämlich aus den erhaltenen
Bilddaten im Anfangsschritt 50 die Korrekturbearbeitung in
Bezug auf die Inhomogenität des statischen Magnetfeldes
(Schritt 51), die Bearbeitung zur geometrischen Korrektur in
Bezug auf die Bewegung des lebenden Körpers (Schritt 52), und
die Korrekturbearbeitung, welche die Signalstärke zwischen
Bildern betrifft (Schritt 53) aufeinanderfolgend und
wiederholt durchgeführt, bis die gewünschten, bearbeiteten
Bilder erhalten werden (Schritt 54). Nachdem die gewünschten,
bearbeiteten Bilder erhalten wurden, wird dann die
T₂-Normierungsbearbeitung zur Berechnung der T₂-Wert-
Verteilung sowie die Normierung der Signalstärke entsprechend
der berechneten T₂-Wert-Verteilung ausgeführt (Schritt 101),
um eine quantitative Erfassung des geänderten Abschnitts zu
ermöglichen.
Diese T₂-Normierungsbearbeitung im Schritt 101 von Fig. 9
kann entsprechend dem Flußdiagramm von Fig. 11 ausgeführt
werden. Aus mehreren T₂-Bildern, die durch die zweite
Datenakquisition und folgende Datenakquisitionen in den
Schritten 110-1 bis 110-n erhalten wurden, wird nämlich der
T₂-Wert bei jedem Bildelement berechnet, entsprechend der
Änderung der Signalstärke der entsprechenden Bilddaten und
diesen T₂-Bildern, um die T₂-Wert-Verteilung (Schritt 111) zu
erhalten. Entsprechend der erhaltenen T₂-Wert-Verteilung wird
dann die Normierung der Signalstärke in den T₂*-Bildern
durchgeführt, die durch die erste Datenakquisition erhalten
wurden (Schritt 112).
Daraufhin wird der geänderte Abschnitt, in welchem die
Gehirnzellen durch die Stimulierung aktiviert wurden, dadurch
quantifiziert, daß die Änderung der Signalstärke in den
bearbeiteten T₂*-Bildern mit und ohne Stimulierung berechnet
wird (Schritt 102). Auf diese Weise wird es möglich,
quantitativ die Änderung des lokalen Blutflusses oder der
Sauerstoffdichte im Blut infolge der Aktivierung der
Gehirnzellen als Änderung der magnetischen Suszeptibilität
des lokalen Gewebes zu erfassen, unabhängig von dem T₂-Wert
des Gewebes.
Statt die Funktionsinformation aus der Änderung der
Signalstärke wie in Fig. 10 zu quantifizieren, ist es
entsprechend ebenfalls möglich, die Funktionsinformation aus
der Änderung der Phaseninformation in den in Fig. 12
gezeigten Bildern zu quantifizieren. In diesem Fall muß statt
der T₂-Normierungsbearbeitung im Schritt 101 in Fig. 10 die
Phasenkorrekturbearbeitung in Bezug auf den Phasenfehler
infolge der Inhomogenität des statischen Magnetfeldes
ausgeführt werden (Schritt 121), bevor die Quantifizierung
des geänderten Abschnitts im Schritt 102 erfolgt. Hierbei
kann allerdings diese Phasenkorrekturbearbeitung dadurch
ausgeführt werden, daß die Information bezüglich der
Verteilung des statischen Magnetfeldes eingesetzt wird, die
bei der voranstehend geschilderten
Inhomogenitätskorrekturbearbeitung für das statische
Magnetfeld beschrieben wurde.
Als nächstes zeigt Fig. 13 die Impulssequenz der dritten
Ausführungsform für das Abbildungsschema zur Abbildung der
Information in Bezug auf eine physiologische Funktion in dem
zu untersuchenden Körper.
Bei dieser dritten Ausführungsform wird statt des Echo
planarschemas, welches bei den voranstehend beschriebenen
ersten und zweiten Ausführungsformen verwendet wird, ein
Hochgeschwindigkeits-Spin-Echoverfahren zur Erzeugung
mehrerer Echosignale durch die wiederholte Anlegung der
180°-HF-Impulse eingesetzt. In diesem Fall werden daher der
90°-HF-Impuls und das scheibenbildende Gradientenmagnetfeld
Gs angelegt, um den gewünschten Scheibenbereich zu erregen,
um zuerst die freien Induktionsabkling(FID)-NMR-Signale zu
erzeugen. Dann werden die 180°-HF-Impulse und das
scheibenbildende Gradientenmagnetfeld Gs wiederholt angelegt,
während zwischen den aufeinanderfolgenden Anlegungen des
180°-HF-Impulses und des scheibenbildenden
Gradientenmagnetfeldes Gs das Abtast-Gradientenmagnetfeld Gr
wiederholt abwechselnd von Positiv auf Negativ umgeschaltet
wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, und das
Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld Ge wird vor und am Ende des
Abtast-Gradientenmagnetfeldes Gr mit aufeinanderfolgend
verschobenen Pegeln gemäß Fig. 13 angelegt, entsprechend dem
Hochgeschwindigkeits-Spin-Echoschema.
Dann wird die Datenakquisition immer dann ausgeführt, wenn
das Abtast-Gradientenmagnetfeld Gr umgeschaltet wird, und
diese Impulssequenz wird so häufig wie möglich mit der
Wiederholungsrate TR durchgeführt, so daß die T₂-Bilder aus
den Daten erhalten werden können, die bei den
Datenakquisitionen 1-1, 1-2, 1-3, . . . erhalten werden,
während die T₂*-Bilder aus den Daten erhalten werden können,
die bei den Datenakquisitionen 2-1, 2-2, 2-3, . . . erhalten
werden, und bei den Datenakquisistionen 3-1, 3-2, 3-3, usw.
Dann kann eine Bildbearbeitung ähnlich jener bei der
voranstehend beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform
bei den erhaltenen T₂- und T₂*-Bildern eingesetzt werden.
Als nächstes zeigt Fig. 14 die Impulssequenz der vierten
Ausführungsform des Abbildungsschemas zur Abbildung der
Information in Bezug auf physiologische Funktion in dem zu
untersuchenden Körper.
Bei dieser vierten Ausführungsform wird statt des Echo-
Planarschemas, welches bei den voranstehend geschilderten
ersten und zweiten Ausführungsformen verwendet wird, das
Spin-Echoschema verwendet. Daher werden in diesem Fall der
90°-HF-Impuls und das Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeld
Gs angelegt, um den gewünschten Scheibenbereich zu erregen,
um zuerst die freien Induktionsabkling(FID)-NMR-Signale zu
erzeugen. Dann werden die 180°-HF-Impulse und das
Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeld Gs angelegt, und das
Abtast-Gradientenmagnetfeld Gr wird abwechselnd wiederholt
positiv und negativ geschaltet, um mehrere Echosignale zu
erzeugen, während das Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld Ge
vor dem Abtast-Gradientenmagnetfeld Gr angelegt wird,
aufeinanderfolgend gemäß Fig. 14 entsprechend dem Spin-
Echoschema.
Dann wird die Datenakquisition jedesmal dann ausgeführt, wenn
das Abtast-Gradientenmagnetfeld Gr umgeschaltet wird, und
diese Impulssequenz wird so häufig wie erforderlich mit der
Wiederholungsrate TR durchgeführt, so daß die T₂-Bilder aus
den Daten erhalten werden können, die durch die
Datenakquisition 1 erhalten werden, während die T₂*-Bilder
aus den Daten erhalten werden können, die man bei den
Datenakquisitionen 2 und 3 erhält.
Als nächstes zeigen Fig. 15 und Fig. 16 die Impulssequenzen
gemäß der fünften und sechsten Ausführungsform des
Abbildungsschemas zur Abbildung der Information in Bezug auf
eine physiologische Funktion in dem zu untersuchenden Körper.
Bei dieser fünften und sechsten Ausführungsform werden die
voranstehend beschriebene erste und dritte Ausführungsform
von Fig. 4 und Fig. 13 an das dreidimensionale
Abbildungsschema angepaßt. In jedem dieser beiden Fälle
erfolgt die Phasenkodierung auch durch das Scheibenbildungs-
Gradientenmagnetfeld Gs, und die Impulssequenz wird
wiederholt ausgeführt, um die dreidimensionalen Daten zu
erhalten. Für diese dreidimensionalen Daten kann die
Bildbearbeitung ähnlich der voranstehend beschriebenen
Bearbeitung auf offensichtliche Weise auf drei Dimensionen
ausgedehnt werden.
Es ist ebenfalls möglich, das Abbildungsschema zur Abbildung
der sich auf eine physiologische Funktion beziehenden
Information in dem zu untersuchenden Körper gemäß der
vorliegenden Erfindung auf die andere bekannte Impulssequenz
anzuwenden, beispielsweise auf jene gemäß dem Gradienten-
Echoschema.
Falls eine ausgezeichnete Richtung bei den Körperbewegungen
des zu untersuchenden Körpers vorhanden ist, so ist es
möglich, die Abbildungsrichtung so einzustellen, daß der
Einfluß der Körperbewegungen unterdrückt werden kann, und es
ist ebenfalls möglich, eine ECG-getaktete Abbildung
(Elektrokardiogramm) zu verwenden, oder den Einsatz der
Phasenänderungs-Gradientenmagnetfeldimpulse zur Unterdrückung
des Einflusses der Körperbewegungen, oder des Schemas zur
Unterdrückung der Signale von dem cerebrospinalen Fluid im
Falle einer Abbildung des Kopfabschnittes.
Wie erläutert ist es gemäß der vorliegenden Erfindung
möglich, eine kernmagnetische Resonanzabbildung von
Information bezüglich des lebenden Körpers zu realisieren,
beispielsweise der Blutflußänderung oder der Sauerstoffdichte
im Blut, die sich auf eine Änderung einer physiologischen
Funktion im lebenden Körper beziehen, und zwar quantitativ,
mit hoher Genauigkeit, und ohne Einflüsse durch die
Körperbewegungen des zu untersuchenden Körpers, der
transversalen Relaxationszeit der Kernspins der betreffenden
Kerne, der Inhomogenität des statischen Magnetfeldes, und der
Änderung der Bildsignalstärke, so daß nicht-invasiv eine
Information über einen lebenden Körper erhalten werden kann,
die bei der Untersuchung von Funktionen des lebenden Körpers
und bei der Diagnose von Krankheiten äußerst nützlich ist.
In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß abgesehen
von den voranstehend geschilderten verschiedenen
Ausführungsformen zahlreiche Modifikationen und Abänderungen
der voranstehenden Ausführungsformen vorgenommen werden
können, ohne von den neuen und vorteilhaften Merkmalen der
vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher sollen alle
derartigen Modifikationen und Abänderungen durch die
beigefügten Patentansprüche eingeschlossen sein, da sich der
Umfang der vorliegenden Erfindung aus der Gesamtheit der
vorliegenden Anmeldeunterlagen ergibt.
Claims (36)
1. Bildgebungsverfahren mit kernmagnetischer Resonanz, mit
folgenden Schritten:
Abbildung eines zu untersuchenden Körpers, der in einem homogenen, statischen Magnetfeld angeordnet ist, durch Anlegen eines Hochfrequenz-Magnetfeldes und magnetischer Gradientmagnetfelder entsprechend einer Impulssequenz, Erfassung kernmagnetischer Resonanzsignale, die von dem zu untersuchenden Körper in Reaktion auf das Hochfrequenz-Magnetfeld und die magnetischen Gradientenfelder ausgesandt werden, und Bearbeitung der kernmagnetischen Resonanzsignale zur Ausbildung kernmagnetischer Resonanzbilder;
Steuern der Impulssequenz, um ein erstes Abbildungsschema zu realisieren, welches empfindlich auf funktionelle Information des zu untersuchenden Körpers ist, sowie eines zweiten Abbildungsschemas, welches unempfindlich auf funktionelle Information des zu untersuchenden Körpers ist, um so eine erste und eine zweite Art der kernmagnetischen Resonanzbilder zu erhalten, die dem ersten beziehungsweise zweiten Abbildungsschema entsprechen, durch eine einzige Ausführung des Abbildungsschrittes; und
Erhalten der funktionellen Information des zu untersuchenden Körpers durch Bearbeitung der ersten und zweiten Art der kernmagnetischen Resonanzbilder.
Abbildung eines zu untersuchenden Körpers, der in einem homogenen, statischen Magnetfeld angeordnet ist, durch Anlegen eines Hochfrequenz-Magnetfeldes und magnetischer Gradientmagnetfelder entsprechend einer Impulssequenz, Erfassung kernmagnetischer Resonanzsignale, die von dem zu untersuchenden Körper in Reaktion auf das Hochfrequenz-Magnetfeld und die magnetischen Gradientenfelder ausgesandt werden, und Bearbeitung der kernmagnetischen Resonanzsignale zur Ausbildung kernmagnetischer Resonanzbilder;
Steuern der Impulssequenz, um ein erstes Abbildungsschema zu realisieren, welches empfindlich auf funktionelle Information des zu untersuchenden Körpers ist, sowie eines zweiten Abbildungsschemas, welches unempfindlich auf funktionelle Information des zu untersuchenden Körpers ist, um so eine erste und eine zweite Art der kernmagnetischen Resonanzbilder zu erhalten, die dem ersten beziehungsweise zweiten Abbildungsschema entsprechen, durch eine einzige Ausführung des Abbildungsschrittes; und
Erhalten der funktionellen Information des zu untersuchenden Körpers durch Bearbeitung der ersten und zweiten Art der kernmagnetischen Resonanzbilder.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste
Abbildungsschema ein Abbildungsschema ist, um die
kernmagnetischen Resonanzbilder der ersten Art zu
erhalten, die leicht durch eine mikroskopische
Inhomogenität des Magnetfeldes beeinträchtigt werden,
wogegen das zweite Abbildungsschema ein Abbildungsschema
zum Erhalten der kernmagnetischen Resonanzbilder der
zweiten Art ist, die durch die mikroskopische
Inhomogenität des Magnetfeldes kaum beeinflußt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste
Abbildungsschema ein Abbildungsschema ist, bei welchem
die kernmagnetischen Resonanzsignale in einem Zustand
erfaßt werden, in welchem Phasen gewünschter Kernspins
durch eine mikroskopische Inhomogenität des Magnetfeldes
gestört werden, wogegen das zweite Abbildungsschema ein
Abbildungsschema ist, bei welchem die kernmagnetischen
Resonanzsignale in einem Zustand erfaßt werden, in
welchem die Phasen der gewünschten Kernspins nicht
gestört werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem
Steuerschritt die Impulssequenz so gesteuert wird, daß
das zweite Abbildungsschema ausgeführt wird, bevor die
Phasen der gewünschten Kernspins durch eine
mikroskopische Inhomogenität des Magnetfeldes gestört
werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem
Steuerschritt die Impulssequenz so gesteuert wird, daß
das zweite Abbildungsschema ausgeführt wird, nachdem die
Phasen der gewünschten Kernspins erneut ausgerichtet
werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
kernmagnetischen Resonanzbilder der ersten Art
T₂*-Bilder sind, wogegen die kernmagnetischen
Resonanzbilder der zweiten Art T₂-Bilder sind.
7. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt
zum Erhalten der funktionellen Information die
funktionelle Information Information bezüglich eines
lebenden Körpers anzeigt, die sich auf eine
physiologische Funktion des zu untersuchenden Körpers
bezieht.
8. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem
Schritt zum Erhalten der funktionellen Information die
funktionelle Information eine Änderung zumindest
entweder der Sauerstoffdichte im Blut oder eines lokalen
Blutflusses in dem zu untersuchenden Körper anzeigt.
9. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem
Steuerschritt die Impulssequenz so gesteuert wird, daß
sie in zumindest einem der Zustände vor, während und
nach der Ausübung einer Stimulierung auf den zu
untersuchenden Körper ausgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch folgende weiteren
Schritte:
Berechnen von Bildkorrekturwerten, die eine Korrektur einer Inhomogenität des statischen Magnetfeldes betreffen, entsprechend der ersten und zweiten Art der kernmagnetischen Resonanzbilder; und
Korrigieren der ersten und zweiten Art der kernmagnetischen Resonanzbilder mit den Bildkorrekturwerten;
wobei in den Schritten zum Erhalten der funktionellen Information die funktionelle Information dadurch erhalten wird, daß die erste und zweite Art der kernmagnetischen Resonanzbilder, die in dem Korrekturschritt korrigiert wurden, bearbeitet werden.
Berechnen von Bildkorrekturwerten, die eine Korrektur einer Inhomogenität des statischen Magnetfeldes betreffen, entsprechend der ersten und zweiten Art der kernmagnetischen Resonanzbilder; und
Korrigieren der ersten und zweiten Art der kernmagnetischen Resonanzbilder mit den Bildkorrekturwerten;
wobei in den Schritten zum Erhalten der funktionellen Information die funktionelle Information dadurch erhalten wird, daß die erste und zweite Art der kernmagnetischen Resonanzbilder, die in dem Korrekturschritt korrigiert wurden, bearbeitet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem
Steuerschritt die Impulssequenz so gesteuert wird, daß
sie zumindest zweimal ausgeführt wird, mit und ohne eine
Stimulierung, die auf den zu untersuchenden Körper
ausgeübt wird, und daß in dem Schritt zum Erhalten der
funktionellen Information die funktionelle Information
aus den kernmagnetischen Resonanzbildern der ersten Art
erhalten wird, entsprechend dem ersten Abbildungsschema,
welches mit und ohne die Stimulierung ausgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
gekennzeichnet durch folgende weiteren
Schritte:
Berechnen von Bildkorrekturwerten, die zumindest entweder eine geometrische Korrektur oder eine Signalstärkekorrektur betreffen, von den kernmagnetischen Resonanzbildern der zweiten Art entsprechend dem zweiten Abbildungsschema, welches mit und ohne die Stimulierung ausgeführt wird; und Korrigieren der ersten und zweiten Art der kernmagnetischen Resonanzbilder mit den Bildkorrekturwerten;
wobei in den Schritten zum Erhalten der funktionellen Information die funktionelle Information dadurch erhalten wird, daß die erste und zweite Art der kernmagnetischen Resonanzbilder, die in dem Korrekturschritt korrigiert wurden, bearbeitet werden.
Berechnen von Bildkorrekturwerten, die zumindest entweder eine geometrische Korrektur oder eine Signalstärkekorrektur betreffen, von den kernmagnetischen Resonanzbildern der zweiten Art entsprechend dem zweiten Abbildungsschema, welches mit und ohne die Stimulierung ausgeführt wird; und Korrigieren der ersten und zweiten Art der kernmagnetischen Resonanzbilder mit den Bildkorrekturwerten;
wobei in den Schritten zum Erhalten der funktionellen Information die funktionelle Information dadurch erhalten wird, daß die erste und zweite Art der kernmagnetischen Resonanzbilder, die in dem Korrekturschritt korrigiert wurden, bearbeitet werden.
13. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt
zum Erhalten der funktionellen Information weiterhin
folgende Schritte aufweist:
Normieren der kernmagnetischen Resonanzbilder der ersten Art entsprechend einer Bildelement-Werteverteilung in den kernmagnetischen Resonanzbildern der zweiten Art; und
Quantifizieren einer Änderung der funktionellen Information des zu untersuchenden Körpers aus den kernmagnetischen Resonanzbildern der ersten Art entsprechend dem ersten Abbildungsschema, welches mit und ohne die Stimulierung durchgeführt wird, unter Normierung in dem Normierungsschritt.
Normieren der kernmagnetischen Resonanzbilder der ersten Art entsprechend einer Bildelement-Werteverteilung in den kernmagnetischen Resonanzbildern der zweiten Art; und
Quantifizieren einer Änderung der funktionellen Information des zu untersuchenden Körpers aus den kernmagnetischen Resonanzbildern der ersten Art entsprechend dem ersten Abbildungsschema, welches mit und ohne die Stimulierung durchgeführt wird, unter Normierung in dem Normierungsschritt.
14. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt
zum Erhalten der funktionellen Information weiterhin
folgende Schritte umfaßt:
Korrektur der kernmagnetischen Resonanzbilder der ersten Art mit einer Phasenkorrektur, welche die Homogenität des statischen Magnetfeldes betrifft; und
Quantifizieren einer Änderung der funktionellen Information des zu untersuchenden Körpers aus den kernmagnetischen Resonanzbildern der ersten Art entsprechend dem ersten Abbildungsschema, welches mit und ohne die Stimulierung ausgeführt wird, unter Korrektur in dem Korrekturschritt.
Korrektur der kernmagnetischen Resonanzbilder der ersten Art mit einer Phasenkorrektur, welche die Homogenität des statischen Magnetfeldes betrifft; und
Quantifizieren einer Änderung der funktionellen Information des zu untersuchenden Körpers aus den kernmagnetischen Resonanzbildern der ersten Art entsprechend dem ersten Abbildungsschema, welches mit und ohne die Stimulierung ausgeführt wird, unter Korrektur in dem Korrekturschritt.
15. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem
Abbildungsschritt die Impulssequenz für das erste
Abbildungsschema umfaßt:
das Anlegen eines 90°-HF-Impulses und eines Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes zur Erregung eines gewünschten Scheibenbereiches, um kernmagnetische Resonanzsignale mit freiem Induktionsabklingen zu erzeugen; und
Ausführung einer ersten Datenakquisition durch Anlegen eines Abtast-Gradientenmagnetfeldes, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, während ein Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld zum Zeitpunkt jedes Echosignals angelegt wird;
wobei die Impulssequenz für das zweite Abbildungsschema umfaßt:
das Anlegen eines 180°-HF-Impulses zur Erzeugung der Spin-Echosignale; und
die Ausführung einer zweiten Datenakquisition durch Anlegen des Abtast-Gradientenmagnetfeldes, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, während das Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld zum Zeitpunkt jedes Echosignals eingelegt wird.
das Anlegen eines 90°-HF-Impulses und eines Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes zur Erregung eines gewünschten Scheibenbereiches, um kernmagnetische Resonanzsignale mit freiem Induktionsabklingen zu erzeugen; und
Ausführung einer ersten Datenakquisition durch Anlegen eines Abtast-Gradientenmagnetfeldes, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, während ein Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld zum Zeitpunkt jedes Echosignals angelegt wird;
wobei die Impulssequenz für das zweite Abbildungsschema umfaßt:
das Anlegen eines 180°-HF-Impulses zur Erzeugung der Spin-Echosignale; und
die Ausführung einer zweiten Datenakquisition durch Anlegen des Abtast-Gradientenmagnetfeldes, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, während das Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld zum Zeitpunkt jedes Echosignals eingelegt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß in dem
Abbildungsschritt die Impulssequenz für das erste
Abbildungsschema umfaßt:
Anlegen eines 90°-HF-Impulses und eines Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes zur Erregung eines gewünschten Scheibenbereiches, um kernmagnetische Resonanzsignale mit freiem Induktionsabklingen zu erzeugen; und
Ausführung einer ersten Datenakquisition durch Anlegen eines Abtast-Gradientenmagnetfeldes, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, während ein Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld zum Zeitpunkt jedes Echosignals angelegt wird;
wobei die Impulssequenz des zweiten Abbildungsschemas umfaßt:
das Anlegen 180°-HF-Impulses zur Erzeugung der Spin- Echosignale;
die Ausführung einer zweiten Datenakquisition, durch Anlegen des Abtast-Gradientenmagnetfeldes, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, während das Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld zum Zeitpunkt jedes Echosignals angelegt wird; und
Ausführung weiterer Datenakquisition, durch Wiederholen des Anlegens des 180°-HF-Impulses, eines Anlegens des Abtast-Gradientenmagnetfeldes, und des Phasenkodier- Gradientenmagnetfeldes.
Anlegen eines 90°-HF-Impulses und eines Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes zur Erregung eines gewünschten Scheibenbereiches, um kernmagnetische Resonanzsignale mit freiem Induktionsabklingen zu erzeugen; und
Ausführung einer ersten Datenakquisition durch Anlegen eines Abtast-Gradientenmagnetfeldes, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, während ein Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld zum Zeitpunkt jedes Echosignals angelegt wird;
wobei die Impulssequenz des zweiten Abbildungsschemas umfaßt:
das Anlegen 180°-HF-Impulses zur Erzeugung der Spin- Echosignale;
die Ausführung einer zweiten Datenakquisition, durch Anlegen des Abtast-Gradientenmagnetfeldes, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, während das Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld zum Zeitpunkt jedes Echosignals angelegt wird; und
Ausführung weiterer Datenakquisition, durch Wiederholen des Anlegens des 180°-HF-Impulses, eines Anlegens des Abtast-Gradientenmagnetfeldes, und des Phasenkodier- Gradientenmagnetfeldes.
17. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Impulssequenz für das erste und zweite Abbildungsschema
umfaßt:
Anlegen eines 90°-HF-Impulses und eines Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes zur Erregung eines gewünschten Scheibenbereichs, um kernmagnetische Resonanzsignale mit freiem Induktionsabklingen zu erzeugen; und
Ausführung mehrerer Datenakquisitionen, durch wiederholtes Anlegen eines 180°-HF-Impulses und des Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes, während ein Abtast-Gradientenmagnetfeld angelegt wird, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, sowie ein Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld angelegt wird, vor und nach dem Abtast-Gradientenmagnetfeld in aufeinanderfolgend verschobenen Pegeln während eines Zeitraums zwischen aufeinanderfolgenden Anlegungen des 180°-HF-Impulses und des Scheibenbildungs- Gradientenmagnetfeldes.
Anlegen eines 90°-HF-Impulses und eines Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes zur Erregung eines gewünschten Scheibenbereichs, um kernmagnetische Resonanzsignale mit freiem Induktionsabklingen zu erzeugen; und
Ausführung mehrerer Datenakquisitionen, durch wiederholtes Anlegen eines 180°-HF-Impulses und des Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes, während ein Abtast-Gradientenmagnetfeld angelegt wird, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, sowie ein Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld angelegt wird, vor und nach dem Abtast-Gradientenmagnetfeld in aufeinanderfolgend verschobenen Pegeln während eines Zeitraums zwischen aufeinanderfolgenden Anlegungen des 180°-HF-Impulses und des Scheibenbildungs- Gradientenmagnetfeldes.
18. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Impulssequenz für das erste und zweite Abbildungsschema
umfaßt:
Anlegen eines 90°-HF-Impulses und eines Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes zur Erregung eines gewünschten Scheibenbereiches, um kernmagnetische Resonanzsignale mit freiem Induktionsabklingen zu erzeugen; und
Ausführung mehrerer Datenakquisitionen durch Anlegen eines 180°-HF-Impulses und des Scheibenbildungs- Gradientenmagnetfeldes, während ein Abtast- Gradientenmagnetfeld angelegt wird, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, und eines Phasenkodier- Gradientenmagnetfeldes vor und nach dem Abtast- Gradientenmagnetfeld bei aufeinanderfolgend verschobenen Pegeln.
Anlegen eines 90°-HF-Impulses und eines Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes zur Erregung eines gewünschten Scheibenbereiches, um kernmagnetische Resonanzsignale mit freiem Induktionsabklingen zu erzeugen; und
Ausführung mehrerer Datenakquisitionen durch Anlegen eines 180°-HF-Impulses und des Scheibenbildungs- Gradientenmagnetfeldes, während ein Abtast- Gradientenmagnetfeld angelegt wird, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, und eines Phasenkodier- Gradientenmagnetfeldes vor und nach dem Abtast- Gradientenmagnetfeld bei aufeinanderfolgend verschobenen Pegeln.
19. Vorrichtung zur Bilderzeugung mit kernmagnetischer
Resonanz,
gekennzeichnet durch:
eine Abbildungseinrichtung zur Abbildung eines zu untersuchenden Körpers, der in einem homogenen, statischen Magnetfeld angeordnet ist, durch Anlegen eines Hochfrequenz-Magnetfeldes und von Gradientenmagnetfeldern entsprechend einer Impulssequenz, Erfassen von kernmagnetischen Resonanzsignalen, die von dem zu untersuchenden Körper in Reaktion auf das Hochfrequenz-Magnetfeld und die Gradientenmagnetfelder ausgesandt werden, und Bearbeiten der kernmagnetischen Resonanzsignale zur Erzeugung kernmagnetischer Resonanzbilder;
eine Steuereinrichtung zum Steuern der Impulssequenz, um ein erstes Abbildungsschema durchzuführen, welches bezüglich funktioneller Information des zu untersuchenden Körpers empfindlich ist, sowie ein zweites Abbildungsschema, welches unempfindlich auf funktionelle Information des zu untersuchenden Körpers ist, um so eine erste und eine zweite Art der kernmagnetischen Resonanzbilder entsprechend dem ersten beziehungsweise zweiten Abbildungsschema zu erhalten, durch eine einzige Ausführung der Impulssequenz; und
eine Bearbeitungseinrichtung, um die funktionelle Information des zu untersuchenden Körpers zu erhalten, durch Bearbeitung der ersten und zweiten Art der kernmagnetischen Resonanzbilder.
eine Abbildungseinrichtung zur Abbildung eines zu untersuchenden Körpers, der in einem homogenen, statischen Magnetfeld angeordnet ist, durch Anlegen eines Hochfrequenz-Magnetfeldes und von Gradientenmagnetfeldern entsprechend einer Impulssequenz, Erfassen von kernmagnetischen Resonanzsignalen, die von dem zu untersuchenden Körper in Reaktion auf das Hochfrequenz-Magnetfeld und die Gradientenmagnetfelder ausgesandt werden, und Bearbeiten der kernmagnetischen Resonanzsignale zur Erzeugung kernmagnetischer Resonanzbilder;
eine Steuereinrichtung zum Steuern der Impulssequenz, um ein erstes Abbildungsschema durchzuführen, welches bezüglich funktioneller Information des zu untersuchenden Körpers empfindlich ist, sowie ein zweites Abbildungsschema, welches unempfindlich auf funktionelle Information des zu untersuchenden Körpers ist, um so eine erste und eine zweite Art der kernmagnetischen Resonanzbilder entsprechend dem ersten beziehungsweise zweiten Abbildungsschema zu erhalten, durch eine einzige Ausführung der Impulssequenz; und
eine Bearbeitungseinrichtung, um die funktionelle Information des zu untersuchenden Körpers zu erhalten, durch Bearbeitung der ersten und zweiten Art der kernmagnetischen Resonanzbilder.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste
Abbildungsschema ein Abbildungsschema ist, um die
kernmagnetischen Resonanzbilder der ersten Art zu
erhalten, die leicht durch eine mikroskopische
Inhomogenität des Magnetfeldes beeinträchtigt werden,
wogegen das zweite Abbildungsschema ein Abbildungsschema
ist, um die kernmagnetischen Resonanzbilder der zweiten
Art zu erhalten, die kaum durch die mikroskopische
Inhomogenität des Magnetfeldes beeinträchtigt werden.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste
Abbildungsschema ein Abbildungsschema ist, bei welchem
die kernmagnetischen Resonanzsignale in einem Zustand
erfaßt werden, in welchem Phasen gewünschter Kernspins
durch eine mikroskopische Inhomogenität des Magnetfeldes
gestört werden, wogegen das zweite Abbildungsschema ein
Abbildungsschema ist, bei welchem die kernmagnetischen
Resonanzsignale in einem Zustand erfaßt werden, in
welchem die Phasen der gewünschten Kernspins nicht
gestört werden.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinrichtung die Impulssequenz so steuert, daß das
zweite Abbildungsschema ausgeführt wird, bevor die
Phasen der gewünschten Kernspins durch die
mikroskopische Inhomogenität des Magnetfeldes gestört
werden.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinrichtung die Impulssequenz so steuert, daß das
zweite Abbildungsschema ausgeführt wird, nachdem die
Phasen der gewünschten Kernspins erneut ausgerichtet
werden.
24. Vorrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die
kernmagnetischen Resonanzbilder der ersten Art
T₂*-Bilder sind, wogegen die kernmagnetischen
Resonanzbilder der zweiten Art T₂-Bilder sind.
25. Vorrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Bearbeitungseinrichtung die funktionelle Information
erhält, welche die Information bezüglich eines lebenden
Körpers in Bezug auf eine physiologische Funktion des zu
untersuchenden Körpers anzeigt.
26. Vorrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Bearbeitungseinrichtung die funktionelle Information
erhält, welche eine Änderung zumindest entweder der
Sauerstoffdichte im Blut oder eines lokalen Blutflusses
in dem zu untersuchenden Körper anzeigt.
27. Vorrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinrichtung die Abbildungseinrichtung so steuert,
daß die Impulssequenz in zumindest einem der Zustände
vor, während und nach der Ausübung einer Stimulierung
auf den zu untersuchenden Körper durchgeführt wird.
28. Vorrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin
vorgesehen sind:
eine Einrichtung zum Berechnen von Bildkorrekturwerten, welche eine Korrektur einer Inhomogenität eines statischen Magnetfeldes entsprechend der ersten und zweiten Art der kernmagnetischen Resonanzbilder betreffen; und
eine Einrichtung zur Korrektur der ersten und zweiten Art der kernmagnetischen Resonanzbilder mit den Bildkorrekturwerten;
wobei die Bearbeitungseinrichtung die funktionelle Information dadurch erhält, daß sie die erste und zweite Art der kernmagnetischen Resonanzbilder bearbeitet, die von der Korrektureinrichtung korrigiert wurden.
eine Einrichtung zum Berechnen von Bildkorrekturwerten, welche eine Korrektur einer Inhomogenität eines statischen Magnetfeldes entsprechend der ersten und zweiten Art der kernmagnetischen Resonanzbilder betreffen; und
eine Einrichtung zur Korrektur der ersten und zweiten Art der kernmagnetischen Resonanzbilder mit den Bildkorrekturwerten;
wobei die Bearbeitungseinrichtung die funktionelle Information dadurch erhält, daß sie die erste und zweite Art der kernmagnetischen Resonanzbilder bearbeitet, die von der Korrektureinrichtung korrigiert wurden.
29. Vorrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin
eine Stimulierungseinrichtung zur Ausübung einer
Stimulierung auf den zu untersuchenden Körper vorgesehen
ist, und daß die Steuereinrichtung die
Abbildungseinrichtung so steuert, daß die Impulssequenz
zumindest zweimal ausgeführt wird, mit und ohne eine auf
den zu untersuchenden Körper durch die
Stimulierungseinrichtung ausgeübte Stimulierung, wobei
die Bearbeitungseinrichtung die funktionelle Information
dadurch erhält, daß sie die kernmagnetischen
Resonanzbilder der ersten Art entsprechend dem ersten
Abbildungsschema bearbeitet, welches mit und ohne die
Stimulierung ausgeführt wird.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29,
dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin
vorgesehen sind:
eine Einrichtung zum Berechnen von Bildkorrekturwerten, welche zumindest entweder eine geometrische Korrektur oder eine Signalstärkekorrektur betreffen, der kernmagnetischen Resonanzbilder der zweiten Art entsprechend dem zweiten Abbildungsschema, welches mit und ohne die Stimulierung ausgeführt wird; und
eine Einrichtung zum Korrigieren der ersten und zweiten Art der kernmagnetischen Resonanzbilder durch die Bildkorrekturwerte;
wobei die Bearbeitungseinrichtung die funktionelle Information dadurch erhält, daß die erste und zweite Art der kernmagnetischen Resonanzbilder bearbeitet wird, die durch die Korrektureinrichtung korrigiert wurden.
eine Einrichtung zum Berechnen von Bildkorrekturwerten, welche zumindest entweder eine geometrische Korrektur oder eine Signalstärkekorrektur betreffen, der kernmagnetischen Resonanzbilder der zweiten Art entsprechend dem zweiten Abbildungsschema, welches mit und ohne die Stimulierung ausgeführt wird; und
eine Einrichtung zum Korrigieren der ersten und zweiten Art der kernmagnetischen Resonanzbilder durch die Bildkorrekturwerte;
wobei die Bearbeitungseinrichtung die funktionelle Information dadurch erhält, daß die erste und zweite Art der kernmagnetischen Resonanzbilder bearbeitet wird, die durch die Korrektureinrichtung korrigiert wurden.
31. Vorrichtung nach Anspruch 29,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Bearbeitungseinrichtung weiterhin aufweist:
eine Einrichtung zum Normieren der kernmagnetischen Resonanzbilder der ersten Art entsprechend einer Bildelement-Werteverteilung in den kernmagnetischen Resonanzbildern der zweiten Art; und
eine Einrichtung zum Quantifizieren einer Änderung der funktionellen Information des zu untersuchenden Körpers aus den kernmagnetischen Resonanzbildern der ersten Art, entsprechend dem ersten Abbildungsschema, welches mit und ohne die Stimulierung ausgeführt wird, normiert durch die Normierungseinrichtung.
eine Einrichtung zum Normieren der kernmagnetischen Resonanzbilder der ersten Art entsprechend einer Bildelement-Werteverteilung in den kernmagnetischen Resonanzbildern der zweiten Art; und
eine Einrichtung zum Quantifizieren einer Änderung der funktionellen Information des zu untersuchenden Körpers aus den kernmagnetischen Resonanzbildern der ersten Art, entsprechend dem ersten Abbildungsschema, welches mit und ohne die Stimulierung ausgeführt wird, normiert durch die Normierungseinrichtung.
32. Vorrichtung nach Anspruch 29,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Bearbeitungseinrichtung weiterhin aufweist:
eine Einrichtung zum Korrigieren der kernmagnetischen Resonanzbilder der ersten Art durch eine Phasenkorrektur, welche eine Inhomogenität des statischen Magnetfeldes betrifft; und
eine Einrichtung zum Quantifizieren einer Änderung der funktionellen Information des zu untersuchenden Körpers von den kernmagnetischen Resonanzbildern der ersten Art, entsprechend dem ersten Abbildungsschema, welches mit und ohne die Stimulierung ausgeführt wird, wobei die Bilder durch die Korrektureinrichtung korrigiert werden.
eine Einrichtung zum Korrigieren der kernmagnetischen Resonanzbilder der ersten Art durch eine Phasenkorrektur, welche eine Inhomogenität des statischen Magnetfeldes betrifft; und
eine Einrichtung zum Quantifizieren einer Änderung der funktionellen Information des zu untersuchenden Körpers von den kernmagnetischen Resonanzbildern der ersten Art, entsprechend dem ersten Abbildungsschema, welches mit und ohne die Stimulierung ausgeführt wird, wobei die Bilder durch die Korrektureinrichtung korrigiert werden.
33. Vorrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Abbildungseinrichtung die Impulssequenz ausführt, wobei
die Impulssequenz für das erste Abbildungsschema umfaßt:
das Anlegen eines 90°-HF-Impulses und eines Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes zur Anregung eines gewünschten Scheibenbereiches, um kernmagnetische Resonanzsignale mit freiem Induktionsabklingen zu erzeugen; und
die Ausführung einer ersten Datenakquisition durch Anlegen eines Abtast-Gradientenmagnetfeldes, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, während ein Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld zum Zeitpunkt jedes Echosignals angelegt wird;
während die Impulssequenz für das zweite Abbildungsschema umfaßt:
das Anlegen eines 180°-HF-Impulses zur Erzeugung der Spin-Echosignale; und
die Ausführung einer zweiten Datenakquisition durch Anlegen des Abtast-Gradientenmagnetfeldes, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, während das Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld zum Zeitpunkt jedes Echosignals angelegt wird.
das Anlegen eines 90°-HF-Impulses und eines Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes zur Anregung eines gewünschten Scheibenbereiches, um kernmagnetische Resonanzsignale mit freiem Induktionsabklingen zu erzeugen; und
die Ausführung einer ersten Datenakquisition durch Anlegen eines Abtast-Gradientenmagnetfeldes, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, während ein Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld zum Zeitpunkt jedes Echosignals angelegt wird;
während die Impulssequenz für das zweite Abbildungsschema umfaßt:
das Anlegen eines 180°-HF-Impulses zur Erzeugung der Spin-Echosignale; und
die Ausführung einer zweiten Datenakquisition durch Anlegen des Abtast-Gradientenmagnetfeldes, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, während das Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld zum Zeitpunkt jedes Echosignals angelegt wird.
34. Vorrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Abbildungseinrichtung die Impulssequenz ausführt, bei
welcher die Impulssequenz für das erste Abbildungsschema
umfaßt:
das Anlegen eines 90°-HF-Impulses und eines Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes zur Anregung eines gewünschten Scheibenbereiches, um kernmagnetische Resonanzsignale mit freiem Induktionsabklingen zu erzeugen; und
die Ausführung einer ersten Datenakquisition durch Anlegen eines Abtast-Gradientenmagnetfeldes, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, während ein Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld zum Zeitpunkt jedes Echosignals angelegt wird;
während die Impulssequenz für das zweite Abbildungsschema umfaßt:
das Anlegen eines 180°-HF-Impulses zur Erzeugung der Spin-Echosignale;
die Ausführung einer zweiten Datenakquisition durch Anlegen des Abtast-Gradientenmagnetfeldes, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, während das Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld zum Zeitpunkt jedes Echosignals angelegt wird; und
die Ausführung weiterer folgender Datenakquisitionen durch Wiederholen des Anlegens des 180°-HF-Impulses und eines Anlegens des Abtast-Gradientenmagnetfeldes und des Phasenkodier-Gradientenmagnetfeldes.
das Anlegen eines 90°-HF-Impulses und eines Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes zur Anregung eines gewünschten Scheibenbereiches, um kernmagnetische Resonanzsignale mit freiem Induktionsabklingen zu erzeugen; und
die Ausführung einer ersten Datenakquisition durch Anlegen eines Abtast-Gradientenmagnetfeldes, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, während ein Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld zum Zeitpunkt jedes Echosignals angelegt wird;
während die Impulssequenz für das zweite Abbildungsschema umfaßt:
das Anlegen eines 180°-HF-Impulses zur Erzeugung der Spin-Echosignale;
die Ausführung einer zweiten Datenakquisition durch Anlegen des Abtast-Gradientenmagnetfeldes, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, während das Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld zum Zeitpunkt jedes Echosignals angelegt wird; und
die Ausführung weiterer folgender Datenakquisitionen durch Wiederholen des Anlegens des 180°-HF-Impulses und eines Anlegens des Abtast-Gradientenmagnetfeldes und des Phasenkodier-Gradientenmagnetfeldes.
35. Vorrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Abbildungseinrichtung die Impulssequenz ausführt, bei
welcher die Impulssequenz für das erste und zweite
Abbildungsschema umfaßt:
das Anlegen eines 90°-HF-Impulses und eines Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes zur Anregung eines gewünschten Scheibenbereiches, um kernmagnetische Resonanzsignale mit freiem Induktionsabklingen zu erzeugen; und
die Ausführung mehrerer Datenakquisitionen durch wiederholtes Anlegen von 180°-HF-Impulsen und des Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes, während ein Abtast-Gradientenmagnetfeld angelegt wird, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, und ein Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld vor und nach dem Abtast-Gradientenmagnetfeld in aufeinanderfolgend verschobenen Pegeln während eines Zeitraums zwischen aufeinanderfolgenden Anlegungen des 180°-HF-Impulses und des Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes angelegt wird.
das Anlegen eines 90°-HF-Impulses und eines Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes zur Anregung eines gewünschten Scheibenbereiches, um kernmagnetische Resonanzsignale mit freiem Induktionsabklingen zu erzeugen; und
die Ausführung mehrerer Datenakquisitionen durch wiederholtes Anlegen von 180°-HF-Impulsen und des Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes, während ein Abtast-Gradientenmagnetfeld angelegt wird, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, und ein Phasenkodier-Gradientenmagnetfeld vor und nach dem Abtast-Gradientenmagnetfeld in aufeinanderfolgend verschobenen Pegeln während eines Zeitraums zwischen aufeinanderfolgenden Anlegungen des 180°-HF-Impulses und des Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes angelegt wird.
36. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Abbildungseinrichtung die Impulssequenz ausführt, wobei
die Impulssequenz für das erste und zweite
Abbildungsschema umfaßt:
das Anlegen eines 90°-HF-Impulses und eines Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes zur Anregung eines gewünschten Scheibenbereiches, um kernmagnetische Resonanzsignale mit freiem Induktionsabklingen zu erzeugen; und
die Ausführung mehrerer Datenakquisitionen durch Anlegen von 180°-HF-Impulsen und des Scheibenbildungs- Gradientenmagnetfeldes, während ein Abtast- Gradientenmagnetfeld angelegt wird, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, sowie ein Phasenkodier- Gradientenmagnetfeld angelegt wird, vor und nach dem Ende des Abtast-Gradientenmagnetfeldes bei aufeinanderfolgend verschobenen Pegeln.
das Anlegen eines 90°-HF-Impulses und eines Scheibenbildungs-Gradientenmagnetfeldes zur Anregung eines gewünschten Scheibenbereiches, um kernmagnetische Resonanzsignale mit freiem Induktionsabklingen zu erzeugen; und
die Ausführung mehrerer Datenakquisitionen durch Anlegen von 180°-HF-Impulsen und des Scheibenbildungs- Gradientenmagnetfeldes, während ein Abtast- Gradientenmagnetfeld angelegt wird, welches wiederholt abwechselnd positiv und negativ geschaltet wird, um mehrere Echosignale zu erzeugen, sowie ein Phasenkodier- Gradientenmagnetfeld angelegt wird, vor und nach dem Ende des Abtast-Gradientenmagnetfeldes bei aufeinanderfolgend verschobenen Pegeln.
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