DE69126928T2 - Unterdrückung des überfaltungsartefaktes bei unterabgetasteten bildern - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung.
• Die vorliegende Erfindung betrifft die Technologie der Signalverarbeitung. Sie findet speziell Anwendung in Verbindung mit der NMR-Bildrekonstruktion und wird speziell mit Bezugnahme hierauf erläutert. Es ist jedoch zu beachten, daß die Erfindung auch in anderen Signalverarbeitungstechnologien Anwendung findet, in denen unterabgetastete Signale durch Transformationen oder andere mathematische Transformationen verarbeitet werden, die sich zyklisch wiederholen, beispielsweise durch eine Fourier-Transformation.
• Für eine sehr schnelle Datenerfassung wie eine kardiale Einzelaufnahmeabbildung werden häufig rechteckige Sichtfelder oder Projektionsfelder verwendet, um die Datenerfassungszeit zu reduzieren. Spezieller kann dabei für eine kardiale Abbildung ein typisches Sichtfeld durch die Grenzen des Patiententorso definiert werden. Das Herz belegt jedoch nur einen Bruchteil dieses Sichtfeldes. Die Abmessungen des Sichtfelds weisen eine Beziehung zu dem Ausmaß auf, um das der Phasencodierungsgradient schrittweise zwischen aneinandergrenzenden Ansichten gestuft, inkrementiert oder dekrementell verändert wird. Durch eine geeignete Auswahl der Phasencodierungsgradientenschritte können die Datenerzeugung und -erfassung auf die Hälfte, ein Viertel oder einen anderen Bruchteil des gesamten Torso-Sichtfeldes beschränkt werden, d. h. unterabgetastet werden oder unterschreitend abgetastet werden.
• Eine Fourier-Transformations-Operation zeigt die Tendenz, Bilddaten so zu behandeln, als wäre das Objekt eine unendliche Folge identischer Objekte mit regelmäßiger Beabstandung. Strukturen, die ein ausgewähltes Sichtfeld umranden, werden in das ausgewählte Sichtfeld transponiert und dem resultierenden Bild durch die Fourier-Transformations-Operation überlagert. D. h. die Fourier-Transformation "nimmt an", daß das ausgewählte Sichtfeld und die daran angrenzenden Sichtfelder identische Abtastwerte enthalten, und überlagert die Bilder. Diese überlagerte Außersichtfeldstruktur wird hier als Überfaltungsartefakt bzw. Rollover-Aliasing bezeichnet. Beim Beispiel der kardialen Abbildung, in der nur der zentrale Patientenbereich mit dem Herzen abgebildet wird, werden Patientendaten vom Abschnitt des Patienten oberhalb der unterabgetasteten Daten und von unterhalb des Abschnitts des Patienten entsprechend den unterabgetasteten Daten dem resultierenden Bild als Artefakte überlagert. Es sind vielfältige Technologien zur Unterdrückung dieser Artefakte eingesetzt worden.
• Bei der Vorsättigung (vergl. Edelmann, R.R., Atkinson, D.J. Silver, M.S. Loaiza, F.L., Warren, W.S. FRODO Pulse Sequences: A New Means of Eliminating Motion, Flow, and Wraparound Artifacts, Radiology 166:231-236(1988)), werden HF Impulse vor der Hauptabbildungssequenz angelegt, um Spins in der Abbildungsschicht zu sättigen, die außerhalb der gewünschten interessierenden Region liegen. Im obigen Beispiel der kardialen Abbildung sättigen die Vorsattigungsimpulse die Gewebespins oberhalb und unterhalb des zentralen Bereichs des Patienten, in welchem das Herz liegt, entsprechend der unterabgetasteten Region. Die Abbildungsprozedur wird unmittelbar folgend auf die Vorsättigung ausgeführt, während die Spins noch gesattigt sind. Da die Spins in der vorgesättigten Region nur eine sehr kurze Zeit zur Verfügung haben, um die Längsmagnetisierung wieder herzustellen, tragen sie nur einen sehr geringen Signalbeitrag zum resulitierenden Bilddatensatz bei, wodurch die Aliasing-Signal oder Faltungssignal reduziert wird.
• In Selektivvolumen-Technologien (vergl. Feinberg, D.A., Hoenninger, J.C., Crooks, L.E., Kaufman, L. Watts, J.C. Mitsuaki, A. und Arakawa, M., Inner Volume MR Imaging: Technical Concepts and Their Application, Radiology 156, 743-747 ( 1985)), werden zwei oder mehr Hochfrequenzimpulse angelegt, um die Magnetisierung in nur einer vorab ausgewählten interessierenden Region anzuregen und zu refokussieren. In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel werden 90º und 180º Hochfrequenzimpulse mit Schichtauswahlgradienten auf jeder zweier Achsen in einer Spin-Echo- Sequenz angelegt. Nur das Material im Volumen, das beide HF-Impulse sieht, d. h. dem Schnitt der beiden orthogonal definierten Regionen, erzeugt ein Signal mit der geeigneten Phasenhistoneoder-entwicklung, das während der Datenerfassung zu refokussieren ist.
• In der selektiven Unterabtasttechnologie (vergl. Purdy, D.E. und Margosian, P., "Fifth Annual Meeting of the Society of Magnetic Resonance in Medicine, New York, August 19-22, 1986", Seiten 231-232, A New Method for Multislice Zoom MR Imaging), wird die interessierende Region auf der Nullphasen-Kodierungsachse zentriet. Die Nullphasen-Kodierungsprojektion beinhaltet die meiste Energie samtlicher Projektionen oder Views, wobei die höchste Phasenkodierungsprojektion die geringste aufweist. Indem man dafür sorgt, daß die interessierende Region den zentralen Projektionen entspricht, werden die Projektionen mit der meisten Energie pro Projektion abgebildet, und die relativ schwachen Projektionen nicht. Da die meiste Energie oder Signalamplitude in den zentralen Projektionen des Rohdatensatzes liegt, zeigt die meiste Energie kein Aliasing oder Falten und wird vollständig abgetastet. Eigenspezifisch führt die nicht abgetastete Hochfrequenzinformation zum Falten. Es gibt keine Unterdrückung dieser Hochortsfrequenzinformation. Jedoch weist die Hochortsfrequenzinformation einen ausreichend niedrigen Energiepegels oder eine ausreichend geringe Signalamplitude auf, daß das Falten oder Aliasing, die sie zum resultierenden Bild beiträgt, relativ schwach ist und schwer wahrzunehmen ist.
• Diese drei Technologien beinhalten jeweils Nachteile. Die Selektivvolumen-Technologie ist auf HF-Spinechosequenzen beschränkt. Derartige Spinechosequenzen erfordern zwei HF-Impulse im Gegensatz zu dem einzigen HF-Impuls, der für Feldechos verwendet wird. Daher sind Spinechos inhärent weniger geeignet für Hochgeschwindigkeitsabbildungen als Feldechos. Ferner tendieren sie dazu, sehr viel höhere spezifische Absorbtionsraten als Feldechos zu erfordern. Die Selektivvolumen-Technologien unterliegen auch nicht perfekten Schichtprofilen entlang der Phasenkodierungs/Schichtauswahlrichtung. Dies führt zu einer Bildungleichförmigkeit. Es wird eine Phasenkompensation durch Phasenkodierung hinsichtlich eines größeren Bereichs als des idealen Sichtfeldes durchgeführt, woraus eine weniger als optimale Reduktion der minimalen Anzahl von Phasenkodierungsprojektionen resultiert.
• Die Vorsättigungsimpuls-Technologien beinhalten den Nachteil nicht perfekter Schichtprofile, woraus wiederum Ungleichformigkeiten in den unterabgetasteten Regionen resultieren. Ferner führen sie zum Nachteil nicht perfekter Hochfrequenzkalibrierung, woraus wiederum eine unvollständige Unterdrückung der gefalteten Information resultiert. Wird nur ein einzelner vorbereitender Vorsättigungsimpuls vor der Erfassung des gesamten Rohdatensatzes angelegt, kann eine signifikante Erholung der Längsmagnetisierung vorliegen, wodurch wiederum signifikante Aliasing-Pegel hervorgerrufen werden. Wenn mehr als ein Vorsättigungsimpuls verwendet wird, d. h. ein Impuls vor jeder Phasenkodierungsprojektion, werden die Anforderungen an die Gradienten und die spezifischen Absorptionsraten enorm erhöht. Die Vorsättigungsimpulse zeigen den Nachteil einer nicht perfekten Kalibration der Hochfrequenzimpulse, woraus wiederum eine unzureichende Aliasing-Unterdrückung resultiert. Darüber hinaus können auch die seitlichen Bereiche oder Seitenkeulen der Vorsättigungsimpulse selbst Artefakte und Ungleichmäßigkeiten innerhalb der Abbildungsregion von Interesse hervorrufen.
• Eine selektive Unterabtastung versucht nicht, das Aliasing von Hochortsfrequenzinformation zu verhindern. Die niedrigeren Energiepegel bei Hochortsfrequenzinformation in den zentralen Projektionen tendieren dazu, Artefakte noch flüchtiger und schwerer von der echten Struktur unterscheidbar zu gestalten, wodurch eine noch größere Unsicherheit hinsichtlich der diagnostischen Interpretation des resultierenden Bildes hervorgerrufen wird. Darüber hinaus geht die resultierende Information entsprechend der nichtabgetasteten hohen Ortsfrequenzen oder hohen Raumfrequenzen verloren.
• Die vorliegende Erfindung zieht eine neue und verbesserte Technik zum Unterdrücken von Aliasing- oder Faltungsartefakten in unterabgetasteten Daten in Betracht.
Zusammenfassung der Erfindung
• Gemaß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Abbildungsverfahren angegeben, umfassend: Erzeugen eines vollständig abgetasteten Datensatzes entsprechend einem Sichtfeld oder Projektionsfeld durch eines ausgewählte interessierende Region eines Objektes und einer Mehrzahl unterabgetasteter Datensätze, jeweils entsprechend einem ausgewählten Abschnitt des Sichtfeldes; Transformieren des vollständig abgetasteten Datensatzes in eine vollständig abgetastete Biddarstellung entsprechend dem Sichtfeld; Transformieren jedes unterabgetasteten Datensatzes in eine jeweilige unterabgetastete Bilddarstellung, die einem ausgewählten Abschnitt des Sichtfelds entspricht, wobei die unterabgetastete Bilddarstellung Überfaltungsartefakte umfaßt, die Beiträge von Bereichen des Objekts innerhalb des Sichtfeldes außerhalb des ausgewählten Abschnitts repräsentieren; subtraktives Kombinieren jeder unterabgetasteten Bilddarstellung mit Abschnitten der vollständig abgetasteten Bilddarstellung zur Auslöschung oder Beseitigung des oder der Überfaltungsartefakte und zur Bereitstellung einer korrigierten unterabgetasteten Bilddarstellung.
• Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Abbildungsgerät vorgesehen, aufweisend: eine erste Datenspeichereinrichtung zum Speichern eines vollständig abgetasteten Datensatzes, entsprechend einem Sichtfeld durch eine ausgewählte interessierende Region eines Objekts; mehrere zweiter Datenspeichereinrichtungen, jeweils zum Speichern eines unterabgetasteten Datensatzes, der einem ausgewählten Abschnitt des Sichtfeldes entspicht; eine Fourier-Tranformationseinrichtung zum (i) Transformieren des vollständig abgetasteten Datensatzes aus der ersten Datenspeichereinrichtung in eine vollständig abgetastete Bilddarstellung entsprechend dem Sichtfeld und (ii) zum Transformieren jedes unterabgetasteten Datensatzes aus seiner jeweiligen zweiten Datenspeichereinrichtunq in eine jeweilige unterabgetastete Bilddarstellung, die einem ausgewählten Abschnitt des Sichtfeldes entspricht, wobei die unterabgetastete Bilddarstellung Überfaltungsartefakte umfaßt, die Beiträge von Bereichen des Objekts innerhalb des Sichtfeldes außerhalb des ausgewählten Abschnitts repräsentieren, wobei die vollständig abgetastete Bilddarstellung in einer ersten Speichereinrichtung für transformierte Daten gespeichert wird, jede unterabgetastete Bilddarstellung in einer jeweiligen zweiten Speichereinrichtung für transformierte Daten gespeichert wird; eine Subtraktionseinrichtung zur subtraktiven Kombination jeder unterabgetasteten Bilddarstellung aus ihrer jeweiligen zweiten Speichereinrichtung für transformierte Daten mit Abschnitten der vollständig abgetasteten Bilddarstellung aus der ersten Speichereinrichtung für transformierte Daten zur Auslöschung oder Beseitigung des oder der Überfaltungsartefakte und zur Bereitstellung einer korrigierten unterabgetasteten Bilddarstellung, wobei die korrigierten unterabgetasteten Buddarstellungen in einer Speichereinrichtung für korrigierte unterabgetastete Daten gespeichert werden.
• Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in ihrer sehr schnellen Bilddatenerfassung.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, bei deren Verwendung in der MRI-Technologie besteht in ihrer Kompatibilität mit Feldechos.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung bei deren Verwendung in der MRI-Technologie besteht darin, daß sie weniger strenge und restriktive Anforderungen an eine spezifische Absorptionsrate, Gradientenanstiegszeiten, Tastverhältnisse bzw. Einschaltzeiten und Hochfrequenzverstärker stellt.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung bei deren Verwendung in der MRI-Technologie besteht darin, daß die Faltungsoder Aliasing-Unterdrückung unabhängig von den Relaxationsraten der Gewebe ist, die abgebildet werden.
• Ein noch weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie Aliasing- oder Faltungsrauschen über einen vollen Bereich von Ortsfrequenzen unterdrückt.
• Noch weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden den durchschnittlichen Fachleuten auf diesem Gebiet beim Lesen und Verstehen der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele offenbar.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
• Die Erfindung kann in vielfältigen Einrichtungen und Zusammenstellungen von Einrichtungen eingesetzt werden sowie in verschiedensten Verfahrensschritten und Zusammenstellungen von Verfahrensschritten. Die Zeichnungen dienen nur dem Zweck der Illustration eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und sind nicht als einschränkend hinsichtlich der Erfindung aufzufassen.
• Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Magnetresonanz- Scannersystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
• Figuren 2A bis 2E stellen die Evolution eines korrigierten unterabgetasteten Bildes dar, in welchem Fig. 2A einen vollständig abgetasteten Datensatz repräsentiert, Fig. 2B unterabgetastete Daten mit Aliasing-Artefakten; Fig. 2C stellt Abschnitte der Fig. 2A entsprechend den Aliasing-Artefakten dar; Fig. 2D repräsentiert ein hinsichtlich Aliasing korrigiertes Bild, das durch den Translation und Kombination der Bildabschnitte der Fig. 2C hergestellt wird; und Fig. 2E repräsentiert das hinsichtlich Aliasing korrigierte unterabgetastete Bild, das durch Subtraktion der Fig. 2D von Fig. 2B gewonnen wird.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
• Gemäß Fig. 1 umfaßt ein NMR-Abbildungsgerät eine statische Magnetfeldeinrichtung A zum Erzeugen eines im wesentlichen gleichnamigen Magnetfeldes durch eine Untersuchungsregion. Eine Hochfrequenzeinrichtung B überträgt selektiv Hochfrequenzanregungsimpulse zum Anregen ausgewählter Dipole innerhalb der interessierenden Region. Die Hochfrequenzeinrichtung liefert auch Hochfrequenzimpulse zur selektiven Drehung oder andersartigen Manipulation der ausgewählten Komponenten der Magnetisierung, beispielsweise selektive 90º Impulse, 180º Impulse oder dergleichen. Eine Gradientenfeldeinrichtung C legt selektiv Gradientenfelder vorzugsweise entlang dreier selektierbarer orthogonaler Achsen durch die Untersuchungsregion hinweggehend an. Eine Impulssequenz-Steuereinrichtung D steuert die Hochfrequenzeinrichtungen in der Gradientenfeldeinrichtung, um die Erzeugung vorab ausgewählter Impulssequenzen zu veranlassen, vorzugsweise Gradientenechosequenzen. Eine Abbildungseinrichtung E verarbeitet die empfangenen Magnetresonanzsignale oder Views bzw. Projektionen und rekonstruiert eine elektronische Bilddarstellung zur Archivierung, Anzeige auf einem Videomonitor oder dergleichen.
• Die Magnetfeldeinrichtung A umfaßt eine Steuerschaltng 10 und mehrere supraleitende oder resitiver Spulen 12 zum Erzeugen des Magnetfeldes. Die Steuerschaltung veranlaßt die Magnete, ein im wesentlichen gleichförmiges Magnetfeld axial durch sie hindurchgehend zu erzeugen, speziell in einer zentral gelegenen Untersuchungs- oder Abbildungsregion 14. Nicht dargestellte Magnetfeld-Shim-Einrichtungen, wie sie in dieser Technologie üblich sind, können vorgesehen werden, um die Gleichförmigkeit des Magnetfeldes zu verbessern.
• Die Hochfrequenzeinrichtung B umfaßt eine Hochfrequenzspule 20 wie eine Quadratur-Spule, die die Untersuchungsregion 14 umgibt. Ein Hochfrequenzsender 22 legt selektiv Hochfrequenzimpulse an die HF-Spule zur Anregung und Manipulation von Magnetresonanz der Magnetisierung ausgewählter Dipole in der Untersuchungs region.
• Die Gradientenfeldeinrichtung C umfaßt Gradientenspulen 30 zur Hervorrufung von Gradienten quer durch das statische Magnetfeld unter auswählbaren Winkeln. Eine Gradientenfeldsteuereinrichtung 32 legt Stromimpulse an die Gradientenspulen, um Gradienten längs dreier orthogonaler Achsen hervorzurufen, die gemeinhin als Schichtauswahl, Lese- und Phasenkodierungsachsen oder -richtungen bezeichnet werden. Die Gradientenfeldsteuereinrichtung ruft im allgemeinen einen linearen Gradienten längs der Leseachse hervor, um eine lineare Frequenzkodierung in der Leserichtung hervorzurufen. Längs der Phasenkodierungsachse legt die Gradientenfeldsteuereinrichtung Phasenkodierunqsgradienten an, die in regelmäßigen Stufen oder Inkrementen mit jeder Sequenz, Wiederholung oder Projektion ihrer Amplitude ändern. Gemeinhin variieren die Phasenkodierungen von Null oder keiner Phasenkodierung bei einer zentralen Position in regelmäßigen Abstufungen bis zu einer maximalen positiven Phasenkodierung und in analogen regelmaßigen Stufen oder Schritten von der Nullphasenkodierung bis zu einer negativen maximalen Phasenkodierung. Üblicherweise ist die Anzahl der Phasenkodierungsschritte oder -projektionen, die erforderlich sind, eine gerade Potenz von zwei wie 32, 64, 128 oder dergleichen. Die Größe der Abstufungen des Phasenkodierungsgradienten werden derart ausgewählt, daß die Projektionen von der maximalen negativen bis zur maximalen positiven Phasenkodierungsprojektion ein selektiertes Sichtfeld überspannen. Der Gradient längs der Schichtauswahlrichtung kann angelegt werden, um eine einzelne Schicht zu definieren, oder kann analog zu den Gradienten längs der Phasenkodierungsachse abgestuft werden, um multiple Schichten oder Volumina zu definieren.
• Die Hochfrequenzeinrichtung B umfaßt auch einen Hochfrequenzempfänger 34, der Magnetresänanzsignale zumindest während eines induzierten Magnetresonanzechos empfängt. Das Magnetresonanzsignal oder die Projektion vom Empfänger wird durch einen Analog/Digitalwandler 36 digitalisiert, um die individuellen Elemente einer digitalen Datenzeile oder Projektion zu erzeugen. Typischerweise digitalisiert der Analog/Digitalwandler die analogen Magnetresonanzsignale mit Abtastungen einer geraden Potenz von zwei, beispielsweise 32, 34, 128, 256 usw. Die Abtastrate und die Neigung des Lesegradienten werden derart ausgewählt, daß die digitale Datenzeile oder Projektion das ausgewählte Sichtfeld in der Lese- oder Frequenzkodierungsrichtung überspannt. Typischerweise wird ein quadratisches Sichtfeld wie beispielsweise von 128 x 128 ausgewählt, in welchem die Anzahl von Projektionen auf die Anzahl von digitalisierten Elementen jeder Projektion abgestimmt ist. Es ist jedoch zu beachten, daß die Erfindung auch auf die Erfassung von Daten in rechteckigen und anderen nicht quadratischen Anordnungen oder Feldern anwendbar ist.
• Fig. 1, auf die weiterhin bezug genommen wird, und ferner auch Fig. 2A zeigen, daß die Sequenzsteuereinrichtung D die Gradientensteuereinrichtung 32 und den Hochfrequenzsender 34 veranlaßt, einen vollständig abgetasteten Satz von Magnetresonanzendaten zu erzeugen. Das bedeutet, daß die Analog/Digitalwandler 36 jede Projektion Nmal digitalisieren. In jeder Sequenz Wiederholung nehmen die Phasenkodierungsgradienten jeden Schritt zwischen -(N-1)/2 und N/2 an. Eine Resonanzdatenspeichereinrichtung 40 umfaßt eine Speichereinrichtung 42 für vollständig abgetastete Daten zum Speichern des vollständig abgetasteten komplexen Datensatzes. Eine Fourier-Transformationseinrichtung 44, vorzugsweise eine schnelle Fourier-Transformationseinrichtung 44, unterzieht den vollständig abgetasteten Resonanzdatensatz einer Fourier-Transformation in eine vollständig abgetastete komplexe Bilddarstellung, deren Real- und Imaginärteile in einer Speichereinrichtung 46 für ein vollständig abgetastetes Bild gespeichert werden. Ein Videomonitor 48 zeigt selektiv diese vollständig abgetastete Bilddarstellung als Bild 50 an. Üblicherweise ist das Bild die Quadratwurzel der Summe der Quadrate der Real- und Imaginär-Bilddatenwerte entsprechend jedem Bild.
• Zieht man beispielhalber eine kardiale Abbildung heran, so umfaßt das Bild 50 eine Kontur 52 des Patiententorso und eine Kontur 54 des Patientenherzen. Obgleich die Schicht das Gewebedetail innerhalb der Torsokontur 52 und innerhalb der Herzkontur 54 einschließt, ist dieses Detail in Fig. 2 zum Zwecke einer einfacheren Darstellung weggelassen. Eine Designationseinrichtung 56 für eine Teilregion von Interesse wird dazu verwendet, Grenzen 58a, 58b eines selektierten Abschnitts des Sichtfeldes oder einer Teilregion von Interesse festzulegen. Vorzugsweise wird die Teilregion von Interesse durch N/2, N/4, N/8 oder irgendeinen anderen Bruchteil der Projektionen definiert, wobei dies eine gerade Potenz von zwei ist, um die Verwendung der bevorzugten schnellen Fourier-Transformationseinrichtung zu erleichtern. Eine Teilregion, die keine gerade Potenz von zwei ist, kann durch eine schnelle Fourier-Transformationseinrichtung mit der Technologie und Hardware verarbeitet werden, die im US-Patent 4,748,411 dargelegt ist. Die Auswahleinrichtung 56 für die interessierende Teilregion steuert die Sequenzsteuereinrichtung D derart an, daß die Phasenkodierungsprojektionen zwischen den festgelegten Sichtfeldabschnittsgrenzen 58a und 58b durch eine Sortiereinrichtung 60 erzeugt und in eine Speichereinrichtung für unterabgetastete Daten oder einen Abschnitt 62 der Resonanzdateneinrichtung 40 abgeführt werden. Die schnelle Fourier-Transformationseinrichtung 44 unterzieht den unterabgetasteten Datensatz einer Fourier-Transformation zu einer unterabgetasteten Bilddarstellung, die in einer Speichereinrichtung 64 für unterabgetastete Bilder gespeichert wird.
• Falls die Amplitude der unterabgestateten Bilddarstellung des Speichers 64 auf dem Videomonitor dargestellt würde, würde ein Bild 66 erzeugt. Gemäß Fig. 2B umfaßt das Bild 66 seitliche Abschnitte 52a und 52b des Torsos und die volle Peripherie 54 des Herzens. Wie jedch im "Hintergrund der Erfindung" dieser vorliegenden Anmeldung abgehandelt wurde, wird ein oberer Abschnitt 62c der Torsoperiphene von oberhalb der Grenze 58a in das unterabgetastete Bild 66 übergerollt oder übergefaltet und wird zu einem zu beanstandenden Aliasing-Artefakt, der dem kardialen Bild überlagert ist. Die Gewebestruktur, die innerhalb der Grenze 58a und der oberen Peripherie 52c des Patiententorso definiert ist, wird auch übergefaltet und dem unterabgetasteten Bild überlagert. Dieser selbe Überfaltungsartefakteffekt führt dazu, daß eine untere Peripherie 52d des Patiententorsos und Gewebes zwischen der Grenze 58b und der unteren Peripherie des Torsos in das unterabgetastete Bild 66 übergerollt oder übergefaltet wird und diesem überlagert wird. Da das innerhalb der kardialen Peripherie 54 dargestellte Gewebe nun die Überlagerung des kardialen Gewebes und von Abschnitten des oberen und unteren Torsos ist, ist der diagnostische Wert des unterabgetasteten Bildes beeinträchtigt. Die Designierungseinrichtung 56 für die interessierende Teilregion steuert eine Ausleseeinrichtung 70 für den Bildspeicher für das vollständig abgetastete Bild, um Abschnitte 72 und 74 des vollständig abgetasteten Bildes 50 auszulesen. Der Bildabschnitt 72 ist der Abschnitt des Bildes 50 oberhalb der Grenze 58a und der Bildabschnitt 74 ist der Abschnitt des Bildes unterhalb der Grenze 58b. Die Ausleseeinrichtung 70 liest den oberen Bildabschnitt 72 aus und gibt ihn in eine Translationseinrichtung 78, die das obere Bild 72 derart nach unten verschiebt, das seine untere Fläche 80 dieselbe physische Position wie die Grenze 58b aufweist, d. h. die unterste Fläche des unterabgetasteten Bildes 66. Die Ausleseeinrichtung leitet den unteren Bildabschnitt 74 in eine Translationseinrichtung 82, die die Position des unteren Bildabschnitts 74 derart verschiebt, daß dessen oberste Oberfläche auf die Position der Grenze 58a verschoben wird, d. h. den obersten Rand des unterabgetasteten Bildes 66. Wahlweise kann eine Addiereinrichtung 84 den oberen und unteren Bildabschnitt 72 und 74 aufaddieren, um ein zusammengesetztes korrigiertes Bild 86 zu bilden (Fig. 2D).
• Eine Bildkorrektureinrichtung 88 subtrahiert die Real- und Imaginärteile des zusammengesetzten korrigierten Bildes 86 oder individuell die oberen und unteren Bildabschnitte 72 und 74 von den jeweiligen Real- und Imaginärteilen des unterabgetasteten Bildes 66. Eine Amplitudenbildeinrichtung 90 berechnet die Größe oder Amplitude jedes Pixels eines korrigierten unterabgetasteten Bildes 90 aus der Quadratwurzel der Summe der Quadrate der entsprechenden Real- und Imaginärteilwerte. Das korrigierte unteragbetastete Bild wird in einem Speicher 94 für das korrigierte unterabgetastete Bild gespeichert.
• Gemaß Fig. 2E beseitigt die Subtraktionseinrichtung die Überfaltungsartefakte derart, daß das Gewebe innerhalb der Herzperiphene 52 nur Herzgewebe repräsentiert und nicht die Überlagerung des Gewebes von dberen und unteren Abschnitten des Torsos. Im Bedarfsfall kann die Additionseinrichtung 84 die Amplitude des zusammengesetzten korrigierten Bildes 86 einstellen.
• Im Ausführungsbeispiel für die kardiale Abbildung ist es oft wünschenswert, eine Serie von Hochgeschwindigkeits-, Einzelbilddarstellungen des Herzens zu gewinnen. Diesbezüglich ist eine Serie von Speichern 100 für unterabgetastete Daten vorgesehen, die jeweils aufeinanderfolgende unterabgetastete Bilder zu kurzzeitig versetzten Intervallen nach dem anfänglichen verschobenen Bild empfangen. Statt separate Speicher für unterabgetastete Bilder vorzusehen, kann ein einzelner Datenspeicher für ein unterabgetastetes Bild vorgesehen werden und seriell verwendet werden, falls die Verarbeitungsgeschwindigkeit der Fourier-Transformationseinrichtung 44 und anderer Hardware es zulassen. Die Folge oder Serie der resultierenden korrigierten und unterabgetasteten Bilder wird in einem Speicher 94 oder anderen Speichereinrichtungen für korrigierte unterabgetastete Bilder gespeichert.
• Das zusammengesetzte korrigierte Bild 86 kann solange ausgenutzt werden, wie die Korrektur gültig bleibt, generall über einen Atmunszyklus. Typischerweise hält der Patient seinen Atem während der Aufnahme einer Folge von kardialen Bildern an. Solange das Gewebe oberhalb der Grenze 58a und unterhalb der Grenze 58b des Bildes 50 stationär bleibt, bleibt auch das zusammengesetzte korrigierte Bild 86 gultig. Eine pulmonale Bewegung bewegt typischerweise dieses Gewebe. Entsprechend wird ein neues vollständig abgetastetes Bild vorzugsweise für jeden Atmungszyklus aufgenommen.
• Obgleich das Verfahren so erläutert wurde, daß es den vollständigen Datensatz zuerst erzeugt, geschah dies zum Zwecke einer einfachen Darstellung und es ist zu beachten, daß der vollständig abgetastete Datensatz zu irgendeinem Zeitpunkt in den Folgen von Hochgeschwindigkeits-unterabgetasteten Bilden aufgenommen werden kann, einschließlich des Beginns der Folgen, am Ende der Folgen, an irgendeinem Punkt während der Folgen oder verteilt über die Folgen. Tatsächlich können die Daten, die den Phasenkodierungsprojektionen zwischen den Grenzen 58a und 58b des vollständig abgetasteten Bildes entsprechen, durch die Sortiereinrichtung 60 sowohl in die Speichereinrichtung 62 für das unterabgetastete Bild hineingeleitet als auch in die Speichereinrichtung 42 für das vollständig abgetastete Bild hineingeleitet werden, um dort als eines der Folge von Hochgeschwindigkeitskardialbildern verarbeitet werden.
• In einer weiteren Realisierung der vorliegenden Erfindung wird die Erfassung die vollständig abgetasteten Datensatzes über die Folge von unterabgetasteten Datensätzen verteilt. Beispielsweise kann das erste unterabgetastete Bild ein erster Bruchteil der Phasenkodierungsprojektionen (zwischen N-1)/2 und N/2 sein, d.h. jeweils fur jede vierte Projektion. Das zweite unterabgetastete Bild kann ein anderes Viertel der Projektionen usw. von der dritten und vierten unterabgetasteten Projektion sein. Obgleich jeder der vier Datensätze unterabgetastet wird, beinhalten sie doch kumulativ einen vollständig abgetasteten Datensatz. In diesem Ausführungsbeispiel leitet die Sortiereinrichtung 60 jede der unterabgetasteten Projektionen in einen der Speicher für das unterabgetastete Bild sowie in den Speicher 42 für das vollständig abgetastete Bild, das sämtliche vier Projektionen zu dem vollständig abgetasteten Datensatz akkumuliert. Die oben beschriebene Fourier-Transformations- und Subtraktions- Prozedur wird wiederholt, um vierfach versetzte, korrigierte unterabgetastete Projektionen oder Views zu erzeugen.
• Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der kardialen Abbildung erläutert. Es ist jedoch zu beachten, daß die Erfindung nicht nur Anwendung in anderen diagnostischen Abbildungstechnologien findet, sondern auch in anderen Abbildungs- und Signalverarbeitungsbereichen, die Überfaltungs-Artefakte zeigen.

Claims (10)

1. Abbildungsverfahren, umfassend: Erzeugen eines vollständig abgetasteten Datensatzes entsprechend einem Sichtfeld durch eine ausgewählte interessierende Region eines Objekts und mehrere unterabgetasteter Datensätze, jeweils entsprechend einem ausgewahlten Abschnitt des Sichtfeldes; Transformieren des vollständig abgetasteten Datensatzes in eine vollständig abgetastete Bilddarstellung entsprechend dem Sichtfeld; Transformieren jedes unterabgetasteten Datensatzes in eine jeweilige unterabgetastete Bilddarstellung, die einem ausgewählten Abschnitt des Sichtfeldes entspricht, wobei die unterabgetastete Bilddarstellung Überfaltungsartefakte enthält, die Beiträge von Bereichen des Objekts innerhalb des Sichtfeldes außerhalb des ausgewählten Abschnitts repräsentieren; subtraktives Kombinieren jeder unterabgetasteten Bilddarstellung mit Abschnitten der vollständig abgetasteten Bilddarstellung zur Auslöschung der Überfaltungsartefakte und Bereitstellen einer korrigierten unterabgetasteten Bilddarstellung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem jede korrigierte unterabgetastete Bilddarstellung Real- und Imaginärteile umfaßt, und ferner umfassend die Berechnung von Amplitudenwerten aus den Real- und Imagninärteilen und die Erzeugung einer menchenlesbaren Anzeige aus den Amplitudenwerten.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, in welchem das Sichtfeld einen Patiententorso umfaßt und der ausgewählte Abschnitt einer Region des Patienten entspricht, die dessen Herz einschließt, und in welchem der Schritt der Erzeugung mehrere unterabgetasteter Datensätze die Erfassung jedes der unterabgetasteten Datensätze zu einem unterschiedlichen Zeitpunkt umfaßt, derart, daß die korrigierten unterabgetasteten Bilder eine Serie von Bildern durch des Patienten Herzen zu zeitlich versetzten Intervallen repräsentieren.

4. Verfahren nach Anspruch oder Anspruch 2 oder Anspruch 3, in welchem der Schritt der Erzeugung des vollständig abgetasteten Datensatzes umfaßt: Erzeugen unterabgetasteter Datensätze, die zusammengenommen einen vollständig abgetasteten Datensatz bilden; und Kombinieren der unterabgetasteten Datensätze zur Erzeugung des vollständig abgetasteten Datensatzes.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in welchem die Transformationsschritte eine Fourier-Transformation der Datensätze einschließen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, in welchem der Schritt der Erzeugung des vollständig abgetasteten Datensatzes und der mehreren unterabgetasteten Datensätze die Erfassung phasencodierter magnetischer Resonanzprojektionen einschließt, die geliefert werden durch: Positionieren des Objekts in einem statischen Magnetfeld; und Anlegen von Hochfrequenz- und Gradientenmagnetfeldimpulsen an das Objekt im statischen Magnetfeld in einer Feldechoabbildungssequenz zur Erzeugung der phasencodierten magnetischen Resonanzprojektionen.

7. Abbildungsgerät, aufweisend: eine erste Datenspeichereinrichtung zur Speicherung eines vollständig abgetasteten Datensatzes entsprechend einem Sichtfeld durch eine ausgewählte interessierende Region eines Objekts; eine Mehrzahl zweiter Datenspeichereinrichtungen, jeweils zum Speichern eines unterabgetasteten Datensatzes, der einem ausgewählten Abschnitt des Sichtfeldes entspricht; eine Fourier-Transformationseinrichtung zur (i) Transformation des vollständig abgetasteten Datensatzes aus der ersten Datenspeichereinrichtung in eine vollständig abgetastete Bilddarstellung entsprechend dem Sichtfeld und (ii) zum Transformieren jedes unterabgetasteten Datensatzes aus dessen jeweiliger zweiter Datenspeichereinrichtung in eine jeweilige unterabgetastete Bilddarstellung, die einem ausgewählten Abschnitt des Sichtfeldes entspricht, wobei die unterabgetastete Bilddarstellung.Überfaltungsartefakte umfaßt, die Beiträge von Bereichen des Objekts innerhalb des Sichtfeldes außerhalb des ausgewählten Abschnitts repräsentierten, wobei die vollständig abgetastete Bilddarstellung in einer ersten Speichereinrichtung für transformierte Daten gespeichert wird, jede unterabgetastete Bilddarstellung in einer jeweiligen zweiten Speichereinrichtung für transformierte Daten gespeichert wird; eine Subtraktionseinrichtung zur subtraktiven Kombination jeder unterabgetasteten Bilddarstellung aus deren jeweiligen zweiten Speichereinrichtung für transformierte Daten mit Abschnitten der vollständig abgetasteten Bilddarstellung aus der ersten Speichereinrichtung für transformierte Daten zur Auslöschung der Überfaltungsartefakte und zum Bereitstellen einer korrigierten unterabgetasteten Bilddarstellung, wobei die korrigierten unterabgetasteten Bilddarstellungen in einer Speichereinrichtungen für korrigierte unterabgetastete Daten gespeichert werden.

8. Gerät nach Anspruch 7, ferner umfassend: eine Einrichtung zum Erzeugen der vollständig abgetasteten und unterabgetasteten Datensätze, aufweisend:

eine Einrichtung zum Erzeugen eines statischen Magnetfeldes;

eine Einrichtung zum Anlegen von Gradientenmagnetfeldern und Hochfrequenzimpulsen durch eine Untersuchungsregion zur Induzierung von magnetischer Resonanz ausgewählter Dipole in der Untersuchungsregion; und

eine Empfangseinrichtung zum Empfangen von Magnetresonanzsignalen, die von der Untersuchungsregion abgestrahlt werden, und zum Erzeugen der vollständig abgetasteten und unterabgetasteten Datensätze.

9. Gerät nach Anspruch 7, in welchem die in der ersten Speichereinrichtung für transformierte Daten gespeicherten Daten eines ersten Abschnitt aufweisen, der den Daten entspricht, die in jeder der zweiten Speichereinrichtunge für transformierte Daten gespeichert werden, und zumindest einen zweiten Abschnitt aufweisen, der den Daten nicht entspricht, die in jeder der zweiten Speichereinrichtungen für transformierte Daten gespeichert sind, und ferner aufweisend:

eine Einrichtung zur Indentifikation des oder jedes solchen zweiten Abschnitts und zu dessen Übertragung in die Subtraktionseinrichtung.

10. Gerät nach Anspruch 9, ferner aufweisend eine Translationseinrichtung zur Translation des oder jedes solchen identifizierten zweiten Abschnitts, bevor er in die Subtraktionseinrichtung übertragen wird, wobei der oder jeder solche zweite Abschnitt sich auf einen Bereich des Objekts innerhalb des Sichtfelds außerhalb des ausgewählten Abschnitts des Sichtfeldes bezieht, welcher in den ausgewählten Abschnitt hineingefaltet hat, wobei die Translation, die durch die Translationseinrichtung bewerkstelligt wird, die Position des oder jedes solchen zweiten Abschnitts auf eine Position verschiebt, die der Position im ausgewählten Abschnitt des Sichtfeldes der Faltung entspricht, die diesem zweiten Abschnitt entspricht.