DE3854824T2 - Verbesserung von oder in Beziehung zu den "echo-planar" Abbildungssystemen - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Echo-Planar- Abbildungs-(EPI)-Systeme und insbesondere auf ein Verfahren und Gerät, um eine Zonen- bzw. Flächenvergrößerung eines gewünschten Bildbereichs zu liefern.
• Eine Echo-Planar-Abbildung (EPI) ist für ihre außerordentlich hohe Geschwindigkeit und Fähigkeit bekannt, Echtzeit-Filme zu erzeugen (Mansfield P. 1977, J. Physics C, 10, L55). Die mit gegenwärtigen EPI-Systemen erhältliche Auflösung ist jedoch schlecht, wenn man sie mit z.B. einem gebräuchlichen handelsüblichen Magnetresonanz-Abbildungs-(MRI)-Gerät vergleicht, das auf viel langsameren Abbildungsverfahren beruht.
• EP-A-0 144 026 offenbart ein Verfahren für eine Flächenvergrößerung in einem NMR-Abbildungssystem mit einer Spinketten- Sequenz.
• Patent Abstracts of Japan, Band 10, Nr. 38 (P-428) (2095), 14. Februar 1986, und JP-A-60185149 offenbaren ein Magnetresonanz-Abbildungsverfahren, das einen Ausschnitt auswählt und dann eine Zeile innerhalb des Ausschnitts auswählt, um ein Einzeilenbild zu erzeugen. EP-A-0 212 734 offenbart ein Zwei- Bild-Aufnahmeverfahren, um ein lokalisiertes Magnetresonanzspektrum anzuregen, indem die Magnetisierung eines Unterbereichs vor einer der Anregungen selektiv invertiert und die aus den beiden Anregungen resultierenden Signale subtrahiert werden.
• Der Artikel Magnetic Resonance in Medicine, Band 2, Nr. 5, Seiten 479 - 489, Oktober 1985, offenbart ein Verfahren, um durch Verfahren einer Echo-Planar-Verschiebungsabbildung Bilder einer chemischen Verschiebung zu erhalten.
• Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine wirklich schnelle Flächenvergrößerung eines durch EPI-Verfahren geschaffenen Bildes (d.h. eines vergrößerten bzw. gezoomten Bildes) mit echten Leistungsgewinnen in der Auflösung zu erhalten.
• Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zur Zonenbzw. Flächenvergrößerung eines Bildes nach Anspruch 1.
• In einer ersten Ausführungsform bildet der definierte Bereich einen zentralen Streifen innerhalb eines im allgemeinen rechtwinkligen Bildfeldes, wobei der zentrale Streifen expandiert wird, um das ganze Bildfeld auszufüllen.
• In einer zweiten Ausführungsform umfaßt der definierte Bereich einen Streifen, der ein Viertel der Breite des ganzen Bildfeldes einnimmt. Vier Bilder werden vorzugsweise von dem Bildbereich genommen, die sich jeweils voneinander durch die Auswahl der definierten Viertel unterscheiden, wodurch eine Vergrößerung eines beliebigen Viertels des Bildfeldes ermöglicht wird.
• Alle Bilder werden vorzugsweise permanent für eine spätere Regenerierung des vergrößerten Bildes und für einen Verweis auf das ganze Bild vor einer Vergrößerung elektronisch gespeichert.
• Die vorliegende Erfindung schafft ein Gerät für eine Zonenbzw. Flächenvergrößerung eines Bildes nach Anspruch 5.
• Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beispielhaft mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in denen:
• Figur 1 Puls- und Gradienten-Zeitablaufdiagramme für eine einfach oder doppelt gezackte Echo-Planar-Abbildungs-(BEPI)- Sequenz zeigt;
• Figur 2 eine Karte eines k-Raumes zeigt, die die Sequenz von Figur 1 veranschaulicht;
• Figur 3 Skizzen von verbreiterten Strichspektren zeigt;
• Figur 4 Puls- und Gradienten-Zeitablaufdiagramme für die vorliegende Erfindung zeigt;
• Figur 5 Bildfelddarstellungen zeigt, die die vorliegende Erfindung veranschaulichen;
• die Figuren 6 und 7 verschiedene experimentelle Ergebnisse zeigen; und
• Figur 8 die Prinzipien eines Vierfach-Zoom-Experiments veranschaulicht.
• Bei einer normalen, nicht gezoomten Abbildung eines einzelnen Ausschnitts durch BEPI nach einer Ausschnittauswahl durch eine ausgewählte Anregung (Garroway, Grannell und Mansfield, 1974, J. Phys. C 7, L457) wird zugelassen, daß sich das Kemsignal in einem am besten rechteckmodulierten y-Gradienten Gx und einem x-Gradienten Gx in Form einer Reihe von δ- Funktions-Pulsen entwickelt. (In der Praxis wird für Gy eine annähernd trapezförmige Wellenform verwendet, während Gx in Form kurzer Zacken, aber mit endlicher Dauer, verwendet wird) Die selektiven bzw. ausgewählten Puls- und Gradienten-Zeitsteuerungen sind in Figur 1 skizziert. Gemäß den Skizzen kann die Anfangsphase von Gy +ve oder -ve sein. Die Gx-Zacken können alle +ve oder alle -ve sein. Es gibt daher vier verschiedene Möglichkeiten für das Kemsignal, S(t), d.h. S&spplus;&spplus;, S&spplus;&supmin;, S&supmin;&spplus; und S&supmin;&supmin;, wovon jedes eine Einzelbild-Aufnahme erzeugen kann.
• Das Signal S(t) für ein freies Induktionsabklingen in dem rotierenden Bezugssystem zur Zeit t nach einer Ausschnittauswahl ist im allgemeinen durch
• S(t) = S(k) = r p (r) exp[k r] dr (1)
• gegeben, worin (r) die Spindichte innerhalb des Ausschnitts an einer Stelle r ist und k der Wellenvektor des reziproken Raumes ist (Mansfield und Grannell, 1973 J. Phys. C6, L422; 1975 Phys. Review 12, 3618; Ljunggren, 1983 J. Mag. Res. 54, 338), der durch
• k = t0 γ [i Gx(t') + j Gy(t')] dt' (2)
• gegeben ist, worin y das Magnetogyrationsverhältnis ist und Gx(t') und Gy(t') lineare zeitabhängige Magnetfeldgradienten sind.
• Figur 2 zeigt verschiedene Wege zum Abtasten eines k- Raumes, die den oben erwähnten verschiedenen Gradientenkombinationen entsprechen. Beim Ausführen der Fourier-Transformation (FT) der k-Raum-Karte ist es notwendig, daß die Pfeile in den k-Trajektorien alle in gleiche Richtung zeigen. Dies kann auf zwei Wegen erreicht werden; erstens indem zwei Experimente in rascher Folge ausgeführt werden, wobei das zweite die Anfangsphase von Gy umgekehrt aufweist. Die Gx-Zacken haben für beide Experimente die gleiche Richtung. Um die Signalamplituden von beiden Experimenten einander anzugleichen, müssen die ersten und zweiten ausgewählten Pulse Nutationswinkel von 45º bzw. 90º aufweisen. Die beiden Signalechofolgen können dann aufbereitet und verzahnt werden, um zwei Signale zu erzeugen, bei denen eine Spinentwicklung tatsächlich in entweder einem vollkommen positiven oder vollkommen negativen Gradienten stattfindet. Die ky-Trajektorien für diese verzahnten Signale gehen entweder alle von negativ nach positiv oder umgekehrt. Die beiden, durch Fourier-Transformation erzeugten Bilder sind invertierte Spiegelbilder voneinander. Ein Umkehren und Zusammenaddieren im Bildraum hat jedoch eine 2-Verbesserung im Signal-Rausch- Verhältnis zur Folge. Die oben beschriebene Prozedur ist ein Zwei-Bild-Abbildungsverfahren und ist einem Standard-EPI ähnlich.
• Die zweite Prozedur ist ein echtes Einzelbild-Abbildungsverfahren. Hier werden die Signalechos in einem (nicht dargestellten) geeigneten elektronischen Speicher nach einem ausgewählten Puls aufgezeichnet, der einen Nutationswinkel von 90º oder irgendeinen anderen beliebigen kleinen Winkel, α&sup0;, aufweisen kann. Um zu erreichen, daß die k-Trajektorien alle in die gleiche Richtung zeigen, werden Zeitbereichsignale von abwechselnden Echos umgekehrt. Dieses aufbereitete Abklingsignal wird dann unter Verwendung einer einzigen eindimensionalen FT fouriertransformiert. Auf dieses Abbildungsverfahren wird im folgenden als BEPI oder BEST (Gezacktes Echo- Planar-Einzelpuls-Verfahren) verwiesen.
• Für eine Rechteck-Gradientenmodulation, und wenn ein geringfügiges Signalabklingen während der Dauer eines einzelnen Echos stattfindet, kann gezeigt werden, daß für ein Abtasten eines diskreten Signals das aufbereitete BEPI-Zeitsignal der diskreten Funktion
• S±± (t) = Σ Σ ΔxΔy 1m cos[1 Δωx + m Δωy]t (3)
• äquivalent ist, worin 1 und m ganze Zahlen sind und 1m die Dichte des 1., m. Bildelements mit einer Fläche ΔxΔy ist.
• Die diskrete Fourier-Transformation von Gleichung (3) über eine Abtastperiode T ergibt ein Strichspektrum mit einem Abstand diskreter Punkte von
• Δωp = Δωx = 2π/T = γ Δx Gx (4)
• und einem Strichabstand von
• Δωy = γ Δy Gy (5)
• Für ein Nichtüberlappen der Spektralkomponenten muß man die Bedingung
• Δωy = L Δωx (6)
• erfüllen, worin L hier und M unten die größten Werte von 1 und m sind, die das Objektfeld überdecken.
• Die Gesamtzahl von das Bild beschreibenden Punkten beträgt
• P = L M. (7)
• Aus dem obigen ergibt sich, daß die gesamte Bandbreite, die erforderlich ist, um ein ganzes Bildfeld zu behandeln,
• Δωp P = L M Δωx = M Δωy (8)
• ist. Nach Figur 1 und den Gleichungen (4) und (5) kann man für eine komplexe FT auch
• T = τ P = M τy (9)
• schreiben, worin τ der Abtastzeitraum ist und die y-Gradientenechos Modub 2τy sind.
• Der Zoom-Effekt gemäß der vorliegenden Erfindung, worauf als Zoom-EPI (ZEPI) verwiesen wird, wird folgendermaßen erreicht.
• Der Gegenstand bzw. das Objekt möge mit einer Seitenlänge γa rechtwinklig sein. Nach Gleichung (8) kann man zusammen mit dem das Objektfeld repräsentierenden gesamten Frequenzbereich die erforderliche Gradientenstärke für ein normales BEPI als
• Gy = M Δωy / γa = L M Δωx / γa = 2π L M / γa T (10)
• schreiben. Für ein rechtwinkliges Bildfeld gilt L = M, so daß Gleichung (10) ein quadratische Abhängigkeit von Gy von einer Bildfeldgröße M für konstantes T vorhersagt.
• In ZEPI ist es das Ziel, mit einer kleinen festgelegten Feldgröße die Verbesserungen einer räumlichen Auflösung zu erreichen, die normalerweise mit einem großen Bildfeld verbunden sind. In diesem Fall wird der Strichabstand Δωy in Gleichung (10) konstant gehalten, wobei somit Gy zu M direkt proportional gemacht wird. Für Gleichung (8) gilt das gleiche, und dies bedeutet, daß für gezoomte Bilder die gesamte Bandbreite, die erforderlich ist, um das Bild vollständig zu beschreiben, proportional zu M statt M² ist. Die Tatsache, daß sich der y-Strichabstand, und daher die Gradientenmodulations- Zeitspanne, nicht ändert, bedeutet, daß eine Zunahme des breiter werdenden x-Gradienten einen Überlapp oder Alias-Effekt des Bildes bewirkt. Diese Punkte werden am besten mit Beispielen der Strich- und verbreiterten Spektren veranschaulicht, die für spezielle Felder erwartet werden. Figur 3a zeigt das Bildspektrum für ein 64x64-Feld. Es wird angenommen, daß das Objektfeld, wie oben definiert, ausgefüllt ist und daß die Datenerfassung gemäß Gleichung (8) in der Bandbreite beschränkt ist. Figur 3b repräsentiert das Spektrum für ein gezoomtes Bild, wenn es um einen Faktor 2 vergrößert wurde. Eine gewisse Bildinformation liegt außerhalb der Empfängerbandbreite und ist für eine festgelegte Bandbreite verloren. Indem einfach sowohl die Bandbreite als auch die Abtastrate verdoppelt werden, so daß 64x128 Datenpunkte erfaßt werden, kann jedoch ein Bild mit 128x64 Bildelementen aufgebaut werden. Dieses Bild enthält ein überlagerungsartefakt infolge eines Uberlapps der verbreiterten Profile. Figur 3c zeigt das Bildspektrum für ein 128X128-Bild. Der in Figur 3b sichtbare überlapp wird durch den größeren Strichabstand zusammen mit einer Anderung in der Zeitspanne für ein Umschalten des y-Gradienten entfernt.
• Eine experimentelle Zoom-Sequenz wird nun beschrieben, die den Bild-Überlagerungseffekt, auf den oben verwiesen wurde, tatsächlich entfernt, der auftritt, wenn der x-Gradient erhöht wird. Die Sequenz verwendet ausgewählte Pulse mit 90º oder einem geringeren Winkel für eine anfängliche Ausschnittauswahl und einen ausgewählten 180º-Puls.
• Die Sequenz ZEPI-2 ist ein modifiziertes Doppel-BEPI- Experiment und ist in Figur 4 veranschaulicht. Der Unterschied zwischen dieser und Figur 1 ist der ausgewählte 180º-Puls, der zwischen die beiden BEPI-Experimente eingefügt wurde. Dieser stellt zusammen mit dem x-Gradientenpuls das Auswahlverfahren für einen Zoom-Streifen dar. Gewöhnlich würde nach einem 180º- Puls kein Signal vorliegen. Als eine Vorkehrung gegen eine Störung von übrigen Signalen wird jedoch vorzugsweise ein kurzer Gradientenlösch- oder Verzerrerpuis verwendet, der ent lang einer y- oder z- oder einer Kombination aller drei Achsen vorliegen kann. Dem Auswahlverfahren für einen Zoom-Streifen folgt dann schnell das zweite BEPI-Experiment. Die Ausschnittauswahlpulse, α und β, können für langsame Wiederholexpenmente 450 bzw. 90º aufweisen, oder sie können Pulse mit kleinem Nutationswinkel sein. In jedem Fall müssen die Winkel den Ausdruck (Mansfield, 1984, Mag. Res. Med. 1, 370)
• tan α = sin β (11)
• erfüllen. Für kleine Winkel gilt α = β.
• Falls ZEPI-2 in einem schnellen Wiederholmodus verwendet werden soll, ist es vorzuziehen, einen 180º-RF-Puls für eine Ausschnittauswahl am Ende der Sequenz einzuschließen. Dies vermeidet einen Wechsel der longitudinalen Spinmagnetisierung in aufeinanderfolgenden Zoom-Experimenten mit einer damit verbundenen Verschlechterung in der Bildqualität aufgrund einer nicht gleichmäßigen Spingitterrelaxation.
• Ein ausgewählter 180º-RF-Puls sollte dem Zwei-Bild-Aufnahmeexperiment von ZEPI-2 unmittelbar folgen.
• Die Zoom-Prozedur kann mit Verweis auf Figur 5 besser verstanden werden. Figur 5a soll das BEPI-Bild von der ersten Hälfte des Zoom-Experiments darstellen. Das (+)-Zeichen repräsentiert die Signalphase des Bildes. Figur 5b ist das BEPI-Bild von der zweiten Hälfte des Experiments. Der ausgewählte 180º- Puls kehrt die Signalphase in einem wohldefinierten Streifen des Bildes um, wie angegeben ist. Eine Subtraktion der beiden Bilder läßt den zentralen Streifen zurück, der dann entlang der x-Achse vergrößert bzw. expandiert werden kann, um das ganze Bildfeld auszufüllen. Dies wird durch ein einfaches Erhöhen des x-Gradienten ausgeführt. Falls man sie getrennt betrachtet, überlagern sich die Bilder von jeder Hälfte des Zoom-Experiments in der x-Achse. Eine gemeinsame Subtraktion der Bilder entfernt jedoch dieses Artefakt vollständig. Eine Vergrößerung des Bildes entlang der y-Achse wird einfach durch Erhöhen des y-Gradienten bei festgelegter Empfängerbandbreite erreicht. Buddaten am oberen und unteren Rand der Bilder werden aus der Filterbandbreite hinaus geschoben und verschwinden daher aus dem Bild. Natürlich können diese Verlustdaten zurückbehalten werden, indem sowohl die Empfängerbandbreite als auch die gesamte Anzahl von Abtastpunkten erhöht werden, ohne weder den x- noch den y-Gradienten weiter zu erhöhen. In diesem Fall würde eine vollexpandierte Bildmatrix ohne einen zusätzlichen Aufwand weder in der Zeit noch in der Gradientenstärke verfügbar sein. Solch ein Ansatz bringt jedoch die Handhabung größerer Datenfelder und besonders größerer Fourier-Transforma tionen mit sich. Aber wie vorher ausgeführt wurde, wird für einen Zoom-Faktor 2 die Feldgröße verdoppelt. Dies steht im Gegensatz zu einem Standard-BEPI- der -EPI-Ansatz, bei dem eine Zunahme in einer Bildauflösung um einen Faktor 2 ein Vervierfachen der Datenfeldgröße und y-Gradientenstärke bedeutet.
• Die ZEPI-2-Sequenz ist in der Praxis erprobt worden. Figur 6 zeigt mehrere Phantombilder, die jeweils verschiedenen Phasen in einem ZEPI-2-Experiment entsprechen. Figur 6.1 ist das nicht gezoomte BEPI-Bild, dessen Objektfeld eine Ansammlung von Flaschen und Röhren mit verschiedenen Formen und Größen umfaßt, worauf als das Ausgangsphantombild verwiesen wird. Figur 6.2 ist der ausgewählte Zoom-Streifen in dem Ausgangsphantombild. Figur 6.3 ist das vergrößerte Bild ohne eine Zoom-Streifenauswahl und demonstriert deutlich das überlagerungsartefakt in der x-Achse. Figur 6.4 zeigt das Ergebnis des vollständigen Zoom-Experiments ohne ein überlagerungsartefakt. In diesem Fall beträgt die Bildvergrößerung entlang beider Achsen 2. Man beachte die außerordentlich verbesserte Auflösung der Gruppe kleiner Röhren in dem oberen rechten Feld von Figur 6.1. Jedes Rohr hat einen Durchmesser von 5 mm bei einem Abstand von etwa 1,5 mm. Die räumliche Basisauflösung in diesem Bild beträgt 3 mm, was die Röhren in dieser Gruppe gerade auflösen läßt. Diese gleiche Gruppe von Röhren ist in dem vollständig gezoomten Bild von Figut 6.4 deutlich aufgelöst.
• Figur 7 zeigt ZEPI-2-Querschnitte, die durch das Mediastinum eines lebenden Ferkels gelegt wurden. Die Figuren 7.1 und 7.3 sind nicht gezoomte BEPI-Querschnitte in verschiedenen Ebenen im Herzen. Die Figuren 7.2 und 7.4 sind die entsprechenden gezoomten Bilder und demonstrieren die verbesserte Auflösung der Haupt-Herzgefäße und Strukturen. Die gezoomten Bilder sind Durchschnitte von 128 separaten Aufnahmen und benötigen für ein Akkumulieren bei einer Larmor-Frequenz von 4 MHz 2 Minuten.
• Die vorliegende Erfindung ist vorteilhaft, weil eine Standard-EPI- und Standard-BEPI-Abbildung zu implementieren schwieriger wird, wenn eine Feldgröße und daher die Auflösung zunimmt. Dies verhält sich so, weil sich für ein mxin-Bildfeld die erforderliche Gradientenstärke mit m² ändert. Bei den Varianten für eine gezoomte Abbildung gemäß der vorliegenden Erfindung ändert sich jedoch die erforderliche Gradientenstärke nur mit m.
• Der Grundgedanke für ein Zoomen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, mit einer festgelegten Bildfeldgröße zu arbeiten. Verbesserungen bei der räumlichen Auflösung werden dann erreicht, indem immer kleinere Bereiche des Objektfeldes zonenbzw. flächenmäßig vergrößert werden. Bei ZEPI-2 ist der ganze erweiterte Datensatz durch eine geringfügige Modifikation der Zoom-Prozedur regenerierbar. Dies bedeutet z.B., daß ein Zoom- Experiment mit einem Feld aus 64x64 Bildelementen ohne weitere Anforderungen an den Gradiententreiber einfach modifiziert werden kann, um ein Feld mit 128x128 Bildelementen zu ergeben. Obwohl ein Zoomen mit einem größeren Faktor als 2 möglich ist, ist wegen einer doppelten oder dreifachen x-Achsenüberlagerung der vollständige Matrixdatensatz nicht regenerierbar.
• Die Zoom-Version ist in der Praxis erprobt worden und scheint gut zu arbeiten. ZEPI-2 hat den Vorteil, daß das ganze Bildfeld bei der höheren Auflösung regenerierbar ist, wenn man mit einem Faktor 2 zoomt.
• Weitere Modifikationen des Zoom-Prinzips sind möglich, die erlauben, daß Bilder mit 256x256 Bildelementen in vier getrennten Experimenten und mit einer Basisfeldgröße von 64x256 erzeugt werden. Mit geeignet hohen x-Gradienten würde eine Vierfach-Überlagerung auftreten. Diese kann aber gerade wie in dem oben beschriebenen Fall für eine Zweifach-Überlagerung aufgelöst werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird dies erreicht, indem jeder von vier benachbarten Streifen in dem Bild in jedem der vier Experimente selektiv invertiert wird. Die Streifen mögen mit A, B, C und D beschriftet sein (siehe Figur 8). Der x-Gradient wird erhöht, bis die ausgewählte Streifenbreite gleich 64 Punkten mit einer Vierfach-Überlagerung ist. In diesem Fall wird das Bild Signale von allen vier Streifen für jedes der vier Experimente folgendermaßen aufweisen:
• 1. -A + B + C + D
• 2. A - B + C + D
• 3. A + B - C + D
• 4. A + B + C - D
• Durch Zusammenaddieren der Signale in den folgenden Mustern:
• -1 + 2 + 3 + 4 = 4A
• 1 - 2 + 3 + 4 = 4B
• 1 + 2 - 3 + 4 = 4C
• 1 + 2 + 3 - 4 = 4D
• ist jeder Bereich des Bildes vollständig regenerierbar, so daß das ganze Bild in ein einziges 256x256 Feld aufgebaut werden kann. Falten in dem Bild entlang der Zoom-Auswahlränder können durch Verwendung optimierter ausgewählter Inversionssequenzen minimiert werden.
• Falls das ganze Abbildungsverfahren für dessen Ausführung m Aufnahmen erfordert, wird eine Verbesserung des Signal-Rausch- Verhältnisses von m1/2 erwartet. In diesem Fall wird eine Verbesserung um einen Faktor 2 erhalten.
• Die y-Gradienten-Wellenformen sind am besten rechtwinklig. In diesem Fall wird das Signal linear abgetastet, so daß gleiche Inkremente ky des Wellenvektors des reziproken Raumes zwischen Abtastpunkten auftreten. In der Praxis weisen die umgeschalteten Gradienten eine endliche Anstiegsgeschwindigkeit auf, was die Wellenform trapezförmig macht (siehe Figur 4). In solch einem Fall kann ein Signalabtasten in den Anstiegsbereichen nicht-linear eingerichet sein, so daß im allgemeinen gleiche Inkremente Δky zwischen Abtastpunkten wie in dem idealen Fall auftreten. Eine beliebige periodische y-Gradienten-Wellenform kann anstelle der veranschaulichten verwendet werden (z.B. eine kosinusförmige oder dreieckige), vorausgesetzt, daß das sich unter diesem Gradienten entwickelnde Kemsignal mit einem geeigneten Signalabtastmuster nicht-linear abgetastet wird, das gleiche Inkremente Δky erzeugt. (Siehe Mansfield und Ordidge - U.K. Patent Nr. 8128524).
• Die Abtastzeiten müssen gewählt werden, so daß
• n Δky = tn tn-1 γ Gy(t') dt'
• für n = 1,2,3 ... gilt, worin tn die Signalabtastzeiten, begin nend mit t&sub0; = 0, sind.
• Eine Modifikation von ZEPI-2 wird außerdem beschrieben, die erlaubt, daß Modul-Bilder anstelle von Amplitudenbildern erzeugt werden.
• Das Ziel ist, zusätzliche negative x-Gradientenpulse einzuführen (die in den Figuren 1 und 4 gestrichelt markiert sind), was den Anfangspunkt der Abtastung des k-Raumes, Figur 2, tatsächlich von 0 nach 0' bewegt. Dies bedeutet, daß bei dem Zoom-Experiment die ganze k-Ebene abgetastet wird. Eine Leistungs-FT anstelle einer Amplituden-FT kann daher an den Signalechofolgen ausgeführt werden (die nun mit zwei Signalamplituden beginnen und zu einer Spitze anwachsen, bevor sie abklingen; siehe gestrichelte Echo-Hüllkurven in den Figuren 1 und 4). Der Effekt dieser Änderung ist, daß die erzeugten Bilder von einer Signalphase unabhängig sind. Dies macht das Experiment von lokalen Feldinhomogenitäten weniger abhängig und daher experimentell robuster. Auf diese Modul-Version einer Zoom-Abbildung wird als Z-MEPI-2 verwiesen.
• Es sollte bemerkt werden, daß, weil die Bilder phasenunabhängig sind, die Additionen und Subtraktionen von Daten, die für Z-MEPI-2 und für eine vierfache und höhere Vergrößerung erforderlich sind, mit den Zeitdaten ausgeführt werden müssen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Flächenvergrößerung eines Bildes, das durch das "Echo-Planar"-Verfahren erhalten wurde, umfassend zumindest ein Zwei-Bild-Aufnahmeverfahren, das die folgenden Schritte umfaßt:

a) Anlegen eines ersten ausgewählten rf-Pulses (αº) in Anwesenheit eines einen Ausschnitt definierenden Gradientmagnetfeldes (Gz), das sich für einen kurzen Zeitraum anschließend an den RF-Puls umkehrt, um einen Ausschnitt eines auf zunehmenden Gegenstands auszuwählen,

b) wiederholtes Anlegen eines magnetischen Gradientfeldes (Gy) mit sukzessiv wechselnden Polaritäten, das eine Gradientrichtung aufweist, die orthogonal zu dem den Ausschnitt definierenden Magnetfeldgradienten (Gz) ist, um eine erste Folge von Echosignalen zu erzeugen,

c) Anlegen eines phasenkodierten magnetischen Gradientfeldes (Gx) während Schritt b), das eine Gradientrichtung aufweist, die orthogonal zu dem wiederholten magnetischen Gradientfeld (Gy) und parallel zu dem ausgewählten Ausschnitt ist, so daß sich die relativen Phasen der Signalbeiträge von den verschiedenen Musterteilen für die sukzessiven Echosignale voneinander unterscheiden,

d) Ermitteln der ersten Folge von Echosignalen und Ableiten eines ersten Bildsignals von dieser Folge,

e) anschließendes Anlegen eines ausgewählten 180º-rf-Steuer pulses in Anwesenheit eines Streifenauswahl-Gradientmagnetfeldes (Gx), um den Magnetismus eines Streifens innerhalb des ausgewählten Ausschnitts umzukehren, wobei die Breite des Streifens von der Größe des Gradienten und den in dem 180º-rf- Puls enthaltenen Spektralfrequenzen abhängt,

f) Anlegen eines magnetischen Gradientfeldpulses (Gz) als Ablöschpuls,

g) Anlegen eines zweiten ausgewählten rf-Pulses (βº) in Anwesenheit eines den Ausschnitt definierenden Gradientmagnetfeldes (Gz), um den Ausschnitt des auf zunehmenden Gegenstandes wieder auszuwählen,

h) Wiederholen der Schritte b) und c), um eine zweite Folge von Echosignalen zu erzeugen,

i) Ermitteln der zweiten Folge von Echosignalen und Ableiten eines zweiten Bildsignals aus dieser Folge,

j) Verwenden des Unterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten Bildsignal, um ein Bildsignal abzuleiten, das auf den in Schritt e) ausgewählten Streifen begrenzt ist, wobei die Amplitude des phasenkodierenden Gradientfeldes (Gx), das in Schritt c) angelegt wurde, so bemessen ist, daß sich die Bilder von jeder Hälfte des Zwei-Bild-Aufnahmeverfahrens, wenn man sie separat betrachtet, in Phasenkodierungsrichtung überlagern, und daß das von dem ausgewählten Streifen erhaltene Bild in Richtung des phasenkodierenden Gradienten expandiert ist, um eine Flächenvergrößerung des Bildes von dem ausgewählten Streifen bereitzustellen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das phasenkodierende magnetische Gradientfeld (Gx) ein gezacktes Feld ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der phasenkodierende Magnetfeldgradient (Gx) zum Zeit punkt des Polaritätswechsels des echoerzeugenden wiederholten Gradientmagnetfeldes (Gy) gezackt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Nutationswinkel des ersten und zweiten ausgewählten rf-Pulses (αº und βº) so zueinander in Beziehung stehen, daß tan α = sin β.

5. Vorrichtung zur Flächenvergrößerung eines Bildes, das durch das "Echo-Planar"-Verfahren in zumindest einem Zwei-Bild- Aufnahmeverfahren erhalten wurde, wobei die Vorrichtung eine Vorrichtung umfaßt, die dafür programmiert ist, die Vorrichtungen a-j zu steuern, um das Verfahren nach Anspruch 1 auszuführen, wobei die Vorrichtungen a-j folgendes umfassen:

a) eine Vorrichtung zum Anlegen eines ersten ausgewählten rf- Pulses (αº) in Anwesenheit eines einen Ausschnitt definierenden Gradientmagnetfeldes (Gz), das sich für einen kurzen Zeitraum anschließend an den RF-Puls umkehrt, um einen Ausschnitt eines aufzunehmenden Gegenstands auszuwählen,

b) eine Vorrichtung zum wiederholten Anlegen eines magnetischen Gradientfeldes (Gy) mit sukzessiv wechselnden Polaritäten, das eine Gradientrichtung aufweist, die orthogonal zu dem den Ausschnitt definierenden Magnetfeldgradienten (Gz) ist, um eine erste Folge von Echosignalen zu erzeugen,

c) eine Vorrichtung zum Anlegen, gleichzeitig mit dem Anlegen des wiederholten magnetische Gradientfeldes (Gy), eines phasenkodierenden magnetischen Gradientfeldes (Gx) mit einer Gradientrichtung, die orthogonal zu dem wiederholten magnetischen Gradient (Gy) und parallel zu dem wiederholten magnetischen Gradientfeld (Gy) und parallel zu dem ausgewählten Ausschnitt ist, so daß sich die relativen Phasen der Signalbeiträge von den verschiedenen Musterteilen für die sukzessiven Echosignale voneinander unterscheiden,

d) eine Vorrichtung zum Ermitteln der ersten Folge von Echosignalen und zum Ableiten eines ersten Bildsignals von dieser Folge,

e) eine Vorrichtung zum anschließenden Anlegen eines ausgewählten 180º-rf-Steuerpulses in Anwesenheit eines Streifenauswahl-Gradientmagnetfelds (Gx), um den Magnetismus eines Streifens innerhalb des ausgewählten Abschnitts umzukehren, wobei die Breite des Streifens von der Größe des Gradienten und den in dem 180º-rf-Puls enthaltenen Spektralfrequenzen abhängt,

f) eine Vorrichtung zum Anlegen eines magnetischen Gradientfeldpulses (Gz) als Ablöschpuls,

g) eine Vorrichtung zum Anlegen eines zweiten ausgewählten rf-Pulses (βº) in Anwesenheit des den Ausschnitt definierenden Gradientmagnetfeldes (Gz), um den Ausschnitt des aufzunehmenden Gegenstands wieder auszuwählen,

h) eine Vorrichtung zum Wiederanlegen der Magnetische Gradientfelder (Gy und Gx), wie unter Punkten b) und c) angegeben, um eine zweite Folge von Echosignalen zu erzeugen,

i) eine Vorrichtung zum Emitteln der zweiten Folge von Echosignalen und zum Ableiten eines zweiten Bildsignals aus dieser Folge, und

j) eine Vorrichtung zum Verwenden des Unterschiedes zwichen dem ersten und dem zweiten Bildsignal, um eine Bildsignal abzuleiten, das aud den durch Vorrichtung e) ausgewählten Streifen begrenzt ist und ein Bild aus diesem Unterschied erzeugt hat, sowie eine Vorrichtung zum Erhöhen der Amplitude des phasenkodierenden Gradienten auf ein Niveau, das so bemessen ist, daß sich die Bilder von jeder Hälfte des Zwei-Bild-Aufnahmeverfahrens, wenn man sie seperat betrachtet, in Phasenkodierungsrichtung überlagern, und daß das erhaltene Bild des ausgewählten Streifens in Richtung des phasenkodierenden Gradienten expandiert ist, um eine Flächenvergrößerung des Bildes des ausgewählten Streifens bereitzustellen.