DE102004005174A1

DE102004005174A1 - Medical NMR diagnostic imaging method in which adiabatic conditioning of an examination area is achieved using a first sequence of high frequency pulses prior to application of a sequence of high frequency measurement pulses

Info

Publication number: DE102004005174A1
Application number: DE200410005174
Authority: DE
Inventors: Patrick Le Roux
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2004-02-02
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2024-02-03
Also published as: JP2004237102A; NL1025389A1; DE102004005174B4; JP3993173B2; NL1025389C2

Abstract

Excitation method for use with a nuclear magnetic resonance (NMR) examination of a patient in which adiabatic conditioning of at least a part of the patient body (92) is undertaken using a number of high frequency pulses. An independent claim is made for an excitation method for use in NMR examinations wherein: a patient body is exposed to an aligned magnetic field (B0, 82); adiabatic conditioning of at least a part of the body is undertaken using a first sequence of high frequency pulses; a second sequence of high frequency pulses is then applied in the opposite direction to the gradient field and; a resonance signal is received from the patient body in response to the second high frequency pulse sequence.

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf magnetresonanzbildgebende System (MRI). Mehr im Einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung ein Anregungsverfahren zur Konditionierung eines Körpers für die kernmagnetische Resonanz (NMR)-Bildgebung.The present invention relates generally relates to magnetic resonance imaging system (MRI). More In particular, the present invention relates to an excitation method for conditioning a body for the nuclear magnetic resonance (NMR) imaging.

Technischer Hintergrund der Erfindungtechnical Background of the Invention

Auf dem Gebiet der kernmagnetischen Resonanz (NMR) werden verschiedene Arten von Untersuchungen zur Erzielung einer schnellen und genauen Bildgebung verwendet. Bei einer typischen NMR-Untersuchung wird ein Patient einem gleichmäßigen starken, konstanten Magnetfeld ausgesetzt, das gelegentlich als Ausrichtungs- oder Hauptfeld bezeichnet wird. Die Magnetisierung von molekularen Protonen in dem Körper des Patienten, und zwar besonders, von jenen die in Wasserstoffatomen oder Wassermolekülen enthalten sind, wird längs einer eingeprägten Richtung des Ausrichtungs- oder Hauptfelds ausgerichtet. Die Protonen werden dann einer Anregung in Gestalt von Hochfrequenzenergie ausgesetzt, die bewirkt, dass ihre Magnetisierung flipt (kippt). Bei der Rückkehr der Magnetisierung der Protonen in die ursprüngliche Richtung der Magnetisierung wird ein Präzessionssignal erzeugt, gemessen und verarbeitet. Das Präzessionssignal liefert im Wesentlichen eine Dichteinformation von unterschiedlichen Materialien des untersuchten Körpers. Generell liefern Materialien mit einem größeren Anteil von Wasserstoff einen größeren Anteil zu dem Präzessions- oder Antwortsignal.In the field of nuclear magnetic Resonance (NMR) are different types of studies on Achieving fast and accurate imaging uses. at a typical NMR study, a patient is exposed to a uniformly strong, exposed to a constant magnetic field, sometimes used as an alignment or main field. The magnetization of molecular Protons in the body of the patient, especially from those in hydrogen atoms or water molecules are included along one embossed Direction of the alignment or main field. The protons are then subjected to excitation in the form of radio frequency energy, which causes their magnetization to flip. On the return of the Magnetization of the protons in the original direction of magnetization becomes a precession signal generated, measured and processed. The precession signal essentially delivers a density information of different materials of the examined Body. As a general rule deliver materials with a larger proportion a larger proportion of hydrogen to the precession or response signal.

Generell antworten alle Teile des Körpers, die der Anregung ausgesetzt sind, gleichzeitig. Demgemäß wird das Antwortsignal durch Rückwirkung aller Moleküle in den Körperteilen erzeugt, die nach der Anregung in den Gleichgewichts- oder Grundzustand zurückkehren. Um zwischen den von den einzelnen Körperteilen gelieferten Beiträgen zu unterscheiden, ist es notwendig, das Anregungssignal zu kodieren und das Antwortsignal zu dekodieren. Die Kodierung beinhaltet die Reiteration des Anregungssignals und damit die Erzeugung des Antwortsignals. Es sind so viele verschiedene Kodier- und Messvorgänge erforderlich wie Pixel in einem zu rekonstruierenden Bild enthalten sind. Die Reiteration der Anregungs- und Antwortsignale verlängert wegen der Dauer jeder Anregungs- und Antwortsequenz die Zeit zur Akquisition eines Bildes.Generally all parts of the answer Body that are exposed to the suggestion at the same time. Accordingly, it will Response signal through feedback of all molecules in the body parts generated, which return to the equilibrium or ground state after the excitation. To distinguish between the contributions delivered by the individual body parts, is it is necessary to encode the excitation signal and the response signal to decode. The coding includes the iteration of the excitation signal and thus the generation of the response signal. There are so many different ones Coding and measuring processes required as contain pixels in an image to be reconstructed are. The ration of the excitation and response signals is extended because of the duration of each excitation and response sequence the time for the acquisition an image.

Zur Verkürzung der bildgebenden Zeit werden zwei schnelle Sequenzialisierungstechniken verwendet und zwar das schnelle Spin-Echoverfahren (fast spin echo FSE) – und das Verfahren der freien Präzession im eingeschwungenen Zustand (steady-state free precession SSFP) Verfahren. Die Zeit, die zur Durchführung der Ablauffolge von FSE, SSFP und dergleichen zur Verfügung steht, ist beschränkt. So kann z.B. die Zeit zur Durchführung einer Anzahl Anregungs- und Signalakquisitionen bis auf 3 ms reduziert werden. Die Verwendung von kompensierten Gradientenspulen, die Wirbelstromeffekte in Wegfall bringen, ermöglicht die Datenakquisition mit dieser schnellen Rate.To shorten the imaging time two fast sequencing techniques are used and the fast spin echo method (fast spin echo FSE) - and that Free precession process in steady-state free precession SSFP Method. The time it takes to complete the FSE sequence, SSFP and the like are available is limited. So can e.g. the time to perform a number of excitation and signal acquisitions reduced to 3 ms become. The use of compensated gradient coils, the eddy current effects remove, enables data acquisition at this fast rate.

Bezugnehmend auf 1 ist dort ein Schaubild 10 in einem kartesischen Koordinatensystem dargestellt, das das Übergangsverhalten der Magnetisierung von einer Ausgangsmagnetisierung M0 in eine stationäre (steady-state) Magnetisierung _MSS bei einer Anwendung von SSFP veranschaulicht. Das Ausrichtungs- oder Hauptfeld B0 wird längs der Z-Achse zur Einwirkung gebracht. Die Magnetisierung zufolge des Ausrichtungs- oder Hauptfelds B0 im Ruhezustand und vor der Anregung der untersuchten Zellen ist durch den Vektor M₀ dargestellt. Nach einer bestimmten Anzahl von HF Anregungspulsen ist die Magnetisierung auf die stationäre Magnetisierung _MSS ausgerichtet. Die stationäre Magnetisierung _MSS verläuft unter einem Neigungswinkel φ zu der Magnetisierung M₀ im Ruhezustand. Der Istwert-Eigenvektor v_r ist dargestellt. Die Komponente des Übergangsverhaltens, die längs v_r ausgerichtet ist, nimmt exponentiell ab (und ist nicht dargestellt). Die Komponente, die orthogonal zu v_r verläuft, nimmt längs eines als ωT bezeichneten kreisspiralförmigen Weges in der näherungsweise orthogonal zu v_r liegenden Ebene ab.Referring to 1 is a graph there 10 shown in a Cartesian coordinate system that illustrates the transition behavior of the magnetization from an initial magnetization M0 to a steady-state magnetization _MSS when using SSFP. The alignment or main field B0 is applied along the Z axis. The magnetization according to the alignment or main field B0 at rest and before excitation of the examined cells is represented by the vector M ₀ . After a certain number of RF excitation pulses, the magnetization is aligned with the stationary magnetization _MSS . The stationary magnetization _MSS runs at an angle of inclination φ to the magnetization M ₀ in the idle state. The actual value eigenvector v _r is shown. The component of the transition behavior, which is aligned along v _r , decreases exponentially (and is not shown). The component that is orthogonal to v _r decreases along a circular spiral path called ωT in the plane that is approximately orthogonal to v _r .

Der Wert des Neigungswinkels φ hängt von verschiedenen Faktoren, wie von den Relaxationszeiten T1, T2 der untersuchten Körperzellen, ab. Die T1-Zeit ist eine Zeitkonstante, die dem exponentiellen Wiederaufbau der Längsmagnetisierungskomponente der Zellen entspricht, die auf das Magnetfeld B0 ausgerichtet sind. Die T2-Zeit ist eine Zeitkonstante, die der exponentiellen Abnahme oder Abfall der Quermagnetisierungskomponente der Zellen entspricht. Nach der Vorbereitung der stationären Magnetisierung M_SS können eine große Anzahl von Anregungen und Messungen durchgeführt werden.The value of the angle of inclination φ depends on various factors, such as the relaxation times T1, T2 of the body cells examined. The T1 time is a time constant that corresponds to the exponential reconstruction of the longitudinal magnetization component of the cells that are aligned with the magnetic field B0. The T2 time is a time constant that corresponds to the exponential decrease or decrease in the transverse magnetization component of the cells. After preparing the stationary magnetization M _SS , a large number of excitations and measurements can be carried out.

Die stationäre Magnetisierung M_SS für die schnellen Sequenzen wird nicht schnell nach der Einstrahlung von HF-Pulsen erreicht. Die stationäre Magnetisierung M_SS wird erst nach der Einstrahlung einer großen Zahl von HF-Pulsen erreicht, was einer Zeitspanne entspricht, die etwa drei- bis viermal der Dauer der T1-Zeit entspricht. Die Dauer der kombinierten Pulse ist größer als die Dauer einer Messung. Mit anderen Worten die stationäre Magnetisierung M_SS wird bei einer Messung kurzer Dauer nicht erreicht. Das hat zur Folge, dass der Anfang jedes Anregungssignals oder -bursts nicht in einem stationären Gleichgewichts- oder Grundzustand erfolgt und ein langes, transientes, nicht stabilisiertes Signal auftritt, währenddessen keine brauchbaren Daten akquiriert werden können.The stationary magnetization M _SS for the fast sequences is not achieved quickly after the irradiation of RF pulses. The stationary magnetization M _SS is only achieved after the irradiation of a large number of RF pulses, which corresponds to a time period that corresponds to approximately three to four times the duration of the T1 time. The duration of the combined pulses is longer than the duration of a measurement. In other words, the stationary magnetization M _SS is not achieved with a measurement of a short duration. As a result, the start of each excitation signal or burst does not occur in a steady state of equilibrium or ground and a long, transient, unstabilized signal occurs, during which no useful data can be acquired.

Da außerdem die Richtung des stationären Magnetisierungsvektors M_SS von T1, geteilt durch T2 – oder dem Kehrwert – abhängt, ist eine Bilderzeugung, die die erläuterte Technik benutzt, zur Untersuchung eines Gehirns nicht besonders zweckmäßig. Die erläuterte Technik ist für andere Gewebeuntersuchungen, wie etwa für kardiologische Untersuchungen, brauchbar. Auf dem kardiologischen Gebiet erfordern aber die erwähnten schnellen Sequenzen eine unerwünscht lange Zeit für ihre Durchführung. Die zyklische Bewegungsweise des Herzens macht es demgemäß notwendig, dass die ausgeführten Messungen einem speziellen Zeitpunkt in dem Herzzyklus und einer exakten Position in einem Abschnitt des Herzen zugeordnet werden. Wenn z.B. bei 30 Sektionen des Herzens Sequenzen durchgeführt werden sollen, müssen diese einer Herzphase von 15 möglichen Herzphasen zugeordnet werden. Um dies zu erreichen, muss die Akquisition der Messung von 450 Sektionen entsprechen. In der Praxis kann diese Akquisition selbst bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit mehr als 2 Minuten in Anspruch nehmen. Über eine so lange Zeitspanne wird aber leider eine Pulsstabilität des Herzens nicht erzielt.Since also the direction of the stationary Magnetization vector M _SS depends on T1 divided by T2 - or the reciprocal value -, an image generation using the explained technique is not particularly useful for examining a brain. The technique described is useful for other tissue examinations, such as cardiac examinations. In the cardiological field, however, the above-mentioned fast sequences require an undesirably long time to be carried out. The cyclical movement of the heart accordingly makes it necessary for the measurements carried out to be associated with a specific point in time in the cardiac cycle and an exact position in a section of the heart. If, for example, sequences are to be carried out on 30 sections of the heart, these must be assigned to a cardiac phase of 15 possible cardiac phases. To achieve this, the acquisition must correspond to the measurement of 450 sections. In practice, this acquisition can take more than 2 minutes even at high work speeds. Unfortunately, heart pulse stability is not achieved over such a long period of time.

In dem Bestreben die wesentliche Magnetisierung zu stabilisieren und die Sequenzausführungszeit zu verringern, wurden zwei Verfahren eingeführt. Diese Verfahren haben sich aber als unvollkommen, kompliziert und wenig robust erwiesen. Bei dem ersten Verfahren wird eine Folge von sechs Vorbereitungspulsen verwendet. Die Dauer jedes Anregungspulses kann etwa 2 ms Pulslänge betragen. Bei einer beschränkten gesamten Zeitdauer von 3 ms verbleibt dann nur wenig Zeit zur Ausführung einer Messung. Die Vorbereitung der stationären Magnetisierung ist außerdem sehr empfindlich bezüglich der Kalibrierung der Anregung, wodurch sie für industrielle Anwendungen nicht robust genug ist.In the pursuit of the essential Stabilize magnetization and sequence execution time to reduce, two procedures have been introduced. Have these procedures proved to be imperfect, complicated and not very robust. The first procedure involves a sequence of six preparatory pulses used. The duration of each excitation pulse can be approximately 2 ms pulse length. at a limited The entire time period of 3 ms leaves little time to carry out a measurement. The preparation of the stationary Magnetization is also very sensitive to the calibration of the excitation, making it suitable for industrial applications is not robust enough.

Bei dem zweiten Verfahren wird die stationäre Magnetisierung dadurch erzielt, dass eine Folge von HF-Pulsen eingestrahlt werden, die Amplituden aufweisen, die linear ansteigen und die einen konstanten Pulsabstand aufweisen. Obwohl theoretisch der Neigungswinkel φ am Ende der HF-Pulse erreicht wird, verbleibt in Wirklichkeit eine Schwingung in der Querkomponente der Magnetisierung. Während des Bestehens des Schwingungszustands können keine genaue Daten erhalten werden. Es muss deshalb abgewartet werden bis die Schwingung abklingt bevor die Daten akquiriert werden. Zufolge der Schwingung bleiben die Zeit, die notwendig ist, um eine stationäre Magnetisierung zu erreichen und die bildgebende Zeit länger als gewünscht. Die beiden Verfahren und die damit verbundenen Nachteile sind in der nachfolgenden „detaillierten Beschreibung" in näheren Einzelheiten beschrieben.In the second method, the stationary Magnetization achieved by irradiating a sequence of RF pulses that have amplitudes that increase linearly and that have constant pulse spacing. Although theoretically the angle of inclination φ at the end When the HF pulse is reached, an oscillation actually remains in the transverse component of the magnetization. During the existence of the vibration state can no exact data can be obtained. So you have to wait until the vibration subsides before the data is acquired. according to the vibration remains the time necessary for a stationary magnetization to achieve and the imaging time longer than desired. The both methods and the associated disadvantages are in the following "detailed Description "in closer Details described.

Es besteht deshalb ein Bedürfnis nach einem verbesserten NMR-Anregungsverfahren, das die Ausführung schneller NMR-Sequenzen ermöglicht, das genau, einfach und robust ist und das eine verkürzte bildgebende Zeit ergibt.There is therefore a need for an improved NMR excitation method that makes execution faster NMR sequences enables that is accurate, simple and robust and that results in a reduced imaging time.

Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention

Die vorliegende Erfindung schafft ein Anregungssystem und -verfahren zur Verwendung bei einer NMR-Untersuchung. Das Verfahren beinhaltet, dass ein Körper einem ausrichtenden Magnetfeld ausgesetzt wird. Der Körper wird mit einer ersten Folge von HF-Pulsen adiabatisch konditioniert. Der Körper wird dann mit einer zweiten Folge von HF-Pulsen in Gegenwart von Gradientenfeldpulsen angeregt. In Abhängigkeit von der zweiten Folge von HF-Pulsen wird von dem Körper ein Resonanzsignal emittiert.The present invention provides an excitation system and method for use in an NMR study. The procedure involves exposing a body to an aligning magnetic field becomes. The body is conditioned adiabatically with a first sequence of RF pulses. The body is then processed with a second sequence of RF pulses in the presence of Gradient field pulses stimulated. Depending on the second episode of RF pulses is from the body a resonance signal is emitted.

Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben mehrere Vorteile. Ein solcher Vorteil, der bei mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erzielt wird, ist die Schaffung eines einfachen, robusten und genauen Anregungsverfahrens.The embodiments of the present Invention provide several advantages. Such an advantage that at several embodiments of the present invention is to provide a simple, robust and accurate stimulation process.

Ein weiterer Vorteil, der von mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erzielt wird, liegt in der Schaffung einer Folge von adiabatischen Vorbereitungs-HF-Pulsen. Bei der Verabreichung der adiabatischen HF-Pulse minimieren die erwähnten Ausführungsformen die Zahl der eingestrahlten HF-Pulse und die Zeit zur Erzielung eines Magnetisierungsgleichgewichtszustands vor der Durchführung einer Folge von Anregungs-Mess-Sequenzen.Another advantage of several embodiments of the present invention is in the creation a sequence of adiabatic preparation RF pulses. When administering the adiabatic RF pulses minimize those mentioned embodiments the number of radiated RF pulses and the time to achieve them a magnetization equilibrium state before performing a Sequence of excitation measurement sequences.

Zum besseren Verständnis der Erfindung selbst und der damit einhergehenden Vorteile wird auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren Bezug genommen.To better understand the Invention itself and the associated advantages is based on the following detailed description in connection with the attached Figures referenced.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description the drawing

Zum genaueren Verständnis der Erfindung wird nun auf die Ausführungsformen verwiesen, die in größeren Einzelheiten als Ausführungsbeispiele der Erfindung in den beigefügten Figuren veranschaulicht und im Nachstehenden beschrieben sind, wobei:To understand the Invention will now focus on the embodiments referenced in greater detail as embodiments of the Invention in the accompanying Figures are illustrated and described below, wherein:

1 ein Schaubild in einem kartesischen Koordinatensystem ist, das das Übergangsverhalten der Magnetisierung von der Ausgangsmagnetisierung M₀ in eine stationäre Magnetisierung M_SS bei der Anwendung von SSFP veranschaulicht; 1 FIG. ₂ is a graph in a Cartesian coordinate system that illustrates the transition behavior of the magnetization from the initial magnetization M ₀ into a stationary magnetization M _SS when using SSFP;

2 ein Diagramm einer spektral selektiven, katalysierenden Sequenz einer Vorbereitungsphase, anschließend an eine Reihe von Schnellanregungs-Messsequenzen ist; 2 Figure 3 is a diagram of a spectrally selective, catalyzing sequence of a preparatory phase subsequent to a series of quick excitation measurement sequences;

3 ein Anregungsamplitudendiagramm für eine eingestrahlte Serie von Anregungspulsen ist, das einen Übergang von einer Ausgangsmagnetisierung in eine stationäre Magnetisierung veranschaulicht; 3 Figure 3 is an excitation amplitude diagram for a radiated series of excitation pulses illustrating a transition from an initial magnetization to a stationary magnetization;

4 eine Vorbereitungsanregungssequenz ist, die die Anregung unter Flip-Winkelamplituden einer Vorbereitungsphase, anschließend an eine Reihe von Schnellanregungs-Messsequenzen veranschaulicht. 4 is a preparatory excitation sequence that looks at the excitation under flip angle amplitudes of a preparatory phase, following a series of rapid excitation measurement sequences light.

5A ein Diagramm ist, dass die Flip-Winkeländerung in Abhängigkeit von der Zeit für die Amplitudenkurve nach 4 veranschaulicht; 5A a graph is that the flip angle change as a function of time for the amplitude curve after 4 illustrated;

5B ein Diagramm ist, dass die Fouriertranformation der Flip-Winkeländerungskurve nach 5A veranschaulicht; 5B a graph is that the Fourier transform after the flip angle change curve 5A illustrated;

6 ein Diagramm von Längs- und Quermagnetisierungs komponenten als Funktion des Präzessionswinkels ist, wie es sich als Ergebnis der Vorbereitungsphase nach 4 ergibt. 6 is a diagram of longitudinal and transverse magnetization components as a function of the precession angle, as evidenced by the preparatory phase 4 results.

7 eine perspektivische, teilweise als Blockdiagramm veranschaulichte Darstellung eines magnetresonanzbildgebenden Systems ist, das ein Anregungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet; 7 FIG. 4 is a perspective illustration, partially illustrated as a block diagram, of a magnetic resonance imaging system using an excitation method according to an embodiment of the present invention;

8 ein Diagramm ist, dass die Anregungsneigungswinkelamplituden gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; 8th 12 is a diagram illustrating the excitation pitch angle amplitudes according to an embodiment of the present invention;

9A ein Diagramm ist, das die Flip-Winkeländerung in Abhängigkeit der Zeit für eine Vorbereitungsphase der Amplitudenkurve nach 8, gemäß mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht; 9A is a graph showing the flip angle change versus time for a preparatory phase of the amplitude curve 8th 10, illustrated in accordance with several embodiments of the present invention;

9B ein Diagramm ist, das die Fouriertransformation der Flip-Winkeländerungskurve nach 9A veranschaulicht; 9B is a graph showing the Fourier transform of the flip angle change curve 9A illustrated;

10 ein Diagramm von Längs- und Quermagnetisierungskomponenten als Funktion des jeweiligen Präzessionswinkel ist, wie es sich aus der Vorbereitungsphase nach 8 ergibt; und 10 is a diagram of longitudinal and transverse magnetization components as a function of the respective precession angle, as evidenced by the preparation phase 8th results; and

11 ein logisches Flussdiagramm ist, das ein Anregungsprogramm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine NMR-Untersuchung veranschaulicht. 11 FIG. 5 is a logic flow diagram illustrating an excitation program for an NMR study in accordance with an embodiment of the present invention.

Detaillierte Beschreibungdetailed description

In dem Bestreben die Materialmagnetisierung zu stabilisieren und die Sequenz-Durchführungszeit zu verkürzen, wurden vor kurzem zwei Verfahren eingeführt. Das erste Verfahren ist von Hargreaves et al. und heißt „Characterization and Reduction of the Transient Response in Steady-state MR imaging" in Magnetic Resonance in Medicine 46:149-158 (2001) . Das zweite Verfahren ist von D.G. Nishimura und S.S. vasanavala und heißt „Analysis and Reduction of the Transient Response SSFP Imaging" in Proceedings of the ISMRM, 8th Annual Meeting, Denver 2000, p. 301.In an effort to magnetize materials to stabilize and shorten the sequence execution time recently introduced two procedures. The first method is by Hargreaves et al. and is called "Characterization and reduction of the transient response in steady-state MR imaging "in magnetic resonance in Medicine 46: 149-158 (2001). The second procedure is by D.G. Nishimura and S.S. vasanavala and means "Analysis and Reduction of the Transient Response SSFP Imaging "in Proceedings of the ISMRM, 8th Annual Meeting, Denver 2000, p. Three hundred and first

Bei jedem der angeführten Verfahren wird ein kartesisches Bezugssystem verwendet, das eine z-Achse beinhaltet. Das ausrichtende oder Hauptfeld B0 verläuft längs der z-Achse. Die x-Achse und die y-Achse entsprechen Querrichtungen. Es wird ein effektives Bezugssystem verwendet, das mit der Ausrichtung der stationären Magnetisierung _MSS in Bezug gebracht wird, wenn der stationäre Zustand erreicht ist. Zu dem Zeitpunkt der jeweiligen Anregung und Messung während des stationären Zustands tritt die Präzessionsbewegung der Protonen als effektive Rotationsbewegung um eine wirkliche Richtung der stationären Magnetisierung M_SS anstelle der z-Achse auf.A Cartesian reference system is used in each of the methods mentioned, which includes a z-axis. The aligning or main field B0 runs along the z-axis. The x-axis and the y-axis correspond to transverse directions. An effective reference system is used which is related to the orientation of the stationary magnetization _MSS when the steady state is reached. At the time of the respective excitation and measurement during the stationary state, the precession movement of the protons occurs as an effective rotational movement around an actual direction of the stationary magnetization M _SS instead of the z axis.

Die Präzessionsbewegung um die stationäre Magnetisierung M_SS hat zwei Komponenten, nämlich eine Längs- oder Parallelkomponente und eine quer- oder rechtwinklige Komponente. In der Praxis weisen Messspulen oder Antennen, die ortsfest so angeordnet sind, dass sie das von dem Körper nach der Anregung übermittelte Signal messen können, zu der z-Achse parallele Ebenen auf. Demgemäß werden sowohl der Beitrag der Parallelkomponente als auch die rechtwinklige Komponente gemessen. Jede Komponente weist eine von Null ver schiedene Komponente in einer rechtwinklig zu der z-Achse verlaufenden Ebene auf.The precession movement around the stationary magnetization M _SS has two components, namely a longitudinal or parallel component and a transverse or right-angled component. In practice, measuring coils or antennas, which are arranged so that they can measure the signal transmitted by the body after the excitation, have planes parallel to the z-axis. Accordingly, both the contribution of the parallel component and the rectangular component are measured. Each component has a non-zero component in a plane perpendicular to the z-axis.

Das erste Anregungsverfahren beinhaltet zwei Vorbereitungsphasen, nämlich eine Skalierungsphase und eine wahlweise Flip- oder Auslenkungsphase. Bei diesem Verfahren werden für einen Flip-Winkel θ von etwa 60° ein Paar Größenskalierungspulse 20 und ein Folge von sechs Vorbereitungspulsen 22 eingestrahlt, wie dies in 2 veranschaulicht ist. Der Flip-Winkel „θ" ist für jeden Hochfrequenz (HF)-Puls zusammen mit der Achse der Neigung in einem rotierenden Koordinatensystem dargestellt. Vier der sechs Vorbereitungspulse ergeben Flips, die größer sind als der Wert eines gewünschten Flips. Die Pulse für die großen Flip-Winkel haben im Vergleich mit den kleineren Flip-Winkelpulsen jeweils eine lange zugeordnete Dauer.The first excitation process contains two preparation phases, namely a scaling phase and an optional flip or deflection phase. In this method, a pair of size scaling pulses are used for a flip angle θ of approximately 60 ° 20 and a sequence of six preparatory pulses 22 radiated like this in 2 is illustrated. The flip angle "θ" is shown for each radio frequency (RF) pulse together with the axis of the inclination in a rotating coordinate system. Four of the six preparation pulses result in flips that are larger than the value of a desired flip. The pulses for the large ones In comparison with the smaller flip angle pulses, flip angles each have a long assigned duration.

Für das erste Verfahren gilt, dass, wenn ein Flip-Winkel von 60° eine zugeordnete Anregungspulsdauer von etwa 600 μs aufweist, ein Flip-Winkel von 180° eine zugeordnete Anregungspulsdauer von etwa 2 ms hat. Bei einer insgesamt zur Verfügung stehenden Anregungs-Mess-Sequenz von 3 ms verbleibt nur wenig Zeit zur Ausführung einer Messung. Außerdem ist die Vorbereitung der stationären Magnetisierung gegenüber der Kalibrierung der als Signal B1 bezeichneten Anregungspulse während der Vorbereitungsphase sehr empfindlich.For The first method applies that when a flip angle of 60 ° is assigned an Excitation pulse duration of approximately 600 μs has a flip angle of 180 ° assigned excitation pulse duration of about 2 ms. With a total available Excitation measurement sequence of 3 ms only has a little time to execute one Measurement. Moreover is the preparation of the inpatient Magnetization opposite the calibration of the excitation pulses referred to as signal B1 during the Preparation phase very sensitive.

Das zweite Verfahren beinhaltet, dass die stationäre Magnetisierung M_SS von der Grundmagnetisierung M₀ aus unter Verwendung einer Folge von Anregungsimpulsen 30 während der Vorbereitungsphase erreicht wird, die eine linear ansteigende Amplitude und einen konstanten Pulsabstand haben. Dies ist durch das Anregungsimpulsdiagramm 32 der 3 veranschaulicht. Die Anregungspulse 30 folgen mit jeweils zunehmender Amplitude aufeinander, so dass der jeweilige Fort schritt der Materialmagnetisierung von der Magnetisierung M₀ aus bis zu der stationären Magnetisierung M_SS auf regelmäßige Weise erfolgt.The second method involves the stationary magnetization M _SS from the basic magnetization M ₀ using a sequence of excitation pulses 30 achieved during the preparation phase, which have a linearly increasing amplitude and a constant pulse interval. This is through the excitation pulse diagram 32 the 3 illustrated. The stimulus 30 follow each other with increasing amplitude, so that the respective progress of the material magnetization from the magnetization M ₀ to the stationary magnetization M _SS takes place in a regular manner.

4 ist ein Diagramm, das eine Vorbereitungsanregungssequenz 40 für eine Vorbereitungsphase 41 entsprechend dem zweiten Verfahren veranschaulicht. Eine Rampe 42 veranschaulicht eine linear zunehmende Amplitude der eine konstante Pulsteilung aufweisenden Anregungspulse 44. Der Flip-Winkel θ nimmt längs der Rampe 42 als Funktion der Zeit t linear zu. Am Ende der Vorbereitungsphase 41 wird der Flip-Winkel θ entsprechend der stationären Magnetisierung M_SS erreicht, und nun können Messungen vorgenommen werden. Die konstante Flip-Winkeländerung Δθ₀ über der Zeit t ist durch die Flip-Winkeländerungskurve 50 in 5A veranschaulicht. 4 Fig. 3 is a diagram showing a preparatory stimulation sequence 40 for a preparatory phase 41 according to the second method ver anschaulicht. A ramp 42 illustrates a linearly increasing amplitude of the excitation pulses having a constant pulse division 44 , The flip angle θ takes along the ramp 42 as a function of time t linear. At the end of the preparatory phase 41 the flip angle θ corresponding to the stationary magnetization M _{SS is} reached, and measurements can now be taken. The constant flip angle change Δθ ₀ over time t is due to the flip angle change curve 50 in 5A illustrated.

Die stationäre Magnetisierung M_SS kann auf diese Weise theoretisch unter Verwendung der erläuterten Verfahren erreicht werden. Bei der tatsächlichen Einrichtung kann die Erreichbarkeit der stationären Magnetisierung M_SS kompliziert sein. Bei einem rotierenden Bezugssystem werden sowohl die Längs- als auch die Quermagnetisierungskomponente in Betracht gezogen. Die Querkomponente C kann wegen von ihr hervorgerufener Schwingungen die Möglichkeit die stationäre Magnetisierung M_SS zu erreichen negativ beeinflussen, was im Weiteren noch beschrieben werden wird.In this way, the stationary magnetization M _SS can theoretically be achieved using the methods explained. In the actual setup, the accessibility of the stationary magnetization M _{SS can be} complicated. In the case of a rotating reference system, both the longitudinal and the transverse magnetization components are taken into account. The transverse component C can negatively influence the possibility of achieving the stationary magnetization M _{SS due} to the vibrations it causes, which will be described below.

Im Gegensatz zu der Dispersion der Beiträge der rechtwinkligen Komponenten können die rechtwinkligen Komponenten wegen der Relaxation der Protonen am Ende einer Zeitspanne T2 natürlich dispersiert sein. Die natürliche Dispersion ist aber deshalb unerwünscht, weil eine Wartezeit auf das Ende der T2 Zeit besteht, um die Größe des Startsignals sicherzustellen. Darüberhinaus werden bei Herzuntersuchungen sowohl Blut als auch Muskelgewebe untersucht. Blut, das ähn lich Wasser ist, kann eine lange Wartezeit bis zum Wirksamwerden der Relaxation erfordern, während Muskelgewebe wegen seiner schnellen Relaxationszeit viel früher gemessen werden kann.In contrast to the dispersion of the Contributions from rectangular components can right-angled components because of proton relaxation at the end of a period of time T2, of course be dispersed. The natural Dispersion is undesirable because of the waiting time insists on the end of the T2 time to ensure the size of the start signal. Furthermore blood and muscle tissue examined. Blood like that Water can be a long wait to take effect Require relaxation while Muscle tissue measured much earlier because of its fast relaxation time can be.

Bei dem zweiten Verfahren treten die erwähnten von der konstanten Flip-Winkeländerung herrührenden Schwingungen während der Vorbereitungsphase 41 auf. 5B zeigt ein Diagramm, das die Fouriertransformation der Flip-Winkeländerungskurve 50 veranschaulichen. Unter der Annahme des Invarianten Charakters des Wertes der Längs- oder Parallelkomponente hat sich gezeigt, dass der Wert der rechtwinkligen Komponente gleich der Fouriertransformation der jeweiligen Flip-Winkeländerung Δθ zwischen den Anregungspulsen ist. Dieses Ergebnis wird in einem Ausdruck des Wertes der rechtwinkligen Komponente wiedergegeben, der eine Funktion der Frequenz ω ist und eine Form nach Art von sin(x)/x aufweist, wie es durch die Querkomponentenkurve 60 veranschaulicht ist. Die Frequenz ω ist die Präzessionspulsation, und ω_r ist eine Bezugsfrequenz.In the second method, the aforementioned vibrations resulting from the constant flip angle change occur during the preparation phase 41 on. 5B shows a diagram showing the Fourier transform of the flip angle change curve 50 illustrate. Assuming the invariant character of the value of the longitudinal or parallel component, it has been shown that the value of the right-angled component is equal to the Fourier transform of the respective flip angle change Δθ between the excitation pulses. This result is given in an expression of the value of the right-angled component, which is a function of the frequency ω and has a shape in the manner of sin (x) / x, as given by the transverse component curve 60 is illustrated. The frequency ω is the precession pulsation and ω _r is a reference frequency.

Bezugnehmend nun auf 6 ist dort ein Diagramm der Parallelmagnetisierungskomponente und der rechtwinkligen Magnetisierungskomponente (oder Äquivalent des Resonanzfrequenzoffsets) der Magnetisierung M_SS in Abhängigkeit von dem Präzessionswinkel dargestellt. Die Parallelkomponente und die rechtwinklige Komponente sind durch die Kurve 70 bzw. 72 veranschaulicht. Die Parallelkomponente 70 und die rechtwinklige Komponente 72 sind das Ergebnis der Vorbereitungsphase 41 des zweiten Verfahrens. Als Funktion der Frequenz ω stellt sich über die Zeit der Pulse 44 eine Schwingung ein; diese Schwingung ist durch Buckel oder Bäuche 74 der rechtwinkligen Komponente 72 veranschaulicht. Die Schwingung ist nicht vernachlässigbar und beträgt ca. 5 – 10% des Wertes der Parallelkomponente. Mit anderen Worten, ist der Präzessionswinkel auf der Spitze jedes Buckels 74 etwa gleich 5 – 10% des entsprechenden Präzessionswinkels der Parallelkomponente 70. Wegen der Schwingung können keine Anregungs-Mess-Sequenzen durchgeführt werden und es können auch keine genauen Messwertdaten akquiriert werden bevor eine Relaxationsperiode verstrichen ist. Selbst bei der Anwendung einer erhöhten Zahl von HF-Pulsen in der Vorbereitungsphase 41 klingt die Schwingung nicht ab, sondern es ergibt sich eher eine Zunahme der Zahl der Buckel, von denen jeder die gleiche Amplitude hat. Die erhöhte Zahl der Buckel ergibt sich als Funktion der Frequenz ω.Now referring to 6 there is a diagram of the parallel magnetization component and the perpendicular magnetization component (or equivalent of the resonance frequency offset) of the magnetization M _SS as a function of the precession angle. The parallel component and the right-angled component are through the curve 70 respectively. 72 illustrated. The parallel component 70 and the right angle component 72 are the result of the preparatory phase 41 of the second procedure. The frequency ω is a function of the time of the pulses 44 a vibration; this vibration is through humps or bellies 74 the right-angled component 72 illustrated. The vibration is not negligible and is approx. 5 - 10% of the value of the parallel component. In other words, the precession angle is at the top of each hump 74 approximately equal to 5 - 10% of the corresponding precession angle of the parallel component 70 , Because of the vibration, no excitation measurement sequences can be carried out and no exact measurement data can be acquired before a relaxation period has passed. Even when using an increased number of RF pulses in the preparation phase 41 the vibration does not subside, but rather an increase in the number of humps, each of which has the same amplitude. The increased number of humps is a function of the frequency ω.

Die vorliegende Erfindung ist auf die oben beschriebenen Probleme gerichtet und überwindet diese. Wenngleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf ein System und ein Verfahren zur Anregung bei kernmagnetischer Resonanz(NMR)-Bildgebung beschrieben wird, so kann die vorliegende Erfindung doch auch für die Anwendung bei verschiedenen magnetresonanzbildgebenden(MRI)-Systemen, wie auch bei anderen, im Stand der Technik bekannten Systemen, angepasst werden. Außerdem gilt, dass wenn auch die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit Herzuntersuchungen beschrieben ist, die Erfindung auch auf andere an sich bekannte MRI-Untersuchungen angewandt werden kann. Die vorliegende Erfindung kann für FSE, SSFP und andere an sich bekannte Schnellsequenztechniken (fast sequencing techniques) verwendet werden.The present invention is based on addresses and overcomes the problems described above. Although the present invention with respect to a system and method described for excitation in nuclear magnetic resonance (NMR) imaging the present invention can also be used in various magnetic resonance imaging (MRI) systems, as well adapted for other systems known in the prior art become. Moreover applies even if the present invention in connection with Heart examinations is described, the invention also to others known MRI examinations can be used. The present Invention can for FSE, SSFP and other known fast sequence techniques (almost sequencing techniques) can be used.

Bei der nachfolgenden Beschreibung werden verschiedene Betriebsparameter und Komponenten für eine ausgeführte Ausführungsform beschrieben. Diese speziellen Parameter und Komponenten sind nur als Beispiel angegeben und sind nicht beschränkend zu verstehen.In the description below are various operating parameters and components for one embodiment described. These special parameters and components are only given as an example and are not to be understood as limiting.

Bezugnehmend auf 7 ist dort perspektivisch und in Gestalt eines Blockdiagramms eine Ansicht eines MRI-Systems 80 veranschaulicht, das ein Anregungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet. Das MRI-System 80 enthält einen B0-Magneten 82, der ein starkes, kontinuierliches und homogenes Magnetfeld B0 in einem Magnetisierungsbereich 84 längs einer Längsachse (z-Achse) liefert. Eine magnetische Gradientenspulenanordnung 86 wird sequentiell gepulst, um während einer MRI-Datenerfassungssequenz eine Sequenz von gesteuerten Gradienten in dem Bereich 84 zu erzeugen. Die gesteuerten sequentiellen Gradienten werden in dem ganzen Bereich 84 zur Wirkung gebracht. Außerdem ist rings um den Bereich 84 eine HF-Spulenanordnung (Antennen) 88 angeordnet. Die HF-Spulenanordnung 88 erzeugt HF-Signale geeigneter Frequenzen, die in den Bereich 84 eingestrahlt werden. Außerdem werden kernmagnetische Resonanz (NMR) Antwort-HF-Signale über die HF-Spulenanordnung 88 aus dem Bereich 84 empfangen.Referring to 7 is a perspective view and in the form of a block diagram of an MRI system 80 that uses an excitation method according to an embodiment of the present invention. The MRI system 80 contains a B0 magnet 82 which has a strong, continuous and homogeneous magnetic field B0 in a magnetization area 84 supplies along a longitudinal axis (z-axis). A magnetic gradient coil arrangement 86 is pulsed sequentially to create a sequence of controlled gradients during an MRI data acquisition sequence in that area 84 to create. The controlled sequential gradients are in the whole range 84 brought to effect. It is also around the area 84 an RF coil arrangement (antennas) 88 arranged. The RF coil arrangement 88 generates RF signals of suitable frequencies that are in the range 84 be irradiated. In addition, nuclear magnetic resonance (NMR) response RF signals are transmitted through the RF coil assembly 88 out of the area 84 receive.

Eine verschiebliche Liege 90 in dem Bereich 84 lagert einen Körper 92, etwa den eines Patienten. Während der jeweiligen Untersuchungszeit bleibt der Körper 92 dem Magnetfeld B0 ausgesetzt. Die HF-Spulenanordnung 88 ist an einem Generator 94 angekoppelt und wird dazu benutzt, die Anregung von magnetischen Momenten der Teilchen in dem Körper 92 auszulösen, die sich in dem Bereich 84 befinden. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die HF-Spulenanordnung 88 eine Stabantenne, die durch phasenverschobene Erregung der einzelnen Stäbe ein rotierendes Anregungsfeld erzeugen kann. Ein Sequenzsteuerungsgerät 94 pulst die HF-Signale zur Anregung und Erzielung der magnetischen Resonanz in ausgewählten Dipolen eines Teils des Körpers 92.A sliding couch 90 in that area 84 stores a body 92 , like that of a patient. The body remains during the respective examination time 92 exposed to the magnetic field B0. The RF coil arrangement 88 is on a generator 94 coupled and is used to excite magnetic moments of the particles in the body 92 trigger that is in the area 84 are located. In one embodiment of the present invention, the RF coil assembly 88 a rod antenna that can generate a rotating excitation field by phase-shifted excitation of the individual rods. A sequence control device 94 pulses the RF signals to excite and achieve magnetic resonance in selected dipoles in part of the body 92 ,

Die Anregungen sind temporär. Am Ende der Anregungen empfängt die HF-Spulenanordnung 88 ein Entregungs-, Resonanz- oder Messsignal, das über einen Duplexer 96 einem Signalprozessor 98 zugeführt wird. Der Signalprozessor 98 kann Verstärkungs- und Demodulationsschaltungen 100 und Verarbeitungsschaltungen 102 enthalten. Die Verarbeitungsschaltungen 102 können die von dem untersuchten Teil des Körpers 22 abgegebenen Magnetresonanzsignale für die Bildrekonstruktion und für repräsentative Darstellungen auf einer Displayvorrichtung, wie etwa der Displayvorrichtung 106, formen und demodulieren. Ein zweidimensionales Schnittbild 104 des Körpers 92 kann dann auf der Displayvorrichtung 106 betrachtet werden.The suggestions are temporary. The RF coil arrangement receives at the end of the excitations 88 a de-excitation, resonance or measurement signal that is sent via a duplexer 96 a signal processor 98 is fed. The signal processor 98 can amplification and demodulation circuits 100 and processing circuits 102 contain. The processing circuits 102 can be from the examined part of the body 22 emitted magnetic resonance signals for image reconstruction and for representative representations on a display device, such as the display device 106 , shape and demodulate. A two-dimensional sectional view 104 of the body 92 can then on the display device 106 to be viewed as.

Bei einer Untersuchung werden, um ein Bild zu erhalten, mehrere Anregungs-Mess-Sequenzen ausgeführt. Bei jeder der Sequenzen wird die Gradientenspulenanordnung 86 dazu verwendet, einem Signal der freien Präzession der magnetischen Momente eine Kodierung aufzudrücken. Die Erzeugung der Kodierungen, wie auch der Betrieb des Generators 94, des Duplexers 96, des Signalprozessors 98 und der Displayvorrichtung 106 werden von dem Sequenzsteuerungsgerät 94 gesteuert. Das Sequenzsteuerungsgerät 94 kann auf Software basieren und ein Programm zur Durchführung der oben erwähnten Arbeitsgänge beinhalten. Die Anregungs-Mess-Sequenzen werden in das Sequenzsteuerungsgerät 94 einprogrammiert. Demgemäß können in dem Programm die charakteristischen Merkmale jeder der in den Sequenzen durchzuführenden Operation einfach modifiziert werden, um die Art der vorzunehmenden Versuche zu verändern.During an examination, several excitation measurement sequences are carried out in order to obtain an image. For each of the sequences, the gradient coil arrangement 86 used to impose a coding on a signal of the free precession of the magnetic moments. The generation of the codes, as well as the operation of the generator 94 , the duplexer 96 , the signal processor 98 and the display device 106 are from the sequence control device 94 controlled. The sequence control device 94 may be software based and may include a program to perform the operations mentioned above. The excitation measurement sequences are in the sequence control device 94 programmed. Accordingly, the characteristics of each of the operations to be performed in the sequences can be easily modified in the program to change the type of attempts to be made.

Bezugnehmend auf die 8, 11 sind dort ein Diagramm zur Veranschaulichung der Anregungs-Flip-Winkelamplituden und ein logisches Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Anregungsverfahrens bei einer NMR-Untersuchung jeweils entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.Referring to the 8th . 11 a diagram for illustrating the excitation flip angle amplitudes and a logic flow diagram for illustrating an excitation method in an NMR examination are each illustrated in accordance with an embodiment of the present invention.

Bei einem Schritt 110 wird der Körper 92 dem starken, ausrichtenden, gleichmäßigen Magnetfeld B0 ausgesetzt.At step 110 the body 92 exposed to the strong, aligning, uniform magnetic field B0.

Die nachfolgenden Schritte 112 bis 116 werden entsprechend einer Anregungs-Flip-Winkelamplitudenkurve 118 durchgeführt. Die Amplitudenkurve 118 weist eine Vorbereitungsphase P, eine Messphase M und eine End- oder Schlussphase F auf, die im weiteren Detail nachfolgend beschrieben sind.The subsequent steps 112 to 116 are in accordance with an excitation flip angle amplitude curve 118 carried out. The amplitude curve 118 has a preparation phase P, a measurement phase M and a final or final phase F, which are described in more detail below.

Bei dem Schritt 112 wird der Körper in der Vorbereitungsphase P mit HF-Pulsen IP₁ bis IP_n konditioniert. Die Vorbereitungsphase P entspricht einem ersten Teil 120 der Amplitudenkurve 118. Der Fortschritt der HF-Pulse IP₁ bis IP_n kann nach dem von J. Pauly P. Le Roux, D. Nishimura und A. Macovsky in „Parameter Relations for the Shinnar Le Roux selective excitation pulse design algorithm" IEEE Trans. Med. Imaging 10, 53-65 (1991) wie auch in der europäischen Patentschrift EP B 036312 angegebenen Shinnar Le Roux (SLR)-Algorithmus bestimmt werden.In step 112, the body is conditioned in the preparatory phase P with RF pulses IP ₁ to IP _n . The preparation phase P corresponds to a first part 120 the amplitude curve 118 , The progress of the HF pulses IP ₁ to IP _n can be determined according to the IEEE Trans. Med. Imaging 10, 53-65 (1991) as well as in the European patent specification EP B 036312 specified Shinnar Le Roux (SLR) algorithm.

Das Sequenzsteuerungsgerät 94 kann Anregungen mit zunehmender Amplitude erzeugen und erzeugt solche Anregungen. Die Anregungsrate kann z.B. etwa 3 ms mit einer Pulswiederholungszeit zwischen den Pulsen von bis zu etwa 2,5 ms betragen. Jeder der HF-Pulse IP₁ bis IP_n kann eine Einzeldauer von etwa 600 μs aufweisen. Ein beispielhaftes Fortschreiten der Amplitudenzunahme ist in der Vorbereitungsphase P der Amplitudenkurve veranschaulicht.The sequence control device 94 can generate suggestions with increasing amplitude and generates such suggestions. The excitation rate can be, for example, approximately 3 ms with a pulse repetition time between the pulses of up to approximately 2.5 ms. Each of the RF pulses IP ₁ to IP _n can have an individual duration of approximately 600 μs. An exemplary progression of the increase in amplitude is illustrated in the preparation phase P of the amplitude curve.

Die konstante Flip-Winkeländerung Δθ der 5A wird im Ergebnis in eine quasi adiabatische Änderung konvertiert, die im Weiteren als eine adiabatische Änderung bezeichnet wird. Die HF-Pulse IP₁ bis IP_n werden sehr schnell eingestrahlt und sind vom adiabatischen Sequenztypus.The constant flip angle change Δθ the 5A is converted into a quasi-adiabatic change, which is referred to as an adiabatic change. The RF pulses IP ₁ to IP _n are radiated in very quickly and are of the adiabatic sequence type.

Der adiabatische Charakter wird durch eine wirksame Dämpfung durch Apodization (Wichtung) der in 5A dargestellten, konstanten Amplitudenänderung erreicht. Das Ergebnis dieser Apodization ist, dass eine Querkomponente NT der Magnetisierung Null ist, wenn die Magnetisierung eine Gleichgewichtsrichtung erreicht, wie etwa die Richtung der stationären der Magnetisierung M_SS. Die in 6 durch die Buckel 74 veranschaulichte Schwingungsenergie tritt längs der Querkomponente MT auf. Die adiabatische Vorbereitungsphase reduziert die Querkomponente MT auf einen kleinen Wert und lässt damit die Notwendigkeit entfallen, sich auf eine Stabilisierung durch Relaxation- oder Dispersionsphänomene zu verlassen. Die Querkomponente MT tritt nicht auf oder tritt lediglich in einem so kleinen Umfang auf, dass sie nicht länger neutralisiert werden muss. Auch besteht im Gegensatz zu dem Verfahren nach Nishimura keine Notwendigkeit mehr das Abklingen der Querkomponente MT abzuwarten.The adiabatic character is achieved through effective damping through apodization (weighting) of the 5A constant amplitude change shown reached. The result of this apodization is that a transverse component NT of the magnetization is zero when the magnetization reaches an equilibrium direction, such as the direction of the stationary magnetization M _SS . In the 6 through the hump 74 Vibration energy illustrated occurs along the transverse component MT. The adiabatic preparation phase reduces the cross component MT to a small value and thus eliminates the need to rely on stabilization through relaxation or dispersion phenomena. The cross component MT does not occur or only occurs to such a small extent that it is no longer neutralized that must. In contrast to the Nishimura method, there is no longer any need to wait for the cross component MT to subside.

Der Wert der Querkomponente MT ist gleich der Fouriertransformation der Flip-Winkeländerung Δθ zwischen den HF-Pulsen IP₁ bis IP_n. Diese Beziehung zwischen der Querkomponente MT und der Flip-Winkeländerung Δθ folgt aus der Annahme, dass während eines Anregungspulses der Vorbereitungsphase P die Parallelkomponente MP mit kleinen Veränderungen im Wesentlichen gleich bleibt.The value of the transverse component MT is equal to the Fourier transformation of the flip angle change Δθ between the RF pulses IP ₁ to IP _n . This relationship between the transverse component MT and the flip angle change Δθ follows from the assumption that the parallel component MP remains essentially the same with small changes during an excitation pulse of the preparation phase P.

Bezugnehmend auf 9A ist dort ein Diagramm dargestellt, das die Flip-Winkeländerung über der Zeit während der Vorbereitungsphase P veranschaulicht. Die Flip-Winkeländerung oder -variation Δθ ändert sich in der Vorbereitungsphase P der Ausführungsform nach den 8 bis 11 wegen der Apodization der konstanten Amplitudenänderungskurve 50 der 5A. Dies ist durch die Kurve 124 veranschaulicht. Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Hanning Apodization verwendet, wie dies durch die Kurve 126 veranschaulicht ist. Der erste niedrigwertige HF-Puls IP₀ wird mit hoher Präzision verwirklicht, um die Stabilität aufrecht zu erhalten. Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird eine Kaiser Bessel Apodization verwendet, die durch eine Kurve 128 wiedergegeben ist. Ein beispielhafter Dämpfungskoeffizientenwert für die Kaiser-Bessel Apotization ist ein Dämpfungskoeffizientwert β von 3. Wegen nicht linearer Übergangsfunktionen ergibt ein Dämpfungskoeffizienzwert β von 5 näherungsweise die gleichen Dämpfungsvorteile wie ein Dämpfungskoeffizientwert β von 3, doch wird es schwierig eine kleinere erste HF-Pulsamplitude IP₀ zu realisieren.Referring to 9A there is shown a diagram illustrating the flip angle change over time during the preparation phase P. The flip angle change or variation Δθ changes in the preparation phase P of the embodiment according to FIGS 8th to 11 because of the apodization of the constant amplitude change curve 50 the 5A , This is through the curve 124 illustrated. In an exemplary embodiment of the present invention, hanning apodization is used, as indicated by the curve 126 is illustrated. The first low-value RF pulse IP ₀ is implemented with high precision in order to maintain stability. In another exemplary embodiment, an Kaiser Bessel apodization is used, which is through a curve 128 is reproduced. An exemplary attenuation coefficient value for Kaiser-Bessel apotization is an attenuation coefficient value β of 3. Because of non-linear transition functions, an attenuation coefficient value β of 5 gives approximately the same attenuation advantages as an attenuation coefficient value β of 3, but it becomes difficult to obtain a smaller first RF pulse amplitude IP ₀ realize.

Bei einem ersten Ausführungsbeispiel wird, wenn der verwendete Flip-Winkel θ der Magnetisierung etwa 60° beträgt, eine ausreichende Dämpfung der Querkomponente MT durch Beaufschlagung mit acht HF-Pulsen als Pulsen IP₁ bis IP_n erzielt. Das Messsignal ist nach Beaufschlagung mit dem siebten HF-Puls IP₇ brauchbar. Dies ist in 8 dadurch veranschaulicht, dass der letzte HF-Puls IP_n in der Vorbereitungsphase P gleich ist mit dem ersten Anregungspuls E1 in der Messphase M. Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel wird, wenn der Flip-Winkel θ groß ist, beispielsweise wenn der Flip-Winkel 180° beträgt eine ausreichende Dämpfung durch die Beaufschlagung mit zehn HF-Pulsen (nicht dargestellt) in der Vorbereitungsphase P erzielt. Das gemessene Signal ist nach der Einstrahlung des neunten HF-Pulses verwendbar. Bei den beiden oben erläuterten Ausführungsbeispielen wurden die Querkomponenten in Parallelkomponenten konvertiert und die stationäre Magnetisierung M_SS wurde nach der Einstrahlung des letzten HF-Pulses in jeder der Vorbereitungsphasen erreicht. Die Konversion der Querkomponenten in Parallelkomponenten gestattet die Erzeugung brauchbarer Messsignale.In a first exemplary embodiment, if the flip angle θ of the magnetization used is approximately 60 °, adequate damping of the transverse component MT is achieved by applying eight RF pulses as pulses IP ₁ to IP _n . The measurement signal can be used after exposure to the seventh RF pulse IP ₇ . This is in 8th thereby illustrates that the last RF pulse IP _n in the preparation phase P is the same as the first excitation pulse E1 in the measurement phase M. In a second exemplary embodiment, if the flip angle θ is large, for example if the flip angle 180 ° is sufficient attenuation achieved by exposure to ten RF pulses (not shown) in the preparation phase P. The measured signal can be used after irradiation of the ninth RF pulse. In the two exemplary embodiments explained above, the transverse components were converted into parallel components and the stationary magnetization M _SS was achieved in each of the preparation phases after the irradiation of the last HF pulse. The conversion of the cross components into parallel components allows usable measurement signals to be generated.

Anstatt, dass die HF-Pulse IP₁ bis IP_n mit konstanter Rate zunehmen, wie dies durch die Rampenkurve 42 der 4 veranschaulicht ist, nehmen Sie in Gestalt einer S-förmigen Rampe 130 um eine schräge Rampe 131 zu. Die Änderung des Flip-Winkels θ bei den HF-Pulsen IP₁ bis IP_n ist an einem Anfang 132 und am Ende 134 der Vorbereitungsphase P im Verhältnis zu der Änderung zwischen Pulsen 44 kleiner. Der gleiche Flip-Winkel am Anfang 132 und am Ende 134 bewirken, dass die entsprechende Querkomponenten MT klein ist. Außerdem ist in einem Mittelteil 136 der Vorbereitungsphase P die Neigung der Signalrampe 130 im Verhältnis zu der Neigung der Rampe 42 spitzwinkliger. Die spitzwinkligere Neigung bewirkt, dass die entsprechende Änderung während des mittleren Teils 136 und die entsprechende Größe der Querkomponente MT groß sind. Zu beachten ist, dass durch die Verwendung einer Signalrampe keine Flip-Winkelamplitude der einzelnen Anregungspulse IF₁ bis IF₈ größer ist als der erwartete endgültige Flip-Winkel, abweichend von Hargreaves, wo der endgültige Flip-Winkel 60° beträgt und einige der Flip-Winkelamplituden der Vorbereitungspulse 22 größer als 60° sind.Instead of the RF pulses IP ₁ to IP _n increasing at a constant rate, as indicated by the ramp curve 42 the 4 illustrated, take the form of an S-shaped ramp 130 around a sloping ramp 131 to. The change in the flip angle θ for the RF pulses IP ₁ to IP _n is at the beginning 132 and at the end 134 the preparation phase P in relation to the change between pulses 44 smaller. The same flip angle at the beginning 132 and at the end 134 cause the corresponding cross component MT to be small. It is also in a middle part 136 the preparation phase P the slope of the signal ramp 130 in relation to the slope of the ramp 42 acute angle. The more acute angle causes the corresponding change during the middle part 136 and the corresponding size of the transverse component MT is large. It should be noted that by using a signal ramp, no flip angle amplitude of the individual excitation pulses IF ₁ to IF _{8 is} greater than the expected final flip angle, in contrast to Hargreaves, where the final flip angle is 60 ° and some of the flip angles Angle amplitudes of the preparation pulses 22 are greater than 60 °.

Bei einem Vergleich der Änderungskurve 50 der 5A mit den Änderungskurven 124 der 9A beginnen die Änderungskurven 124 mit Änderungswerten, die kleiner sind als die konstante Änderung Δθ₀ der 5A. Die Änderungskurven 124 werden gegen die Mitte 136 hin größer als die konstante Änderung Δθ₀ und werden dann zu dem Ende 134 hin wieder kleiner als die konstante Veränderung Δθ₀. Die Apodization der konstanten Flip-Winkeländerungen erlaubt die Verwendung von etwa acht HF-Pulsen anstelle der Verwendung von vierzehn HF-Pulsen, wie sie bei dem Verfahren von Nishimura verwendet werden. Die Querkomponente MT wird nach der Einstrahlung von den acht HF-Pulsen IP₁ bis IP₈ wie in 10 dargestellt, näherungsweise auf Null abgedämpft. Wie aus 10 zu entnehmen, kann nach der Einstrahlung des HF-Pulses IF₈ ein brauchbarer Messwert empfangen werden. Dies steht im Gegensatz zu dem Verfahren nach 6, bei dem wegen der Schwingung keine brauchbare Messung vorgenommen werden kann.When comparing the change curve 50 the 5A with the change curves 124 the 9A the change curves begin 124 with change values that are smaller than the constant change Δθ ₀ of 5A , The change curves 124 be towards the middle 136 larger than the constant change Δθ ₀ and then become the end 134 again smaller than the constant change Δθ ₀ . The apodization of the constant flip angle changes allows the use of approximately eight RF pulses instead of the fourteen RF pulses used in the Nishimura method. The cross component MT is after the radiation from the eight RF pulses IP ₁ to IP ₈ as in 10 shown, attenuated approximately to zero. How out 10 can be seen, a usable measurement value can be received after the irradiation of the RF pulse IF ₈ . This is in contrast to the process 6 in which no usable measurement can be made due to the vibration.

Bei dem Schritt 114 werden schnelle Anregungs-Mess-Paarsequenzen ausgeführt. Der Körper 92 wird durch eine Folge von Anregungspulsen SM₁ – SM_m in der Gegenwart von Gradientenpulsen angeregt, was als die M-Phase bezeichnet wird. Zwischen jedem der Anregungspulse E₁ – E_m wird ein Messsignal erzeugt. Die Messsignale sind mit E₁ – E_m in bezeichnet. Die Zahl der Vorbereitungspulse, der Anregungspulse und der Messpulse kann sich ändern und braucht zahlenmäßig nicht gleich zu sein.At step 114, quick excitation measurement pair sequences are performed. The body 92 is excited by a sequence of excitation pulses SM ₁ - SM _m in the presence of gradient pulses, which is called the M phase. A measurement signal is generated between each of the excitation pulses E ₁ - E _m . The measurement signals are designated E ₁ - E _m in. The number of preparation pulses, the excitation pulses and the measurement pulses can change and need not be the same in number.

Es können hunderte Anregungspulse ausgeführt werden, wobei jede elementare Anregung etwa 600 μs dauert. Während der verbleibenden Zeit zwischen Anregungspulsen, die etwa 2 ms betragen kann, werden von dem Körper als Antwort auf die Anregungspulse E₁ – E_m Messsignale SM₁ – SM_m emittiert.Hundreds of excitation pulses can be carried out, each elementary excitation lasting about 600 μs. During the remaining time between excitation pulses, which can be approximately 2 ms, the body emits measuring signals SM ₁ - SM _{m in} response to the excitation pulses E ₁ - E _m advantage.

Während der Elementarperioden werden natürlich eine oder mehrere Gradientenspulen in der Gradientenspulenanordnung 86 so umgeschaltet, dass ein Bild in einen jeweils ausgewählten Querschnitt erhalten wird. Während einer Zeitspanne, die näherungsweise gleiche der T1-Zeit und der T2-Zeit von etwa 300 ms ist, kann für ein ganzes Schnittbild ein 2D-Bild akquiriert werden. Damit werden die Probleme überwunden, die sich durch die Veränderung des Zustandes eines Herzens während einer 3D-Akquisition ergeben.During the elementary periods, of course, one or more gradient coils are placed in the gradient coil arrangement 86 switched so that an image is obtained in a selected cross section. During a time period which is approximately the same as the T1 time and the T2 time of approximately 300 ms, a 2D image can be acquired for an entire sectional image. This overcomes the problems that arise from changing the state of a heart during a 3D acquisition.

Bei dem Schritt 116 wird der Körper 92 für die Endphase F konditioniert, was gleich ist wie die Konditionierung, die in der Vorbereitungsphase vorgenommen wurde. HF-Pulse F₁ – F_n in der Endphase F sind ebenfalls von dem adiabatischen Typus. Die HF-Pulse F₁ – F_n werden in Gestalt einer invertierten S-förmigen Kurve 140 um eine abfallende Rampe 141 oder tatsächlich durch eine Inversion der S-förmigen Kurve 130 erzeugt. Die invertierte Kurve 140 gestattet es den Flip-Winkel θ auf Null zu verkleinern und von der stationären Magnetisierung M_SS in den Grundmagnetisierungszustand M₀ überzugehen.At step 116 the body 92 conditioned for the final phase F, which is the same as the conditioning that was carried out in the preparatory phase. HF pulses F ₁ - F _n in the final phase F are also of the adiabatic type. The RF pulses F ₁ - F _n are in the form of an inverted S-shaped curve 140 around a sloping ramp 141 or actually through an inversion of the S-shaped curve 130 generated. The inverted curve 140 allows the flip angle θ to be reduced to zero and to transition from the stationary magnetization M _SS to the basic magnetization state M ₀ .

Zufolge der Vorbereitungsphase P, der Messphase M und der Endphase F kann der Körper 92 auch mit einem anderen Anregungsverfahren oder einer anderen Anregungssequenz angeregt werden, die gleich oder verschieden von jener des anhand von 11 beschriebenen Verfahrens ist. Es kann eine gebräuchliche Sequenz, die nicht schnell ist oder eine andere schnelle Sequenz ausgeführt werden.As a result of the preparatory phase P, the measuring phase M and the final phase F, the body can 92 can also be excited with another excitation method or a different excitation sequence, which are identical or different from that of the on the basis of 11 described method is. A common sequence that is not fast or another fast sequence can be executed.

Jedes Anregungsverfahren, das nach dem Anregungsverfahren nach 11 durchgeführt wird, ist wegen der Rückführung der Magnetisierung in den Ausgangs- oder Ursprungszustand M₀ unabhängig von dem Anregungsverfahren nach 11, wobei es dessen Brauchbarkeit aufweist. Es braucht auch nicht abgewartet zu werden, bis eine Relaxationszeitspanne zwischen den Anregungsverfahren abgelaufen ist.Any excitation procedure that follows the excitation procedure 11 is carried out, because of the return of the magnetization to the initial or original state M ₀ regardless of the excitation method 11 , showing its usefulness. There is also no need to wait until a relaxation period between the excitation methods has expired.

Bei dem Schritt 142 wird in Abhängigkeit von der ebenen 2D-Schnittbildakquisition des Schrittes 114 ein Bild rekonstruiert.At step 142 becomes dependent an image of the plane 2D sectional image acquisition of step 114 reconstructed.

Die vorbeschriebenen Schritte sollen nur illustrative Beispiele sein; die Schritte können in einfacher Weise, abhängig von der jeweiligen Anwendung, abgewandelt werden.The above steps are meant to are only illustrative examples; the steps can be easily, depending on the respective application.

Die Art der Magnetisierung während der Vorbereitungsphase und während der Messphase wird bei der vorliegenden Erfindung genau gesteuert. Es wird keine Dispersion der Beiträge der verschiedenen rechtwinkligen Komponenten vorgenommen. Durch die Vornahme einer Dispersion der rechtwinkligen Komponenten wird die Größe der Längskomponente der stationären Magnetisierung M_SS in unerwünschter Weise verringert. Außerdem kann eine Dispersion eine unkontrollierbare Situation hervorrufen, in der es notwendig würde, die Relaxation der rechtwinkligen Komponente abzuwarten. Diese Wartezeit kann der drei- bis fünfmaligen Dauer der T2-Zeit entsprechen.The type of magnetization during the preparation phase and during the measurement phase is precisely controlled in the present invention. There is no dispersion of the contributions of the various right-angled components. By performing a dispersion of the rectangular components, the size of the longitudinal component of the stationary magnetization M _{SS is} undesirably reduced. In addition, dispersion can create an uncontrollable situation in which it would be necessary to wait for the relaxation of the rectangular component. This waiting time can correspond to three to five times the duration of the T2 time.

Die vorliegende Erfindung schafft eine NMR-Typ-Untersuchung schneller Sequenz unter Verwendung einer Flip-Anregung, die eine adiabatische Progression aufweist. Die adiabatische Progression verhindert einen Energieverlust und konzentriert einen Großteil der Anregungsenergie in einer für Messzwecke verwendeten Längskomponente der Magnetisierung. Dabei wird der Wert der Parallelkomponenten nicht durch einen ungeordneten Beitrag einer rechtwinkligen Komponente negativ beeinflusst, die die von der Parallelkomponente erhaltene Information unbrauchbar und unzuverlässig machen kann.The present invention provides an NMR-type examination of a fast sequence using a Flip excitation that exhibits adiabatic progression. The adiabatic Progression prevents energy loss and focuses you large part of excitation energy in one for Longitudinal component used for measurement purposes Magnetization. The value of the parallel components is not by a disorderly contribution from a right-angled component negatively affects the information received from the parallel component unusable and unreliable can make.

Die oben beschriebene Vorrichtung und das beschriebenen Verfahren können von einem Fachmann an verschiedene Anwendungen und an sich bekannte Systeme angepasst werden. Die beschriebene Erfindung kann auch abgewandelt werden ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, wie er durch die beigefügten Patentansprüche definiert ist.The device described above and the method described can be done by a person skilled in the art various applications and known systems adapted become. The described invention can also be modified without to depart from the scope of the invention as defined by the appended claims is.

Claims

Excitation method for use in an NMR examination which involves adiabatic conditioning of at least part of a body ( 92 ) with a number of high frequency pulses.

The method of claim 1, wherein the adiabatic conditioning of at least a part of the body ( 92 ) contains the radiation of the number of RF pulses in an S-shaped manner.

An excitation method for use in an NMR study, which includes: - Exposing a body ( 92 ) an aligning magnetic field ( 82 ); - adiabatic conditioning of at least part of the body ( 92 ) with a first number of high-frequency pulses; - stimulate the body ( 92 ) with a second number of high-frequency pulses in the presence of gradient field pulses; and - receive at least one resonance signal emitted by the body ( 92 ) was sent out in response to the second number of high-frequency pulses.

The method of claim 3, wherein the adiabatic conditioning of at least a portion of the body ( 92 ) means that apodization (weighting) dampens a change in the flip angle in order to cancel a transverse component of a magnetization.

Method according to Claim 4, in which the damping in the form of an apodization ( 12 ) of the emperor Bessel type is done.

The method of claim 5, wherein the damping in Hanning apodization takes place.

The method of claim 3, wherein the number of first High frequency pulses determined by a Shinnar Le Roux algorithm becomes.

The method of claim 4, wherein the number of second Radio frequency pulses of the type of a stationary, free precession decay are (steady-state free precession decay).

The method of claim 4, wherein the number of first High-frequency pulses have flip angle amplitudes that are smaller than the final flip angle amplitude used to achieve equilibrium magnetization.

The method of claim 4, further comprising conditioning the body ( 92 ) includes adiabatic leakage of high frequency pulses.