DE3853353T2 - Verfahren und Anordnung zum Erzeugen verschachtelter Mehrscheiben-Mehrecho-Impulsfolgen für Bilderzeugung mittels magnetischer Resonanz. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Kernspinresonanzverteilung aus Kernspinresonanzsignalen, die in einem Körper erzeugt werden, der sich in einem statischen und homogenen Magnetfeld befindet, wobei die Kernspinresonanzsignale in Untergebieten des Körpers durch Anlegen selektiver Impulsfolgen erzeugt werden, und jede Impulsfolge folgende Elemente enthält:
• - einen selektiven elektromagnetischen Hf-Erregerimpuls zum Erregen von Kernspins in einem Untergebiet, der vor
• - einem oder mehreren Magnetfeldgradienten angelegt wird, die dem homogenen Magnetfeld überlagert sind, und
• - wenigstens einen elektromagnetischen Hf-Echoimpuls zum Erzeugen eines Resonanzsignals aus den erregten Kernspins,
• - worin wenigstens einer der Magnetfeldgradienten in der Amplitude oder in der Richtung zwischen selektiven Impulsfolgen für ein spezifisches Untergebiet abänderbar ist,
• - die Impulsfolgen einige Male für verschiedene Werte der änderbaren Magnetfeldgradienten wiederholt werden, und
• - anschließend die Kernspinmagnetisationsverteilung aus den erzeugten Resonanzsignalen bestimmt wird.
• Die Erfindung bezieht sich eben falls auf eine Anordnung zum Bestimmen einer Kernspinresonanzverteilung aus in einem Körper zu erzeugenden Kernspinresonanzsignalen, die folgende Elemente enthält:
• - Mittel zum Erzeugen eines statischen und homogenen Magnetfelds,
• - Mittel zum Erzeugen selektiver elektromagnetischer Hf-Impulse,
• - Mittel zum Erzeugen wenigstens eines Magnetfeldgradienten, dessen Amplitude oder Richtung abänderbar ist,
• - Steuermittel zum Steuern der Mittel zum Erzeugen der selektiven elektromagnetischen Hf-Impulse und der Mittel zum Erzeugen wenigstens eines Magnetfeldgradienten,
• - Mittel zum Empfangen, Detektieren und Abtasten der Kernspinresonanzsignale, und
• - Bearbeitungsmittel, die programmierte Rechen mittel zum Bestimmen der Kernspinresonanzverteilung aus den abgetasteten Resonanzsignalen enthalten.
• Ein Verfahren und eine Anordnung dieser Art sind aus US-A 4 665 367 bekannt. Mit einem derartigen Verfahren und in einer derartigen Anordnung wird ein zu untersuchender Körper in einem statischen homogenen Magnetfeld BO angeordnet, dessen Richtung mit der z-Achse eines statischen kartesischen Koordinatensystems (x, y, z) zusammenfällt. Unter dem Einfluß des Magnetfelds wird ein geringer Überschuß der Kernspins im Körper auf dieselbe Weise in bezug auf den theoretisch möglichen Sättigungswert (alles Kernspins) durch die Wärmebewegung gerichtet. Aus einem makroskopischen Blickpunkt gesehen muß der geringe Überschuß als eine Magnetisierung M des Körpers oder als eine geringfügige Polarisation der Kernspins betrachtet werden. Nach dem Bestrahlen des im Magnetfeld angeordneten Körpers mit einem elektromagnetischen Hf-Impuls, die eine vorgegebene Frequenz haben soll, wird das Gleichgewicht der Magnetisierung M derart gestört, daß er eine Präzessionsbewegung um das Magnetfeld B&sub0; ausführt. Wenn die Präzessionsbewegung anhand eines kartesischen Koordinatensystems betrachtet wird (x', y', z'), das sich in derselben Richtung dreht und dessen z'-Achse mit der z-Achse des statischen kartesischen Koordinatensystems zusammenfällt, und wenn die Winkelgeschwindigkeit des kartesischen Koordinatensystems mit derselben Drehungsrichtung gleich der Winkelfrequenz ω des elektromagnetischen Hf-Impulses gewählt wird, wird davon ausgegangen, daß die Magnetisierung M ein Vektor ist, wenn die Winkelfrequenz ,ω des elektromagnetischen Hf-Impulses gleich der Resonanzfrequenz ω&sub0; der Kernspins ist, und dieser Vektor bewegt sich dabei unter dem Einfluß der Bestrahlung in einer Ebene senkrecht zur Bestrahlungsrichtung. Die Komponente der Magnetisierung M senkrecht auf die z-Achse, die sog. Quermagnetisierung, erzeugt nach der Bestrahlung ein Resonanzsignal. Für die Resonanzfrequenz ω&sub0; gilt die sog. Larmor-Gleichung ,ω&sub0; = Gamma.B&sub0;, wenn Gamma das gyromagnetische Verhältnis beispielsweise von Protonen ist. Der Drehwinkel der Magnetisierung M, und daher die Größe des Resonanzsignals wird durch das Gebiet unterhalb des elektromagnetischen Hf-Impulses bestimmt. Ein elektromagnetischer Hf-Impuls, der die Magnetisierung M über 90º im statischen Koordinatensystem dreht, wird nachstehend mit 90º-Impuls bezeichnet. Nach der Bestrahlung relaxiert die Magnetisierung M mit einer Zeitkonstante T&sub1;, der sog. Längsrelaxationszeit, bis sie den Gleichgewichtszustand erreicht. Eine weitere Zeitkonstante ist die sog. Querrelaxationszeit T&sub2;, die die Zeitkonstante ist, die das Abklingen der Quermagnetisation angibt. In praktischen Fällen klingt die Quermagnetisation mit einer Zeitkonstante T&sub2;* ab, die im wesenflichen kleiner ist als T&sub2; durch die Phasendrehung unter dem Einfluß unausweichlich vorhandener Feldhomogenitäten. Jedoch können in der Relaxation mit T&sub2; immer Resonanzsignale durch Neuphasierung erhalten werden. Durch das Anlegen von Magnetfeldgradienten Gx, Gy und Gz an das Magnetfeld B&sub0;, wobei die Feldrichtungen der Gradienten dem des Magnetfelds B&sub0; entsprechen und ihre Gradientenrichtungen sich senkrecht aufeinander erstrecken, kann ein ortsabhängiges Magnetfeld B = B&sub0; + Gx. x + Gy. y + Gz. z erzeugt werden. Die Us-Patentschrift US 4 665 367 gibt jetzt eine Beschreibung, auf welche Weise Resonanzsignale in Untergebieten des Körpers mittels selektiver Impulsfolgen erzeugbar sind. Selektive Impulsfolgen sind Impulsfolgen, in denen Erregerimpulse auftreten, die nur die Kernspins eines Untergebiets bei einem Gradienten und nicht die Kernspins anderer Untergebiete erregen. Die Erregerimpulse bestreichen dabei ein Larmor-Frequenzgebiet, das einem örtlichen Feld zugeordnet ist. Der die Wahl auslösende Gradient wird zusammen mit den elektromagnetischen Hf- Impulsen mit dem Wahlgradient (beispielsweise Gz) bezeichnet. In Fig. 3 und 10 der US-Patentschrift US 4 665 367 zeigen selektives Erregen für Untergebiete (Mehrscheiben) bzw. geeignete Impulsfolgen. Für 16 Untergebiete werden Resonanzsignale gesammelt, wobei inzwischen die Amplitude eines oder zweier Magnetfeldgradienten geändert wird bzw. werden (für 2D- bzw. 3D-Abbildung). Im vorliegenden Beispiel können 4 Resonanzsignale in jeder Wartezeit erzeugt werden, die für die Relaxation der Magnetisierung nach dem Gleichgewichtszustand erforderlich ist. In diesem Fall sind 4 Wartezeiten zum Erzeugen eines Resonanzsignals für alle 16 Untergebiete erforderlich. Durch mehrmaliges Wiederholen der Folge (beispielsweise 256-mal) währenddessen Gy geändert wird, kann eine ausreichende Anzahl von Resonanzsignalen zum Bestimmen, beispielsweise für jedes Untergebiet, einer Kernspinresonanzverteilung für Abtastwerte der jeweiligen Resonanzsignale beispielsweise mittels 2D-Fourier-Transformation (Fourier-Zeugmatographie) gesammelt werden. Durch Wiederholung der Folge ebenfalls unter Änderung von Gz kann die 3D- Fourier-Transformation angelegt werden, um eine 3D-Kernspinresonanzverteilung im Körper zu bestimmen. Normalerweise wird es wünschenswert sein, Kernspinresonanzverteilungen einer Anzahl von Untergebieten (beispielsweise von Scheiben) des Körpers zu bilden, und ebenfalls ihre Bilder, in denen eine T&sub1;-Gewichtungsoperation (T&sub1;- Kontrast) und eine T&sub2;-Gewichtungsoperation (T&sub2;-Kontrast) durchgeführt wird. Beispielsweise müssen dabei verschiedene Echozeiten für T2-Gewichtung und verschiedene Impulsfolgewiederholungszeiten und/oder Inversionsimpulse für T&sub1; - Gewichtung verwendet werden. Die Echozeit ist die Ablaufzeit zwischen der Erzeugung des Erregerimpulses und dem Auftreten eines Echoresonanzsignals in einer Folge. Bei einer verhältnismäßig langen Echozeit, beispielsweise bei T&sub2;-Gewichtung, wird eine Verlustzeit berücksichtigt. T&sub1;-Gewichtung und T&sub2;-Gewichtung bieten zusammen eine geeignete Gewebediskrimination beispielsweise bei "in vivo"-Messungen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine wesentliche Reduktion der Meßzeit erreicht wird.
• Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß
• - jede selektive Impulsfolge wenigstens zwei selektive elektromagnetische Hf- Echoimpulse zum Erzeugen einer entsprechenden Anzahl von Resonanzsignalen enthält,
• - das selektive elektromagnetische Hf-Erregen und selektive Echoimpulse in einer einem Untergebiet zugeordneten Impulsfolge und die dabei erzeugten Kernspinresonanzsignale mit den elektromagnetischen Erreger- und Echo-Hf-Impulse in einem oder mehreren anderen Untergebieten zugeordneten Impulsfolgen und mit den dabei erzeugten Kernspinresonanzsignalen derart zeitverschachtelt werden, daß zwischen dem Hf-Erregerimpuls in einer Impulsfolge für ein Untergebiet und dem letzten von dieser Impulsfolge erzeugten Resonanzsignal mit Impulsfolgen für andere Untergebiete verknüpfte Magnetfeldgradienten angelegt werden,
• - die Zeitintervalle zwischen den Hf-Impulsen und den Gradientenwellen sowohl für ein Untergebiet als auch im Zusammenhang mit einem Untergebiet im wesenflichen für alle Untergebiete gleich sind und in bezug auf jedem der Echoimpulse in der Impulsfolge für ein Untergebiet die Gradientenwellen der anderen Untergebiete zugeordneten Magnetfeldgradienten derart gewählt werden, daß Phasendrehungs- und Neuphasierungsbedingungen für die Kernspins an beiden Seiten der Echoimpulse gleich sind, und daß
• die elektromagnetische Hf-Erregung und die Echoimpulse in einer Impulsfolge phasenkohärent sind.
• Bei verhältnismäßig langen Echozeiten werden Zeitintervalle, die für das Schalten von Gradienten einer mit einem Untergebiet verknüpften Impulsfolge nicht erforderlich sind, zum Erzeugen von Impulsen und Gradienten anderer Untergebiete verwendet. Das in US-A 4 665 367 beschriebene Verfahren kann auf bekannte Weise derart erweitert werden, daß ein Verfahren erhalten wird, mit dem sowohl T&sub1;- gewichtete als auch T&sub2;-gewichtete Bilder durch die Erzeugung eines zweiten Echoimpulses nach dem Auftreten des ersten Echoresonanzsignals zwecks Erzeugung eines zweiten Echoresonanzsignals (Mehrecho) und durch Neukonstruktion von Bildern aus Gruppen von Resonanzsignalen erzeugt werden, die mit den ersten Echoimpulsen bzw. mit den zweiten Echoimpulsen erzeugt werden. Wenn auf diese Weise mehr als ein Echoimpuls zum Erhalten T&sub1;-gewichteter und T&sub2;-gewichteter Bilder angelegt wird, werden hauptsächlich die den Echoimpulsen folgenden Intervalle verwendet. Der erste Echoimpuls folgt dabei allgemein dem Erregerimpuls so dicht, daß das Intervall zwischen dem Erregerimpuls und dem ersten Echoimpuls einer Folge nicht für andere Folgen verwendbar ist. Die erforderliche Zeit für Querrelaxation wird dabei zum Verschachteln mit verschiedenen Untergebieten verknüpfter Impulsfolgen verwendet. Durch die Wahl aller entsprechenden Echozeiten der Untergebiete mit gleichem Wert in dem erfindungsgemäßen Verfahren werden vergleichbare Bilder nach der Rekonstruktion erhalten.
• In US-A 4577 152, Spalte 14, Zeilen 20 bis 32 wird ein Verfahren zum Erzeugen T&sub2;-empfindlicher Kernspinresonanzsignale beschrieben. Mit dem bekannten Verfahren werden mehrere Untergebiete eines Körpers mittels 90º-Erregerimpulse bei verschiedenen Frequenzen mit einem z-Gradienten abgetastet, denen Inversionsimpulse folgen, die Spinechos erzeugen. Auf andere Weise werden zum Erhalten der T&sub1;- Empfindlichkeit zunächst die Inversionsimpulse für verschiedene Untergebiete in sog. Inversionswiedergewinnungsmessungen gegeben, und anschließend werden die Resonanzsignale aufeinanderfolgend für die Untergebiete mit Hilfe von 90º-Impulsen erzeugt. Im gleichen Dokument, Spalte 15, Zeilen 47 bis 63 wird beschrieben, daß Verschachtelung der Impulsfolgen für die verschiedenen Untergebiete die Datenerfassungszeit reduziert. Auch wird beschrieben, Sequenzen zu verschachteln, in denen mehrere Kernspinechosignale erzeugt und zur SNR- Verbesserung kombiniert werden. Jedoch werden bei der Durchführung des aus US-A 4 577 152 bekannten Verfahrens in einem Untergebiet erzeugte Kernspinechosignale von den Gradientenmagnetfeldern gestört, die für die Wahl anderer Untergebiete und für die Frequenzcodierung in diesen anderen Untergebieten erzeugt werden. Diese Gradientenmagnetfelder beeinflussen die Phasen präzessierender Kernspins im ganzen Volumen, nicht nur im Untergebiet, für das der elektromagnetische Hf-Impuls vorgesehen oder für ein abgetastetes Resonanzsignal vorgesehen ist. Die gestörten Phasen führen zu falschen Phasen- und Frequenzcodierungswerten der Kernspins. Im erfindungsgemäßen Verfahren wird der störende Einfluß dieser Gradientenmagnetfelder dadurch ausgeglichen, daß in bezug auf die Echoimpulse die Gleichheit der Phasendrehungs- und Neuphasierungseffekte für die Kernspins gewährleistet ist.
• In DE-A 33 45 209 ist ein Kernspinresonanzverfahren mit einer Impulsfolge mit einer Anzahl von Erreger-90º-Hf-Impulsen auf verschiedenen Frequenzen beschrieben, die mit einem Scheibenwählmagnetfeldgradienten zusammenfallen, um verschiedene parallele Scheiben in einem Objekt zu erregen. Der Anzahl von 90º-Hf-Impulsen folgen einer oder zwei nicht selektive Breitband-180º-Hf- Echoimpulse zum Erzeugen der betreffenden Spinechokernspinresonanzsignale. Dem einzigen oder ersten 180º-Hf-Impuls folgt ein Magnetfeldgradient, dessen Abmessung sich zwischen Impulsfolgen ändert. Die Verwendung eines nichtselektiven 180º-Hf- Echoimpulses schließt das Erhalten im wesentlichen gleicher Zeitsteuerung in den verschiedenen Scheiben aus. Außerdem werden mit dem Verfahren nach DE-A 33 45 209 verschiedene Gradientenmagnetfelder für Scheibenwahl oder für Frequenzcodierung der Kernspinresonanzsignale in den verschiedenen Scheiben angelegt. Jedoch müssen in den Magnetfeldgradientenfolgen zusätzliche Gradienten zum Wiederherstellen der Neuphasierungsbedingungen für die Kernspins vor dem Erscheinen von Kernspinresonanzsignalen angelegt werden. Ohne diese Zusatzgradienten sind die Phasendrehungs- und Neuphasierungsbedingungen nicht an beiden Seiten der 180º-Hf- Echoimpulse gleich.
• Es sei weiter bemerkt, daß Mehrscheibenbetrieb und Mehrechobetrieb in "Principles of MR-Imaging" getrennt beschrieben wird, eine Veröffentlichung in Philips Medical Systems, November 1984. Mehrscheibenbetrieb - Mehrechobetrieb wird ebenfalls kurzgefaßt in ''Multiple Spin-Echo Imaging with a 2D Fourier Method" beschrieben, von R. Graumann et al, Magnetic Resonance in Medicine 3, S. 707...721, insbesondere auf Seite 716.
• Eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß zum Erhalten geeigneter Neuphasierung an Echozeitpunkten die Gradientenwellen für alle Untergebiete gleich sind, wobei die Kernspinresonanzsignale durch die phasenkohärente Änderung der Frequenz des Erregerimpulses und der Echoimpulse in den Impulsfolgen der betreffenden Untergebiete erhalten werden. Wenn der Gradient Gx während der Messung und beim Abtasten des Resonanzsignals auch dasselbe Vorzeichen und dieselbe Form für alle Resonanzsignale in eine Folge hat, sind die Bedingungen, unter denen die verschiedenen Resonanzsignale aus einem Untergebiet erhalten werden, konstant und daher vergleichbar.
• Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß in den Impulsfolgen der Erregerimpuls von einem Inversionsimpuls vorangegangen wird. Eine Inversionswiedergewinnungsimpulsfolge wird auf diese Weise erhalten.
• Weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Verfahren sind dadurch gekennzeichnet, daß entweder für die Phasencodierung der Kernspins in einer ersten Richtung die Amplitude eines ersten Gradienten durch die Wiederholung der Impulsfolgen geändert wird, oder für die Phasencodierung der Kernspins in der ersten und einer zweiten Richtung die Amplitude des ersten und eines zweiten Gradienten geändert wird, wobei die Amplitude des einen der ersten und zweiten Gradienten je Impulsfolge geändert wird, oder die Amplitude des ersten und eines dritten Gradienten gleichzeitig bei der Wiederholung der lmpulsfölgen geändert werden, oder in den Impulsfolgen die Amplitude des ersten und des dritten Gradienten gleichzeitig während der Wiederholung der Impulsfolgen geändert wird; dies wird anschließend wiederholt während der Änderung der Amplitude des zweiten Gradienten. Also werden Verfahren entweder mit 2D-Fourier-Transformation oder 3D-Fourier-Transformation oder 2D- Projektionsrekonstruktion oder 3 D-Projektionsrekonstruktion durchgeführt.
• Eine erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Verarbeitungsmittel ebenfalls program mierte Rechen mittel zum derartigen Steuern der Steuermittel enthält, daß,
• - jede selektive Impulsfolge wenigstens zwei selektive elektromagnetische Hf- Echoimpulse zum Erzeugen einer entsprechenden Anzahl von Resonanzsignalen enthält,
• -die selektiven elektromagnetischen Hf-Erreger- und Echoimpulse in einer einem Untergebiet zugeordneten Impulsfolge und die dabei erzeugten Kernspinresonanzsignale mit der elektromagnetischen Hf-Erreger- und Echoimpulse in mit einem oder mehreren Untergebieten zugeordneten Impulsfolgen und den dabei erzeugten Kernspinresonanzsignalen derart zeitverschachteit werden, daß zwischen dem Hf- Erregerimpuls in einer Impulsfolge für ein Untergebiet und dem von dieser Impulsfolge erzeugten letzten Resonanzsignale mit Impulsfolgen für andere Untergebiete verknüpfte Magnetfeldgradienten angelegt werden,
• -die Zeitintervalle zwischen den Hf-Impulsen sowohl für ein Untergebiet als auch im Zusammenhang mit einem Untergebiet im wesentlichen für alle Untergebiete gleich sind und in bezug auf jeden der Echoimpuise in der Impulsfölge für ein Untergebiet gleich sind, und die Gradientenwellen der mit anderen Untergebieten verknüpften Magnetfeldgradienten derart gewählt werden, daß Phasendrehungs- und Neuphasierungsbedingungen für die Kernspins an beiden Seiten der Echoimpulse gleich sind, und
• - daß die Anordnung außerdem einen phasenkontinuierlichen Synthesizer für die phasenkohärente Erzeugung elektromagnetischer Hf-Impulse zum Erhalten der Phasenkohärenz zwischen einem Erregerimpuls, Echoimpulsen und Echoresonanzesignalen einer mit einem Untergebiet des Körpers verknüpften Impulsfolge enthält. Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit einer derartigen Anordnung durchgeführt werden.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
• Fig. 1 schematisch eine Kernspinresonanzanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,
• Fig. 2 einen Körper mit einer Unterverteilung in Untergebiete,
• Fig. 3 eine Mehrscheiben-Mehrecho-Impulsfölge,
• Fig. 4A die phasenkontinuierliche Änderung der Frequenz eines Sinussignals,
• Fig. 48 außerdem die Phasenkohärenz nach der erfindungsgemäßen Verwendung,
• Fig. 5 zeitverschachtelte Impulsfolgen nach der Erfindung für zwei Echoresonanzsignale je Impulsfolge, und
• Fig. 6 schematisch einige weitere zeitverschachtelte Impulsfolgen nach der Erfindung.
• In Fig. 1 ist schematisch eine Kernspinresonanzanordnung 1 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, die Magnetspulen 2 zum Erzeugen eines statischen homogenen Magnetfelds B&sub0;, Gradientenmagnetspulen 3 zum Erzeugen eines Magnetfeldgradienten Gx, Gradientenmagnetspulen 4 zum Erzeugen eines Magnetfeldgradienten Gy, Gradientenmagnetspulen 5 zum Erzeugen eines Magnetfeldgradienten Gz und eine Sender/Empfängerspule 6 zum Aussenden elektromagnetischer Hf-Impulse in den Körper und zum Empfangen von Kernspinresonanzsignalen aus dem Körper enthält. Wenn die Magnetspulen 2 als Widerstandsmagneten aufgebaut sind, werden sie aus einer Gleichspannungsspeisequelle 7 gespeist. Wenn die Magnetspulen 2 Dauermagneten sind, fehlt selbstverständlich die Gleichspannungsspeisequelle 7. Die Magnetspulen 2 können auch als Supraleitmagneten aufgebaut sein. Bei der Durchführung des Verfahrens befindet sich der Körper in den Magnetspulen 2. Die Gradientenmagnetspulen 3, 4 und 5 werden über jeweilige Speiseleitungen 8, 9 und 10 aus einer steuerbaren Speisequelle 11 gespeist, die durch Steuermittel 12 gesteuert wird. Die dem Magnetfeld B&sub0; überlagerten Magnetfeldgradienten sind unabhängig voneinander erzeugbar. Dazu sind drei Steuerleitungen 13, 14 und 15 zwischen dem Steuermittel 12 und der steuerbaren Speisequelle 11 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die räumliche Anordnung der Gradientenspulen derart, daß die Feldrichtung der Magnetfeldgradienten Gx, Gy und Gz mit der Richtung des Magnetfelds B&sub0; zusammenfällt, und daß die Gradientrichtungen sich senkrecht aufeinander entsprechend drei gegenseitig senkrechten Achsen x, y und z in Fig. 1 erstrecken. Die Steuermittel 12 sind über eine Anzahl von Leitungen mit Bearbeitungsmitteln 16 gekoppelt. Die Bearbeitungsmittel 16 sind mit einem analogen Senderabschnitt 17 eines Senders 18 zum Übertragen elektromagnetischer Hf-Impulse und mit einem analogen Empfängerabschnitt 19 eines Empfängers 20 zum Empfangen, Detektieren und Abtasten von Kernspinresonanzsignalen gekoppelt. Der analoge Senderabschnitt 17 ist über eine Leitung 21 mit einer Richtungskoppelanordnung 22 gekoppelt, die über eine Leitung 23 mit dem analogen Empfängerabschnitt 19 gekoppelt ist. Die Sender/Empfängerspule 6 ist über eine Leitung 24 mit der Richtkoppelanordnung 22 gekoppelt. Die Sender/Empfahgerspule 6 kann als getrennte Senderspule und getrennte Empfängerspule aufgebaut werden. In diesem Fall ist die Richtkoppelanordnung 22 abkömmlich. Der analoge Senderabschnitt 17 enthält einen Übertragungsfrequenzoszillator 25, eine Übertragungsfrequenz-Mischstufe 26 und einen Hf-Leistungsverstärker 27. Die Übertragungsfrequenz-Mischstufe 26 ist über einen Eingang 28 mit einem Ausgang 29 des Übertragungsfrequenzoszillators 25 und ebenfalls über einen Eingang 30 mit einem Ausgang 31 eines Digitalsenderabschnitts 32 des Senders 18 gekoppelt. Außerdem ist über einen Ausgang 33 die Übertragungsfrequenz-Mischstufe 26 mit einem Eingang 34 des Hf-Leistungsverstarkers 27 gekoppelt. Der Digitalsenderabschnitt 32 ist in die Bearbeitungsmittel 16 aufgenommen, kann aber auf andere Weise als getrennte Digitaleinheit aufgebaut werden. Der Analogsenderabschnitt 17 und wenigstens ein Teil des Digitalsenderabschnitts 32 können ebenfalls in eine Einheit aufgenommen werden. Jedoch ist dies für den Betrieb der Anordnung 1 unwichtig. Der Digitalsenderabschnitt 32 enthält einen phasenkontinuierlichen Synthesizer 35, eine Vervielfachereinrichtung 36, einen Digital/Analog-Wandler 37 und ein Register 38 für die Speicherung digitaler Amplitudeninformation. Der phasenkontinuierliche Synthesizer 35 ist über einen Ausgang 39 mit einem Eingang 40 der Vervielfachereinrichtung 36 gekoppelt, die über einen Ausgang 41 mit einem Eingang 42 des Digital/Analog-Wandlers 37 gekoppelt ist. Der Digital/analog-Wandler 37 ist über einen Ausgang 43 mit dem Eingang 31 des Digitalsenderabschnitts 32 gekoppelt. Das Register 38 ist über einen Ausgang 44 mit einem Eingang 45 der Vervielfachereinrichtung 36 gekoppelt. Der phasenstetige Synthesizer 35 enthält einen Adreßgenerator 46, einen Festwertspeicher 47, ein Register 48 für die Speicherung digitaler Frequenzinformation sowie ein Register 49 für die Speicherung digitaler Phaseninformation. Der Adreßgenerator 46 ist über einen Ausgang 50 mit einem Eingang 51 des ROM-Speichers 47 gekoppelt. Über einen Eingang 52 ist der Adreßgenerator weiter mit einem Ausgang 53 des Registers 48 und über einen Eingang 54 mit einem Ausgang 55 des Registers 49 gekoppelt. Der ROM-Speicher 47 ist über einen Ausgang 56 mit dem Ausgang 39 des phasenstetigen Synthesizers 35 gekoppelt. Die Register 38, 48 und 49 sind über betreffende Eingänge 57, 58 und 59 mit programmierten Rechenmitteln 60 gekoppelt. Die programmierten Rechenmittel sind weiter mit dem Steuermittel 12 über eine Leitung 61 und mit einem Wiedergabeschirm 62 fur die Wiedergabe eines Bildes der Kernspinresonanzverteilung gekoppelt. Der analoge Empfängerabschnitt 19 ist über einen Eingang 36 mit dem Übertragungsfrequenzoszillator 25 und über einen Ausgang 64 mit einem Eingang 65 der Bearbeitungsmittel 16 gekoppelt. Der analoge Empfängerabschnitt, der im weiteren nicht mit allen Einzelheiten beschrieben wird, enthält eine herkömmliche Detektorschaltung (nicht dargestellt). Für eine ausführlichere Beschreibung eines auf (doppelter) phasenempfindlicher Detektion basierenden Demodulators wird beispielsweise auf einen Artikel von P.R. Lecher "Proton NMR Tomography", Philips Technical Review, Vol. 41, 1983/84, Nr. 3, S. 73...88 verwiesen. Es sei bemerkt, daß der hier beschriebene Sender/Empfanger keinen phasenstetigen Synthesizer enthält. Die Bearbeitungsmittel 16 enthalten ebenfalls wenigstens einen Digital/Analog-Wandler. In Fig. 1 ist ein Digital/Analog-Wandler 66 dargestellt, dessen Eingang vom Eingang 65 der Bearbeitungsmittel gebildet wird und über einen Ausgang 67 mit dem programmierten Rechengerät 60 verbunden ist. Der Digital/Analog-Wandler 66 wird mit Hilfe der Steuermittel 12 über eine Steuerleitung 68 gesteuert. Für weitere Einzelheiten eines sog. digitalen Sender/Empfängers mit einem phasenstetigen Synthesizers wird beispielsweise auf die nicht vorveröffentlichte NL-A-8 701 195 verwiesen. Die europäische Patentanmeldung EP 0 165 057 gibt ebenfalls eine Beschreibung eines derartigen Sender/Empfängers. Das erfindungsgemäße Verfahren kann nur durchgeführt werden, wenn die Anordnung 1 einen phasenstetigen Synthesizer enthält. Jedoch kann die Detektion phasenempfindlich oder phasenunempfindlich sein. Die Erzeugung eines Resonanzsignals im Körper mit Hilfe eines elektromagnetischen Hf-Impulses und die angegebene Kernspinresonanzanordnung werden nachstehend näher erläutert. Der ROM- Speicher 47 enthält eine Sinusfunktion, die in digitaler Form in einer Tabelle an aufeinanderfolgenden Speicherstellen gespeichert ist. Die Tabelle umfaßt beispielsweise 1024 Werte einer Periode des Sinussignals. Wenn der ROM-Speicher bei gleichmäßiger Geschwindigkeit zyklisch durchlaufen wird, erscheint ein periodisches Sinussignal an seinem Ausgang 56. Der Adreßgenerator 46 erzeugt Adressen aus dem ROM 47. An aufeinanderfolgenden Adressen und mit konstanter Taktfrequenz (Taktmittel zum Austakten der Tabellenwerte sind nicht dargestellt) wird die Mindestfrequenz erreicht. Wenn eine höhere Frequenz erwünscht ist, muß der ROM-Speicher mit größeren Schritten durchlaufen werden (beispielsweise jeweils 1, 2, 3... Adressen werden dabei erfaßt). Es wird klar sein, daß die Schritte nicht zu groß sein dürfen, da ein analoges Sinussignal durch Filterung aus den erhaltenen Tabellenwerten rekonstruiert werden muß. Das bekannte Shannon-Theorem ist dabei zu erfüllen. Die Inhalte des Registers 48 sind entscheidend hinsichtlich der Frequenz des Sinussignals (in der Tabelle sind Sprünge durchführbar). Da es in den programmierten Mitteln 60 genau bekannt ist, welche Adresse der Adreßgenerator 46 zu einem bestimmten Zeitpunkt liefert, kann auf einfache Weise Phasenkohärenz erhalten werden, wenn die Frequenz geändert wird. In diesem Zusammenhang wird ebenfalls auf einen phasenstetigen Synthesizer der Herstellung ''Wavetek", Modell 5155A verwiesen. Das Register 38 enthält Amplitudeninformation, was in diesem Fall bedeutet, daß die Digitalanzahl im Register 38 ein Maß für die Amplitude des am Ausgang der Vervielfachereinrichtung 36 vorhandenen Sinussignals ist. Wenn die Steuermittel 12 beispielsweise den Adreßgenerator 46 über eine Freigabeleitung 69 freigibt, führt der Ausgang des Digital/Analog-Wandlers 37 ein Sinussignal, dessen Amplitude, Frequenz und Phase durch die Inhalte der Register 38, 48 und 49 bestimmt werden. Durch ununterbrochenes Ändern der Inhalte des Registers 38 kann die Amplitude des Sinussignals zum Erzeugen von Impulsen moduliert werden, und den Impulsen kann eine vorgegebene Bandbreite erteilt werden. Beispielsweise werden Frequenzen zwischen 100 und 700 khz erzeugt. In der Übertragungsfrequenz-Mischstufe 26 wird das (modulierte) Sinussignal am Ausgang 43 des Digital/Analog-Wandlers 37 mit dem Signal des Übertragungsfrequenzoszillators 25 gemischt (dieser Oszillator kann beispielsweise ein PLL-Oszillator (Phasenverriegelschleife) sein). Der Ausgang 33 der Übertragungsfrequenz-Mischstufe 26 führt einen Impuls mit einem derartigen Frequenzinhalt, daß es zum Erregen von Kernspins in einem statischen Magnetfeld geeignet ist (beispielsweise wenn der Körper Protonen enthält, kann ein Protonenresonanzsignal erzeugt werden; beispielsweise wenn die Feldstärke des Magnetfelds B&sub0; 1 ,5 T beträgt, beträgt die Resonanzfrequenz von Protonen 63,86 MHz). Wenn ein Signal beispielsweise von 63,56 MHz im Übertragungsfrequenzoszillator 25 erzeugt wird, wird am Ausgang 53 für ein Signal von 300 khz Protonenresonanz erhalten, wenn ein 1 ,5 T-Kernspinresonanzsystem verwendet wird. Durch die Erzeugung eines Signals mit vorgegebener Bandbreite in bezug auf ein Isozentrum bei einem Magnetfeldgradienten Gz in der Überlagerung auf dem Magnetfeld B&sub0; kann ein Untergebiet (beispielsweise eine Scheibe) des Körpers mit einer selektiven Impulsfolge selektiv erregt werden. Das Isozentrum ist der Punkt in den Magnetspulen 2, an dem genau die Feldstärke B&sub0; auftritt, wenn alle Magnetfeldgradienten aktiviert sind (bei idealen Magnetspulen 2). Der erzeugte Impuls wird mit dem Leistungsverstärker 27 verstärkt und gelangt über die Richtungskoppeleinrichtung 20 an die Sender/Empfängerspule 6, so daß im vorliegenden Beispiel Protonenresonanzsignale erzeugt werden. Bei der Änderung der Magnetfeldgradienten wird eine Vielzahl von Resonanzsignalen erzeugt. Die erzeugten Resonanzsignale werden empfangen, detektiert und auf bekannte Weise abgetastet, und aus den abgetasteten Signalen wird eine Kernspinresonanzverteilung auf bekannte Weise bestimmt, beispielsweise durch Fourier-Transformation. Danach wird ein Bild der Kernspinresonanzverteilung am Wiedergabeschirm 62 durch Umwandlung beispielsweise von Signalwerten in Graustufen wiedergegeben.
• In Fig. 2 ist ein Körper 1 mit einer Unterverteilung in Untergebiete dargestellt, beispielsweise in "Scheiben" d1 bis d16.
• In Fig. 3 sind Impulse und Echoresonanzsignale bekannter Mehrscheiben- Mehrecho-Impulsfolgen für die selektive Erzeugung von Echoresonanzsignalen in den Scheiben d1 bis d16 abhängig von der Zeit t aufgetragen. Die zugeordneten Gradienten sind nicht dargestellt. In Fig. 5 der amerikanischen Patentschrift US 4 665 367 sind sog. Spinechoimpulsfolgen dargestellt, in denen Feldgradienten ebenfalls für 2D- Fourier-Zeugmatographie angegeben sind. Die Beschreibung nach Fig. 3 dieser Anmeldung geht jetzt weiter. Unter Verwendung der dargestellten Impulsfolge können Kernspins anderer Scheiben in einer Wartezeit TR für die Rückkehr in einen Gleichgewichtszustand der Magnetisierung M einer Scheibe nach ihrer Erregung erregt werden. Zunächst wird beispielsweise die Scheibe d1 mit einem selektiven Erregerimpuls ex1 erregt (der Impuls befindet sich in der Nähe eines Wählgradienten Gz (nicht dargestellt)). Danach erscheint ein Echoimpuls ep11 zum Erzeugen eines ersten Echoresonanzsignals wie mit Hilfe der Spinechoimpulsfolge nach der Beschreibung in der amerikanischen Patentschrift US 4 665 367. Der Erregerimpuls ex1 ist ein 90º-Impuls und der Echoimpuls ist ein 180º-Impuls, was bedeutet, daß die Magnetisierung M über 90 und über 180º gedreht wird. Ein Echoresonanzsignal er11 erscheint um eine Echozeit TE1 nach dem Zuführen des Erregerimpulses ex1. Die Kernspins der Scheibe d1 werden durch die Feldinhomogenitäten des Magnetfelds B&sub0; ununterbrochen phasengedreht. Durch Neuphasierung der Kernspins mit einem Echoimpuls ep12 wird ein zweites Echoresonanzsignal er12 erzeugt, das um eine Echozeit TE2 nach dem Erregerimpuls ex1 erscheint. Die T2-Relaxation ist mit einer gestrichelten Linie dargestellt. Solange Quermagnetisierung noch erhalten bleibt, können Echoresonanzsignale durch Echoimpulse erzeugt werden. Die Echoresonanzsignale selbst relaxieren mit der zuvor erwähnten Relaxationszeit T&sub2;* durch die unausweichlichen Feldinhomogenitäten. Abhängig von der Wartezeit TR können Echoresonanzsignale für andere Scheiben erzeugt werden. In der Wartezeit TR werden beispielsweise 4 Scheiben erregt, ex2 ist ein (selektiver) Erregerimpuls für die Scheibe d2, ep21 ist ein erster Echoimpuls für die Scheibe d22. o gibt eine Unterbrechung der Zeitachse an. Die Bezugszeichen ex4, ep41, ep42, er41 und er42 bezeichnen den Erregerimpuls, die Echoimpulse bzw. Echoresonanzsignale für die Scheibe d4. Zum Erhalten von zwei Resonanzsignalen für jede Scheibe sind 4 Wartezeiten erforderlich. Durch die Wiederholung der beschriebenen Impulsfolgen für verschiedene Werte eines Phasencodiergradienten Gy (beispielsweise 256-mal) und durch Abtasten der erhaltenen Resonanzsignale (beispielsweise 256 Abtastungen je Resonanzsignal), können beispielsweise 2 x 16 2D-Bilder der 16 Scheiben nach der Gruppierung und nach der Fourier-Transformation der Abtastwerte erhalten werden, und diese Bilder zeigen hauptsächlich T1-Kontrast bzw. hauptsächlich T2-Kontrast. Die Scheiben brauchen nicht aufeinanderfolgend gemessen zu werden. Aus einem Störungsblickpunkt gesehen ist es vorteilhaft, die Scheiben in eine gestaffelte Reihenfolge zu messen, beispielsweise zunächst die Scheiben d1, d5, d9 und d13 und anschließend die Scheiben d2, d6, d10 und d14 usw.
• In Fig. 4A ist die phasenstetige Änderung der Frequenz eines Sinussignals abhängig von der Zeit t dargestellt. Der phasenstetige Synthesizer 35 erzeugt ein Sinussignal mit einer Frequenz ω1 zum Zeitpunkt t0. Zum Zeitpunkt t1 wird die Frequenz ω2. Zum Zeitpunkt t2 wird die Frequenz auf ω1 rückgestellt. Die unterbrochene Linie o zeigt, daß die Phase des Sinussignals mit einer Frequenz ω1 im Intervall von t0 bis tl mit der Phase des Sinussignals mit der Frequenz ,£;1 im Intervall nach t2 phasenkohärent ist. Das programmierte REchengerät 60 gewährleistet in Zusammenarbeit mit den Registern 48 und 49, daß immer Phasenkohärenz besteht.
• In Fig. 4B ist Phasenkohärenz dargestellt, wie sie erfindungsgemäß verwendet wird. ψ = ω.t ist abhängig von der Zeit t für eine Anzahl von Scheiben aufgetragen. Erfindungsgemäß werden Impulsfolgen der verschiedenen Scheiben zeitverschachtelt. Dies macht Phasenkohärenz zwischen Erregerimpuls, Echoimpulsen und Echoresonanzsignalen in jeder Impulsfolge erforderlich. Zum Zeitpunkt t0 startet eine Impulsfolge für die Scheibe d1. Das fettgezogene Segment 1s1 zeigt, daß beispielsweise für die Scheibe d1 ein 90º-Erregerimpuls geliefert wird. Zum Zeitpunkt t1 startet eine Impulsfolge für die Scheibe d2 mit ei nein 90º-Erregerimpuls, der mit dem Liniensegment 1s2 bezeichnet ist. Zum Zeitpunkt t2 wird die Impulsfolge für die
• Scheibe d1 fortgesetzt, was mit dem Liniensegment 1s3 angegeben ist. Beispielsweise wird ein 180º-Echoimpuls zugeführt. Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß zwischen dem 90º-Erregerimpuis in 1s1 und dem 180º-Echoimpuls in 1s3 Phasenkohärenz besteht. Wäre die Phase nicht korreliert, würde die Fourier- Transformation keine Nutzergebnisse liefern, weil eine derartige Transformation im wesentlichen eine Korrelationstechnik ist.
• In Fig. 5 sind zeitverschachtelte Impulsfolgen nach der Erfindung für zwei Echoresonanzsignale je Impulsfolge abhängig von der Zeit t dargestellt. Im dargestellten Beispiel werden Impulsfolgen für eine 2D-Fourier-Zeugmatographie beschrieben. Die Zeit t ist in ms angegeben. Abhängig von der Zeit t werden aufeinanderfolgend elektromagnetische Hf-Impulse hf, ein Wählgradient Gz, ein Phasencodiergradient Gy, ein Meßgradient Gx, Echoresonanzsignale MR, Datenaufsteuersignale g und eine Zeitachse ts in ms aufgetragen. Für die Beschreibung der Impulse wird dieselbe Bezeichnung wie für die vorgegebene Beschreibung anhand der Fig. 3 verwendet. Zunächst wird die Impulsfolge 1 zum Erzeugen von Echoresonanzsignalen in einer ersten Scheibe beschrieben. Zum Zeitpunkt t = 0 wird ein selektiver elektromagnetischer Hf-Erregerimpuls ex 1 im Sender 18 erzeugt. Über die Steuerleitung 15 wird die steuerbare Leistungsquelle 11 zum Erzeugen des Wählgradienten Gz während des Impulses ex1 aktiviert. Im Sender 18 wird dem Impuls ex1 durch Modulation des über das Register 38 mit Hilfe des phasenstätigen Synthesizers 35 erzeugten Sinussignals eine vorgegebene Bandbreite erteilt. Die Bandbreite und der Wählgradient Gz werden auf bekannte Weise angeglichen (siehe beispielsweise Locher Seite 83). Zum Zeitpunkt t = 10 ms wird ein erster selektiver Echoimpuls ep11 im Sender 18 erzeugt. Die Steuerleitung 15 aktiviert wiederum Gz Phasengedrehte Kernspins werden bei t = 20 ms neuphasiert, und zu diesem Zeitpunkt erscheint ein erstes Echoresonanzsignal er11 im Körper. Zwischen dem Erregerimpuls ex1 und dem Echoimpuls ep11 wird Gy über die Steuerleitung 14 für die Phasencodierung der Kernspins aktiviert. Über die Steuermittel 12 kann die Amplitude von Gy geändert werden. Nach der Demodulation im analogen Empfängerabschnitt 19 wird das Echoresonanzsignal er11 währender der Datenaufsteuerung g11 mit Hilfe des Digital/Analog-Wandlers 66 abgetastet (während der Datenaufsteuerung g11 werden beispielsweise 256 Abtastungen durchgeführt). Zum Frequenzcodieren wird Gx beim Auftreten des Echoresonanzsignals er11 über die Steuerleitung 11 aktiviert. Gx wird ebenfalls zwischen den Impulsen ex1 und ep11 aktiviert. Zum Zeitpunkt t = 80 ms erzeugt der Sender 18 einen zweiten selektiven Echoimpuls ep12, so daß zum Zeitpunkt t = 140 ms ein zweites Echoresonanzsignal er12 erscheint. Es ist wichtig, daß die Phase für die Impulsfolge 1 kohärent ist, so daß die Phase um t = 0, t = 1- ms, t = 20 ms, t = 80 ms und t = 140 ms kohärent sein muß. Die Übertragungsfrequenz und die Demodulationsfrequenz können verschieden sein, aber Phasenkohärenz ist erforderlich. Die Abweichungen der Übertragungsfrequenz und der Empfangsfrequenz ist von dem benutzten Sender/Empfänger abhängig. Wenn beim Demodulieren ein phasenempfindlicher Detektor verwendet wird, ist die Phase des Erregerimpulses ex1 in der Impulsfolge 1 unwichtig. Wenn ein digitaler Sender/Empfänger benutzt wird, ist die Phase des Erregerimpulses wichtig. Alle Erregerimpulse können dabei beispielsweise eine Phase gleich Null haben. Die während der Impulsfolge 1 geschalteten Gradienten sind Gzex1, Gx1, Gy1, Gzep11, Gxer11, Gzep12 und Gxer12. Im vorliegenden Beispiel beträgt die Echozeit des ersten Echoresonanzsignals er11 20 ms und die Echozeit des zweiten Echoreonanzsignals er12 140 ins. Das Zeitintervall zwischen den Impulsen ex1 und ep11 wird im wesentlichen ganz für das Schalten von Gradienten benutzt. Das Zeitintervall zwischen den Impulsen ep11 und ep12 und das Zeitintervall zwischen dem Impuls ep12 und dem Echoresonanzsignal er12 werden zu diesem Zweck nicht benutzt. Letztgenannte Zeitintervalle werden für Impulse und/oder Resonanzsignale anderer Scheiben verwendet. Verwendet wird die erforderliche Zeit für die Querrelaxationszeit T&sub2; zwischen verschiedenen Echoresonanzsignalen. Zum Zeitpunkt t = 50 ms erzeugt der Sender 18 einen selektiven 90º-Erregerimpuls ex2 einer Impulsfolge 2 für eine zweite Scheibe zum Erzeugen eines Resonanzsignals (FID, nicht dargestellt); zum Zeitpunkt t = 60 ms erzeugt er einen Echoimpuls ep21 und zum Zeitpunkt t = 130 ms einen Echoimpuls ep22; zum Zeitpunkt t = 70 ms ein Echoresonanzsignal er21; das neuphasierte FID-Signal erscheint in der zweiten Scheibe. Die weiteren Signale der in Fig. 5 dargestellten Impulsfolge sind die Gradienten Gzex2, Gy2, Gx2, Gzep21, Gxer21 und Gzep22 und das Datenaufsteuersignal g21. Es ist wichtig, daß für die Impulsfolge 2 die Phase kohärent ist, d.h. um t = 50 ms, t = 60 ms, t = 70 ms und t = 130 ms herum. Da im Zeitintervall zwischen den Impulsen ep21 und ep22 der zweiten Scheibe ebenfalls beispielsweise der Impuls ep12 der ersten Scheibe mit einem abweichenden Frequenzinhalt erzeugt wird (der Synthesizer 35 erzeugt eine abweichende Frequenz), ist es wichtig, daß der Synthesizer ein phasenstetiger Synthesizer ist. In Fig. 5 sind auch die Impulse ep02, ex3 und ep31, die Gradienten Gzep02, Gxer-12, Gxer02, Gzex3, Gy3, Gx3, Gzep31 und Gxer31 und die Datenaufsteuersignale g-12, g02 und g31 dargestellt. Es gibt beispielsweise 16 Scheiben. Es wird klar sein, daß die Impulse, Gradienten und Echoresonanzsignale von nur wenigen der 16 Scheiben dargestellt sind. Für die anderen Scheiben sind die Impulsfolgen mit gleicher Zusammensetzung auf einfache Weise aus den beschriebenen Impulsfolgen ableitbar. Nachdem zwei Resonanzsignale in allen Scheiben erzeugt sind, wird der Wert des Phasencodiergradienten Gy über die Steuermittel 12 geändert. Die beschriebenen Impulsfolgen werden beispielsweise für 256 Werte von Gy wiederholt. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, für dieselben Gradienten in Zeitintervallen einer Impulsfolge Kernspins darzustellen, die für andere Impulsfolgen verwendet werden. Dies geschieht zum Vermeiden der Nachteile von Instrumentenmängel, wie z.B. der Unterschied im Effekt von Eddy-Strömen. Im vorliegenden Beispiel werden für die Impulsfolge 1 die Zeitintervalle für andere Impulsfolgen an beiden Seiten des Echoimpulses ep12 angeordnet. Die Gradientenwellen von Gx, Gy und Gz in Verknüpfung mit den anderen Impulsfolgen haben dieselbe Spiegelbildfolge in bezug auf den Echoimpuls ep12. Außerdem sind die Bedingungen konstant, unter denen die verschiedenen Echoresonanzsignale einer Scheibe erhalten werden, was bedeutet, daß der Meßgradient Gx dasselbe Vorzeichen und dieselbe Form für alle Echos einer Scheibe hat. Für alle Scheiben gelten dieselben Echozeiten. Im vorliegenden Beispiel betragen sie 20 ms und 140 ms. Die erhaltenen Bilder aus den Echoresonanzsignalen sind also auf geeignete Weise vergleichbar. Für die gewählten Gradientenwellen erfolgt Neuphasierung genau zur Echozeit für ein Echoresonanzsignal. Für alle Scheiben wird dieselbe Folge der Gradientenwellen gewählt. Nur die Frequenz des Synthesizers und die Demodulationsfrequenz unterscheiden sich voneinander für jede Scheibe. Wenn alle Resonanzsignale von Scheiben erzeugt und für einen vorgegebenen Wert des Phasencodiergradienten Gy bearbeitet sind, ändert sich der Wert des Phasencodiergradienten, so daß die Neuphasierungsbedingung nicht länger erfüllt wird. Zum Wiederherstellen der Neuphasierungsbedingung ist es erforderlich, eine Anzahl von Blindfolgen anzulegen. Diese Anzahl ist vom Grad der Verschachtelung der Impulsfolgen abhängig, was mit dem Verschachtelungsfaktor I bezeichnet wird: Im vorliegenden Beispiel I = 1. Für P-Schritte des Phasencodiergradienten Gy sind I.P Blindfolgen erforderlich. Wenn P = 256 ist, sind 256 Blindfolgen für I = 1 erforderlich. Dies verursacht eine etwas geringere Reduktion der Meßzeit. Im Vergleich zur bekannten Mehrscheiben-Mehrechofolge beträgt die Reduktion der Gesamtmeßzeit um den Reduktionsfaktor R = 2. I + 1, so daß in diesem Fall ein Faktor 3 vorliegt. Durch die Blindfolgen ist dieser Faktor in der Praxis etwas kleiner. Der Anstieg in der Gesamtmeßzeit in bezug auf die ideale Reduktion ist geringer, wenn mehrere Scheiben gemessen werden. Im vorliegenden Beispiel gibt es eine kurze Echozeit von 20 ms. In einem zu rekonstruierenden Bild aus den Echoresonanzsignalen wird hauptsächlich T&sub1;- Kontrast sichtbar. Außerdem gibt es eine lange Echozeit von 140 ms, bei der hauptsächlich T&sub2;-Kontrast erhalten wird. Es sei bemerkt, daß der Verschachtelungsfaktor I mit dem Unterschied in der Echozeit verknüpft ist. Wenn der Unterschied in der Echozeit größer ist, kann ein größerer Verschachtelungsfaktor gewählt werden.
• In Fig. 6 sind schematisch einige erfindungsgemäße zeitverschachtelte Impulsfolgen abhängig von der Zeit t dargestellt. Der Deutlichkeit halber werden nur die elektromagnetischen Hf-Impulse und die Echoresonanzsignale dargestellt. Ein kurzer nach oben gerichteter Streifen stellt einen 90º-Erregerimpuls und ein langer nach oben gerichteter Streifen einen 180º-Echoimpuls dar; ein kurzer abwärts gerichteter Streifen stellt ein Echoresonanzsignal dar. Außerdem wird die Bezeichnung aus Fig. 3 benutzt. Beispielsweise bezeichnet ex1 einen Erregerimpuls, ep11 einen ersten Echoimpuls, ep12 einen zweiten Echoimpuls, er11 ein erstes Echoresonanzsignal und er12 ein zweites Echoresonanzsignal einer Impulsfolge für eine erste Scheibe. Die erste Linie r1 zeigt Impulsfolgen, bei denen der Verschachtelungsfaktor i = 2 beträgt, so daß unter Vernachlässigung der erforderlichen Blindfolgen ein Reduktionsfaktor R = 5 erhalten wird. Zwei Echoresonanzsignale E = 2 erscheinen je Impulssequenz. Auf der zweiten Linie r2 sind I = 1, R = 3 und E = 2. Auf der dritten Linie r3 sind I = 1, R = 3 und E = 3. Die Gradienten können genauso wie in Fig. 5 für 2D-Fourier-Impulsfolgen geschaltet werden. Wenn die Folgen ebenfalls wiederholt werden, während Gz nach dem 90º-Erregerimpuls geändert wird, um Phasencodierung der Kernspins in einer zweiten Richtung zu verwirklichen, werden 3D-Fourier-Impulsfolgen gebildet. Die Impulsfolgen können auch für 2D- und 3D-Projektionsrekonstruktion geeignet gemacht werden. Gx und Gy werden dabei für 2D-Prqjektionsrekonstruktion nach dem Erregerimpuls ex simultan geändert. Für 3 D-Projektionsrekonstruktion werden die Impulsfolgen beim Ändern von Gz nach dem 90º-Erregerimpuls ebenfalls wiederholt. 2D-Projektionsrekonstruktion wird mit weiteren Einzelheiten in dem herangezogenen Artikel von Locher beschrieben. 3D-Projektionsrekonstruktion ist ein davon abgeleitetes Verfahren. Die Impulsfolgen können für Inversionswiedergewinnungsmessungen geeignet gemacht werden, die Messungen zum Erhalten von Information über die Relaxationszeit T&sub1; sind. In diesem Fall muß der Erregerimpuls in jeder Impulsfolge einem 180º-Inversionsimpuls folgen. Es sei bemerkt, daß zwischen dem 180º- Inversionsimpuls und dem Rest der Impulsfolge keine Phasenkohärenz erforderlich ist, da der 180º-Inversionsimpuls keine Quermagnetisation bewirkt, so daß keine Phasendrehungs-/Neuphasierungsbedingungen zu erfüllen sind.
• Im Rahmen der Erfindung können dem versierten Fachmann Abwandlungen bekannt sein. Damit gewährleistet wird, daß in einer Impulsfolge Phasenkohärenz für die zeitverschachtelten Impulsfolgen erhalten wird, können beispielsweise auch mehr als ein Synthesizer 35 verwendet werden, d.h. ein Synthesizer für jedes zu wählende Untergebiet. In diesem Fall braucht ein derartiger Synthesizer nicht phasenstetig zu sein. Das erfindungsgemäße Verfahren wird ebenfalls durch Aktivierung eines zwischen den Synthesizern 35 und der Vervielfachereinrichtung 36 beim Erzeugen der Impulsfolgen verbundenen Multiplexschalters unter Verwendung der Steuermittel 12 durchgeführt, so daß der zugeordnete Synthesizer für jedes Untergebiet aktiviert wird. Wenn die Kernspinresonanzanordnung einen derartigen Mehrfach- Synthesizer enthält (beispielsweise 16 Synthesizer), können die Synthesizer sowohl einen digitalen als auch einen herkömmlichen analogen Aufbau haben. Eine derartige Lösung umfaßt jedoch im wesentlichen mehr Hardware, so daß diese Lösung nicht bevorzugt wird.

Claims (10)

1. Verfahren zum Bestimmen einer Kernspinresonanzverteilung aus Kernspinresonanzsignalen, die in einem Körper erzeugt werden, der sich in einem statischen und homogenen Magnetfeld befindet, wobei die Kernspinresonanzsignale in Untergebieten des Körpers durch Anlegen selektiver Impulsfolgen erzeugt werden, und jede Impulsfolge folgende Elemente enthält:

- einen selektiven elektromagnetischen Hf-Erregerimpuls (ex1) zum Erregen von Kernspins in einem Untergebiet, der vor

- einem oder mehreren Magnetfeldgradienten (Gx, Gy, Gz) angelegt wird, die dem homogenen Magnetfeld überlagert sind, und

- wenigstens einen elektromagnetischen Hf-Echoimpuls (ep11, ep12) zum Erzeugen eines Resonanzsignals aus den erregten Kernspins,

- worin wenigstens einer der Magnetfeldgradienten (Gy1) in der Amplitude oder in der Richtung zwischen selektiven Impulsfolgen für ein spezifisches Untergebiet abänderbar ist,

- die Impulsfolgen (ex1, ep11l, ep12) einige Male für verschiedene Werte der änderbaren Magnetfeldgradienten wiederholt werden, und

- anschließend die Kernspinmagnetisationsverteilung aus den erzeugten Resonanzsignalen bestimmt wird, dadurch gekeniizeichnet, daß

- jede selektive Impulsfolge wenigstens zwei selektive elektromagnetische Hf- Echoimpulse (ep11, ep12) zum Erzeugen einer entsprechenden Anzahl von Resonanzsignalen (er11, er12) enthält,

- das selektive elektromagnetische Hf-Erregen und selektive Echoimpulse (ex1, ep11, ep12) in einer einem Untergebiet zugeordneten Impulsfolge und die dabei erzeugten Kernspinresonanzsignale (er11, er12) mit den elektromagnetischen Erregerund Echo-Hf-Impulse (ex2, ep21, ep22; ex3, ep31, ep32) in einem oder mehreren anderen Untergebieten zugeordneten Impulsfolgen und mit den dabei erzeugten Kernspinresonanzsignalen (er21, er22; er31, er32) derart zeitverschachtelt werden, daß zwischen dem Hf-Erregerimpuls (ex1) in einer Impulsfolge für ein Untergebiet und dem letzten von dieser Impulsfolge (er12) erzeugten Resonanzsignal mit Impulsfolgen für andere Untergebiete verknüpfte Magnetfeldgradienten angelegt werden,

- die Zeitintervalle zwischen den Hf-Impulsen und den Gradientenwellen sowohl für ein Untergebiet als auch im Zusammenhang mit einem Untergebiet im wesentlichen für alle Untergebiete gleich sind und in bezug auf jedem der Echoimpulse in der Impulsfolge für ein Untergebiet die Gradientenwellen der anderen Untergebiete zugeordneten Magnetfeldgradienten derart gewählt werden, daß Phasendrehungs- und Neuphasierungsbedingungen für die Kernspins an beiden Seiten der Echoimpulse gleich sind, und daß

- die elektromagnetische Hf-Erregung und die Echoimpulse in einer Impulsfolge phasenkohärent sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer mit einem besonderen Untergebiet verknüpften Impulsfoige wenigstens eines der Intervalle zwischen dem Erregerimpuls und dein ersten Echoimpuls, zwischen Echoimpulsen selbst oder zwischen dem letzten Echoimpuls und dem letzten Resonanzsignal für mit anderen Untergebieten verknüpfte Erregerimpulse, Echoimpulse und/oder Resonanzsignale der Impulsfolgen verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erhalten geeigneter Neuphasierung an Echozeitpunkten die Gradientenwellen für alle Untergebiete gleich sind, wobei die Kernspinresonanzsignale durch die phasenkohärente Änderung der Frequenz des Erregerimpulses und der Echoimpulse in den Impulsfolgen der betreffenden Untergebiete erhalten werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerimpuls in den Impulsfolgen einem Inversionsimpuls folgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Phasencodierung der Kernspins in einer ersten Richtung die Amplitude eines ersten Gradienten geändert wird, wenn die Impulsfolgen wiederholt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Phasencodierung der Kernspins in einer ersten und einer zweiten Richtung die Amplitude eines ersten und eines zweiten Gradienten geändert wird, wobei der erste oder der zweite Gradient in jeder Impulsfolge für ein spezifisches Untergebiet geändert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Impulsfolgen die Amplituden eines ersten und eines dritten Gradienten simultan geändert werden, wenn die Impulsfolgen wiederholt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Impulsfolgen die Amplituden eines ersten und eines dritten Gradienten simultan geändert werden, wenn die Impulsfolgen wiederholt werden, wobei dieser Betrieb während der Änderung der Amplitude eines zweiten Gradienten anschließend wiederholt wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerimpuls ein 90º-Impuls ist.

10. Anordnung (1) zum Bestimmen einer Kernspinresonanzverteilung aus in einem Körper zu erzeugenden Kernspinresonanzsignalen, die folgende Elemente enthält:

- Mittel (2, 7) zum Erzeugen eines statischen und homogenen Magnetfelds,

- Mittel (6,17,18) zum Erzeugen selektiver elektromagnetischer Hf- Impulse,

- Mittel (3, 4, 5, 11) zum Erzeugen wenigstens eines Magnetfeldgradienten, dessen Amplitude oder Richtung abänderbar ist,

- Steuermittel (12) zum Steuern der Mittel zum Erzeugen der selektiven elektromagnetischen Hf-Impulse und der Mittel zum Erzeugen wenigstens eines Magnetfeldgradienten,

- Mittel (6, 19, 20) zum Empfangen, Detektieren und Abtasten der Kernspinresonanzsignale, und

- Bearbeitungsmittel (16), die programmierte Rechenmittel (60) zum Bestimmen der Kernspinresonanzverteilung aus den abgetasteten Resonanzsignalen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß das Verarbeitungsmittel (16) ebenfalls programmierte Rechenmittel (60) zum derartigen Steuern der Steuermittel (12) enthält, daß,

- jede selektive Impulsfolge wenigstens zwei selektive elektromagnetische Hf- Echoimpulse zum Erzeugen einer entsprechenden Anzahl von Resonanzsignalen enthält,

- die selektiven elektromagnetischen Hf-Erreger- und Echoimpulse in einer einem Untergebiet zugeordneten Impulsfolge und die dabei erzeugten Kernspinresonanzsignale mit der elektromagnetischen Hf-Erreger- und Echoimpulse in mit einem oder mehreren Untergebieten zugeordneten Impulsfolgen und den dabei erzeugten Kernspinresonanzsignalen derart zeitverschachtelt werden, daß zwischen dem Hf- Erregerimpuls in einer Impulsfolge für ein Untergebiet und dem von dieser Impulsfolge erzeugten letzten Resonanzsignale mit Impulsfolgen für andere Untergebiete verknüpfte Magnetfeldgradienten angelegt werden,

- die Zeitintervalle zwischen den Hf-Impulsen sowohl für ein Untergebiet als auch im Zusammenhang mit einem Untergebiet im wesentlichen für alle Untergebiete gleich sind und in bezug auf jeden der Echoimpulse in der Impulsfolge für ein Untergebiet gleich sind, und die Gradientenwellen der mit anderen Untergebieten verknüpften Magnetfeldgradienten derart gewählt werden, daß Phasendrehungs- und Neuphasierungsbedingungen für die Kernspins an beiden Seiten der Echoimpulse gleich sind, und

- daß die Anordnung (1) außerdem einen phasenstetigen Synthesizer (35) für die phasenkohärente Erzeugung elektromagnetischer Hf-Impulse zum Erhalten der Phasenkohärenz zwischen einem Erregerimpuls, Echoimpulsen und Echoresonanzsignalen einer mit einem Untergebiet des Körpers verknüpften Impulsfolge enthält.