DE102011078849B4 - Determining excitation parameters for parallel MR imaging using elements of a k-space covariance matrix for signal noise in k-space data - Google Patents

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Abstract

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Festlegen von Anregungsparametern, insbesondere zum Festlegen eines Anregungsprofils, für eine MR-Bildgebung werden Elemente einer k-Raum-Kovarianzmatrix für Signalrauschen in k-Raum-Daten, die bei einer Datenerfassung an einem Untersuchungsobjekt mit den mehreren Empfangskanälen erfasst werden, ermittelt. Für mehrere Voxel des Untersuchungsobjekts werden rechnerisch Elemente wenigstens einer Bildraum-Kovarianzmatrix abhängig von der k-Raum-Kovarianzmatrix ermittelt. Die Anregungsparameter (41) werden abhängig von den ermittelten Elementen der wenigstens einen Bildraum-Kovarianzmatrix festgelegt.In a method and a device for determining excitation parameters, in particular for determining an excitation profile, for MR imaging, elements of a k-space covariance matrix for signal noise in k-space data, which in a data acquisition on an examination subject with the plurality of receive channels be detected. For several voxels of the examination subject, computationally elements of at least one image space covariance matrix are determined as a function of the k-space covariance matrix. The excitation parameters (41) are determined as a function of the determined elements of the at least one image space covariance matrix.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Festlegen von Anregungsparametern für eine MR-Bildgebung. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine MR-Datenerfassung, die unter Verwendung mehrerer Sendekanäle die Erzeugung räumlich variierender Anregungsprofile erlaubt.The invention relates to a method and a device for determining excitation parameters for MR imaging. More particularly, the invention relates to a method and apparatus for MR data acquisition that allows the generation of spatially varying excitation profiles using multiple transmit channels.

Die MR-Bildgebung findet mittlerweile weite Anwendung, da sie die Aufnahme zweidimensionaler oder dreidimensionaler Bilddaten ermöglicht, die Strukturen im Inneren eines Untersuchungsobjekts mit hoher Auflösung abbilden können. Bei der MR-Bildgebung werden die Kernspins von Wasserstoffkernen im Untersuchungsobjekt in einem Hauptmagnetfeld (B0) ausgerichtet und anschließend durch das Einstrahlen von HF(Hochfrequenz)-Pulsen angeregt. Die angeregte Magnetisierung wird detektiert, wobei durch verschiedene bekannte Methoden eine Ortskodierung erzielt wird.MR imaging is now widely used because it allows the acquisition of two-dimensional or three-dimensional image data that can image structures inside a high-resolution object. In MR imaging, the nuclear spins of hydrogen nuclei in the examination subject are aligned in a main magnetic field (B 0 ) and then excited by the irradiation of RF (radio-frequency) pulses. The excited magnetization is detected, whereby a spatial coding is achieved by various known methods.

Durch eine parallele Datenerfassung mit mehreren Empfangsspulen kann die für eine Datenerfassung erforderliche Zeit verringert werden. Jedoch kann eine derartige Datenerfassung zur Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses führen. Beispielsweise ist es nicht möglich, Signalbeiträge von unterschiedlichen Voxeln in den mit den mehreren Empfangskanälen erfassten k-Raum-Daten zu separieren. Die resultierende Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses wird häufig durch einen ortsabhängigen Geometriefaktor (g-Faktor) quantifiziert.Parallel data acquisition with multiple receive coils can reduce the time required for data collection. However, such data acquisition may result in degradation of the signal-to-noise ratio. For example, it is not possible to separate signal contributions from different voxels in the k-space data acquired with the plurality of receive channels. The resulting degradation of the signal-to-noise ratio is often quantified by a location-dependent geometry factor (g-factor).

Neben einer parallelen Datenerfassung mit mehreren Empfangsspulen kann in der MR-Bildgebung auch eine parallele Anregung („parallel transmit”) mit mehreren Sendekanälen erfolgen. Die mehreren Sendekanäle können mehrere Sendespulen sein, die jeweils kontrolliert so steuerbar sind, dass ein gewünschtes örtlich variierendes Anregungsprofil entsteht. Zur parallelen Anregung und parallelen Datenaufnahme können dieselben Spulen oder Spulensegmente verwendet werden, die über eine Sende-/Empfangsweiche jeweils sowohl mit einem Sendepfad für eine Anregung als auch mit einem Empfangspfad für die Datenaufnahme gekoppelt sind.In addition to a parallel data acquisition with multiple receiving coils, a parallel excitation ("parallel transmit") with multiple transmit channels can be carried out in MR imaging. The plurality of transmission channels may be a plurality of transmitting coils, which are controlled in each controlled so that a desired spatially varying excitation profile is formed. For parallel excitation and parallel data recording the same coils or coil segments can be used, which are coupled via a transmitting / receiving pair each with both a transmission path for an excitation and with a reception path for data acquisition.

Beispiele für eine MR-Bildgebung, die mehrere Sendekanälen zur Anregung und mehrere Empfangskanäle zur Datenaufnahme verwendet, sind in Lawrence L. Wald, Elfar Adalsteinsson: „Parallel Transmit Technology for High Field MRI”, MAGNETOM Flash 1/2009, S. 124–135 (2009), Siemens AG, Erlangen, Deutschland und in Andrew G. Webb, Christopher M. Collins, „Parallel Transmit and Receive Technology in High Field Magnetic Resonance Neuroimaging”, International Journal of Imaging Systems and Technology – Special Issue an Neuroimaging, Vol. 20, 2–13 (2010), Wiley, New York, USA beschrieben.Examples of MR imaging using multiple transmit channels for excitation and multiple receive channels for data acquisition are described in Lawrence L. Wald, Elfar Adalsteinsson: "Parallel Transmit Technology for High Field MRI", MAGNETOM Flash 1/2009, pp. 124-135 (2009), Siemens AG, Erlangen, Germany, and Andrew G. Webb, Christopher M. Collins, "Parallel Transmit and Receive Technology in High Field Magnetic Resonance Neuroimaging," International Journal of Imaging Systems and Technology - Special Issue to Neuroimaging, Vol 20, 2-13 (2010), Wiley, New York, USA.

Die US 7 336 145 B1 und die DE 10 2009 016 341 A1 beschreiben jeweils Verfahren, bei denen eine Anregung für eine Magnetresonanzbildgebung festgelegt wird, um eine bestimmte Zielmagnetisierung zu erzielen. Die US 7 336 145 B1 verwendet dazu die Methode der kleinsten Quadrate, um geeignete Anregungspulse festzulegen, mit denen eine gewünschte Transversalmagnetisierung erreicht wird. Die DE 10 2008 061 455 A1 und die DE 10 2008 015 054 B3 beschreiben weitere Beispiele für Verfahren, bei denen eine Zielmagnetisierung gezielt eingestellt wird.The US Pat. No. 7,336,145 B1 and the DE 10 2009 016 341 A1 describe in each case methods in which an excitation for a magnetic resonance imaging is determined in order to achieve a specific target magnetization. The US Pat. No. 7,336,145 B1 uses the least squares method to determine appropriate excitation pulses to achieve a desired transverse magnetization. The DE 10 2008 061 455 A1 and the DE 10 2008 015 054 B3 describe further examples of methods in which a target magnetization is set in a targeted manner.

D. Mitsouras et al., ”Strategies for inner volume 3D fast sein echo magnetic resonance imaging using non-selective refocusing radio frequency Pulses”, Med. Phys. 33 (2006), S. 173–186 beschreibt ”Fast Spin Echo”(FSE)-Methoden, bei denen durch selektive Anregung ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis erzielt wird.D. Mitsouras et al., "Strategies for Inner Volume 3D almost echoing magnetic resonance imaging using non-selective refocusing radio frequency pulses", Med. Phys. 33 (2006), p. 173-186 describes "Fast Spin Echo" (FSE) methods in which an improved signal-to-noise ratio is achieved by selective excitation.

F. H. Lin et al., ”Parallel MRI reconstruction using variance partitioning regularization”, Magn. Reson. Med. 58 (2007), S. 735–744 beschreibt ein Regularisierungsverfahren zur Verarbeitung von bei MR-Bildgebung gewonnenen Daten.Lin H. Lin et al., "Parallel MRI reconstruction using variance partitioning regularization", Magn. Reson. Med. 58 (2007), pp. 735-744 describes a regularization method for processing data obtained in MR imaging.

Y. Ding et al., ”Accurate Noise Level and Noise Covariance Matrix Assessment in Phased Array Coil Without a Noise Scan”, Proc. Int. Soc. Magn. Reson. Med. 2010, Nr. 648 beschreibt ein Verfahren, mit dem eine Kovarianzmatrix des k-Raum-Rauschens aus den k-Raum-Daten bei der Bilderfassung und ohne separate Datenerfassung gewonnen werden kann.Y. Ding et al., "Accurate Noise Level and Noise Covariance Matrix Assessment in Phased Array Coil Without a Noise Scan", Proc. Int. Soc. Magn. Reson. Med. 2010, no. 648 describes a method with which a covariance matrix of the k-space noise can be obtained from the k-space data during image acquisition and without separate data acquisition.

Die parallele Anregung zur Erzeugung eines in mehr als einer Dimension räumlich veränderlichen Anregungsprofils kann verwendet werden, um die bei einer Datenerfassung mit mehreren Empfangskanälen auftretende Verschlechterung des Signal-Rausch-Verhältnisses wenigstens teilweise zu vermindern. Beispielsweise wäre es durch Beschränkung der Anregung auf den interessierenden Teilbereich des Untersuchungsobjekts („Region of Interest”, RoI) möglich, Signalverschlechterung aufgrund von korreliertem Rauschen von Voxeln außerhalb der RoI zu reduzieren. Um eine derartige Lokalisierung der Anregung zu erreichen, kann es jedoch erforderlich sein, lange Anregungspulse und/oder eine hohe Anregungsleistung zu verwenden. Dies ist unerwünscht.The parallel excitation to generate a spatially varying excitation profile in more than one dimension can be used to at least partially reduce the degradation in signal-to-noise ratio that occurs in multi-channel data acquisition. For example, by limiting the excitation to the region of interest of the subject of interest (RoI), it would be possible to reduce signal degradation due to correlated noise from voxels outside the RoI. However, to achieve such excitation localization, it may be necessary to use long excitation pulses and / or high excitation power. This is undesirable.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit dem bzw. mit der Anregungsparameter, insbesondere ein Anregungsprofil, für eine MR-Bildgebung so ermittelt werden können, dass das Signal-Rausch-Verhältnis für Voxel der RoI verbessert werden kann.It is the object of the invention to provide a method and a device with which the excitation parameter, in particular an excitation profile, for MR imaging can be determined so that the signal-to-noise ratio for voxels of the RoI can be improved ,

Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung anzugeben, die keine vollständige Unterdrückung des Anregungssignals außerhalb der RoI erfordern.In particular, it is an object of the invention to provide such a method and apparatus which does not require complete suppression of the excitation signal outside the RoI.

Es werden ein Verfahren, eine Vorrichtung, eine MR-Anlage und ein Computerprogramm mit den in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmalen angegeben. Die abhängigen Ansprüche definieren Ausführungsbeispiele.A method, a device, an MR system and a computer program having the features defined in the independent claims are specified. The dependent claims define embodiments.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Festlegen von Anregungsparametern für eine MR-Bildgebung angegeben, bei der eine parallele Anregung mit mehreren Sendekanälen und eine parallele Datenerfassung mit mehreren Empfangskanälen erfolgt. Bei dem Verfahren werden Elemente einer k-Raum-Kovarianzmatrix für Signalrauschen in k-Raum-Daten, die bei einer Datenerfassung an einem Untersuchungsobjekt mit den mehreren Empfangskanälen erfasst werden, ermittelt. Für mehrere Voxel des Untersuchungsobjekts werden rechnerisch Elemente wenigstens einer Bildraum-Kovarianzmatrix abhängig von der k-Raum-Kovarianzmatrix ermittelt. Die Anregungsparameter werden abhängig von den ermittelten Elementen der wenigstens einen Bildraum-Kovarianzmatrix festgelegt.According to one aspect of the invention, there is provided a method of determining excitation parameters for MR imaging in which a parallel excitation with multiple transmit channels and a parallel data acquisition with multiple receive channels occurs. In the method, elements of a k-space covariance matrix for signal noise in k-space data acquired during a data acquisition on an examination object with the plurality of reception channels are determined. For several voxels of the examination subject, computationally elements of at least one image space covariance matrix are determined as a function of the k-space covariance matrix. The excitation parameters are determined as a function of the determined elements of the at least one image space covariance matrix.

Die Anregungsparameter, die ermittelt werden, können einem Anregungsprofil entsprechen oder dieses beeinflussen. Die Elemente der Bildraum-Kovarianzmatrix, die ermittelt werden, können Diagonal- oder Außerdiagonalelemente der Bildraum-Kovarianzmatrix für Voxel in der RoI sein. Es können auch alle Elemente der Bildraum-Kovarianzmatrix ermittelt werden.The excitation parameters that are determined may correspond to or influence an excitation profile. The elements of the image space covariance matrix that are detected may be diagonal or extra-diagonal elements of the image space covariance matrix for voxels in the RoI. All elements of the image space covariance matrix can also be determined.

Bei dem Verfahren werden Anregungsparameter, die ein Anregungsprofil für die MR-Bildgebung darstellen oder beeinflussen, systematisch abhängig von einer Kovarianz zwischen Voxeln des Untersuchungsobjekts bestimmt. Dadurch können Anregungsparameter derart gewählt werden, dass der lokale Geometriefaktor für Voxel in einer RoI verringert werden.In the method, excitation parameters that represent or influence an excitation profile for MR imaging are determined systematically as a function of a covariance between voxels of the examination subject. As a result, excitation parameters can be selected in such a way that the local geometry factor for voxels in a RoI is reduced.

Bei dem Verfahren wird berücksichtigt, dass bei paralleler Datenerfassung durch die unterschiedlichen Empfangsspulen und deren jeweilige ortsabhängige Sensitivität eine Unterscheidung zwischen Voxeln möglich ist. Dieser Möglichkeit wird durch die für die jeweilige Spulenanordnung und den jeweils untersuchten Abschnitt des Untersuchungsobjekts charakteristische Kovarianzmatrix im k-Raum bzw. im Ortsraum Rechnung getragen. Die Auswahl eines Anregungsprofils in Abhängigkeit von der Bildraum-Kovarianzmatrix berücksichtigt, dass für die jeweilige Spulenanordnung nicht das Signal aller Punkte außerhalb der RoI unterdrückt werden muss, und erlaubt die systematische Identifizierung eines geeigneten Anregungsprofils.The method takes into account that a differentiation between voxels is possible with parallel data acquisition by the different receiving coils and their respective location-dependent sensitivity. This possibility is taken into account by the covariance matrix in k-space or in space, which is characteristic for the respective coil arrangement and the respectively examined section of the examination subject. The selection of an excitation profile as a function of the image space covariance matrix takes into account that the signal of all points outside the RoI need not be suppressed for the respective coil arrangement, and permits the systematic identification of a suitable excitation profile.

Bei dem Verfahren kann die k-Raum-Kovarianzmatrix basierend auf den in einer Datenerfassung gewonnenen Daten ermittelt werden, bei der ein Anregungsprofil eingesetzt wird, das in dem Sinne homogen ist, dass es innerhalb einer angeregten Schicht nicht signifikant variiert. Es kann zur Ermittlung der k-Raum-Kovarianzmatrix ein homogenes Anregungsprofil eingesetzt werden, bei dem relative Schwankungen der Amplitude in einer Schicht kleiner als ein Schwellenwert sind.In the method, the k-space covariance matrix may be determined based on the data obtained in a data acquisition using an excitation profile that is homogeneous in the sense that it does not vary significantly within an excited layer. A homogeneous excitation profile can be used to determine the k-space covariance matrix, in which relative fluctuations of the amplitude in a layer are smaller than a threshold value.

Die Anregungsparameter können vor der MR-Datenerfassung bekannte Informationen repräsentieren oder beeinflussen, von denen die Bildraum-Kovarianzmatrix abhängt. Die Anregungsparameter können so ermittelt werden, dass die Elemente der Bildraum-Kovarianzmatrix eine vorgegebene Bedingung erfüllen.The excitation parameters may represent or influence known information prior to MR data acquisition, on which the image space covariance matrix depends. The excitation parameters can be determined such that the elements of the image space covariance matrix satisfy a predetermined condition.

Die vor der MR-Datenerfassung bekannten Informationen werden hier auch als Prior-Informationen bezeichnet, da sie vorab („prior”) bekannt sind. Falls die Anregungsparameter ein örtlich veränderliches Anregungsprofil darstellen oder festlegen, sind jedenfalls Nullstellen der örtlich veränderlichen Signalamplitude eine Prior-Information. Beispielsweise ist vorab bekannt, dass Voxel, in denen keine Anregung erfolgt, keinen Signalbeitrag liefern. Auf diese Weise kann der Einfluss der Anregungsparameter auf die Bildraum-Kovarianzmatrix systematisch berücksichtigt werden.The information known before MR data acquisition is also referred to as prior information since it is known in advance ("prior"). In any case, if the excitation parameters represent or specify a spatially varying excitation profile, zeros of the spatially varying signal amplitude are prior information. For example, it is known in advance that voxels in which no excitation occurs do not provide a signal contribution. In this way, the influence of the excitation parameters on the image space covariance matrix can be systematically taken into account.

Die Elemente der Bildraum-Kovarianzmatrix, die ermittelt werden, können wenigstens Diagonalelemente der Bildraum-Kovarianzmatrix beinhalten, die Voxeln aus der RoI entsprechen. Die Elemente der Bildraum-Kovarianzmatrix, die ermittelt werden, können alternativ oder zusätzlich Außerdiagonalelemente der Bildraum-Kovarianzmatrix beinhalten, die Kovarianzen zwischen einem Voxel in der RoI und Voxeln außerhalb der RoI angeben. The elements of the image space covariance matrix that are detected may include at least diagonal elements of the image space covariance matrix corresponding to voxels from the RoI. The elements of the image space covariance matrix that are detected may alternatively or additionally include extradiagonal elements of the image space covariance matrix indicating covariances between a voxel in the RoI and voxels outside the RoI.

Zum Festlegen der Anregungsparameter können Kovarianzen der Prior-Informationen so ermittelt werden, dass Geometriefaktoren für Voxel in einer RoI des Untersuchungsobjekts eine vorgegebene Bedingung erfüllen. Auf diese Weise können zunächst Kovarianzen der Prior-Informationen systematisch so ermittelt werden, dass die Bildraum-Kovarianzmatrix eine gewünschte Bedingung erfüllt. Aus den Kovarianzen der Prior-Informationen können dann Rückschlüsse auf ein zu verwendendes Anregungsprofil gezogen werden.To define the excitation parameters, covariances of the prior information can be determined such that geometry factors for voxels in a RoI of the examination object fulfill a predetermined condition. In this way, covariances of the prior information can first be systematically determined such that the image space covariance matrix fulfills a desired condition. The covariances of the prior information can then be used to draw conclusions about an excitation profile to be used.

Zum Festlegen der Anregungsparameter kann eine Kovarianzmatrix der Prior-Informationen bestimmt werden, für die die Elemente der Bildraum-Kovarianzmatrix die vorgegebene Bedingung erfüllen. Das Bestimmen der Kovarianzmatrix der Prior-Informationen kann ein Lösen der Gleichung

Figure 00060001
umfassen, wobei C0 die Kovarianzmatrix der Prior-Informationen, E die Codiermatrix, C die k-Raum-Kovarianzmatrix, Dρ eine Bildraum-Kovarianzmatrix, deren Elemente die vorgegebene Bedingung erfüllen, und I eine Einheitsmatrix bezeichnet. Dies erlaubt eine systematische Ermittlung der Matrix C0. Aus der Matrix C0 kann auf ein geeignetes Anregungsprofil geschlossen werden. Insbesondere kann durch rechnerische Ermittlung von C0 systematisch ermittelt werden, an welchen Voxeln eine Anregung unterdrückt werden muss, um unter Berücksichtigung der räumlichen Selektivität der Empfangsspulen Rauschen in den resultierenden Bilddaten für die RoI zu unterdrücken. Es kann auch ermittelt werden, in welchen Voxeln keine Unterdrückung der Signalamplitude erforderlich ist. Dadurch werden die Anforderungen an das Anregungsprofil reduziert.For setting the excitation parameters, a covariance matrix of the prior information can be determined for which the elements of the image space covariance matrix satisfy the predetermined condition. Determining the covariance matrix of the prior information may involve solving the equation
Figure 00060001
where C 0 denotes the covariance matrix of the prior information, E the coding matrix, C the k-space covariance matrix, D ρ a picture space covariance matrix whose elements satisfy the given condition, and I denotes a unit matrix. This allows a systematic determination of the matrix C 0 . From the matrix C 0 can be concluded that a suitable excitation profile. In particular, it can be systematically determined by computational determination of C 0 on which voxels an excitation must be suppressed in order to suppress noise in the resulting image data for the RoI, taking into account the spatial selectivity of the receiver coils. It can also be determined in which voxels no suppression of the signal amplitude is required. This reduces the requirements for the excitation profile.

Die Kovarianzen der Prior-Informationen können in einem iterativen Verfahren bestimmt werden. Dadurch können die Anregungsparameter in einem systematischen Verfahren bestimmt werden.The covariances of the prior information can be determined in an iterative procedure. As a result, the excitation parameters can be determined in a systematic method.

Die Kovarianzen der Prior-Informationen können unter Zwangsbedingungen automatisch rechnerisch bestimmt werden. Dadurch kann berücksichtigt werden, dass auch mit mehreren Anregungsspulen nicht jede beliebige Kovarianzmatrix von Signalamplituden realisiert werden kann. Typischerweise ist es z. B. möglich, Diagonalelemente einer derartigen Kovarianzmatrix der Prior-Informationen zu unterdrücken, während eine unmittelbare Kontrolle der Außerdiagonalelemente nicht oder nur schwerer möglich ist.The covariances of the prior information can be determined automatically under compulsory conditions. It can thereby be taken into account that even with a plurality of excitation coils not every arbitrary covariance matrix of signal amplitudes can be realized. Typically, it is z. For example, it is possible to suppress diagonal elements of such a covariance matrix of the prior information, while an immediate control of the extradiagonal elements is impossible or only possible with difficulty.

Bei dem Verfahren können für mehrere Sätze der Anregungsparameter rechnerisch die Elemente der Bildraum-Kovarianzmatrix, die dem entsprechenden Satz von Anregungsparametern zugeordnet sind, ermittelt werden. Die Anregungsparameter für die MR-Bildgebung können abhängig von den für die mehreren Sätze der Anregungsparameter jeweils ermittelten Elementen der Bildraum-Kovarianzmatrix festgelegt werden. Beispielsweise kann eine Bewertungsfunktion definiert werden, die abhängig von den ermittelten Elementen der Bildraum-Kovarianzmatrix bestimmt wird. Es kann derjenige Satz von Anregungsparametern für die nachfolgende MR-Bildgebung festgelegt werden, für den die Bewertungsfunktion extremal ist. Die Bewertung kann unter der Zwangsbedingung erfolgen, dass die Amplitude des Anregungsprofils in der RoI nicht unterdrückt wird.In the method, the elements of the image space covariance matrix, which are assigned to the corresponding set of excitation parameters, can be computationally determined for a plurality of sets of the excitation parameters. The excitation parameters for the MR imaging can be determined as a function of the elements of the image space covariance matrix respectively determined for the several sets of the excitation parameters. For example, a weighting function can be defined, which is determined depending on the determined elements of the image space covariance matrix. The set of excitation parameters for the subsequent MR imaging for which the evaluation function is extremal can be defined. The evaluation can be made under the constraint that the amplitude of the excitation profile in the RoI is not suppressed.

Die mehreren Sätze der Anregungsparameter können mehreren Anregungsprofilen entsprechen. Beispielsweise können die Anregungsprofil als Funktion des Ortes sinus- oder cosinusförmig moduliert sein. Die getesteten Anregungsprofile können unter zusätzlichen Bedingungen gewählt werden. Beispielsweise können nur Anregungsprofile zur Bewertung ausgewählt werden, die keine Nullstelle in der RoI aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können Anregungsprofile bewertet werden, die ein Maximum in der RoI aufweisen.The multiple sets of excitation parameters may correspond to multiple excitation profiles. For example, the excitation profile may be sinusoidally or cosinusoidally modulated as a function of location. The tested excitation profiles can be chosen under additional conditions. For example, only excitation profiles can be selected for evaluation that have no zero in the RoI. Alternatively or additionally, excitation profiles can be evaluated which have a maximum in RoI.

Bei dem Verfahren können Außerdiagonalelemente der wenigstens einen Bildraum-Kovarianzmatrix ermittelt und daraus Voxel des Untersuchungsobjekts bestimmt werden, deren Korrelation mit Voxeln in einer RoI des Untersuchungsobjekts einen Schwellenwert übersteigt. Auf diese Weise kann unmittelbar aus der Bildraum-Kovarianzmatrix auf heuristische Weise ermittelt werden, welche Voxel unterdrückt werden sollen.In the method, extra-diagonal elements of the at least one image space covariance matrix can be determined and voxels of the examination object can be determined therefrom whose correlation with voxels in a RoI of the examination object exceeds a threshold value. In this way it can be determined directly from the image space covariance matrix in a heuristic manner which voxels are to be suppressed.

Die Anregungsparameter können derart ermittelt werden, dass eines von Diagonalelementen der Bildraum-Kovarianzmatrix, die Voxeln in einer RoI des Untersuchungsobjekts entsprechen, abhängige Bewertungsfunktion minimiert wird. Beispielsweise kann für mehrere Anregungsprofil die Größe Tr(RCρR) (2) ausgewertet und minimiert werden, wobei Tr den Spur-Operator, Cρ die Bildraum-Kovarianzmatrix für das jeweilige Anregungsprofil und R einen Projektionsoperator für die RoI bezeichnet. Die Größe repräsentiert die Summe der Standardabweichungen der Signale für Voxel in der RoI. Durch Minimierung dieser Größe wird ein Anregungsprofil ermittelt, für das Signalrauschen in der RoI im Vergleich zu einem homogenen Anregungsprofil verringert wird. The excitation parameters can be determined such that one of diagonal elements of the image space covariance matrix, which correspond to voxels in a RoI of the examination subject, is minimized. For example, for several excitation profile the size Tr (RC ρ R ) (2) evaluated and minimized, where Tr denotes the track operator, C ρ the image space covariance matrix for the respective excitation profile and R a projection operator for the RoI. The magnitude represents the sum of the standard deviations of the signals for voxels in the RoI. By minimizing this size, an excitation profile is determined for which signal noise in the RoI is reduced compared to a homogeneous excitation profile.

Die ermittelten Elemente der k-Raum-Kovarianzmatrix können Kovarianzen von mit unterschiedlichen Aufnahmespulen erfassten k-Raum-Daten umfassen. Auf diese Weise werden Korrelationen zwischen den mit unterschiedlichen Aufnahmespulen erfassten k-Raum-Daten bei der Bestimmung eines Anregungsprofils berücksichtigt.The determined elements of the k-space covariance matrix may include covariances of k-space data acquired with different take-up coils. In this way, correlations between the k-space data acquired with different pickup coils are taken into account in determining an excitation profile.

Mit dem Verfahren kann ein Anregungsprofil für eine MR-Bildgebung zur Messung echozeitabhängiger Größen, insbesondere für eine Multi-Echo-Bildgebungssequenz, ermittelt werden. Bei derartigen Anwendungen sind räumliche Variationen des Flip-Winkels für die Spins innerhalb der RoI weniger kritisch als bei anderen Anwendungen, die einen im Wesentlichen konstanten Flip-Winkel in der RoI erfordern, um übermäßige Kontrastschwankungen zu vermeiden. Somit besteht bei Anwendungen zur Ermittlung echozeitabhängiger Größen, beispielsweise T2*-Messungen, größere Freiheit bei der Wahl eines Anregungsprofils. Dies erleichtert die Wahl eines Anregungsprofils mit dem Ziel, Rauschen in Bildraum-Daten für die RoI zu verringern.With the method, an excitation profile for MR imaging for measuring echo-time-dependent quantities, in particular for a multi-echo imaging sequence, can be determined. In such applications, spatial variations of the flip angle are less critical to the spins within the RoI than in other applications that require a substantially constant flip angle in the RoI to avoid excessive contrast variations. Thus, in applications for determining echo-time dependent quantities, for example T 2 * measurements, there is greater freedom in choosing an excitation profile. This facilitates the selection of an excitation profile with the aim of reducing noise in image space data for the RoI.

Die Anregungsparameter können so ermittelt werden, dass für unterschiedliche Echozeiten unterschiedliche Anteile des erfassten MR-Bildes unterdrückt sind.The excitation parameters can be determined such that different portions of the acquired MR image are suppressed for different echo times.

Nach einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zum Festlegen von Anregungsparametern für eine MR-Bildgebung, bei der eine parallele Anregung mit mehreren Sendekanälen und eine parallele Datenerfassung mit mehreren Empfangskanälen erfolgt, angegeben. Die Vorrichtung umfasst eine Schnittstelle zum Empfangen von bei einer Datenerfassung an einem Untersuchungsobjekt mit den mehreren Empfangskanälen erfassten k-Raum-Daten und eine elektronische Recheneinrichtung. Die elektronische Recheneinrichtung ist eingerichtet, um Elemente einer k-Raum-Kovarianzmatrix für Signalrauschen in den mit den mehreren Empfangskanälen erfassten k-Raum-Daten zu ermitteln. Die Recheneinrichtung ist weiterhin eingerichtet, um für mehrere Voxel des Untersuchungsobjekts rechnerisch Elemente wenigstens einer Bildraum-Kovarianzmatrix abhängig von der k-Raum-Kovarianzmatrix zu ermitteln. Die Recheneinrichtung ist weiterhin eingerichtet, um die Anregungsparameter abhängig von den ermittelten Elementen der wenigstens einen Bildraum-Kovarianzmatrix automatisch festzulegen.According to a further aspect, an apparatus for determining excitation parameters for MR imaging, in which a parallel excitation with a plurality of transmit channels and a parallel data acquisition with a plurality of receive channels, is specified. The device comprises an interface for receiving k-space data acquired in a data acquisition on an examination object with the plurality of reception channels and an electronic computing device. The electronic computing device is set up to determine elements of a k-space covariance matrix for signal noise in the k-space data acquired with the plurality of reception channels. The computing device is furthermore designed to computationally determine elements of at least one image space covariance matrix as a function of the k-space covariance matrix for a plurality of voxels of the examination subject. The computing device is further configured to automatically set the excitation parameters as a function of the determined elements of the at least one image space covariance matrix.

Mit einer derartigen Vorrichtung kann unter Berücksichtigung von Korrelationen in den rekonstruierten Bilddaten systematisch ein Anregungsprofil ermittelt werden, mit dem Signalrauschen in Bilddaten für die RoI verringert wird. Das Anregungsprofil kann unter der Zwangsbedingung optimiert werden, dass keine signifikante Unterdrückung der Anregung in der RoI stattfinden soll.With such a device, taking into account correlations in the reconstructed image data, an excitation profile can be systematically determined with which signal noise in image data for the RoI is reduced. The excitation profile can be optimized under the constraint that there should be no significant suppression of the excitation in the RoI.

Die Vorrichtung kann zur Durchführung des Verfahrens nach einem Aspekt oder Ausführungsbeispiel eingerichtet sein.The apparatus may be adapted to carry out the method according to one aspect or embodiment.

Nach einem weiteren Aspekt wird eine Magnetresonanzanlage zur MR-Bildgebung angegeben. Die Magnetresonanzanlage umfasst eine Anregungseinrichtung mit mehreren Sendekanälen, die zur steuerbaren Erzeugung eines räumlich veränderlichen Anregungsprofils eingerichtet ist. Die Magnetresonanzanlage umfasst weiterhin eine Empfangseinrichtung mit mehreren Empfangskanälen zur MR-Datenerfassung nach einer Anregung. Die Magnetresonanzanlage umfasst auch eine mit der Anregungseinrichtung gekoppelte Vorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel, um ein Anregungsprofil festzulegen und die Anregungseinrichtung entsprechend zu steuern.According to a further aspect, a magnetic resonance system for MR imaging is specified. The magnetic resonance system comprises an excitation device with a plurality of transmission channels, which is set up for the controllable generation of a spatially variable excitation profile. The magnetic resonance system further comprises a receiving device with a plurality of receiving channels for MR data acquisition after an excitation. The magnetic resonance system also includes a device coupled to the excitation device according to an exemplary embodiment, in order to define an excitation profile and to control the excitation device accordingly.

Die Anregungseinrichtung kann mehrere separate Spulen oder Segmente eines Spulen-Arrays beinhalten. Die Empfangseinrichtung kann mehrere separate Spulen oder Segmente eines Spulen-Arrays beinhalten. Die Spulen oder das Spulen-Array können sowohl von der Anregungseinrichtung als auch von der Erfassungseinrichtung genutzt werden, wobei entsprechende Sende-/Empfangsweichen vorgesehen sind.The exciter may include a plurality of separate coils or segments of a coil array. The receiving device may include a plurality of separate coils or segments of a coil array. The coils or the coil array can be used both by the excitation device and by the detection device, with corresponding transceiver switches being provided.

Nach einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm angegeben, das direkt in einen Speicher einer programmierbaren Vorrichtung einer Magnetresonanzanlage ladbar ist, wobei das Computerprogramm eine Folge von Steuerbefehlen umfasst, die bei Ausführung durch die Vorrichtung der Magnetresonanzanlage die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem Aspekt oder Ausführungsbeispiel veranlassen. Das Computerprogramm kann auf einem nicht-transienten Datenträger gespeichert sein. According to a further aspect, a computer program is specified which can be loaded directly into a memory of a programmable device of a magnetic resonance system, the computer program comprising a sequence of control commands which, when executed by the device of the magnetic resonance system, the device for carrying out the method according to one aspect or exemplary embodiment cause. The computer program may be stored on a non-transient medium.

Verfahren und Vorrichtungen nach Ausführungsbeispielen können insbesondere zur MR-Bildgebung eingesetzt werden, bei der ein gleichmäßiger Flip-Winkel der Spins in der RoI nicht unbedingt erforderlich ist, beispielsweise zur Erstellung einer T2*-Karte. Die Ausführungsbeispiele sind nicht auf diese Anwendung beschränkt.Methods and devices according to embodiments can be used in particular for MR imaging, in which a uniform flip angle of the spins in the RoI is not absolutely necessary, for example, to create a T 2 * card. The embodiments are not limited to this application.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings.

1 ist eine schematische Darstellung einer MR-Anlage mit einer Vorrichtung zur Festlegung eines Anregungsprofils. 1 is a schematic representation of an MR system with a device for determining an excitation profile.

2 ist eine schematische Darstellung von Bilddaten. 2 is a schematic representation of image data.

3 ist eine schematische Darstellung eines ermittelten Anregungsprofils. 3 is a schematic representation of a determined excitation profile.

4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel. 4 is a flowchart of a method according to an embodiment.

5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. 5 is a flowchart of a method according to another embodiment.

6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. 6 is a flowchart of a method according to another embodiment.

Während in der nachfolgenden Beschreibung zur Erläuterung teilweise auf bestimmte MR-Bildgebungssequenzen, beispielsweise zur Ermittlung von T2*-Zeiten, Bezug genommen wird, können auch andere als die genannten Sequenzen eingesetzt werden.While reference is made in the following description for explanation in part to certain MR imaging sequences, for example for determining T 2 * times, it is also possible to use sequences other than those mentioned.

1 zeigt schematisch eine Magnetresonanz(MR)-Anlage 1. Die MR-Anlage 1 weist einen Magneten 10 zur Erzeugung eines Polarisationsfelds B0 auf. Ein Untersuchungsobjekt 11 kann auf einem Liegetisch 13 relativ zu dem Magneten 10 verschoben werden. Die MR-Anlage 1 weist ein Gradientensystem 14 zur Erzeugung von Magnetfeldgradienten auf, die für die Bildgebung und Ortskodierung verwendet werden. Eine Gradienteneinheit 17 ist zur Steuerung des Gradientensystems 14 vorgesehen. 1 schematically shows a magnetic resonance (MR) system 1 , The MR system 1 has a magnet 10 for generating a polarization field B0. An examination object 11 can on a lounger 13 relative to the magnet 10 be moved. The MR system 1 has a gradient system 14 for generating magnetic field gradients used for imaging and spatial encoding. A gradient unit 17 is for controlling the gradient system 14 intended.

Zur Anregung der magnetischen Polarisation, die im B0-Feld erzeugt wird, ist eine Hochfrequenz(HF)-Spulenanordnung 15 vorgesehen, die mehrere Anregungsspulen 15a und 15b aufweist, die ein Hochfrequenzfeld erzeugen können. Bei den Anregungsspulen 15a und 15b muss es sich nicht um separate Spulen handeln. Vielmehr können diese beispielsweise auch als Segmente eines Spulenarray ausgebildet sein. Zur Ansteuerung der HF-Spulenanordnung ist eine HF-Einheit 16 vorgesehen. Die HF-Einheit 16 ist so ausgestaltet, dass die HF-Spulenanordnung 15 so steuerbar ist, dass selektiv unterschiedliche Anregungsprofile erzeugt werden können. Dazu kann die HF-Einheit mehrere Steuerpfade 16a, 16b aufweisen, von denen jeder einer der Anregungsspulen 15a, 15b zugeordnet ist. Während aus Gründen der Übersichtlichkeit in 1 entlang der Axialrichtung versetzte Anregungsspulen 15a und 15b dargestellt sind, können die mehreren Anregungsspulen der HF-Spulenanordnung auch eine andere Anordnung aufweisen. Insbesondere können die verschiedenen Anregungsspulen bzw. Segmente eines Spulenarrays der HF-Spulenanordnung entlang einer Zylinderfläche umfangs angeordnet sein, um innerhalb einer Schicht des Untersuchungsobjekts unterschiedliche Anregungsprofile zu realisieren. Anordnungen, wie sie bei Ausführungsbeispielen eingesetzt werden können, sind in Lawrence L. Wald, Elfar Adalsteinsson: „Parallel Transmit Technology for High Field MRI”, MAGNETOM Flash 1/2009, S. 124–135 (2009), Siemens AG, Erlangen, Deutschland und den dort genannten Nachweisen beschrieben.To excite the magnetic polarization generated in the B0 field is a radio frequency (RF) coil arrangement 15 provided, the multiple excitation coils 15a and 15b which can generate a high frequency field. At the excitation coils 15a and 15b it does not have to be separate coils. Rather, these may for example be formed as segments of a coil array. For driving the RF coil assembly is an RF unit 16 intended. The RF unit 16 is configured such that the RF coil assembly 15 is controllable so that selectively different excitation profiles can be generated. For this purpose, the RF unit several control paths 16a . 16b each of which has one of the excitation coils 15a . 15b assigned. While for clarity in 1 along the axial direction offset excitation coils 15a and 15b are shown, the plurality of excitation coils of the RF coil assembly may also have a different arrangement. In particular, the different excitation coils or segments of a coil array of the RF coil arrangement can be arranged circumferentially along a cylindrical surface in order to realize different excitation profiles within a slice of the examination subject. Arrangements which can be used in embodiments are described in Lawrence L. Wald, Elfar Adalsteinsson: "Parallel Transmission Technology for High Field MRI", MAGNETOM Flash 1/2009, p. 124-135 (2009), Siemens AG, Erlangen, Germany and the proofs mentioned there.

Die Aufnahme von MR-Signalen aus einem Untersuchungsbereich 12 kann mittels einer Spulenanordnung erfolgen. Die MR-Anlage 1 umfasst mehrere Empfängerspulen 22, 23 zum Erfassen von MR-Signalen und entsprechende Empfängerschaltungen 24, 25. Bei den Empfängerspulen kann es sich jeweils um lokale Empfängerspulen oder Komponentenspulen handeln. Diese können Teil eines größeren Spulenarrays sein (z. B. Phased-Array-Spulen), das weitere Empfängerspulen umfassen kann.The recording of MR signals from an examination area 12 can be done by means of a coil arrangement. The MR system 1 includes several receiver coils 22 . 23 for detecting MR signals and corresponding receiver circuits 24 . 25 , The receiver coils may each be local receiver coils or component coils. These may be part of a larger coil array (eg, phased array coils) that may include additional receiver coils.

Während in 1 zur Erläuterung separate Anregungsspulen 15a, 15b und Empfängerspulen 22, 23 dargestellt sind, können dieselben Spulen bzw. Segmente einer Komponentenspule sowohl zur Anregung als auch zur Datenerfassung eingesetzt werden. In diesem Fall kann beispielsweise sowohl die Empfängerschaltung 24 als auch der Steuerpfad 16b über eine Sende-/Empfangsweiche mit der Spule 22 gekoppelt sein. Bei der Anregung wird die entsprechende Spule von dem zugeordneten Steuerpfad der HF-Einheit 16 so gesteuert, dass eine gewünschte Anregung erfolgt. Bei der Datenerfassung wird das von der Spule erfasste Signal über die Sende-/Empfangsweiche zu der entsprechenden Empfängerschaltung geleitet, um dort weiter verarbeitet zu werden. While in 1 for explanation, separate excitation coils 15a . 15b and receiver coils 22 . 23 are shown, the same coils or segments of a component coil can be used for both excitation and for data acquisition. In this case, for example, both the receiver circuit 24 as well as the control path 16b via a transmitting / receiving switch with the coil 22 be coupled. Upon excitation, the corresponding coil of the associated control path of the RF unit 16 controlled so that a desired excitation occurs. During data acquisition, the signal detected by the coil is conducted via the transmitting / receiving switch to the corresponding receiver circuit in order to be further processed there.

Die MR-Anlage 1 wird zentral von einer Steuereinheit 18 gesteuert. Die Steuereinheit 18 steuert das Einstrahlen von HF-Pulsen und das Aufnehmen resultierender MR-Signale. Eine Rekonstruktion von Bilddaten aus den MR-Rohdaten und eine weitergehende Verarbeitung der Bilddaten erfolgt in einer Recheneinrichtung 19. Die Rohdaten können über eine geeignete Schnittstelle 26, beispielsweise einen Bus, an die Recheneinrichtung 19 bereitgestellt werden. Während die Steuereinheit 18 und die Recheneinrichtung 19 in 1 schematisch als separate Elemente dargestellt sind, kann ein einzelner Rechner beide Funktionen erfüllen. Über eine Eingabeeinheit 20 kann eine Bedienperson verschiedene Protokolle auswählen und Parameter für die Datenerfassung eingeben und abändern, die auf einer Anzeige 21 angezeigt werden. Beispielsweise kann die Bedienperson eine Region of Interest („RoI”) des Untersuchungsobjekts auswählen, für die ein Signalrauschen reduziert werden soll.The MR system 1 becomes central to a control unit 18 controlled. The control unit 18 controls the injection of RF pulses and the acquisition of resulting MR signals. A reconstruction of image data from the MR raw data and a further processing of the image data takes place in a computing device 19 , The raw data can be sent via a suitable interface 26 For example, a bus to the computing device 19 to be provided. While the control unit 18 and the computing device 19 in 1 are shown schematically as separate elements, a single computer can perform both functions. Via an input unit 20 For example, an operator may select different protocols and enter and modify data collection parameters displayed on a display 21 are displayed. For example, the operator may select a region of interest ("RoI") of the examination subject for which signal noise is to be reduced.

Die Steuereinheit 18 und die Recheneinrichtung 19 sind eingerichtet, um bei einer MR-Datenerfassung ein Anregungsprofil festzulegen, das von den Anregungsspulen 15a, 15b erzeugt wird. Das Anregungsprofil kann so gewählt sein, dass innerhalb einer Schicht des Untersuchungsobjekts eine Anregung der Kernspins räumlich selektiv erfolgt. Wie noch näher beschrieben werden wird, wird das Anregungsprofil systematisch so festgelegt, dass ein Signal-Rausch-Verhältnis für Voxel in der RoI im Vergleich zu einer homogenen Anregung verringert wird. Die Auswahl des Anregungsprofils kann so erfolgen, dass mit der Verringerung des Rauschens für Voxel der RoI keine Verringerung des Signals für diese Voxel einhergeht. Die Festlegung des Anregungsprofils erfolgt systematisch in Abhängigkeit von einer Rausch-Kovarianzmatrix, die Kovarianzen von Signalrauschen im k-Raum in den von den mehreren Empfängerspulen 22, 23 bei einer ersten MR-Datenerfassung erfassten Signalen repräsentiert. Auf diese Weise kann bei der Festlegung des Anregungsprofils systematisch berücksichtigt werden, dass die unterschiedliche räumliche Selektivität der Empfängerspulen erlaubt, Signale von unterschiedlichen Voxeln in einem gewissen Umfang zu unterscheiden. Somit ist es bei paralleler Datenerfassung nicht erforderlich, das Anregungssignal überall außerhalb der RoI vollständig zu unterdrücken, um Bilddaten mit verringertem Rauschen in der RoI zu erreichen.The control unit 18 and the computing device 19 are set up to determine an excitation profile in an MR data acquisition, that of the excitation coils 15a . 15b is produced. The excitation profile can be selected such that, within a slice of the examination object, excitation of the nuclear spins takes place spatially selectively. As will be described in more detail, the excitation profile is systematically determined so that a signal-to-noise ratio for voxels in the RoI is reduced compared to a homogeneous excitation. The selection of the excitation profile may be such that no reduction in the signal for these voxels accompanies the reduction of the noise for voxels of the RoI. The determination of the excitation profile is done systematically in dependence on a noise covariance matrix, the covariances of signal noise in k-space in the of the multiple receiver coils 22 . 23 represented at a first MR data acquisition detected signals. In this way, when determining the excitation profile, it can be systematically taken into account that the different spatial selectivity of the receiver coils makes it possible to distinguish signals from different voxels to a certain extent. Thus, with parallel data acquisition, it is not necessary to completely suppress the excitation signal anywhere outside the RoI in order to achieve image data with reduced noise in the RoI.

Wie nachfolgend ebenfalls noch ausführlicher beschrieben wird, können zur Ermittlung des Anregungsprofils in Abhängigkeit von der k-Raum-Kovarianzmatrix Zwangsbedingungen berücksichtigt werden, die durch die mehreren Anregungsspulen 15a, 15b auferlegt werden.As will also be described in more detail below, to determine the excitation profile as a function of the k-space covariance matrix, it is possible to take into account constraints imposed by the plurality of excitation coils 15a . 15b be imposed.

Die erste MR-Datenerfassung, die mit einer homogenen Anregung durchgeführt werden kann und zur Ermittlung der k-Raum-Kovarianzmatrix dient, kann so durchgeführt werden, dass die resultierenden Daten eine niedrigere Auflösung als die spätere MR-Datenerfassung unter Verwendung des Anregungsprofils aufweisen. Auf diese Weise kann der rechnerische Aufwand bei der Ermittlung des Anregungsprofils moderat gehalten werden.The first MR data acquisition, which can be performed with a homogeneous excitation and serves to determine the k-space covariance matrix, can be carried out such that the resulting data have a lower resolution than the subsequent MR data acquisition using the excitation profile. In this way, the arithmetic effort in determining the excitation profile can be kept moderate.

Die MR-Datenerfassung unter Verwendung homogener Anregung kann dabei ebenfalls in kürzerer Zeit durchgeführt werden als die nachfolgende höher auflösende MR-Datenerfassung.The MR data acquisition using homogeneous excitation can also be carried out in a shorter time than the subsequent higher-resolution MR data acquisition.

Die Steuereinheit 18 ist so ausgestaltet, dass sie abhängig von einem von der Recheneinrichtung 19 ermittelten Anregungsprofil die MR-Anlage zur Durchführung der MR-Datenerfassung steuert. Dazu wird die HF-Einheit 16 so gesteuert, dass die Anregungsspulen 15a, 15b das gewünschte Anregungsprofil erzeugen. Die MR-Datenerfassung kann dabei unter Verwendung einer Vielzahl unterschiedlicher Sequenzen erfolgen. Beispielsweise kann die Steuereinheit 18 die Anlage gemäß einer Turbospinecho oder MGRE-Sequenz steuern. Die Echosequenz kann Teil einer EPI-Sequenz sein, bei der innerhalb einer Repetitionszeit alle k-Raum-Linien abgetastet werden, d. h. bei der nach einer Anregung ein vollständiger Bilddatensatz aufgenommen wird. Es können auch segmented-EPI-Sequenzen eingesetzt werden, mit welchen ein Teil des k-Raumes mit einem Echozug abgetastet wird. Eine EPI-Sequenz kann Gradientenecho oder Spinecho-basiert sein. Den resultierenden Bilddaten kann eine äquivalente Echozeit zugeordnet werden. Insbesondere kann die Steuerung derart erfolgen, dass eine Multiecho-Sequenz, wie z. B. MGRE, durchgeführt wird, mit der durch wiederholtes Schalten von Gradienten eine Sequenz von Gradientenechos erzeugt wird. Mit einem Echozug kann jeweils eine k-Raum-Linie abgetastet werden, wobei jedes Echo einer anderen Echozeit entspricht. Aus den Echozügen für die abzutastenden k-Raum-Linien kann anschließend für jede Echozeit und jede Empfängerspule 22, 23 ein Bilddatensatz rekonstruiert werden.The control unit 18 is designed to be dependent on one of the computing device 19 determined excitation profile controls the MR system for performing the MR data acquisition. This is the RF unit 16 so controlled that the excitation coils 15a . 15b generate the desired excitation profile. The MR data acquisition can be done using a variety of different sequences. For example, the control unit 18 control the plant according to a turbo spin echo or MGRE sequence. The echo sequence can be part of an EPI sequence in which all k-space lines are scanned within a repetition time, ie in which a complete image data record is recorded after excitation. It is also possible to use segmented EPI sequences with which a part of the k-space is scanned with an echo train. An EPI sequence may be gradient echo or spin echo-based. The resulting image data can be assigned an equivalent echo time. In particular, the control can be such that a multi-echo sequence, such. MGRE, which generates a sequence of gradient echoes by repeatedly switching gradients. With an echo train can each a k-space line are sampled, each echo corresponding to a different echo time. From the echo trains for the scanned k-space lines can then for each echo time and each receiver coil 22 . 23 an image data set to be reconstructed.

Die MR-Anlage 1 kann zur Durchführung einer beschleunigten Bildgebung, beispielsweise eines partiellen parallelen Bildgebungsverfahrens (ppa – partial parallel acquisition) wie SENSE, GRAPPA oder SMASH, eingerichtet sein. Dabei kann Steuereinheit 18 so eingerichtet sein, dass durch Auslassen von k-Raum-Zeilen nur eine unvollständige Abtastung des k-Raumes vorzunehmen, wobei jedoch die Aufnahme von MR-Signalen gleichzeitig mit den Empfängerspulen 22 und 23 sowie ggf. weiteren Spulen erfolgt. Eine Rekonstruktion der fehlenden Daten kann dann je nach Verfahren im k-Raum oder im Bildraum erfolgen. Die Steuereinheit 18 kann eingerichtet sein, um das in „k-TE Generalized Autocalibrating Partially Parallel Acquistion (GRAPPA) for Accelerated Multiple Gradient-Recalled Echo (MGRE)R2* Mapping in the Abdomen”, von Xiaoming Yin et al., Magnetic Resonance in Medicine 61: 507–516 (2009) beschriebene k-TE-GRAPPA-Verfahren durchzuführen. k-TE-GRAPPA verwendet eine MGRE-Aufnahmesequenz, bei der periphere Bereiche des k-Raums nur unvollständig abgetastet werden. Ausgelassene k-Raum-Zeilen werden nicht nur unter Verwendung von benachbarten k-Raum-Zeilen, die mit benachbarten Empfängerspulen eines Spulenarrays aufgenommen wurden, sondern auch unter Verwendung von k-Raum-Zeilen für benachbarte Echozeiten rekonstruiert. Das Ergebnis sind vollständige Bilddatensätze für die verschiedenen Echozeiten und für jede der verwendeten Empfängerspulen.The MR system 1 may be arranged to perform accelerated imaging, for example, a partial parallel acquisition (ppa) such as SENSE, GRAPPA or SMASH. It can control unit 18 be set up so that by omitting k-space lines make only an incomplete scan of k-space, but the recording of MR signals simultaneously with the receiver coils 22 and 23 and possibly further coils. Depending on the method, a reconstruction of the missing data can then take place in k-space or in image space. The control unit 18 may be arranged to perform the "k-TE Generalized Autocalibrating Partially Parallel Acquisition (GRAPPA) for Accelerated Multiple Gradient-Recalled Echo (MGRE) R 2 * Mapping in the Abdomen", by Xiaoming Yin et al., Magnetic Resonance in Medicine 61 : 507-516 (2009) to perform the k-TE-GRAPPA method. k-TE-GRAPPA uses an MGRE acquisition sequence in which peripheral areas of k-space are scanned incompletely. Skipped k-space lines are reconstructed not only using adjacent k-space lines acquired with adjacent receive coils of a coil array, but also using k-space lines for adjacent echo times. The result is complete image data sets for the different echo times and for each of the receiver coils used.

Die Bildrekonstruktion der Bilddaten kann von Recheneinrichtung 19 mittels herkömmlicher Rekonstruktionsverfahren für die jeweilige Aufnahmesequenz durchgeführt werden. Durch die Festlegung des Anregungsprofils abhängig von der k-Raum-Kovarianzmatrix in k-Raum-Signalen bei der ersten MR-Datenerfassung weisen die resultierenden Bilddaten in der RoI ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis auf.The image reconstruction of the image data may be from computing device 19 be carried out by conventional reconstruction method for the respective acquisition sequence. By determining the excitation profile as a function of the k-space covariance matrix in k-space signals in the first MR data acquisition, the resulting image data in the RoI have an improved signal-to-noise ratio.

Die Arbeitsweise der Recheneinrichtung 19 bei der Festlegung des Anregungsprofils wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 26 näher beschrieben.The operation of the computing device 19 in determining the excitation profile will be described below with reference to 2 - 6 described in more detail.

2 ist eine schematische Darstellung von Bilddaten 31, die eine Schicht des Untersuchungsobjekts repräsentieren. In zahlreichen Anwendungen ist nur ein bestimmter Bildbereich, die RoI 32, von Interesse für die Bildgebung. Insbesondere ist ein schlechteres Signal-Rausch-Verhältnis außerhalb der RoI 32 tolerierbar, während für die RoI 32 ein möglichst gutes Signal-Rausch-Verhältnis erreicht werden soll. 2 is a schematic representation of image data 31 representing a slice of the examination subject. In many applications, only a specific image area is the RoI 32 , of interest to imaging. In particular, a worse signal-to-noise ratio is outside the RoI 32 tolerable while for the RoI 32 the best possible signal-to-noise ratio should be achieved.

Das Rauschen für Voxel in der RoI 32 könnte verringert werden, indem nur innerhalb der RoI 32 eine Anregung von Spins bei der MR-Datenerfassung erfolgt. Dies ist jedoch für eine gegebene Anordnung mit mehreren Anregungsspulen häufig nicht oder nur mit langen Pulsdauern und/oder hoher Pulsintensität möglich, die aus verschiedenen Gründen unerwünscht sind.The noise for voxels in the ROI 32 could be reduced by only within the ROI 32 an excitation of spins occurs in MR data acquisition. However, this is often not possible for a given arrangement with multiple excitation coils, or only with long pulse durations and / or high pulse intensity, which are undesirable for various reasons.

Mit Vorrichtungen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen werden in systematischer Weise abhängig von bei einer ersten MR-Datenerfassung erfassten Kovarianzen des Signalrauschens diejenigen Voxel 33 identifiziert, die unterdrückt werden sollten, um ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis in der RoI zu erhalten. Die Signalunterdrückung für die Voxel 33 kann dadurch erfolgen, dass das Anregungsprofil bei den Voxeln 33 unterdrückt wird. Das Anregungsprofil kann selektiv für Voxel außerhalb der RoI 32 unterdrückt werden, um eine Abschwächung des Signals für Voxel der RoI 32 zu vermeiden.With devices and methods according to exemplary embodiments, those voxels are systematically dependent on covariances of the signal noise detected in a first MR data acquisition 33 which should be suppressed to obtain a better signal-to-noise ratio in the RoI. The signal suppression for the voxels 33 This can be done by the excitation profile at the voxels 33 is suppressed. The excitation profile can be selective for voxels outside the RoI 32 be suppressed to attenuate the signal for voxels of RoI 32 to avoid.

3 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Anregungsprofils 41, das mit Vorrichtungen und Verfahren nach Ausführungsbeispielen festgelegt wird. Dabei ist die Amplitude des HF-Anregungspulses als Funktion des Ortes entlang einer Linie 34 der Bilddaten in 2 dargestellt. 3 is a schematic representation of an exemplary excitation profile 41 , which is determined with devices and methods according to embodiments. The amplitude of the RF excitation pulse is a function of the location along a line 34 the image data in 2 shown.

In einem Bereich, der der RoI 32 entspricht, weist das Anregungsprofil eine relativ große Amplitude 42 auf. Die Anregung der Voxel, die der RoI 32 entsprechen, kann möglichst groß gewählt werden. Je nach Anwendung kann das Anregungsprofil so gewählt sein, dass die relative oder absolute Schwankung der Amplitude in der RoI kleiner als ein Schwellenwert ist. Je nach Anwendung ist dies jedoch nicht unbedingt erforderlich. Beispielsweise sind bei der Messung echozeitabhängiger Größen auch größere Schwankungen der Amplitude des Anregungsprofils innerhalb der RoI tolerierbar.In an area that is the RoI 32 corresponds, the excitation profile has a relatively large amplitude 42 on. The excitation of the voxels, the RoI 32 can be chosen as large as possible. Depending on the application, the excitation profile may be chosen such that the relative or absolute variation of the amplitude in the RoI is less than a threshold value. However, this may not be necessary depending on the application. For example, in the measurement of echo-time-dependent quantities, larger fluctuations in the amplitude of the excitation profile within the RoI can be tolerated.

Das Anregungsprofil ist so gewählt, dass die Amplitude in Bereichen 43, 44 unterdrückt ist, die Voxeln entsprechen, die außerhalb der RoI liegen und das Signalrauschen für Bilddaten in der RoI signifikant erhöhen. Die Amplitude des Anregungsprofils in den Bereichen 43, 44 ist so gewählt, dass sie deutlich kleiner als die Amplitude des Anregungsprofils in der RoI sein kann.The excitation profile is chosen so that the amplitude in areas 43 . 44 is suppressed, which correspond to voxels that are outside the RoI and significantly increase the signal noise for image data in the RoI. The amplitude of the excitation profile in the areas 43 . 44 is chosen so that it can be significantly smaller than the amplitude of the excitation profile in the RoI.

Mit Verfahren und Vorrichtungen kann der Einfluss verschiedener Anregungsprofile auf ein Signalrauschen der Bilddaten in der RoI vorab rechnerisch ermittelt werden. Eine quantitative Bewertung unterschiedlicher Anregungsprofile kann vorgenommen werden. Auf diese Weise kann ein Anregungsprofil ermittelt werden, für das das Signal-Rausch-Verhältnis der Voxel in der RoI größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist. Alternativ kann ein Anregungsprofil unter einer vorgegebenen Klasse möglicher Anregungsprofile ermittelt werden, für das das Rauschen der Bilddaten in der RoI unter der Zwangsbedingung minimiert wird, dass das Signal für Voxel der RoI nicht reduziert wird. With methods and devices, the influence of different excitation profiles on a signal noise of the image data in the RoI can be determined in advance by calculation. A quantitative assessment of different excitation profiles can be made. In this way, an excitation profile can be determined for which the signal-to-noise ratio of the voxels in the RoI is greater than a predetermined threshold value. Alternatively, an excitation profile can be determined under a given class of possible excitation profiles for which the noise of the image data in the RoI is minimized under the constraint that the signal for voxels of the RoI is not reduced.

Durch die rechnerische Ermittlung des Einflusses unterschiedlicher Anregungsprofile auf das Rauschen in der RoI in den Bilddaten können auch diejenigen Voxel ermittelt werden, die nur einen geringen Einfluss auf das Rauschen in Voxeln der RoI in den Bilddaten haben. Somit können Voxel ermittelt werden, die das Signalrauschen in der RoI in den Bilddaten nur schwach beeinflussen. Die Kenntnis dieser Voxel gibt größere Freiheit bei der Wahl eines geeigneten Anregungsprofils. Insbesondere können Anregungsprofile gewählt werden, die an den Voxeln, die nur schwach mit Voxeln in der RoI korreliert sind, eine Amplitude aufweisen, die nicht notwendig unterdrückt sein muss und sogar der Amplitude für Voxel in der RoI vergleichbar sein kann. Dadurch werden die Anforderungen an mögliche Anregungsprofile im Vergleich zu einer Stufenfunktion gelockert.By computationally determining the influence of different excitation profiles on the noise in the RoI in the image data, it is also possible to determine those voxels which have only a small influence on the noise in voxels of the RoI in the image data. Thus, voxels can be detected that only slightly influence the signal noise in the RoI in the image data. The knowledge of these voxels gives greater freedom in choosing a suitable excitation profile. In particular, excitation profiles can be selected which have an amplitude at the voxels which are only weakly correlated with voxels in the RoI, which does not necessarily have to be suppressed and can even be comparable to the amplitude for voxels in the RoI. This loosens the requirements for possible excitation profiles compared to a step function.

Verschiedene Verfahren, mit denen ein Anregungsprofil so festgelegt werden kann, dass das Signal-Rausch-Verhältnis für Voxel der RoI verbessert werden kann, werden nachfolgend näher beschrieben. Mit derartigen Verfahren kann somit der lokale Geometriefaktor in der RoI verringert werden. Die Verfahren können von der Recheneinrichtung 19 der MR-Anlage 1 durchgeführt werden.Various methods by which an excitation profile can be determined so that the signal-to-noise ratio for voxels of the RoI can be improved are described in more detail below. With such methods, the local geometry factor in the RoI can thus be reduced. The methods can be used by the computing device 19 the MR system 1 be performed.

Die Kovarianzmatrix von Bilddaten kann allgemein dargestellt werden als

Figure 00190001
The covariance matrix of image data can be generally represented as
Figure 00190001

Dabei bezeichnet Cρ die Bildraum-Kovarianzmatrix, E die Codiermatrix, C die k-Raum-Kovarianzmatrix, C0 eine Kovarianzmatrix für vorab bekannte Informationen und I eine Einheitsmatrix. In konventioneller Notation bezeichnet das hochgestellte Kreuz („dagger”) die Adjungierte der entsprechenden Matrix, d. h. die Transponierte der komplex konjugierten Matrix.Here, C ρ denotes the image space covariance matrix, E the coding matrix, C the k-space covariance matrix, C 0 a covariance matrix for previously known information, and I a unit matrix. In conventional notation, the superscript dagger designates the adjoint of the corresponding matrix, ie the transpose of the complex conjugate matrix.

Bei Verfahren und Vorrichtungen nach Ausführungsbeispielen kann basierend auf Gleichung (3), die einen Bezug zwischen Kovarianzen C von bei einer ersten MR-Datenerfassung erfassten k-Raum-Daten und Kovarianzen Cρ Bilddaten herstellt, ermittelt werden, für welches Anregungsprofil Rauschen für Voxel, die in der RoI liegen, verringert werden kann. Die Ermittlung des entsprechenden Anregungsprofils kann auf verschiedene Weisen geschehen, wie unter Bezugnahme auf 46 noch näher beschrieben wird.In methods and devices according to embodiments, based on equation (3), which establishes a relationship between covariances C of k-space data and covariances C ρ acquired in a first MR data acquisition C ρ image data, it can be determined for which excitation profile noise for voxels, which are in the RoI, can be reduced. The determination of the corresponding excitation profile can be done in various ways, as with reference to 4 - 6 will be described in more detail.

Falls mit M die Anzahl von Bildpunkten, mit K die Anzahl von mit jeder der Empfängerspulen erfassten k-Raum-Punkten und mit L die Anzahl der Empfängerspulen bezeichnet wird, ist die Bildraum-Kovarianzmatrix Cρ eine M×M-Matrix. Die k-Raum-Kovarianzmatrix C ist eine NxN-Matrix, wobei N = K·L die Gesamtanzahl von mit den L Empfängerspulen abgetasteten k-Raum-Punkten ist. Die Matrix C0 und die Matrix I in Gleichung (3) sind M×M-Matrizen.If M denotes the number of pixels, K the number of k-space points detected with each of the receiver coils, and L the number of receiver coils, then the image space covariance matrix C ρ is an M × M matrix. The k-space covariance matrix C is an NxN matrix, where N = K * L is the total number of k-space points sampled with the L receiver coils. The matrix C 0 and the matrix I in equation (3) are M × M matrices.

Die Codiermatrix E ist die Matrix, die die Amplitude eines bei der MR-Datenerfassung vorliegenden Signals im Ortsraum abbildet in einen Vektor von k-Raum-Daten mit N Elementen, die im rauschfreien Fall erfasst werden würden. Allgemein ist d → = Eρ → + n →, (4) wobei d → ein Spaltenvektor mit N Elementen ist, in dem die erfassten k-Raum-Signale zusammengefasst sind, wobei ρ → ein Spaltenvektor mit M Elementen ist, der die Amplitude des Spinsignals im Ortsraum repräsentiert, und wobei n → ein Spaltenvektor mit N Elementen ist, der Signalrauschen repräsentiert. Die Codiermatrix E ist somit eine N×M-Matrix, die eine Abbildung der Amplitude vom Ortsraum in die mit den mehreren Empfängerspulen erfassten k-Raum-Signale definiert. Die Codiermatrix E kann abhängig von der verwendeten Pulssequenz und Abtastung unterschiedliche Formen aufweisen. Beispielsweise kann

Figure 00200001
sein, wobei S die so genannte Auswahlmatrix ist, die nur die tatsächlich abgetasteten k-Raum-Punkte auswählt, FFT eine Fourier-Transformations-Matrix ist, die die Abbildung vom Ortsraum in den k-Raum definiert, und [B – / 1 ] eine der jeweiligen Spule zugeordnete Matrix ist, deren Hauptdiagonalelemente gleich der Sensitivität der entsprechenden Spule am jeweiligen Voxel sind und deren Außerdiagonalelemente alle gleich 0 sind.The coding matrix E is the matrix which maps the amplitude of a signal present in the MR data acquisition in the spatial domain into a vector of k-space data with N elements which would be detected in the noise-free case. General is d → = Eρ → + n →, (4) where d → is a column vector with N elements, in which the detected k-space signals are combined, where ρ → is a column vector with M elements, which represents the amplitude of the spin signal in the space space, and where n → a column vector with N elements is that represents signal noise. The coding matrix E is thus an N × M matrix which defines a mapping of the amplitude from the spatial domain into the k-space signals detected by the multiple receiver coils. The coding matrix E may have different shapes depending on the pulse sequence and the sampling used. For example, can
Figure 00200001
where S is the so-called selection matrix which selects only the actually scanned k-space points, FFT is a Fourier transform matrix defining the mapping from the space of space into k-space, and [B - / 1 ] is a matrix associated with the respective coil whose main diagonal elements are equal to the sensitivity of the corresponding coil at the respective voxel and whose extradiagonal elements are all equal to 0.

Für eine Codiermatrix mit der in Gleichung (5) angegebenen Form kann der Spaltenvektor von erfassten k-Raum-Daten dargestellt werden als

Figure 00200002
wobei in dem Vektor d →Spule l mit K Elementen jeweils die k-Raum-Daten zusammengefasst sind, die mit der l-ten Spule abgetastet werden.For a coding matrix of the form given in equation (5), the column vector of detected k-space data may be represented as
Figure 00200002
wherein in the vector d → coil l with K elements in each case the k-space data are combined, which are scanned with the l-th coil.

Die Matrix C in Gleichung (3) repräsentiert die Kovarianzmatrix für Signalrauschen im k-Raum. Die Matrix kann aus den k-Raum Daten, die bei einer ersten MR-Datenerfassung, insbesondere bei einer Datenerfassung mit homogener Anregung, gewonnen werden, abgeschätzt werden.The matrix C in equation (3) represents the covariance matrix for signal noise in k-space. The matrix can be estimated from the k-space data obtained in a first MR data acquisition, in particular in homogeneous excitation data acquisition.

Unter der Annahme, dass das Rauschen n → in Gleichung (4) Gaußsches weißes Rauschen ist, kann die Wahrscheinlichkeitsverteilung für gemessene k-Raum-Daten dargestellt werden als P(d →|ρ →, {w}, C) = (2π)–N|C|–1exp(– 1 / 2(d → – Eρ →)C–1(d → – Eρ →)). (7) Assuming that the noise n → in equation (4) is Gaussian white noise, the probability distribution for measured k-space data can be represented as P (d → | ρ →, {w}, C) = (2π) -N | C | -1 exp (- 1/2 (d → - Eρ →) C -1 (d → - Eρ →)). (7)

Dabei bezeichnen {w} weitere Parameter, von denen die Wahrscheinlichkeitsverteilung bedingt abhängen kann. Die Korrelationsmatrix C des Rauschens im k-Raum kann bei Verfahren und Vorrichtungen nach Ausführungsbeispielen beispielsweise aus den k-Raum-Signalen ermittelt werden, die für eine Datenerfassung mit homogener Anregung gewonnen werden.Here {w} designate further parameters on which the probability distribution can conditionally depend. The correlation matrix C of the noise in k-space can be determined in methods and devices according to exemplary embodiments, for example from the k-space signals, which are obtained for a data acquisition with homogeneous excitation.

Zur Vereinfachung wird eine Koordinatentransformation derart eingeführt, dass A → = Tρ → (8) und E = HT, (9) wobei

Figure 00210001
For simplification, a coordinate transformation is introduced such that A → = Tρ → (8) and E = HT, (9) in which
Figure 00210001

Eine entsprechende Transformation kann bei Bildgebungssequenzen, bei denen mehrere Echosignale erfasst werden, für jede von mehreren Echozeiten definiert werden.A corresponding transformation can be defined for each of several echo times in imaging sequences in which a plurality of echo signals are detected.

Die in Gleichungen (8)–(11) definierte Transformation definiert eine Abbildung derart, dass HC–1H = I. (12) The transformation defined in equations (8) - (11) defines an image such that H C -1 H = I. (12)

Unter Verwendung von Gleichung (8) und (12) kann die Wahrscheinlichkeitsverteilung nach Gleichung (7) ausgedrückt werden als P(d →|A →, {w}, C) = (2π)–N|C|–1exp(– 1 / 2(d → – EA →)C–1(d → – EA →))(13) wobei die Wahrscheinlichkeitsverteilung konditional von dem Vektor A → abhängt. Aufgrund der Transformationen nach den Gleichungen (8)–(12) kann der Exponent in Gleichung (13) dargestellt werden als – 1 / 2(d → – HA →)C–1(d → – HA →) = – 1 / 2(d →C–1d → – d →C–1HA → – A →HC–1d → + A →A →), (14) wobei beim letzten Term der rechten Seite von Gleichung (14) bereits die Gleichung (12) berücksichtigt wurde.Using Equations (8) and (12), the probability distribution can be expressed as Equation (7) P (d → | A →, {w}, C) = (2π) -N | C | -1 exp (- 1/2 (d → - EA →) C -1 (d → - EA →)) (13) where the probability distribution depends conditionally on the vector A →. From the transformations of equations (8) - (12), the exponent in equation (13) can be represented as - 1/2 (d → - HA →) C -1 (d → - HA →) = - 1/2 (d → C -1 d → - d → C -1 HA → - A → H C -1 d → + A → A →), (14) where at the last term of the right side of equation (14) equation (12) has already been considered.

Der Vektor A → repräsentiert nach Gleichung (8) die mit der Matrix T transformierte ortsaufgelöste Signalamplitude. Der Vektor A → kann allgemein komplexwertige Vektorelemente aufweisen.The vector A → represents the spatially resolved signal amplitude transformed by the matrix T according to equation (8). The vector A → can generally have complex-valued vector elements.

Bei einem MR-Bildgebungsverfahren und einer entsprechenden MR-Anlage, die eine ortsaufgelöste Anregung erlauben, ist es möglich, Elemente des Vektors ρ → dadurch auf den Wert 0 zu zwingen, dass an dem entsprechenden Voxel keine Anregung erfolgt. Entsprechend ist durch die Wahl des Anregungsprofils eine gewisse Information über den Vektor A → vorbekannt. Dies kann mathematisch derart repräsentiert werden, dass eine konditionelle Wahrscheinlichkeitsverteilung für A → so definiert wird, dass P(A →|A →0, C0) = (2π)–M|C0|–1exp(– 1 / 2(A → – A →0)C –1 / 0(d → – A →0)). (15) In an MR imaging method and a corresponding MR system, which allow a spatially resolved excitation, it is possible to force elements of the vector ρ → to the value 0 so that no excitation takes place at the corresponding voxel. Accordingly, certain information about the vector A → is already known by the choice of the excitation profile. This can be represented mathematically such that a conditional probability distribution for A → is defined such that P (A → A → 0 , C 0 ) = (2π) -M | C 0 | -1 exp (- 1/2 (A → - A → 0 ) C -1 / 0 (d → - A → 0 )). (15)

Hierbei bezeichnet A →0 den wahrscheinlichsten Wert für den Vektor A → und C0 die Kovarianzmatrix für den nach Gleichung (8) definierten Vektor A →. A →0 und C0 stellen Hyperparameter dar. A →0 und C0 stehen durch die in Gleichung (8) definierte Transformation mit physikalischen Größen in Zusammenhang: A →0 = Tρ →0 (16) und C0 = TCρ0T. (17) Here, A → 0 denotes the most probable value for the vector A → and C 0 denotes the covariance matrix for the vector A → defined according to equation (8). A → 0 and C 0 represent hyperparameters. A → 0 and C 0 are related to physical quantities by the transformation defined in equation (8): A → 0 = Tρ → 0 (16) and C 0 = TC ρ0 T . (17)

Die Kovarianzmatrix C0 für den nach Gleichung (8) definierten Vektor A → hängt bei einer MR-Bildgebung, bei der das Anregungsprofil gesteuert werden kann, von dem Anregungsprofil ab. Durch das Anregungsprofil kann festgelegt werden, welche Voxel keine Signalbeiträge liefern. Diese vorab bekannten Informationen („Prior-Informationen”) können bei der Rekonstruktion verwendet werden. Die Kovarianzmatrix C0 stellt Kovarianzen der Prior-Informationen dar.The covariance matrix C 0 for the vector A → defined according to equation (8) depends on the excitation profile in the case of MR imaging in which the excitation profile can be controlled. The excitation profile can be used to specify which voxels do not supply signal contributions. This prior information ("prior information") can be used in the reconstruction. The covariance matrix C 0 represents covariances of the prior information.

Unter Verwendung Bayes'scher Statistik kann eine von den Hyperparametern A →0 und C0 konditional abhängige effektive Wahrscheinlichkeitsverteilung für erfasste k-Raum-Daten bestimmt werden:

Figure 00230001
wobei das Integral auf der rechten Seite über die M komplexwertigen Vektorelemente des Vektors A → ausgeführt wird. Auf diese Weise wird A → ausintegriert. Die Wahrscheinlichkeitsverteilungen in Gleichung (18) sind durch Gleichungen (13) und (15) gegeben. Durch Multiplikation der Wahrscheinlichkeitsverteilungen in Gleichung (18) resultiert eine Gaußfunktion mit einem Exponenten, der bilinear in A → ist, so dass das entsprechende Integral ausgeführt werden kann.Using Bayesian statistics, an effective probability distribution conditionally dependent on the hyperparameters A → 0 and C 0 for detected k-space data can be determined:
Figure 00230001
wherein the integral on the right side is carried out over the M complex-valued vector elements of the vector A →. In this way A → is integrated. The probability distributions in equation (18) are given by equations (13) and (15). By multiplying the probability distributions in equation (18), a Gaussian function with an exponent bilinear in A → results, so that the corresponding integral can be performed.

Aus der effektiven Wahrscheinlichkeitsverteilung von Gleichung (18) kann die wahrscheinlichste Signalamplitude in Abhängigkeit von erfassten k-Raum-Daten dargestellt werden als

Figure 00230002
From the effective probability distribution of Eq. (18), the most probable signal amplitude can be represented as a function of acquired k-space data as
Figure 00230002

Die Kovarianzmatrix der ortsaufgelösten Signalamplitude kann ebenfalls ermittelt werden und ergibt Gleichung (4).The covariance matrix of the spatially resolved signal amplitude can also be determined and yields equation (4).

Wie unter Bezugnahme auf Gleichung (15) beschrieben, repräsentiert die Kovarianzmatrix C0 Fluktuationen des Vektors A →, der wiederum nach Gleichung (8) von der ortsabhängigen Signalamplitude abhängt. Durch Wahl des Anregungsprofils kann die Kovarianzmatrix C0 beeinflusst werden. Beispielsweise können Hauptdiagonalelemente von C0 durch Wahl eines geeigneten Anregungsprofils gemäß Gleichung (17) unterdrückt werden, um Signalbeiträge von Voxeln außerhalb der RoI zu reduzieren.As described with reference to equation (15), the covariance matrix C 0 represents fluctuations of the vector A →, which in turn depends on the location-dependent signal amplitude according to equation (8). By selecting the excitation profile, the covariance matrix C 0 can be influenced. For example, main diagonal elements of C 0 can be suppressed by selecting a suitable excitation profile according to equation (17) in order to reduce signal contributions from voxels outside the RoI.

Verschiedene systematische Ansätze sind möglich, um abhängig von der k-Raum-Kovarianzmatrix C und der Codiermatrix E ein Anregungsprofil für eine MR-Bildgebung so zu wählen, dass für eine gewünschte RoI das Rauschen in den Bilddaten verringert wird.Various systematic approaches are possible in order, depending on the k-space covariance matrix C and the coding matrix E, to select an excitation profile for MR imaging in such a way that the noise in the image data is reduced for a desired RoI.

Beispielsweise kann Gleichung (3) rechnerisch so aufgelöst werden, dass eine Soll-Kovarianzmatrix Dρ für Kovarianzen im Bildraum mit gewünschten Eigenschaften resultieren würde:

Figure 00240001
For example, equation (3) can be computationally resolved so that a desired covariance matrix D ρ would result for covariances in the image space with desired properties:
Figure 00240001

Die Soll-Kovarianzmatrix Dρ für Daten im Bildraum kann so gewählt sein, dass die Hauptdiagonalelemente für Voxel in der RoI kleiner als ein Schwellenwert sind, oder dass die Summe der Hauptdiagonalelemente für die Voxel in der RoI kleiner als ein Schwellenwert ist.The target covariance matrix D ρ for data in the image space may be chosen such that the major diagonal elements for voxels in the RoI are smaller than a threshold, or that the sum of the major diagonal elements for the voxels in the RoI is smaller than a threshold.

Es gibt mehrere Soll-Kovarianzmatrizen Dρ, die zu einem reduziertem Rauschen in Bilddaten für Voxel der RoI führen. Unter diesen können diejenigen ausgewählt werden, die zu einer realisierbaren Kovarianzmatrix C0 führen. Beispielsweise kann durch parallele Anregung mit mehreren Anregungsspulen eine Unterdrückung von Hauptdiagonalelementen der Matrix C0 bzw. Cρ0 erreicht werden. Falls nicht a priori räumliche Korrelationen zwischen Voxeln angenommen werden, sollten Außerdiagonalelemente Null sein. Um Signale aus der RoI nicht zu unterdrücken, sollten Lösungen für C0 bzw. Cρ0, die zu einer Unterdrückung von Signalen aus der RoI führen, nicht akzeptiert werden.There are several target covariance matrices D ρ that result in reduced noise in image data for voxels of RoI. Among these, those can be selected which lead to a realizable covariance matrix C 0 . For example, by parallel excitation with a plurality of excitation coils , a suppression of main diagonal elements of the matrix C 0 or C ρ0 can be achieved. Unless a priori spatial correlations between voxels are assumed, off-diagonal elements should be zero. In order not to suppress signals from the RoI , solutions for C 0 or C ρ 0 , which lead to a suppression of signals from the RoI, should not be accepted.

Ausgehend von Gleichung (4) können unterschiedliche Soll-Kovarianzmatrizen Dρ ausgetestet werden, bis eine technisch realisierbare Kovarianzmatrix C0 gefunden ist. Systematische Techniken zum Auffinden eines Anregungsprofils können beispielsweise iterative Verfahren einsetzen. Verfahren und Vorrichtungen zur Festlegung eines Anregungsprofils nach einem Ausführungsbeispiel werden unter Bezugnahme auf 46 näher beschrieben.Starting from equation (4) different target covariance matrices D ρ can be tested until a technically feasible covariance matrix C 0 is found. Systematic techniques for finding an excitation profile can employ, for example, iterative methods. Methods and apparatus for determining an excitation profile according to an embodiment will be described with reference to FIG 4 - 6 described in more detail.

4 ist eine Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens 50 nach einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren kann mit der MR-Anlage 1 durchgeführt werden, wobei die Recheneinrichtung 19 für die Ermittlung des Anregungsprofils eingerichtet ist. 4 is a flowchart representation of a method 50 according to an embodiment. The procedure can be done with the MR system 1 be performed, wherein the computing device 19 is set up for the determination of the excitation profile.

Bei 51 wird eine erste MR-Datenerfassung an dem Untersuchungsobjekt durchgeführt, an dem später eine MR-Datenerfassung mit reduziertem Rauschen in der RoI durchgeführt werden soll. Die erste MR-Datenerfassung bei 51 kann mit einer homogenen Anregung durchgeführt werden. Die Anregung bei 51 kann auf eine Schicht des Untersuchungsobjekts beschränkt sein und ist homogen in dem Sinn, dass die Amplitude des HF-Pulses innerhalb der Schicht nicht oder nur schwach variiert. Die erste MR-Datenerfassung kann so durchgeführt werden, dass eine geringere Anzahl von k-Raum-Punkten abgetastet wird als bei der späteren MR-Datenerfassung, bei der ein räumlich veränderliches Anregungsprofil eingesetzt wird. Auf diese Weise kann die für die erste MR-Datenerfassung bei 51 erforderliche Zeit, aber auch die für die rechnerische Festlegung des Anregungsprofils benötigte Zeit verkürzt werden.at 51 a first MR data acquisition is carried out on the examination object, at which a later reduced-noise MR data acquisition is to be performed in the ROI. The first MR data acquisition at 51 can be carried out with a homogeneous excitation. The suggestion at 51 may be limited to a slice of the examination subject and is homogeneous in the sense that the amplitude of the r.f. pulse within the slice does not or only slightly varies. The first MR data acquisition can be performed so that a lower number of k-space points is scanned than in the later MR data acquisition, in which a spatially variable excitation profile is used. In this way, for the first MR data acquisition at 51 required time, but also the time required for the computational definition of the excitation profile can be shortened.

Bei 52 kann die k-Raum-Kovarianzmatrix C ermittelt werden. Die k-Raum-Kovarianzmatrix C kann rechnerisch aus den mit den L Empfängerspulen erfassten k-Raum-Punkten bestimmt werden.at 52 the k-space covariance matrix C can be determined. The k-space covariance matrix C can be determined mathematically from the k-space points acquired with the L receiver coils.

Bei 53 wird die Matrix

Figure 00250001
rechnerisch bestimmt. So lange sich die Codiermatrix E und die k-Raum-Kovarianzmatrix C nicht ändert, kann die bestimmte Matrix
Figure 00250002
bei der nachfolgenden Ermittlung eines geeigneten Anregungsprofils weiterverwendet werden, ohne dass eine erneute Berechnung der Matrix erforderlich ist.at 53 becomes the matrix
Figure 00250001
calculated. As long as the coding matrix E and the k-space covariance matrix C do not change, the particular matrix
Figure 00250002
be used in the subsequent determination of a suitable excitation profile, without a re-calculation of the matrix is required.

Bei 54 wird die inverse Kovarianzmatrix der Prior-Informationen, C0 –1, gleich Null gesetzt, und bei 55 wird die zugeordnete Bildraum-Kovarianzmatrix berechnet. Bei der Bestimmung von Cρ = (EC–1E)–1 (20) mit C0 –1 = 0 bei 54 wird berücksichtigt, dass für eine homogene Anregung a priori vorab nicht bekannt ist, welche Voxel keine Signalamplitude liefern.at 54 the inverse covariance matrix of the prior information, C 0 -1 , is set equal to zero, and at 55 the assigned image space covariance matrix is calculated. In the determination of C ρ = (E C -1 E) -1 (20) with C 0 -1 = 0 at 54 is considered that for a homogeneous excitation a priori is not known in advance, which voxels provide no signal amplitude.

Bei 56 wird eine Soll-Kovarianzmatrix im Bildraum Dρ gleich der bei 55 ermittelten Matrix Cρ gesetzt.at 56 becomes a nominal covariance matrix in the image space D ρ equals that at 55 determined matrix C ρ set.

Bei 57 werden Hauptdiagonalelemente der Soll-Kovarianzmatrix im Bildraum Dρ, die Voxeln in der RoI entsprechen, geändert. Insbesondere können die Hauptdiagonalelemente Dρ m,m für Voxel m, die in der RoI liegen, auf einen betragsmäßig kleineren Wert verringert werden. Durch die Schritte 55 und 56 wird eine Soll-Kovarianzmatrix generiert, die aus einer tatsächlich ermittelten Bildraum-Kovarianzmatrix Cρ abgeleitet ist, so dass die zugehörige Kovarianzmatrix C0 ebenfalls nahe an den durch technische Rahmenbedingungen auferlegten Zwangsbedingungen liegt. Durch die Anpassung der Hauptdiagonalelemente von Dρ wird erzwungen, dass das Rauschen in den Bilddaten für die RoI im Vergleich zu einer homogenen Anregung verringert wird.at 57 Main diagonal elements of the desired covariance matrix in the image space D ρ , which correspond to voxels in the RoI, are changed. In particular, the main diagonal elements D ρ m, m for voxels m lying in the RoI can be reduced to a value smaller in magnitude. Through the steps 55 and 56 a desired covariance matrix is generated, which is derived from an actually determined image space covariance matrix C ρ , so that the associated covariance matrix C 0 is also close to the constraints imposed by technical conditions. Adjusting the main diagonal elements of D ρ forces the noise in the image data for the RoI to be reduced compared to homogeneous excitation.

Bei 58 wird die Kovarianzmatrix C0 der Prior-Informationen bzw. deren Inverses berechnet, die zu der bei 56 und 57 ermittelten Soll-Kovarianzmatrix im Bildraum, Dρ, führt. Die Ermittlung der Kovarianzmatrix C0 bzw. der inversen Matrix C0 –1 kann gemäß Gleichung (1) erfolgen.at 58 the covariance matrix C 0 of the prior information or its inverse is calculated, which corresponds to that at 56 and 57 determined set covariance matrix in the image space, D ρ , leads. The determination of the covariance matrix C 0 or of the inverse matrix C 0 -1 can be carried out according to equation (1).

Bei 59 kann die Kovarianzmatrix C0 bzw. deren Inverses C0 –1 so verändert werden, dass sie den ihr auferlegten Zwangsbedingungen genügt. Beispielsweise kann das Inverse der Kovarianzmatrix C0 –1 so verändert werden, dass es in den Hauptdiagonalelementen, die der RoI entsprechen, keine betragsmäßig großen Werte aufweist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die Signalamplitude aus der RoI nicht unterdrückt wird. Alternativ oder zusätzlich können die Außerdiagonalelemente von C0 –1 gleich 0 gesetzt werden. Dadurch kann berücksichtigt werden, dass a priori keine Korrelationen zwischen Voxeln angenommen werden.at 59 The covariance matrix C 0 or its inverse C 0 -1 can be changed so that it satisfies the constraints imposed on it. For example, the inverse of the covariance matrix C 0 -1 can be changed such that it does not have large values in the main diagonal elements corresponding to the RoI. This ensures that the signal amplitude from the RoI is not suppressed. Alternatively or additionally, the extra-diagonal elements of C 0 -1 can be set equal to 0. It can thereby be taken into account that a priori no correlations between voxels are assumed.

Optional können bei 59 weitere Zwangsbedingungen auferlegt werden. Falls beispielsweise die später durchgeführte MR-Datenerfassung derart ist, dass starke Intensitätsschwankungen in der RoI unerwünscht sind, kann als weitere Zwangsbedingung auferlegt werden, dass die Hauptdiagonalelemente von C0 –1, die Voxeln der RoI entsprechen, nicht signifikant variieren. Es kann ein entsprechender geeigneter Schwellenwertvergleich eingesetzt werden.Optionally available at 59 further constraints are imposed. For example, if the later performed MR data acquisition is such that large intensity variations in the RoI are undesirable, it may be imposed as a further constraint that the major diagonal elements of C 0 -1 corresponding to voxels of RoI do not vary significantly. A suitable suitable threshold comparison can be used.

Bei 60 wird eine neue Bildraum-Kovarianzmatrix Cρ berechnet. Die Berechnung kann gemäß Gleichung (3) erfolgen, wobei nunmehr die von Null verschiedene Inverse C0 –1 der Matrix C0 verwendet wird, die in Schritten 58 und 59 erzeugt wurde.at 60 a new image space covariance matrix C ρ is calculated. The calculation can be carried out according to equation (3), now using the non-zero inverse C 0 -1 of the matrix C 0 , which is used in steps 58 and 59 was generated.

Bei 61 wird überprüft, ob ein Abbruchkriterium erfüllt ist. Bei einer Ausgestaltung kann dazu überprüft werden, ob die bei 60 ermittelte Bildraum-Kovarianzmatrix Cρ eine vorgegebene Bedingung erfüllt oder ob die Änderungen in der Bildraum-Kovarianzmatrix Cρ von Iteration zu Iteration kleiner als ein Schwellenwert geworden sind.at 61 it is checked whether an abort criterion is met. In one embodiment can be checked to see if at 60 the image space covariance matrix C ρ satisfies a predetermined condition or whether the changes in the image space covariance matrix C ρ have become smaller than a threshold value from iteration to iteration.

Die vorgegebene Bedingung, deren Erfüllung bei 61 überprüft werden kann, kann beispielsweise darin bestehen, dass die Summe der Diagonalelemente der Bildraum-Kovarianzmatrix Cρ nach einer Projektion in den Raum, der den Voxeln in der RoI entspricht, kleiner als ein Schwellenwert ist. Dabei kann die Zwangsbedingung auferlegt werden, dass der Signalbeitrag aus der RoI nicht unterdrückt wird. Diese Bedingung kann ausgedrückt werden als Tr(RCρR) < SW. (21) The given condition, its fulfillment at 61 can be checked, for example, that the sum of the diagonal elements of the image space covariance matrix C ρ after a projection in the space corresponding to the voxels in the RoI is less than a threshold. In this case, the constraint condition can be imposed that the signal contribution from the RoI is not suppressed. This condition can be expressed as Tr (RC ρ R ) <SW. (21)

Bei der Überprüfung von Gleichung (21) kann als Zwangsbedingung berücksichtigt werden, dass die Verringerung von Signalbeiträgen von Voxeln außerhalb der RoI erwünscht ist, nicht jedoch eine Verringerung der Signale aus der RoI.When checking equation (21), it can be taken into account as a constraint that the reduction of signal contributions from voxels outside the RoI is desired, but not a reduction of the signals from the RoI.

Dabei ist in Gleichung (21) die Matrix R eine MR×M-Matrix, wobei MR die Anzahl von Voxeln in der RoI ist. Die Matrixeinträge der Matrix R sind nur 1 oder 0 und wählen aus der Bildraum-Kovarianzmatrix Cρ diejenigen Einträge aus, die einem Voxel der RoI zugeordnet sind. Die Matrix R ist so definiert, dass RR = I (22) ist, wobei auf der rechten Seite von Gleichung (22) I eine MR×MR-Einheitsmatrix ist.Here, in equation (21), the matrix R is an M R × M matrix, where M R is the number of voxels in the RoI. The matrix entries of the matrix R are only 1 or 0 and select from the image space covariance matrix C ρ those entries which are assigned to a voxel of the RoI. The matrix R is defined so that RR = I (22) is where on the right side of equation (22) I is an M R × M R unit matrix.

Falls bei 61 ermittelt wird, dass das Abbruchkriterium nicht erfüllt ist, kehrt das Verfahren für eine weitere Iteration zu 56 zurück.If at 61 if it is determined that the termination criterion is not met, the method returns for another iteration 56 back.

Falls bei 61 ermittelt wird, dass das Abbruchkriterium erfüllt ist, wird ein Anregungsprofil ermittelt, das der zuletzt ermittelten Matrix C0 entspricht.If at 61 is determined that the termination criterion is met, an excitation profile is determined, which corresponds to the last determined matrix C 0 .

Bei 62 wird dann eine MR-Datenerfassung durchgeführt, bei der ein räumlich nicht homogenes Anregungsprofil erzeugt wird. Das Anregungsprofil ist so gewählt, dass das erwartete Rauschen für Voxel in der RoI reduziert wird, ohne dass das Signal der Voxel der RoI reduziert wird. Dies wird durch eine Wahl des Anregungsprofils gemäß der Matrix C0, die in dem iterativen Verfahren ermittelt wurde, erreicht.at 62 Then, an MR data acquisition is performed, in which a spatially non-homogeneous excitation profile is generated. The excitation profile is chosen so that the expected noise for voxels in the RoI is reduced without reducing the signal of the voxels of the RoI. This is achieved by choosing the excitation profile according to the matrix C 0 , which was determined in the iterative method.

Bei der MR-Datenerfassung bei 62 können verschiedene Pulssequenzen eingesetzt werden. Vorteilhaft kann das Verfahren zur Ermittlung des Anregungsprofils für eine MR-Datenerfassung bei 62 eingesetzt werden, bei der echozeitabhängige Größen ermittelt werden. Ein Beispiel für eine derartig Messung ist die Erstellung von T2*-Karten.For MR data acquisition at 62 Different pulse sequences can be used. Advantageously, the method for determining the excitation profile for MR data acquisition at 62 can be used, are determined in the echo time-dependent quantities. An example of such a measurement is the creation of T 2 * cards.

Die MR-Datenerfassung bei 62, die mit dem nicht homogenen Anregungsprofil erfolgt, kann so durchgeführt werden, dass eine höhere Auflösung als mit der ersten MR-Datenerfassung bei 51 erzielt wird.The MR data acquisition at 62 performed with the non-homogeneous excitation profile can be performed so that a higher resolution than with the first MR data acquisition at 51 is achieved.

Das Abbruchkriterium, das bei dem Verfahren 50 bei Schritt 61 überprüft werden kann, wird nachfolgend für ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es können verschiedene Abbruchkriterien eingesetzt werden, die zu einer Verringerung des Rauschens in der RoI durch Unterdrückung der Signale von Voxeln außerhalb der RoI führen. Dabei wird zur besseren Darstellung angenommen, dass in Vektoren und Matrizen im Bildraum die ersten MR Voxel der RoI entsprechen. Diese Annahme beschränkt nicht die Allgemeinheit der Darstellung, da sie durch eine entsprechende Umnummerierung der Koordinaten immer erreicht werden kann.The termination criterion used in the process 50 at step 61 can be checked, will be explained in more detail for an embodiment. Various termination criteria can be used which result in a reduction of noise in the RoI by suppressing the signals from voxels outside the RoI. For better illustration, it is assumed that in vectors and matrices in the image space the first M R voxels correspond to the RoI. This assumption does not limit the generality of the representation, since it can always be achieved by a corresponding renumbering of the coordinates.

Unter der Annahme, dass die Außerdiagonalelemente von C0 –1 gleich 0 sind, ist

Figure 00290001
wobei X1 eine MR×MR-Matrix und X2 eine (M – MR)×(M – MR)-Matrix ist. MR bezeichnet dabei weiterhin die Anzahl der Voxel in der RoI. Die Matrizen X1 und X2 sind diagonal und weisen positive Matrixelemente entlang der Hauptdiagonalen auf. Die Matrixelemente liegen jeweils im Intervall von einschließlich 0 bis einschließlich 1.Assuming that the extra-diagonal elements of C 0 -1 are 0, then
Figure 00290001
where X1 is an M R × M R matrix and X2 is an (M-M R ) × (M-M R ) matrix. M R continues to denote the number of voxels in the RoI. The matrices X1 and X2 are diagonal and have positive matrix elements along the main diagonal. The matrix elements each lie in the interval from 0 to 1 inclusive.

Es kann eine Block-Darstellung der Matrix

Figure 00290002
definiert werden, wobei F11 eine MR×MR-Matrix, F21 eine MR×(M – MR)-Matrix, F12 eine (M – MR)×M-Matrix und F22 eine (M – MR)×(M – MR)-Matrix ist.It can be a block representation of the matrix
Figure 00290002
where F11 is an M R × M R matrix, F21 is an M R × (M-M R ) matrix, F 12 is an (M-M R ) × M matrix, and F22 is an (M-M R ) × (M - M R ) matrix.

Es kann eine Block-Darstellung der Selektionsmatrix R R = (I 0) (25) definiert werden, wobei in Gleichung (25) I eine MR×MR-Einheitsmatrix und 0 eine MR×(M – MR)-Nullmatrix ist.It can be a block representation of the selection matrix R R = (I 0) (25) in equation (25) I is an M R × M R unit matrix and 0 is an M R × (M-M R ) zero matrix.

Unter Verwendung der Block-Darstellung kann die Matrix auf der rechten Seite von Gleichung (21) dargestellt werden als

Figure 00300001
Using the block representation, the matrix on the right side of equation (21) can be represented as
Figure 00300001

Die Spur über diese Größe ist gegeben durch Tr(F11X1F11 + F21X2F21) = Tr(F11X1F11) + Tr(F21X2F21), (27) wobei der erste Term auf der rechten Seite von Gleichung (27) Beiträge zum Rauschen in der RoI, die von Voxeln aus der RoI hervorgerufen werden, und der zweite Term auf der rechten Seite von Gleichung (27) Beiträge zum Rauschen in der RoI, die von Voxeln außerhalb der RoI hervorgerufen werden, repräsentiert.The track over this size is given by Tr (F11X1F11 + F21X2F21 ) = Tr (F11X1F11 ) + Tr (F21X2F21 ), (27) where the first term on the right side of equation (27) is contributions to the noise in the RoI caused by voxels from the RoI and the second term on the right side of equation (27) contributions to the noise in the RoI, of voxels outside the RoI.

Eine Verringerung des ersten Terms auf der rechten Seite von Gleichung (27) ist allgemein nicht erwünscht, da er zu einer Verringerung des Signals aus der RoI führen würde. Jedoch kann der zweite Term auf der rechten Seite von Gleichung (27) verringert werden, um das Rauschen der Bilddaten in der RoI zu verringern.A reduction of the first term on the right of equation (27) is generally undesirable because it would result in a reduction of the signal from the RoI. However, the second term on the right side of equation (27) can be reduced to reduce the noise of the image data in the RoI.

Die Bedingung, dass die Spur von Gleichung (27) minimal wird, ohne den ersten Term auf der rechten Seite von Gleichung (27) zu verringern, kann dargestellt werden als

Figure 00300002
wobei κn = ΣF21m,nF21*m,n. (29) The condition that the trace of equation (27) becomes minimum without decreasing the first term on the right side of equation (27) can be represented as
Figure 00300002
in which κ n = ΣF21 m, n F21 * m, n . (29)

Die Größe κn repräsentiert eine Gewichtung für den Beitrag, den das n-te Voxel, das außerhalb der RoI liegt, zum Rauschen in den Bilddaten in der RoI (hier berechnet nach Gleichung (21)) liefert.The quantity κ n represents a weighting for the contribution that the nth voxel, which lies outside the RoI, to the noise in the image data in the RoI (calculated here according to equation (21)).

Die Größen κn hängen über Gleichung (24) von der Codiermatrix C und der k-Raum-Kovarianzmatrix C ab. Zur Wahl eines geeigneten Anregungsmusters können daher nach einer benutzerdefinierten Auswahl der RoI die Größen κn automatisch berechnet werden. Die Größen κn können graphisch ausgegeben werden, um dem Benutzer eine Auswahl eines geeigneten Anregungsprofils zu ermöglichen, bei der Voxel abhängig von dem ihnen zugeordneten κn unterdrückt werden können. Alternativ kann eine vollautomatische Auswahl eines Anregungsprofils abhängig von den κn erfolgen.The quantities κ n depend on the coding matrix C and the k-space covariance matrix C via equation (24). To select a suitable excitation pattern, therefore, the variables κ n can be calculated automatically after a user-defined selection of the RoI. The quantities κ n can be output graphically in order to allow the user to select a suitable excitation profile in which voxels can be suppressed depending on their associated κ n . Alternatively, a fully automatic selection of an excitation profile can be made dependent on the κ n .

Während unter Bezugnahme auf 4 ein iteratives Verfahren zur Bestimmung eines Anregungsprofils beschrieben wurde, können Abwandlungen des Verfahrens realisiert werden. Beispielsweise können unterschiedliche Abbruchkriterien eingesetzt werden. Der Matrix C0 –1 können je nach Anwendung der nachfolgenden MR-Datenerfassung unterschiedliche Zwangsbedingungen auferlegt werden.While referring to 4 An iterative method for determining an excitation profile has been described, modifications of the method can be realized. For example, different termination criteria can be used. Depending on the application of the subsequent MR data acquisition, different constraints can be imposed on the matrix C 0 -1 .

Während ein iteratives Verfahren zur Bestimmung eines Anregungsprofils eingesetzt werden kann, können bei weiteren Ausführungsbeispielen sequentiell mehrere Anregungsprofile rechnerisch bewertet werden. Eine Bewertung des Einflusses, den ein Anregungsprofil auf das resultierende Rauschen in Bilddaten aufweist, kann anhand von Gleichung (3) erfolgen. While an iterative method for determining an excitation profile can be used, in further embodiments sequentially several excitation profiles can be evaluated by calculation. An evaluation of the influence that an excitation profile has on the resulting noise in image data can be made by equation (3).

5 ist eine Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens 70 nach einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren kann mit der MR-Anlage 1 durchgeführt werden, wobei die Recheneinrichtung 19 für die Ermittlung des Anregungsprofils eingerichtet ist. 5 is a flowchart representation of a method 70 according to an embodiment. The procedure can be done with the MR system 1 be performed, wherein the computing device 19 is set up for the determination of the excitation profile.

Die MR-Datenerfassung bei 51, die Ermittlung der k-Raum-Kovarianzmatrix C bei 52 und die rechnerische Bestimmung der Matrix

Figure 00320001
bei 53 können wie bei dem Verfahren 50 von 4 durchgeführt werden.The MR data acquisition at 51 , the determination of the k-space covariance matrix C at 52 and the mathematical determination of the matrix
Figure 00320001
at 53 can as in the process 50 from 4 be performed.

Bei 71 wird eine für homogene Anregung erwartete Bildraum-Kovarianzmatrix Cρ gemäß Gleichung (20) berechnet.at 71 an image space covariance matrix C ρ expected for homogeneous excitation is calculated according to equation (20).

Bei 72 werden basierend auf der Bildraum-Kovarianzmatrix Cρ Voxel außerhalb der RoI ermittelt, die stark zum Signalrauschen in der RoI beitragen. Die Ermittlung derartiger Voxel kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Beispielsweise können alle Voxel k außerhalb der RoI identifiziert werden, für die für wenigstens ein Voxel j innerhalb der RoI das Außerdiagonalelement der Bildraum-Kovarianzmatrix Cρ größer als ein Schwellenwert SW1 ist, |Cρ k,j| > SW1. (30) at 72 are determined based on the image space covariance matrix C ρ voxels outside the RoI, which strongly contribute to the signal noise in the RoI. The determination of such voxels can be done in different ways. For example, all voxels k outside the RoI can be identified for which for at least one voxel j within the RoI the extradiagonal element of the image space covariance matrix C ρ is greater than a threshold value SW1, | C ρ k, j | > SW1. (30)

Bei einer weiteren Ausgestaltung können alle Voxel außerhalb der RoI identifiziert werden, für die der in Gleichung (29) definierte Gewichtungsfaktor κn, der den Beitrag des Voxels n außerhalb der RoI für das Rauschen der Bilddaten in der RoI quantifiziert, größer als ein Schwellenwert ist.In another embodiment, all voxels outside of the RoI for which the weighting factor κ n defined in equation (29) that quantifies the contribution of the voxel n outside the RoI to the noise of the image data in the RoI is greater than a threshold ,

Bei 73 kann abhängig von den bei 72 ermittelten Voxeln außerhalb der RoI ein Anregungsprofil gewählt werden. Das Anregungsprofil kann so gewählt werden, dass die Amplitude des Anregungsprofils an den bei 72 ermittelten Voxeln außerhalb der RoI unterdrückt ist. Das Anregungsprofil bei 72 kann unter verschiedenen Zwangsbedingungen gewählt werden. Beispielsweise kann als Zwangsbedingung auferlegt werden, dass die Amplitude des Anregungsprofils in der RoI keine Nullstelle haben darf.at 73 may depend on the at 72 determined voxels outside the RoI be selected an excitation profile. The excitation profile can be selected so that the amplitude of the excitation profile of the at 72 detected voxels outside the RoI is suppressed. The excitation profile at 72 can be chosen under different constraints. For example, it can be imposed as a constraint that the amplitude of the excitation profile in the RoI must not have a zero.

Bei 74 wird rechnerisch die Bildraum-Kovarianzmatrix Cρ ermittelt, die für das bei 73 gewählte Anregungsprofil resultieren würde. Die rechnerische Ermittlung der Bildraum-Kovarianzmatrix Cρ kann gemäß Gleichung (3) erfolgen.at 74 is calculated, the image space covariance matrix C ρ determined for the at 73 selected excitation profile would result. The mathematical determination of the image space covariance matrix C ρ can be carried out according to equation (3).

Bei 75 wird überprüft, ob ein Abbruchkriterium erfüllt ist. Die Überprüfung bei 75 kann wie Schritt 61 des Verfahrens 50 von 4 durchgeführt werden. Insbesondere kann bei 75 überprüft werden, ob der Beitrag von Voxeln außerhalb der RoI zum Signalrauschen von Voxeln innerhalb der RoI kleiner als ein Schwellenwert ist.at 75 it is checked whether an abort criterion is met. The review at 75 can like step 61 of the procedure 50 from 4 be performed. In particular, at 75 check whether the contribution of voxels outside the RoI to the signal noise of voxels within the RoI is less than a threshold.

Falls bei 75 ermittelt wird, dass das Abbruchkriterium nicht erfüllt ist, kehrt das Verfahren zu 73 zurück.If at 75 If it is determined that the termination criterion is not fulfilled, the method returns 73 back.

Falls bei 75 ermittelt wird, dass das Abbruchkriterium erfüllt ist, wird bei 76 eine MR-Datenerfassung durchgeführt, bei der das räumlich nicht homogene Anregungsprofil erzeugt wird. Das Anregungsprofil ist so gewählt, dass das erwartete Signalrauschen für Voxel in der RoI reduziert wird, ohne dass der Signalbeitrag aus der RoI selbst reduziert wird. Bei der MR-Datenerfassung bei 75 können verschiedene Pulssequenzen eingesetzt werden. Vorteilhaft kann das Verfahren zur Ermittlung des Anregungsprofils für eine MR-Datenerfassung bei 62 eingesetzt werden, bei der echozeitabhängige Größen ermittelt werden. Ein Beispiel für eine derartige Messung ist die MR-Datenerfassung zur Erstellung von T2*-Karten.If at 75 it is determined that the termination criterion is met, is at 76 performed an MR data acquisition, in which the spatially non-homogeneous excitation profile is generated. The excitation profile is chosen so that the expected signal noise for voxels in the RoI is reduced, without the signal contribution from the RoI itself being reduced. For MR data acquisition at 75 Different pulse sequences can be used. Advantageously, the method for determining the excitation profile for MR data acquisition at 62 can be used, are determined in the echo time-dependent quantities. An example of such a measurement is the MR data acquisition for the creation of T 2 * cards.

Bei dem Verfahren von 5 wird die Wahl des Anregungsprofils in heuristischer Weise durch die Außerdiagonalelemente der Bildraum-Kovarianzmatrix Cρ geleitet. Diese erlauben die Ermittlung von Voxeln außerhalb der RoI, die das Rauschen für Voxel in der RoI signifikant erhöhen. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann eine Gruppe möglicher Anregungsprofile rechnerisch bewertet werden, ohne dass vorab Voxel identifiziert werden, das Rauschen für Voxel in der RoI signifikant erhöhen. Die Bewertung kann dabei wieder die rechnerische Ermittlung von Diagonalelementen der Bildraum-Kovarianzmatrix Cρ beinhalten.In the process of 5 the selection of the excitation profile is heuristically guided by the extradiagonal elements of the image space covariance matrix C ρ . These allow the detection of voxels outside the RoI that significantly increase the noise for voxels in the RoI. In further embodiments, a group of possible excitation profiles may be computationally evaluated without voxels in advance can significantly increase the noise for voxels in the RoI. The evaluation can again include the computational determination of diagonal elements of the image space covariance matrix C ρ .

Die Gruppe von Funktionen, die im Hinblick auf das resultierende Rauschen in Bilddaten der RoI bewertet werden, kann unter Berücksichtigung der Anordnung der Anregungsspulen gewählt werden. Beispielsweise können als Funktion des Ortes sinus- oder cosinusförmig variierende Funktionen bewertet werden. Im k-Raum können derartige Funktionen, mit denen die Anregungsamplitude örtlich moduliert ist, dargestellt werden als Paar von Anregung bei den Wellenvektoren k1 und k2 = –k1. Die Gruppe von zu testenden Anregungsprofilen kann weiter verringert werden durch die Berücksichtigung von Zwangsbedingungen. Beispielsweise sollte das Anregungsprofil keine Nullstelle innerhalb der RoI haben. Dadurch wird eine untere Schranke für k1 bestimmt. Ähnlich kann eine untere Schranke für k1 aus der Zwangsbedingung folgen, dass die Amplitude des Anregungsprofils über die RoI eine relative Veränderung aufweist, die kleiner als ein Schwellenwert ist. Zusätzlich oder alternativ kann gefordert werden, dass die Modulationsvektoren k1 und k2 = –k1 parallel zur Phasenkodierrichtung sind.The group of functions which are evaluated in terms of the resulting noise in image data of the RoI can be selected in consideration of the arrangement of the excitation coils. For example, sinusoidal or cosinusoid varying functions may be evaluated as a function of location. In k-space, such functions with which the excitation amplitude is locally modulated can be represented as a pair of excitations at the wave vectors k 1 and k 2 = -k 1 . The set of excitation profiles to be tested can be further reduced by considering constraints. For example, the excitation profile should have no root within the RoI. This determines a lower bound for k 1 . Similarly, a lower bound for k 1 may result from the constraint that the amplitude of the excitation profile across RoI has a relative change less than a threshold. Additionally or alternatively, it may be required that the modulation vectors k 1 and k 2 = -k 1 are parallel to the phase encoding direction.

6 ist eine Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens 80 nach einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren kann mit der MR-Anlage 1 durchgeführt werden, wobei die Recheneinrichtung 19 für die Ermittlung des Anregungsprofils eingerichtet ist. 6 is a flowchart representation of a method 80 according to an embodiment. The procedure can be done with the MR system 1 be performed, wherein the computing device 19 is set up for the determination of the excitation profile.

Die MR-Datenerfassung bei 51 und die Ermittlung der k-Raum-Kovarianzmatrix C bei 52 können wie bei dem Verfahren 50 von 4 durchgeführt werden.The MR data acquisition at 51 and the determination of the k-space covariance matrix C at 52 can as in the process 50 from 4 be performed.

Bei 81 wird ein Modulationsvektor oder ein Paar von Modulationsvektoren gewählt, die die örtliche sinus- oder cosinusförmige Modulation des Anregungsprofils definieren. Die Auswahl des Modulationsvektors bzw. der Modulationsvektoren kann abhängig von Zwangsbedingungen erfolgen. Dabei kann die Auswahl des Modulationsvektors bzw. der Modulationsvektoren so erfolgen, dass das Anregungsprofil keine Nullstelle innerhalb der RoI hat. Die Auswahl des Modulationsvektors bzw. der Modulationsvektoren kann so erfolgen, dass die Amplitude des Anregungsprofils über die RoI eine relative Veränderung aufweist, die kleiner als ein Schwellenwert ist. Die Auswahl des Modulationsvektors bzw. der Modulationsvektoren kann so erfolgen, dass der Modulationsvektor bzw. die Modulationsvektoren parallel zur Phasenkodierrichtung sind.at 81 a modulation vector or a pair of modulation vectors is chosen which define the local sinusoidal or cosine modulation of the excitation profile. The selection of the modulation vector or of the modulation vectors can be effected as a function of constraints. In this case, the selection of the modulation vector or of the modulation vectors can take place in such a way that the excitation profile has no zero point within the RoI. The selection of the modulation vector or of the modulation vectors can be carried out in such a way that the amplitude of the excitation profile has a relative change over the RoI which is smaller than a threshold value. The selection of the modulation vector or of the modulation vectors can be carried out such that the modulation vector or the modulation vectors are parallel to the phase coding direction.

Bei 82 wird die Matrix C0 bzw. deren Inverses C0 –1 bestimmt, die dem bei 81 gewählten Anregungsprofil entspricht.at 82 the matrix C 0 or its inverse C 0 -1 is determined 81 corresponds to selected excitation profile.

Bei 83 wird rechnerisch die Bildraum-Kovarianzmatrix Cρ ermittelt, die für das Anregungsprofil resultieren würde. Die rechnerische Ermittlung der Bildraum-Kovarianzmatrix Cρ kann gemäß Gleichung (3) erfolgen.at 83 is calculated, the image space covariance matrix C ρ determined that would result for the excitation profile. The mathematical determination of the image space covariance matrix C ρ can be carried out according to equation (3).

Bei 84 wird überprüft, ob ein Abbruchkriterium erfüllt ist. Die Überprüfung bei 84 kann wie Schritt 61 des Verfahrens 50 von 4 durchgeführt werden. Insbesondere kann bei 84 überprüft werden, ob der Beitrag von Voxeln außerhalb der RoI zum Signalrauschen von Voxeln innerhalb der RoI kleiner als ein Schwellenwert ist.at 84 it is checked whether an abort criterion is met. The review at 84 can like step 61 of the procedure 50 from 4 be performed. In particular, at 84 check whether the contribution of voxels outside the RoI to the signal noise of voxels within the RoI is less than a threshold.

Falls bei 84 ermittelt wird, dass das Abbruchkriterium nicht erfüllt ist, kehrt das Verfahren zu 81 zurück.If at 84 If it is determined that the termination criterion is not fulfilled, the method returns 81 back.

Falls bei 84 ermittelt wird, dass das Abbruchkriterium erfüllt ist, wird bei 85 eine MR-Datenerfassung durchgeführt, bei der das räumlich nicht homogene Anregungsprofil erzeugt wird. Das Anregungsprofil ist mit dem bei 81 zuletzt gewählten Vektor sinus- oder cosinusförmig moduliert. Das Anregungsprofil ist so gewählt, dass das erwartete Signalrauschen für Voxel in der RoI reduziert wird, ohne dass der Signalbeitrag aus der RoI selbst reduziert wird. Bei der MR-Datenerfassung bei 85 können verschiedene Pulssequenzen eingesetzt werden. Vorteilhaft kann das Verfahren zur Ermittlung des Anregungsprofils für eine MR-Datenerfassung bei 85 eingesetzt werden, bei der echozeitabhängige Größen ermittelt werden.If at 84 it is determined that the termination criterion is met, is at 85 performed an MR data acquisition, in which the spatially non-homogeneous excitation profile is generated. The excitation profile is with the at 81 last selected vector is modulated sinusoidally or cosinusoidally. The excitation profile is chosen so that the expected signal noise for voxels in the RoI is reduced, without the signal contribution from the RoI itself being reduced. For MR data acquisition at 85 Different pulse sequences can be used. Advantageously, the method for determining the excitation profile for MR data acquisition at 85 can be used, are determined in the echo time-dependent quantities.

Während Verfahren und Vorrichtungen nach Ausführungsbeispielen beschrieben wurden, können Abwandlungen bei weiteren Ausführungsbeispielen realisiert werden.While methods and devices have been described in accordance with embodiments, modifications may be made in other embodiments.

Beispielsweise können bei weiteren Ausführungsformen andere Gruppen von Anregungsprofilen als sinus- oder cosinusförmig modulierte Profile im Hinblick auf das resultierende Rauschen der Bilddaten bewertet werden. Es ist auch möglich, in einem ersten Schritt eine heuristische Ermittlung von zu unterdrückenden Voxeln wie unter Bezugnahme auf 5 beschrieben durchzuführen und anschließend die so gewonnene Information zur Auswahl einer zu testenden Gruppe von Anregungsprofilen gemäß dem Verfahren von 6 oder als Information zur Verwendung bei dem iterativen Verfahren von 4 einzusetzen.For example, in other embodiments, other groups of excitation profiles may be evaluated as sinusoidal or cosinusoid modulated profiles with respect to the resulting noise of the image data. It is also possible, in a first step, to perform a heuristic determination of voxels to be suppressed, as with reference to FIG 5 described and then the information thus obtained for selecting a group of excitation profiles to be tested according to the method of 6 or as information for use in the iterative method of 4 use.

Während Ausführungsbeispiele zur Festlegung eines Anregungsprofils für die anschließende Verwendung bei der Vermessung echozeitabhängiger Größen beschrieben wurden, können bei weiteren Ausführungsbeispielen die Verfahren und Vorrichtungen auch zur Ermittlung eines Anregungsprofils zur Verwendung bei anderen MR-Sequenzen eingerichtet sein.While exemplary embodiments for determining an excitation profile for the subsequent use in the measurement of echo-time-dependent variables have been described, in other exemplary embodiments the methods and devices can also be set up for determining an excitation profile for use with other MR sequences.

Claims (19)

Verfahren zum Festlegen von Anregungsparametern, insbesondere zum Festlegen eines Anregungsprofils (41), für eine MR-Bildgebung, bei der eine parallele Anregung mit mehreren Sendekanälen (15a, 15b, 16) und eine parallele Datenerfassung mit mehreren Empfangskanälen (2225) erfolgt, wobei Elemente einer k-Raum-Kovarianzmatrix für Signalrauschen in k-Raum-Daten, die bei einer Datenerfassung an einem Untersuchungsobjekt (11) mit den mehreren Empfangskanälen (2225) erfasst werden, ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass für mehrere Voxel (32) des Untersuchungsobjekts (11) rechnerisch Elemente wenigstens einer Bildraum-Kovarianzmatrix abhängig von der k-Raum-Kovarianzmatrix ermittelt werden, und dass die Anregungsparameter (41) abhängig von den ermittelten Elementen der wenigstens einen Bildraum-Kovarianzmatrix festgelegt werden.Method for specifying excitation parameters, in particular for specifying an excitation profile ( 41 ), for an MR imaging in which a parallel excitation with several transmission channels ( 15a . 15b . 16 ) and parallel data acquisition with multiple receive channels ( 22 - 25 ), wherein elements of a k-space covariance matrix for signal noise in k-space data, which in a data acquisition at an examination object ( 11 ) with the plurality of receiving channels ( 22 - 25 ), characterized in that for a plurality of voxels ( 32 ) of the examination subject ( 11 ) computationally elements of at least one image space covariance matrix are determined as a function of the k-space covariance matrix, and that the excitation parameters ( 41 ) are determined depending on the determined elements of the at least one image space covariance matrix. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Anregungsparameter vor der MR-Datenerfassung bekannte Prior-Informationen repräsentieren oder beeinflussen, von denen die Bildraum-Kovarianzmatrix abhängt, wobei die Anregungsparameter so ermittelt werden, dass die Elemente der Bildraum-Kovarianzmatrix eine vorgegebene Bedingung erfüllen.Method according to claim 1, wherein the excitation parameters prior to MR data acquisition represent or influence known prior information on which the image space covariance matrix depends, wherein the excitation parameters are determined so that the elements of the image space covariance matrix satisfy a predetermined condition. Verfahren nach Anspruch 2, wobei zum Festlegen der Anregungsparameter Kovarianzen der Prior-Informationen so ermittelt werden, dass Geometriefaktoren für Voxel in einer Region of Interest, RoI, (32) des Untersuchungsobjekts (11) im Vergleich zu einer homogenen Anregung verringert werden.Method according to Claim 2, in which covariances of the prior information are determined in order to determine the excitation parameters such that geometry factors for voxels in a region of interest, RoI, ( 32 ) of the examination subject ( 11 ) are reduced compared to a homogeneous excitation. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei zum Festlegen der Anregungsparameter eine Kovarianzmatrix der Prior-Informationen bestimmt wird, für die die Elemente der Bildraum-Kovarianzmatrix im Vergleich zu einer homogenen Anregung verringert werden.The method of claim 2 or 3, wherein for determining the excitation parameters, a covariance matrix of the prior information is determined for which the elements of the image space covariance matrix are reduced compared to a homogeneous excitation. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Bestimmen der Kovarianzmatrix der Prior-Informationen ein Lösen der Gleichung
Figure 00380001
umfasst, wobei C0 die Kovarianzmatrix der Prior-Informationen, E die Codiermatrix, C die k-Raum-Kovarianzmatrix, Dρ eine Bildraum-Kovarianzmatrix, deren Elemente eine vorgegebene Bedingung erfüllen, und I eine Einheitsmatrix bezeichnet.
The method of claim 4, wherein determining the covariance matrix of the prior information results in solving the equation
Figure 00380001
where C 0 denotes the covariance matrix of the prior information, E the coding matrix, C the k-space covariance matrix, D ρ a picture space covariance matrix whose elements satisfy a predetermined condition, and I denotes a unit matrix.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2-5, wobei Kovarianzen der Prior-Informationen in einem iterativen Verfahren bestimmt werden.Method according to one of claims 2-5, wherein covariances of the prior information are determined in an iterative method. Verfahren nach einem der Ansprüche 2–6, wobei Kovarianzen der Prior-Informationen unter Zwangsbedingungen automatisch rechnerisch bestimmt werden.Method according to one of claims 2-6, wherein covariances of the prior information under compulsory conditions are determined automatically by calculation. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für mehrere Sätze der Anregungsparameter rechnerisch die Elemente der Bildraum-Kovarianzmatrix, die dem entsprechenden Satz von Anregungsparametern zugeordnet sind, ermittelt werden, wobei die Anregungsparameter für die MR-Bildgebung abhängig von den für die mehreren Sätze der Anregungsparameter jeweils ermittelten Elementen der Bildraum-Kovarianzmatrix festgelegt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein, for several sets of excitation parameters, the components of the image space covariance matrix associated with the corresponding set of excitation parameters are computationally determined, wherein the excitation parameters for the MR imaging are determined as a function of the elements of the image space covariance matrix respectively determined for the several sets of the excitation parameters. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die mehreren Sätze der Anregungsparameter mehreren Anregungsprofilen (41), insbesondere mehreren als Funktion des Ortes sinus- oder cosinusförmig modulierten Anregungsprofilen, entsprechen.The method of claim 8, wherein the plurality of sets of excitation parameters are multiple excitation profiles ( 41 ), in particular a plurality of excitation profiles modulated sinusoidally or cosinusoidally as a function of the location. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Außerdiagonalelemente der wenigstens einen Bildraum-Kovarianzmatrix ermittelt und daraus Voxel (33) des Untersuchungsobjekts (11) bestimmt werden, deren Beitrag zum Rauschen in Bilddaten für Voxel einer Region of Interest, RoI, (32) des Untersuchungsobjekts (11) einen Schwellenwert übersteigt. Method according to one of the preceding claims, wherein extra-diagonal elements of the at least one image space covariance matrix are determined and from them voxels ( 33 ) of the examination subject ( 11 ) whose contribution to the noise in image data for voxels of a region of interest, RoI, ( 32 ) of the examination subject ( 11 ) exceeds a threshold. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Festlegen eines Anregungsprofils (41) ein Ermitteln von Anregungsparametern derart umfasst, dass eine von Diagonalelementen der Bildraum-Kovarianzmatrix, die Voxeln einer Region of Interest, RoI, (32) des Untersuchungsobjekts entsprechen, abhängige Bewertungsfunktion minimiert wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the definition of an excitation profile ( 41 ) comprises determining excitation parameters such that one of diagonal elements of the image space covariance matrix, the voxels of a region of interest, RoI, ( 32 ) of the examination subject, dependent evaluation function is minimized. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Festlegen eines Anregungsprofils (41) ein Ermitteln eines Anregungsprofils (41) derart, dass die für mehrere Anregungsprofil4 ausgewertete Bewertungsfunktion Tr(RCρR) minimiert wird, umfasst, wobei Tr den Spur-Operator, Cρ die Bildraum-Kovarianzmatrix für das jeweilige Anregungsprofil und R einen Projektionsoperator für die RoI bezeichnet, wobei die Minimierung unter der Zwangsbedingung erfolgt, dass Signale aus der RoI (32) nicht verringert werden.The method of claim 11, wherein defining an excitation profile ( 41 ) determining an excitation profile ( 41 ) such that the evaluation function evaluated for several excitation profiles4 Tr (RC ρ R ) where Tr denotes the track operator, C ρ denotes the image space covariance matrix for the respective excitation profile and R denotes a projection operator for the RoI, the minimization taking place under the constraint that signals from the RoI ( 32 ) can not be reduced. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ermittelten Elemente der k-Raum-Kovarianzmatrix Kovarianzen von mit unterschiedlichen Aufnahmespulen (22, 23) erfassten k-Raum-Daten umfassen.Method according to one of the preceding claims, wherein the determined elements of the k-space covariance matrix covariances of different receiving coils ( 22 . 23 ) comprise k-space data. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mit dem Verfahren das Anregungsprofil (41) für eine MR-Bildgebung zur Messung echozeitabhängiger Größen, insbesondere für eine Multi-Echo-Bildgebungssequenz, ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein with the method the excitation profile ( 41 ) for MR imaging for measuring echo-time dependent quantities, in particular for a multi-echo imaging sequence. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anregungsparameter so ermittelt werden, dass für unterschiedliche Echozeiten unterschiedliche Anteile des erfassten MR-Bildes unterdrückt sind.Method according to one of the preceding claims, wherein the excitation parameters are determined so that different portions of the detected MR image are suppressed for different echo times. Vorrichtung zum Festlegen von Anregungsparametern, insbesondere zum Festlegen eines Anregungsprofils (41), für eine MR-Bildgebung, bei der eine parallele Anregung mit mehreren Sendekanälen (15a, 15b, 16) und eine parallele Datenerfassung mit mehreren Empfangskanälen (2225) erfolgt, umfassend: eine Schnittstelle (26) zum Empfangen von bei einer Datenerfassung an einem Untersuchungsobjekt (11) mit den mehreren Empfangskanälen (2225) erfassten k-Raum-Daten, und eine elektronische Recheneinrichtung (19), die eingerichtet ist, – um Elemente einer k-Raum-Kovarianzmatrix für Signalrauschen in den mit den mehreren Empfangskanälen (2225) erfassten k-Raum-Daten zu ermitteln, – um für mehrere Voxel (32) des Untersuchungsobjekts (11) rechnerisch Elemente wenigstens einer Bildraum-Kovarianzmatrix abhängig von der k-Raum-Kovarianzmatrix zu ermitteln, und – um die Anregungsparameter abhängig von den ermittelten Elementen der wenigstens einen Bildraum-Kovarianzmatrix automatisch festzulegen.Device for determining excitation parameters, in particular for determining an excitation profile ( 41 ), for an MR imaging in which a parallel excitation with several transmission channels ( 15a . 15b . 16 ) and parallel data acquisition with multiple receive channels ( 22 - 25 ), comprising: an interface ( 26 ) for receiving at a data acquisition on an examination object ( 11 ) with the plurality of receiving channels ( 22 - 25 ) recorded k-space data, and an electronic computing device ( 19 ), which is set up - to include elements of a k-space covariance matrix for signal noise in the multi-channel (s) ( 22 - 25 ) to determine acquired k-space data, - for several voxels ( 32 ) of the examination subject ( 11 ) computationally determine elements of at least one image space covariance matrix as a function of the k-space covariance matrix, and - automatically determine the excitation parameters as a function of the determined elements of the at least one image space covariance matrix. Vorrichtung nach Anspruch 16, welche zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2–15 eingerichtet ist.Apparatus according to claim 16, arranged for carrying out a method according to any one of claims 2-15. Magnetresonanzanlage zur MR-Bildgebung, umfassend – eine Anregungseinrichtung (15a, 15b, 16) mit mehreren Sendekanälen (15a, 15b, 16), die zur steuerbaren Erzeugung eines räumlich variierenden Anregungsprofils (41) eingerichtet ist, – eine Empfangseinrichtung (2225) mit mehreren Empfangskanälen (2225) zur MR-Datenerfassung nach einer Anregung, und – eine mit der Anregungseinrichtung (15a, 15b, 16) gekoppelte Vorrichtung (18, 19) nach Anspruch 16 oder 17 zum Steuern der Anregungseinrichtung.Magnetic resonance system for MR imaging, comprising - an excitation device ( 15a . 15b . 16 ) with several transmission channels ( 15a . 15b . 16 ) for the controllable generation of a spatially varying excitation profile ( 41 ), - a receiving device ( 22 - 25 ) with several receiving channels ( 22 - 25 ) for MR data acquisition after an excitation, and - one with the excitation device ( 15a . 15b . 16 ) coupled device ( 18 . 19 ) according to claim 16 or 17 for controlling the excitation means. Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer programmierbaren Vorrichtung (18, 19) einer Magnetresonanzanlage (1) ladbar ist, wobei das Computerprogramm eine Folge von Steuerbefehlen umfasst, die bei Ausführung durch die Vorrichtung (18, 19) der Magnetresonanzanlage die Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–15 veranlassen.Computer program, which directly into a memory of a programmable device ( 18 . 19 ) of a magnetic resonance system ( 1 ), the computer program being a sequence of control commands when executed by the device ( 18 . 19 ) cause the magnetic resonance system, the apparatus for performing a method according to any one of claims 1-15.
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