CN102210587B - 用于确定磁共振系统控制序列的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于确定磁共振系统控制序列(AS)的方法和控制序列确定装置(22)，该磁共振系统控制序列包括具有多个单独的、由磁共振系统(1)通过互相独立的不同高频发射通道(S₁，...，S_N)并行发射的高频脉冲串的多通道脉冲串(MP)。在此基于预定的k空间梯度轨迹(GT)和预定的目标磁化(ZM)以高频脉冲优化方法来计算多通道脉冲串(MP)，其中在高频负荷优化方法中，在使用可参数化的函数的情况下至少针对检查对象(O)的高频负荷值来优化该k空间梯度轨迹(GT)。此外还描述了一种用于运行磁共振系统(1)的方法以及具有这样的控制序列确定装置(22)的磁共振系统(1)。

Description

用于确定磁共振系统控制序列的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于确定磁共振系统控制序列的方法和控制序列确定装置，该磁共振系统控制序列包括具有多个单独的、由磁共振系统通过互相独立的不同高频发射通道并行发射的高频脉冲串的多通道脉冲串，其中基于预定的k空间梯度轨迹和预定的目标磁化以高频脉冲优化方法来计算多通道脉冲串。此外，本发明还涉及一种在使用这样的磁共振系统控制序列的情况下运行具有多个互相独立的高频发射通道的磁共振系统的方法，以及一种磁共振系统，该磁共振系统具有多个互相独立的高频发射通道，具有梯度系统和控制装置，该控制装置构成为为了基于预定的控制序列来执行期望的测量，通过不同的高频发射通道发射具有多个平行的、单独的高频脉冲串的多通道脉冲串并且与此协调地通过梯度系统发射梯度脉冲串。

背景技术

在磁共振系统中，通常借助基本场磁铁系统向待检查体施加相对高的基本场磁场，该基本场磁场例如是3或7特斯拉。此外，借助梯度系统施加磁场梯度。然后通过高频发送系统借助合适的天线装置来发射高频的激励信号(高频信号)，这应当导致特定的、通过该高频场谐振激励的原子的核自旋被相对于基本磁场的磁力线翻转了限定的翻转角。该高频激励或者说所导致的翻转角分布在下面也称为核磁化或简称为“磁化”。在核自旋的弛豫过程中，高频信号，即所谓的磁共振信号被辐射出去，该磁共振信号由合适的接收天线接收，然后被进一步处理。最后根据这样获取的原始数据可以再现期望的图像数据。用于核自旋磁化的高频信号的发射主要是借助所谓的“整体线圈”或“Body coil”来进行的。其典型结构是鸟笼天线(Birdcage天线)，该鸟笼天线由多个发送杆组成，这些发送杆与纵轴平行分布地围绕断层造影设备的患者空间设置，患者在检查过程中就位于该患者空间中。在正面，天线杆分别呈环形地相互电容式连接。

迄今为止，在“均匀模式”(诸如“CP模式”)中运行整体天线是常见的。为此将唯一的一个时间上的高频信号提供到发送天线的所有部件上，例如提供到鸟笼天线的所有发送杆上。必要时，在此将脉冲相位错开地传送到各个部件上，其中相位具有与发送脉冲的几何特征相匹配的位移。例如可以在具有16个杆的鸟笼天线的情况下分别用具有22.5°相移的相同高频信号来控制这些杆。这样的均匀激励导致患者的全身高频负荷，这种全身高频负荷根据一般的规则必须被限制，因为太高的高频负荷可能导致对患者的伤害。因此，通常一方面事先在计划待发送的高频脉冲时就计算患者的高频负荷，并且选择该高频脉冲，使得不会达到特定的极限。对该高频负荷的典型的度量是所谓的SAR值(SAR＝Specific Absorption Rate，特殊吸收比率)，该值以瓦特/千克为单位说明通过特定的高频脉冲功率在患者身上引起什么样的生物负荷。对于患者的全身SAR，有效的是例如根据IEC标准“第一级别”中的4瓦特/千克的标称限制。此外，除了事先计划之外还在检查期间通过磁共振系统上的合适的安全装置不停地监视患者的SAR负荷，并且当SAR值超过预定标准时改变或中断测量。尽管如此，为了避免这样中断测量，事先尽可能精确的计划还是很有意义的，因为这可能需要进行新的测量。

目前在新的磁共振系统中，可以向各个发射通道，例如向鸟笼天线的各个杆施加单独的与成像匹配的高频信号。为此发射多通道脉冲串，该多通道脉冲串如开头所述由多个单独的高频脉冲串组成，这些高频脉冲串可以并行地通过互相独立的不同高频发射通道发射。这样的多通道脉冲串由于各个脉冲的并行发射也称为“pTX脉冲”，并且可以用作激励脉冲、重聚焦脉冲和/或反转脉冲。

这样的多通道脉冲串通常是事先为特定的、经过计划的测量而产生的。为此在一种优化方法中依据固定的“k空间梯度轨迹”确定各个发射通道在一段时间上的各个高频脉冲串，也就是高频轨迹，该“k空间梯度轨迹”通常由测量协议预定。“发送k空间梯度轨迹”(下面简称为“k空间梯度轨迹”或“梯度轨迹”)是k空间中通过在一些特定时刻设置各个梯度而达到的位置。k空间是本机振荡频率空间，并且k空间中的梯度轨迹描述了在通过梯度线圈随时间的相应通断而发射高频脉冲或并列脉冲的过程中在哪条路径上穿过了k空间。从而通过设置k空间中的梯度轨迹，也就是通过设置合适的、与多通道脉冲串并行应用的梯度轨迹，可以确定特定的高频能量集合储存在哪些本机振荡频率上。

在构建梯度轨迹时，要注意也要穿过k空间中的相关区域。例如，如果应当激励位置空间中界限分明的地区-例如矩形或椭圆形，则k空间的外边界区域也必须被很好地覆盖。相反，如果只期望不清晰的边界，则覆盖中央的k空间区域就足以。

此外，使用者为了计划高频脉冲序列而预定目标磁化，例如期望的翻转角分布。

然后利用合适的优化程序，计算各个通道的适当的高频脉冲序列，从而实现目标磁化。协议开发者在选择k空间轨迹时就必须已经具备一定的经验，从而由此可以实现该目标磁化。用于在并行的激励方法中开发这样的多通道脉冲串的方法例如在W.Grishom等人的“Spatial Domain Method for the Design of RFPulses in Multicoil Parallel Excitation”，Mag.Res.Med.56，620-629，2006中描述。

为了进行特定的测量，在所谓的测量协议中定义不同的多通道脉冲串、与该多通道脉冲串对应发射的梯度脉冲串(具有适当的x，y，z梯度脉冲)以及其它控制预定参数，该测量协议被事先产生，并且可以针对特定的测量例如从存储器中调用以及必要时由操作者现场更改。然后在测量期间全自动地基于该测量协议来进行磁共振系统的控制，其中磁共振系统的控制装置从测量协议读取指令并处理该指令。

在发射多通道脉冲串时，在测量空间中以及因此在患者体内可以通过原则上任意形成的激励来代替目前均匀的激励。因此为了估计最大的高频负荷，必须要检查每个可能的高频叠加。这例如可以在引入组织典型的特性如电导率、介电常数、厚度等的情况下在患者模型上进行。根据目前的仿真，已经知道在高频场中可能在患者体内典型地形成所谓的“热点”，在这些热点上高频负荷可能数倍于目前由均匀激励而已知的值。另一方面，由此产生的高频限制对临床成像的性能来说是不可接受的，因为在考虑这样的热点的情况下总发射功率可能太低以至于不能产生可接受的图像。因此务必要在发射多通道脉冲串时实现高频负荷的减小。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题在于提供用于确定磁共振系统控制序列的合适的方法以及相应的控制序列确定装置，该方法以及控制序列确定装置使得在为预定的目标磁化开发多通道脉冲串时就已经可以进一步减小患者的高频负荷。

在根据本发明的方法中，如开头所述的，基于由测量协议开发者预定的k空间梯度轨迹和预定的目标磁化在高频脉冲优化方法中计算出多通道脉冲串。此外还在高频负荷优化方法中，在使用可参数化的函数的情况下至少针对检查对象的高频负荷值来优化该k空间梯度轨迹。

因此在该方法中，测量协议开发者可以照常预定k空间梯度轨迹，但是该k空间梯度轨迹可被看作是初始的基本形状。也就是说，该梯度轨迹可以在预定的基本形状的范围内在优化方法中被选择为，使得高频能量尽可能分布在k空间中以避免大的高频峰值。因为正好是所出现的高频峰值显著提高了有效的总高频功率，该总高频功率又主宰了患者的SAR负荷。在第一种实验中，已经确定利用本发明的方法可以通过简单的方式将患者的高频负荷减小到差不多1/3而保持相同的图像质量。

根据本发明的开头所述类型的控制序列确定装置必须被构造为，使得该控制序列确定装置在高频负荷优化方法中在使用可参数化的函数的情况下至少针对检查对象的高频负荷值来优化k空间梯度轨迹。

在根据本发明的用于运行磁共振系统的方法中，根据上述方法确定控制序列，然后在使用该控制序列的情况下运行磁共振系统。相应地，根据本发明的开头所述类型的磁共振系统具有上述控制序列确定装置。

该控制序列确定装置的主要部件可以按照软件部件的形式来构造。这尤其涉及高频脉冲优化单元，必要时也涉及特殊的高频负荷优化单元。输入接口例如可以是用户界面，用于手动地输入k空间梯度轨迹和目标磁化，输入接口尤其还可以是图形用户界面。输入接口还可以是用于从设置在控制序列确定装置内或者通过网络与该控制序列确定装置连接的数据存储器中-必要时还在使用用户界面的情况下-选择数据并且接收该数据的接口。控制序列输出接口例如可以是用于将控制序列传送到磁共振控制装置以由此直接控制测量的接口，也可以是用于通过网络发送该数据和/或将该数据存储在存储器以备稍后使用的接口。这些接口也可以至少部分地按照软件的形式构成，以及可以访问已有计算机的硬件接口。

因此，本发明还包括计算机程序，该计算机程序可以直接加载到控制序列确定装置的存储器中，并具有程序代码片段，用于当该程序在控制序列确定装置内执行时实施本发明方法的所有步骤。这样的按照软件的实现所具有的优点是：目前的用于确定控制序列的装置(例如在磁共振系统制造商的计算中心内的合适的计算机)也可以通过实施该程序而按照合适的方式被修改，以按照本发明的方式确定与减小高频负荷有关联的控制序列。

从属权利要求以及下面的说明包含本发明的特别有利的扩展和实施方式，其中尤其是一种类型的权利要求还可以类似于另一种权利要求类型的从属权利要求来得到扩展。

特别优选的，在高频负荷优化方法内将k空间梯度轨迹的几何参数最小化。特别优选的，这些几何参数在此可以包括用于确定EPI轨迹(EPI＝Echo-Plannar-Imaging，回波平面成像)和/或辐条位置几何特征和/或螺旋几何特征和/或径向几何特征和/或自由形状几何特征的几何设计的参数。

例如，梯度轨迹可以作为具有两个可变参数的螺旋来预定，其中在阿基米德螺旋的情况下半径的最初线性增大可以通过诸如两点样条的函数来可变地设置。由此通过这些可变的几何参数可以在x方向上和在y方向上影响该螺旋的扩展，并且影响该螺旋内两个相邻轨迹的距离。

在k空间中是辐条几何特征的情况下，通过设置x和y梯度先后只经过k空间中的单个点，例如位于螺旋上的十个点。为了在k空间中保持所经过的x/y位置，分别停止使用x梯度和y梯度，也就是在x梯度方向上和在y梯度方向上不再施加脉冲。而是在发射高频脉冲期间接通z梯度，以便层选择地测量所涉及的k空间中的位置。因此在这样的测量方法中可以通过适当选择几何参数来确定“辐条”在k空间中的x位置和y位置。

径向几何特征例如应当理解为罗塞塔几何特征(Rosettengeometrien)等，自由形状几何特征是可自由选择的几何特征。

特别优选的，例如通过由高频负荷优化方法包括高频脉冲优化方法或由高频脉冲优化方法包括高频负荷优化方法，高频负荷优化方法与高频脉冲优化方法关联，也就是这些方法以任何一种方式相互集成。

在该方法的优选实施方式中，执行迭代的方法，方法是，分别针对一个给定的k空间梯度轨迹借助高频脉冲优化方法确定一个多通道脉冲串。这例如可以利用常见的高频脉冲优化方法来执行，例如通过利用最小均方方法在改变待发射的高频脉冲串的情况下将实际磁化与目标或额定磁化匹配。然后在该迭代方法的另一个步骤中，基于所确定的多通道脉冲串确定检查对象的预计的高频负荷。也就是说，在多通道脉冲串内预定的高频脉冲以及预定的梯度轨迹(或通过该预定的梯度轨迹限定的梯度脉冲)在仿真时被采用并由此计算出高频负荷。然后基于该计算在另一个步骤中根据高频负荷优化方法的预定的优化策略改变k空间梯度轨迹的几何参数以用于减小高频负荷。然后利用该新的k空间梯度轨迹，在其它迭代步骤中重复上述步骤。这要一直进行下去，直到达到中断标准为止，例如直到最大次数的迭代步骤已被遍历或者待最小化的目标函数已经达到期望的最小值或低于预定的ε值。稍后还要解释对此的具体实施例。

特别优选的，对多通道脉冲串的计算在与高频负荷优化方法关联的高频脉冲优化方法的范围内首先针对较低的目标磁化来进行。在此过程中所确定的多通道脉冲串接着被增大到最终的目标磁化，并且必要时还要重新校正。对于该措施，利用的是对于小磁化来说-也就是对于诸如介于0和5°之间的小翻转角(在所谓的“低翻转范围”内)来说-磁化特性还是线性的。因此在该范围内显著简化了利用优化方法的计算。如果对该范围来说找到最佳的多通道脉冲串，则在随后的步骤中可以很容易地进行增大。如果例如在低翻转范围内的计算是针对最大α＝5°的翻转角进行而实际的磁化应当以最大90°的翻转角α进行，则可以相应于这些翻转角的比例将高频脉冲的幅度值与因数18相乘。在此可能出现的误差可以接着在仿真的范围内被确定并得以校正。

此外，在高频负荷优化方法的范围内除了优化用于优化k空间梯度轨迹的参数之外还可以优化关于检查对象的高频负荷值的其它参数。例如，可以在Tikhonov正则化内改变用于高频脉冲优化的参数或者还可以在该优化的范围内改变其它系统参数，诸如最大梯度强度或所谓“斜率”(梯度脉冲的上升时间)，以由此实现更佳的结果。

附图说明

下面参照附图借助实施例再次详细解释本发明。

图1示出本发明的磁共振设备的实施例的示意图，

图2示出根据本发明方法的实施例的可能流程的流程图，

图3示出螺旋形梯度轨迹在优化前的初始几何特征的图，

图4示出螺旋形梯度轨迹在优化后的初始几何特征的图，

图5示出在实际磁化和额定磁化之间的误差值与优化方法内的迭代步骤数量的关系图，

图6示出有效高频功率与迭代步骤的数量的关系图，

图7示出与额定磁化(左侧)相比利用优化的梯度达到的实际磁化(右侧)的布洛赫仿真结果的图。

具体实施方式

在图1中粗略示意性地示出本发明的磁共振设备1。该磁共振设备一方面包括实际的磁共振扫描仪2以及位于该磁共振扫描仪中的检查空间8或患者通道。卧榻7可以进入该患者通道8内，从而位于卧榻上的患者O或者受检者可以在检查期间放置在磁共振扫描仪2内相对于设置在磁共振扫描仪中的磁系统和高频系统的特定位置上，或者还可以在测量期间在不同的位置之间移动。

磁共振扫描仪2的主要部件是基本场磁铁3、具有用于在x，y和z方向上施加任意磁场梯度的磁场梯度线圈的梯度系统4，以及整体高频线圈5。对检查对象O内感应的磁共振信号的接收可以通过整体线圈5进行，一般还利用该整体线圈发射用于感应出该磁共振信号的高频信号。但是，通常这些信号利用例如设置在检查对象O身上或下方的局部线圈6接收。所有这些部件原则上是专业人员公知的，因此在图1中仅粗略地示意性示出。

整体高频线圈5在此构造为所谓鸟笼天线的形式，并且具有数量为N的单个天线杆，这些天线杆与患者通道8平行地延伸并且均匀地分布在围绕患者通道8的圆周上。各个天线杆的端部分别电容地以环形连接。

各个天线杆在此可被作为各个发射通道S₁，...，S_N而由控制装置10分离地控制。该控制装置可以是控制计算机，该控制计算机还可以由多个-必要时在空间上分离并且通过合适的电缆等相互连接的-单个计算机组成。通过终端接口17，该控制装置10与终端20连接，操作者可以通过该终端20控制整个设备1。在现在的情况下，该终端20被构成为具有键盘、一个或多个显示屏以及诸如鼠标等其它输入设备的计算机，从而为操作者提供了图形用户界面。

控制装置10具有梯度控制单元11等，该梯度控制单元又可以由多个子部件组成。通过该梯度控制单元11向各个梯度线圈接入控制信号SG_x，SG_y，SG_z。这些控制信号是在测量期间被置于精确预设的时间位置以及具有精确预定的时间变化过程的梯度脉冲。

此外，控制装置10具有高频发射/接收单元12。该高频发射/接收单元12同样由多个子部件组成，以分别分离地以及并行地在各个发射通道S₁，...，S_N上-也就是在整体线圈的各个可控制的天线杆上-发出高频脉冲。通过该发射/接收单元12，还可以接收磁共振信号。但是这通常借助局部线圈6进行。利用局部线圈6接收的原始数据RD将由高频接收单元13读取并处理。来自该高频接收单元或者来自整体线圈并借助高频发射/接收单元12接收的磁共振信号被作为原始数据RD传送给再现单元14，该再现单元根据该原始数据再现出图像数据BD并且将该图像数据存储在存储器16中和/或通过接口17传送给终端20，从而操作者可以观察该图像数据。图像数据BD还可以通过网络NW在其它地方存储和/或显示以及分析。

梯度控制装置11、高频控制单元12以及用于局部线圈6的接收单元13分别协调地通过测量控制单元15控制。该测量控制单元通过相应的指令负责将期望的梯度脉冲串GP通过合适的梯度控制信号SG_x，SG_y，SG_z发射出去，并且并行地控制高频控制单元12，使得多通道脉冲串MP被发射出去，也就是在各个发射通道S₁，...，S_N上并行地将合适的高频脉冲输出到整体线圈5的各个发射杆上。此外，必须负责在合适的时刻将局部线圈6上的磁共振信号通过高频接收单元13读取和进一步处理或整体线圈5上的可能信号通过高频发射/接收单元12读取和进一步处理。测量控制单元15根据预定的控制协议P预定相应的信号，尤其是给高频发射/接收单元12的多通道脉冲串MP以及给梯度控制单元11的梯度脉冲串GP。在该控制协议P中存储了所有的控制数据，这些控制数据必须在测量期间加以调节。

通常，在存储器16中存储多个用于不同测量的控制协议P。这些控制协议可以通过终端20由操作者选择并且必要时进行改变，以由此为当前期望的测量提供合适的控制协议P，测量控制单元15可以用该控制协议P工作。此外，操作者还可以通过网络NW例如从磁共振系统的制造商那里调用控制协议，并且必要时修改和使用这些控制协议。

但是这样的磁共振测量的基本流程以及用于控制的所述部件是专业人员公知的，因此在此不再详细描述。此外，这样的磁共振扫描仪2以及所属的控制装置还可以具有多个其它部件，在此也同样不再详细解释这些其它部件。

在此要说明的是，磁共振扫描仪2也可以构成为其它方式，例如具有侧面开口的患者空间，并且原则上高频整体线圈不是必须构成为鸟笼天线。重要的只是，高频整体线圈具有多个分离可控的发射通道S₁，...，S_N并且相应地在控制装置10中还通过高频发射/接收装置提供相应数量的通道控制以便能分离地控制各个发射通道S₁，...，S_N。

此外，在图1中在此示意性示出本发明的控制序列确定装置22，该控制序列确定装置用于确定磁共振系统控制序列AS。该磁共振系统控制序列AS除其它外还针对特定的测量包含用于控制各个发射通道S₁，...，S_N的预定义多通道脉冲串MP。磁共振系统控制序列AS在现在的情况下作为测量协议P的一部分产生。

控制序列确定装置22在此作为终端20的一部分示出，并且可以按照软件部件的形式在该终端20的计算机上实现。但原则上控制序列确定装置22还可以是控制装置10本身的一部分，或者在分离的计算系统上实现，并且所形成的控制序列AS必要时也在完整控制序列P的范围内通过网络NW传送给磁共振系统1。

控制序列确定装置22在此具有输入接口23。通过该输入接口23，控制序列确定装置22一方面获得目标磁化ZM，该目标磁化预定在期望测量情况下的翻转角分布应当是什么样子。此外还预定k空间梯度轨迹GT。这两个预定都例如通过相应地用来开发用于特定测量的控制协议的专家进行。这样获得的数据接着被传送给高频脉冲优化单元25，该高频脉冲优化单元自动产生具有最佳多通道脉冲串MP的特定控制序列AS，以实现期望的目标磁化ZM。如下面还要解释的，在此根据本发明还修改k空间梯度轨迹GT(下面简称为梯度轨迹)，也就是产生经过更改的梯度轨迹GT’。这些数据接着又通过控制序列输出接口24输出并且接着可以例如在控制协议P的范围内传送给控制装置10，在该控制协议P中还说明了其它用于控制磁共振系统1的预定内容(例如用于根据原始数据来再现图像的参数等)。下面借助根据图2的流程图以非常简单的示例解释这样的用于确定磁共振系统控制序列AS的方法的流程。

在步骤I中首先预定目标磁化ZM以及梯度轨迹GT。也就是定义移动(abfahren)梯度轨迹GT所需要的梯度脉冲序列。在此，对梯度轨迹GT的预定以这样的形式进行，即该梯度轨迹的几何特征还可以被更改，也就是仅预定一个初始的基本几何特征。

作为简单的示例，下面假定该初始预定的梯度轨迹GT是在k空间中x、y平面中的螺旋。这在图3中在左侧示出。图3在此示出梯度轨迹在优化前的初始几何特征。在k空间中的x和y方向上的坐标分别以单位cm^-1给出。右侧的图表示k空间中x梯度k_x以及k空间中y梯度k_y在时间t(以s为单位)上的变化过程。实心曲线是x梯度向量k_x，细点曲线是y梯度向量k_y，虚线直线相应于由x和y方向组成的k空间中梯度向量的大小。由此该直线反映了所述螺旋随着每次旋转而扩展的半径。

该扩展的螺旋通过以下函数定义：

$k=r(t,n_1,n_2)\·e^{(-2\mathrm{\π}{\mathrm{itn}}_0)}---\left(1\right)$

其中r(t，n₁，n₂)是该螺旋在时间t时的半径，n₀是该螺旋上的点的数量。由此k_x是k的实部，而k_y是k的虚部。两个变量n₁和n₂在此是可以在优化方法的范围内改变的参数，以便能同样针对患者的高频负荷的最小化来优化梯度轨迹。在根据图3的初始的几何特征中，变量n₁＝0.33，n₂＝0.33，即半径r线性增大，从而这是阿基米德螺旋。

然后在步骤II中自动进行多通道脉冲串的设计。在此为不同的发射通道开发各个高频脉冲序列，也就是准确计算出必须在哪个通道上发射什么样的高频脉冲形状。这首先针对具有低于5°的翻转角的所谓“低翻转范围”进行，因为在该范围内磁化特性还线性变化。在此应用迭代的优化方法，因为该迭代的优化方法已经被证明是特别合适的。具体地说，在此采用所谓的有限差方法。但是原则上还可以采用其它优化方法，非迭代的也可以。

在目前公知的方法中，在此优化方法按照以下方式进行，即最小化目标磁化和实际磁化之间的最小均方差(Least-Mean-Square)。也就是要寻找以下解：

min(||m_ist-m_Ziel||²+R(b))    (2)

在此m_ist是实际磁化，m_ziel是目标磁化，而R(b)是用于对高频函数(振幅和/或相位)加权的Tikhonov正则化项。如果找到等式(2)的解，则作为结果对所有现有发射通道都给出幅度随时间变化的函数，也就是获得N个函数b_c(t)(每个通道的函数，c＝1至N)。在此对每个迭代循环来说，高频脉冲串b_c(t)都通过最小平方优化重新计算出来。

但根据现有技术在此不考虑患者的高频负荷。因此现在根据本发明通过找到以下等式的解来进行优化：

min(||m_ist-m_Ziel||²+R(b)+γP_eff)    (2a)

在此γ是恒定参数，该参数要选择为使得该数量级在等式(2a)内合适，而P_eff是根据等式(3)的有效功率：

$P_{\mathrm{eff}}=\frac{1}{R_a}\sqrt{\frac{1}{T}\underset{0}{\overset{T}{\∫}}{\left|b_c\left(t\right)\right|}^2\mathrm{dt}}=\frac{1}{R_a}\sqrt{\frac{1}{n}\underset{1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\left|b_c\left(t\right)\right|}^2}=\frac{\left|\right|b_c\left(t\right)\left|\right|}{R_a\sqrt{n}}---\left(3\right)$

在等式(3)中是P_eff以瓦特为单位的有效高频功率，b_c(t)是每单个通道在时间t(以s为单位)上的高频电压(以伏特为单位测得)，T是脉冲长度(以s为单位)，n是高频函数的支持点的数量(因为这些高频脉冲都以数字形式被组合)，其中将所有通道c上的n求和。R_a是高频功率放大器的终端电阻(一般是50Ω)。

现在在该迭代方法内，在步骤VI中不仅改变高频脉冲，还分别改变梯度轨迹的几何参数。二者都在等式(2a)中被包括到实际磁化m_ist中。对梯度参数的附加的迭代匹配导致不仅如等式(2a)给出的总函数被最小化并且由此找到最佳的高频脉冲序列，而且同时还减小了如根据等式(3)给出的有效高频功率。

这将在图5和图6中示出。图5示出误差，即依据迭代步骤IS在m_ist和m_Zie1之间的偏差。因此在该方法中实现对实际磁化的有效近似。图6针对相同的迭代步骤IS示出根据等式3的当前分别存在的有效功率。清楚地示出，仅5个迭代步骤中的功率就可以从3W的值减小大约超过1W，也就是几乎节省3倍的功率。在解释图6时要注意在此还为低翻转范围计算有效功率。但是在稍后的增大时针对高频负荷所节省的倍数保持不变。

图4与图3相比示出在迭代范围内5个迭代步骤之后k空间的梯度轨迹的几何特征如何变化。这尤其是在左侧的k_x/k_y平面内示出。梯度轨迹仍然具有螺旋的基本形状并且大致上也覆盖与优化前相同的区域，从而图像质量没有显著变化。但是，该梯度轨迹总的来说包含了更少的循环，这表示在位置频率空间中总的来说还是储存了更少的高频能量，这产生患者的更小的高频负荷。该螺旋的几何参数现在是n₁＝0.097，n₂＝0.302。因此最后仅在优化中自动地剧烈改变了一个几何参数，而第二几何参数几乎保持不变。

在优化方法结束时，产生为低翻转范围获得的多通道脉冲序列MP_L以及梯度轨迹GT’。该多通道脉冲序列MP_L接着必须在步骤III中增大，以实现实际上期望的目标磁化，该期望的目标磁化在正常情况下不是位于5°的翻转角范围内，而是直到90°的翻转角。这简单地通过将各个脉冲的幅度与期望的缩放因数相乘来进行。

在步骤IV中可能在该增大时出现的误差将通过部分布洛赫(Bloch)仿真来校正。这样的部分布洛赫仿真仅在脉冲序列内的单个时刻上执行。在此，在应用布洛赫等式的情况下在应用该布洛赫等式的仿真器中测试相应时刻的数据-检验就应当针对该时刻进行-并由此计算出所达到的磁化。然后可以发现与目标磁化的预定内容之间的偏差，并且可以通过更改高频脉冲序列来进行相应的更小的校正。

接着在结束时在步骤V中再次通过时间上完整的布洛赫仿真来测试找到的所有参数。在此要检验利用这些参数达到的磁化是否实际上与目标磁化相应。

图7示出用于发射多通道脉冲串MP的布洛赫仿真以及以“L”形状用于期望的目标磁化的优化的梯度轨迹GT’的结果。在此将该目标磁化(左侧)与实际磁化(右侧)相比较。分别在患者坐标系统中示出椭圆形的模体的断层，其中该图像的底面相应于患者的背面，而患者右面分别位于左侧上。刻度分别是像素数量。这些图像清楚表明利用本发明的方法如何能特别好地达到期望的目标磁化。

上面的示例表明如何利用简单的装置通过本发明的方法就可以将患者的高频负荷减小到几乎1/3。在此期待的是，或许还可以实现更大的减小，方法是，例如还可以改变其它可能在等式(2a)中相关的参数，例如在正则化函数内的参数或者因数γ。

最后要再次指出，前面描述的详细方法以及结构是实施例，还可以在专业人员的宽的范围内改变基本原理而不会脱离通过权利要求预定的本发明的范围。为完整起见还要指出，对不定冠词的使用不排除所涉及的特征还可以是多重的。同样，“单元”的概念不排除该单元由多个部件组成，这些部件必要时还可以分布在空间中。

Claims (10)

1.一种用于确定磁共振系统控制序列(AS)的方法，该磁共振系统控制序列包括具有多个单独的、由磁共振系统(1)通过互相独立的不同高频发射通道(S₁,…,S_N)并行发射的高频脉冲串的多通道脉冲串(MP)，

其中基于预定的k空间梯度轨迹(GT)和预定的目标磁化(ZM)以高频脉冲优化方法来计算多通道脉冲串(MP)，

其特征在于，在高频负荷优化方法中，在使用可参数化的函数的情况下至少针对检查对象(O)的高频负荷值来优化该k空间梯度轨迹(GT)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在高频负荷优化方法内改变k空间梯度轨迹(GT)的几何参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述几何参数包括用于确定EPI轨迹和/或辐条位置和/或螺旋几何特征和/或径向几何特征和/或自由形状几何特征的几何设计的参数。

4.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述高频负荷优化方法与所述高频脉冲优化方法关联。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，按照迭代方法直到达到中断标准为止

a)分别针对给定的k空间梯度轨迹(GT)借助所述高频脉冲优化方法确定多通道脉冲串，

b)基于所确定的多通道脉冲串确定检查对象(O)的预计的高频负荷，

c)基于该高频负荷的确定，根据高频负荷优化方法的预定的优化策略改变k空间梯度轨迹(GT)的几何参数以用于减小高频负荷，以及

d)利用该新的k空间梯度轨迹(GT)在其它迭代步骤中重复步骤a)至c)。

6.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在所述高频负荷优化方法的范围内除了优化用于优化k空间梯度轨迹(GT)的参数之外还优化关于检查对象(O)的高频负荷值的其它参数。

7.根据权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，对多通道脉冲串(MP)的计算在与所述高频负荷优化方法关联的高频脉冲优化方法的范围内针对较低的目标磁化来进行，以及在此过程中所确定的多通道脉冲串(MP_L)接着被增大到最终的目标磁化。

8.一种用于运行具有多个独立的高频发射通道(S₁,…,S_N)的磁共振系统(1)的方法，其中首先在根据权利要求1至7之一的方法中确定控制序列(AS)，然后在使用该控制序列(AS)的情况下运行该磁共振系统(1)。

9.一种用于确定磁共振系统控制序列(AS)的控制序列确定装置(22)，该磁共振系统控制序列包括具有多个单独的、由磁共振系统(1)通过互相独立的不同高频发射通道(S₁,…,S_N)并行发射的高频脉冲串的多通道脉冲串(MP)，该控制序列确定装置具有

输入接口(23)，用于获得k空间梯度轨迹(GT)和目标磁化(ZM)，

高频脉冲优化单元(25)，该高频脉冲优化单元构成为使得该高频脉冲优化单元基于预定的k空间梯度轨迹(GT)和预定的目标磁化(ZM)以高频脉冲优化方法来计算多通道脉冲串(MP)，

以及控制序列输出接口(24)，

其特征在于，所述控制序列确定装置(22)构成为，使得所述控制序列确定装置在高频负荷优化方法中，在使用可参数化的函数的情况下至少针对检查对象(O)的高频负荷值来优化该k空间梯度轨迹(GT)。

10.一种磁共振系统(1)，具有多个互相独立的高频发射通道(S₁,…,S_N)，具有梯度系统(4)和控制装置(15)，该控制装置构成为为了基于预定的控制序列(AS)来执行期望的测量，通过不同的高频发射通道(S₁,…,S_N)发射具有多个平行的、单独的高频脉冲串的多通道脉冲串，并且与此对应地通过梯度系统发射梯度脉冲串(GP)，

其特征在于，

具有根据权利要求9所述的控制序列确定装置(22)，用于确定控制序列并且将该控制序列传送给控制装置(15)。