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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines homogenen hochfrequenten
Magnetfelds in einem räumlichen
Untersuchungsvolumen einer Magnetresonanzanlage im Rahmen einer
Objektuntersuchung, welche Magnetresonanzanlage eine Körperspule
bestehend aus mehreren Resonatorsegmenten, deren Leiterelemente
vorzugsweise parallel zur Längsachse
eines Grundfeldmagneten um das Untersuchungsvolumen herum angeordnet
sind, und eine Steuerungs- und Auswerteeinrichtung zum separaten
Ansteuern der einzelnen, voneinander elektromagnetisch entkoppelten
Resonatorsegmente aufweist.
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Die
Magnetresonanztomographie ist eines der bildgebenden Verfahren in
der medizinischen Diagnostik, das die Wechselwirkung eines externen Feldes,
hier eines Magnetfelds, mit dem menschlichen Körper zur Bildgebung nutzt.
Der Aufbau und die Funktionsweise einer solchen Magnetresonanzanlage
ist an und für
sich bekannt und muss nicht näher
beschrieben werden.
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In
jüngerer
Zeit werden auch Magnetresonanzanlagen hergestellt, bei denen das
Grundmagnetfeld mehr als 1,5 T, insbesondere 3 T und mehr beträgt. Mit
diesen Magnetresonanzanlagen sind bessere Auflösungen erzielbar, jedoch treten
im Stand der Technik vermehrt Inhomogenitäten der Bildqualität auf, die
auf Inhomogenitäten
im von der Körperspule
erzeugten Anregungsfeld zurückzuführen sind.
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So
ist aus
US 6,252,403
B1 bekannt, die Sendeantenne spiralförmig auszubilden, um hierdurch
Hochfrequenz-Wirbelströme,
die zu Inhomogenitäten
führen,
zu kompensieren. Die Sendeantenne nimmt also die Gestalt eines um
seine Symmetrieachse verwundenen Birdcage-Resonators an. Aus dieser
Schrift ist ferner bekannt, in der Nähe des Untersuchungsobjekts
geeigne te Dielektrika, insbesondere Wasser anzuordnen, um hierdurch
eine Homogenisierung des hochfrequenten Anregungsfeldes zu erreichen.
Eine hinreichende Kompensation der Inhomogenitäten im Körperspulen-Anregungsfeld ist aber
trotz allem nicht in allen Fällen
möglich.
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Weiterhin
ist aus
EP 1 279 968
A2 eine Magnetresonanzanlage bekannt, bei der gemäß der eingangs
beschriebenen Anlagengestaltung elektro-magnetisch voneinander entkoppelte
Resonanzsegmente vorgesehen sind, die die Körperspule bilden. Hier können die
einzelnen Resonatorsegmente bei der gewünschten Resonanzfrequenz unabhängig voneinander
schwingen. Jedem Resonatorsegment ist ein separater Sendekanal zugeordnet,
das heißt, jedes
Resonatorsegment kann separat angesteuert werden, wodurch die Erzeugung
separater Einzelfelder, die in ihrer Gesamtheit das zirkular polarisierte hochfrequente
Magnetfeld ergeben, möglich
ist. Die Amplitude und die Phase jedes einzelnen Sendekanals können entsprechend
eingestellt werden.
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Auf
der Basis der aus
EP
1 279 968 A2 bekannten Magnetresonanzanlage liegt der Erfindung das
Problem zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das eine optimale Ansteuerung
der einzelnen Resonatorsegmente im Hinblick auf die Erzeugung eines im
Untersuchungsvolumen homogenen hochfrequenten Magnetfeldes zulässt.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen,
mit folgenden Schritten:
- – Anregung der N Resonatorsegmente
separat oder in vorbestimmten Gruppen zusammengefasst und zeitversetzt
der Reihe nach zur Erzeugung von N linear unabhängigen Magnetfeldverteilungen
im Untersuchungsvolumen anhand definierter Anregungsparameter bei
in der Magnetresonanzanlage befindlichem Untersuchungsobjekt und
Bestimmung der Magnetfeldverteilungen im Untersuchungsvolumen,
- – rechnerische Überlagerung
der gewonnenen Magnetfeldverteilungen zur Ermittlung einer Gesamtfeldverteilung
im Untersuchungsvolumen,
- – Bewertung
der Homogenität
der Gesamtfeldverteilung anhand eines Bewertungsalgorithmus und Ermittlung
einer Änderung
eines oder mehrerer Anregungsparameter eines oder mehrerer Resonatorsegmente
oder -segmentgruppen zum Ausgleich einer festgestellten Feldinhomogenität, und
- – Anregung
der Resonatorsegmente oder -segmentgruppen unter Berücksichtigung
der ermittelten Parameteränderung
zur Aufnahme eines Untersuchungsbilds des Untersuchungsobjekts.
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Dabei
kann selbstverständlich
eine Wiederholung der Schritte der rechnerischen Überlagerung, der
Homogenitätsbewertung
und der Ermittlung von Änderungsparametern
mit eingeschlossen sein (sogenannte iterative Optimierung).
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Die
Erfindung schlägt
zunächst
vor, die einzelnen Resonatorsegmente der Anzahl N separat oder in
vorbestimmten Gruppen zusammengefasst und zeitversetzt der Reihe
nach mit definierten oder normierten Anregungsparametern, die gegebenenfalls
bei allen Resonatorsegmenten die gleichen sein können, anzuregen, um auf diese
Weise eine Schar von N einzelnen linear unabhängigen Magnetfeldverteilungen
im Untersuchungsvolumen zu gewinnen. D. h., die Anzahl N aller möglichen
und erfindungsgemäß auch zu
bestimmenden Magnetfeldverteilungen ist durch die Anzahl der Resonatorsegmente
festgelegt. Diese linear unabhängigen
Magnetfeldverteilungen werden deshalb nachfolgend auch als ”segmentspezifische” Magnetfeldverteilungen
bezeichnet. Die jeweilige Anregung erfolgt bei der Resonanzfrequenz des
MR-Systems z. B. mit einem Normstrom einer Amplitude von 1 A und
einer beliebigen Phase von z. B. 0°.
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Nachdem
die N (alle möglichen
linear unabhängigen)
Magnetfeldverteilungen bestimmt wurden, erfolgt seitens der Steuerungs-
und Auswerteeinrichtung eine rechnerische Überlagerung der gewonnenen
(segmentspezifischen bzw. segmentgruppenspezifischen) Magnetfeldverteilungen
zur Ermittlung der Gesamtmag netfeldverteilung im Untersuchungsvolumen.
Es wird also durch Superpositionierung der Einzelfelder das Gesamtfeld
im Untersuchungsvolumen ermittelt. Ist die Gesamtfeldverteilung
bekannt, wird sie hinsichtlich ihrer Homogenität bewertet, das heißt, es wird
seitens der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung überprüft, ob das Gesamtfeld bzw.
die Gesamtfeldverteilung im Untersuchungsvolumen an allen Stellen
homogen ist bzw. die Homogenitätskriterien
erfüllt,
oder ob eine lokale oder globale (das heißt über das gesamte Untersuchungsvolumen) vorhandene
Feldinhomogenität
gegeben ist. Hierzu bedient sich das erfindungsgemäße Verfahren
eines Bewertungsalgorithmus, der auf Basis der vorhandenen Informationen
bezüglich
der Gesamtfeldverteilung dieselbe analysiert.
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Damit
liefert der Bewertungsalgorithmus ferner die benötigte Information, um bei einer
festgestellten Inhomogenität
zu ermitteln, wie diese durch Änderung
der Anregungsparameter eines oder mehrerer Resonatorsegmente kompensiert
werden kann. Das heißt,
der Bewertungsalgorithmus ist Teil eines Optimierungsalgorithmus
zur Bestimmung der Parameteränderungen,
die zur Änderung
eines oder mehrerer Einzelfelder ansteuerungsmäßig benötigt werden, um die ermittelte
Inhomogenität
auszugleichen. Auf der Basis dieses geänderten Satzes von Anregungsparametern
erfolgt dann die Anregung der Resonatorsegmente zur Erzeugung der
zirkular polarisierten Magnetfeldkomponente mit maximaler Homogenität.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
lässt folglich
auf einfache und schnelle Weise die Erzeugung eines Anregungsfeldes
mit maximaler Homogenität im
Untersuchungsvolumen zu. Erforderlich ist hierfür lediglich eine vollständige Abtastung
unter separater oder gruppenweiser, zeitversetzter Ansteuerung aller Resonatorsegmente
zur Aufnahme der Einzelfelder. Eine relevante Patientenbelastung
ist hiermit nicht verbunden, vielmehr können die für eine aussagekräftige Bildaufnahme
erforderlichen Parameter in einfacher und schneller Weise für die nachfolgende Bildaufnahme
ermittelt werden. Im Hinblick darauf, dass der Bewertungsalgorithmus
der Optimierung des Anre gungsfelds im Hinblick auf seine Homogenität dient,
kann die Bildaufnahme auf Basis eines optimalen homogenen Anregungsfeldes
erfolgen, so dass eine maximale Informationsausbeute ohne Inhomogenitäten der
Bildqualität
möglich
ist.
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In
Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann vorgesehen sein, dass
zur Bestimmung jeder linear unabhängigen Magnetfeldverteilung
zu jeder Anregung ein anregungsspezifisches Magnetresonanzbild aufgenommen
wird, anhand dessen der Magnetfeldverlauf rekonstruiert wird. Gemäß dieser
Erfindungsausgestaltung wird zur Bestimmung der segmentspezifischen
Magnetfeldverteilung zu jeder Segmentanregung das zugehörige Magnetresonanzbild
aus dem Untersuchungsvolumen aufgenommen. Aus diesem Bild kann nun
die hochfrequente Magnetfeldverteilung, die sogenannte B1-Feldverteilung bezogen
auf die Segmentanregung rekonstruiert werden, welches Rekonstruktionsergebnis
anschließend
in die Ermittlung der Gesamtfeldverteilung eingeht.
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Alternativ
zur Bestimmung der Gesamtfeldverteilung im Untersuchungsvolumen
auf Basis einer tatsächlichen
Segmentanregung und insbesondere der Aufnahme tatsächlicher
MR-Bilder zur Bestimmung der Einzelmagnetfelder sieht eine Erfindungsalternative
vor, ohne Inanspruchnahme des Untersuchungsobjekts die Gesamtfeldverteilung
auf Basis einer Simulation zu bestimmen, um darauf basierend die
Homogenitätsoptimierung
vorzunehmen. Zu diesem Zweck sieht ein Verfahren zur Erzeugung eines homogenen
hochfrequenten Magnetfelds der eingangs genannten Art folgende Schritte
vor:
- – Simulation
von N sich ergebenden linear unabhängigen Magnetfeldverteilungen
zu den einzelnen Resonatorsegmenten bei einer angenommenen separaten
oder gruppenweisen Anregung der Resonatorsegmente mit definierten
Anregungsparametern durch die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung
unter Verwendung eines Simulationsmodells der Magnetresonanzanlage
und des Untersuchungsobjekts,
- – rechnerische Überlagerung
der simulierten Magnetfeldverteilungen zur Ermittlung einer simulierten
Gesamtfeldverteilung im Untersuchungsvolumen,
- – Bewertung
der Homogenität
der simulierten Gesamtfeldverteilung anhand eines Bewertungsalgorithmus
und Ermittlung einer Änderung
eines oder mehrerer der Simulation zugrunde liegenden Anregungsparameter
eines oder mehrerer Resonatorsegmente zum Ausgleich einer festgestellten
Feldinhomogenität,
und
- – Anregung
der Resonatorsegmente oder -segmentgruppen unter Berücksichtigung
der ermittelten Parameteränderung
zur Aufnahme eines Untersuchungsbilds des Untersuchungsobjekts.
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Auch
hier ist eine iterative Optimierung wie bei dem Verfahren nach Anspruch
1 möglich.
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Bei
dieser Erfindungsalternative bedient man sich einer Einzelfeldsimulation
anstelle der tatsächlichen
Einzelfelderzeugung wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsalternative.
Hierzu ist seitens der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung ein Simulationsmodell
der Magnetresonanzanlage wie auch des Untersuchungsobjekts vorgesehen.
Das Simulationsmodell des Untersuchungsobjekts sollte möglichst
dem tatsächlichen
Objekt, das nachfolgend zu untersuchen ist, entsprechen, das heißt, dieses
sollte hinsichtlich des Gewebe- und Knochenaufbaus bzw. der Gewebe-
und Knochenverteilung im Untersuchungsvolumen möglichst dem des tatsächlichen
Untersuchungsobjektes entsprechen. Auf Basis dieses digitalisierten
menschlichen Modells oder Phantoms erfolgt nun unter Verwendung
des Simulationsmodells der Magnetresonanzanlage auch hier auf Basis
definierter bzw. normierter Anregungsparameter eine Simulation der
sich ergebenden Einzelmagnetfeldverteilungen im Untersuchungsvolumen bei
einer simulierten separaten Resonatorsegmentanregung. Hieraus werden
simulierte Einzelmagnetfelder erhalten, die anschließend – entsprechend
den bei der anderen Ausführungsform
aufgenommenen tatsächlichen
Verteilungen – der
Superpositionierung zur Erzeugung der Gesamtmagnetfeldverteilung
zugrunde gelegt werden. Ist diese durch die Simu lation bekannt,
erfolgt auch hier deren Auswertung über den Bewertungsalgorithmus
im Hinblick auf die Ermittlung etwaiger Feldinhomogenitäten sowie
etwaiger zur Kompensation derselben erforderlicher Parameteränderungen.
Sobald auch hier der Parametersatz zur Ansteuerung aller Resonatorsegmente
im Hinblick auf ein optimales homogenes Anregungsmagnetfeld bekannt
ist, kann die eigentliche Untersuchung des Untersuchungsobjekts
durch eine tatsächliche
Magnetresonanzaufnahme erfolgen.
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Im
Rahmen der Beurteilung der Homogenität der Gesamtfeldverteilung
mittels des Bewertungsalgorithmus können ein oder mehrere Grenzwerte
für die
lokale spezifische Absorptionsrate des Untersuchungsobjekts berücksichtigt
werden. Gleichermaßen
kann auch ein Grenzwert für
die globale spezifische Absorptionsrate im Untersuchungsobjekt berücksichtigt
werden. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass bei einem vergleichsweise
starken Grundmagnetfeld von beispielsweise 3 T mit sehr hohen Frequenzen
seitens des Anregungsmagnetfelds gearbeitet werden muss, beispielsweise
von 128 MHz bei einem 3 T Grundmagnetfeld. Aufgrund der hohen Frequenz
und der damit verbundenen geringeren Eindringtiefe resultieren zum
einen stärkere
Inhomogenitäten,
die dazu führen,
dass der Spinflip über
das Untersuchungsvolumen nicht ausreichend ist. Daneben resultiert
aber auch eine stärkere
Erwärmung des
Körpers
aufgrund des höheren
Energieeintrags. Dieser erhöhte
Energieeintrag kann lokal bezüglich des
Untersuchungsvolumens wie auch global bezüglich des Untersuchungsobjekts
selbst nicht beliebig hoch sein, vielmehr sind im Rahmen der MR-Untersuchung
Grenzwerte zu berücksichtigen,
um den Patienten nicht zu stark zu belasten. Dabei betrifft die
lokale spezifische Absorptionsrate (SAR) den lokalen Energieeintrag
pro Gewichtseinheit und wird angegeben als Verlustleistung pro Kilogramm
Gewicht, während
die globale Absorptionsrate die Gesamtverlustleistung bezogen auf
das Gesamtgewicht des Untersuchungsobjekts darstellt. Beispielsweise
kann die globale Absorptionsrate unterhalb des Grenzwertes liegen,
während
die lokale Absorptionsrate in einem bestimmten Punkt des Untersuchungsvolumens
den Grenz wert überschreitet
und es zu einer lokalen Verbrennung des Patienten kommen kann.
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Um
dem entgegenzuwirken sieht die beschriebene Erfindungsausgestaltung
vorteilhaft vor, dass der Bewertungsalgorithmus einen oder mehrere vorgegebene
Grenzwerte bezüglich
der lokalen und/oder der globalen Absorptionsrate berücksichtigt,
um sicherzustellen, dass die ermittelten Anregungsparameter derart
sind, dass weder die lokale noch die globale Absorptionsrate überschritten
wird. Es erfolgt also nicht nur die Optimierung der Anregungsparameter
im Hinblick auf eine Homogenität des
Anregungsfeldes über
das gesamte Untersuchungsvolumen, sondern gleichzeitig eine Optimierung
der Anregungsparameter auch dahingehend, dass die Überschreitung
lokaler und/oder globaler Grenzwerte der Absorptionsrate im gesamten
Untersuchungsobjekt, also auch über
das Untersuchungsvolumen hinausgehend, vermieden wird. Es ergibt sich
letztlich ein Anregungsparametersatz, der sowohl hinsichtlich der
Feldhomogenität
wie auch bezüglich
der Einhaltung der Absorptions- oder
Energieeintragsgrenzwerte optimiert ist.
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Erfindungsgemäß zweckmäßig ist
es, wenn die Bewertung der Homogenität der Gesamtfeldverteilung
anhand der Amplituden und Phasen der linear unabhängigen Magnetfeldverteilungen
erfolgt, gleich auf welche Art und Weise diese ermittelt werden.
Der softwaremäßig realisierte
Bewertungsalgorithmus übernimmt
die numerischen Werte für
Amplituden und Phasen der bei Anregung jeweils nur eines Resonatorsegments
bzw. Segmentgruppe auftretenden gemessenen oder simulierten Felder.
Auf Basis dieser Werte wird anschließend ermittelt, mit welchen Amplituden
und Phasen die einzelnen Resonatorsegmente bzw. Segmentgruppe angesteuert
werden müssen,
um eine festgestellte Inhomogenität im Untersuchungsvolumen zu
kompensieren und eine maximale Homogenität der zirkular polarisierten
Magnetfeldkomponente zu erreichen.
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Im
Rahmen dieser Beurteilung und Ermittlung können die Amplituden und Phasen
in unterschiedlicher Weise berücksichtigt werden,
jeweils mit dem Ziel, die Inhomogenität zu kompensieren. Dies kann
beispielsweise dadurch erfolgen, dass das durch das Quadrat der
Feldintensität
normierte Integral der quadratischen Abweichung der Feldintensität von ihrem
Mittelwert herangezogen wird. Man beurteilt also, wie groß letztlich
die Abweichung der einzelnen segmentspezifischen Amplituden und
Phasen von ihren Mittelwerten sind. Das Integral erstreckt sich über das
z. B. interaktiv definierte, im Allgemeinen dreidimensionale Untersuchungsvolumen.
Die numerische Lösung
selbst kann z. B. unter Verwendung des konjugierten Gradientenverfahrens
gewonnen werden. Dieser Bewertungsmodus ist jedoch nur eines von
vielen Beispielen, wie die Feldhomogenitätsbeurteilung und die Ermittlung
der zu ändernden Anregungsparameter
erfolgen kann.
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Nach
Maßgabe
der numerischen Ergebnisse des Optimierungsalgorithmus in Form der
Amplituden und Phasen, mit denen die einzelnen Resonatorsegmente
bzw. Segmentgruppen anzusteuern sind, wird nun die Ansteuerung der
einzelnen Ansteuerports der Segmente bzw. Segmentgruppen realisiert. Die
Eingänge
bzw. Ansteuerports können
beispielsweise über
Powersplitter und Phasenschieber angesteuert werden, alternativ
dazu kann auch jeweils ein geregelter Verstärker für jeden einzelnen Ansteuerport
verwendet werden.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der
Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung einer Magnetresonanzanlage,
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2 eine
Prinzipdarstellung eines Schnitts durch eine Körperspule, und
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3 ein
Flussdiagramm zur Ermittlung der optimierten Anregungsparameter.
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1 zeigt
eine Magnetresonanzanlage die einen Untersuchungsbereich 1 aufweist.
Mittels einer Patientenliege 2 ist ein Untersuchungsobjekt 3,
hier ein Mensch, in den Untersuchungsbereich 1 einbringbar.
Der Untersuchungsbereich 1, der dem Untersuchungsvolumen
entspricht, wird mittels eines Grundfeldmagneten 4 mit
einem Grundmagnetfeld beaufschlagt. Das Grundmagnetfeld ist zeitlich
konstant (statisch) und örtlich
so homogen wie möglich. Es
weist eine magnetische Flussdichte auf, die vorzugsweise 3 T oder
mehr beträgt.
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Der
Grundfeldmagnet 4 ist vorzugsweise supraleitend ausgebildet.
Es sind somit keine weiteren Ansteuerungen durch eine Steuerungs-
und Auswerteeinrichtung 5, über die der Anlagenbetrieb
gesteuert wird, erforderlich.
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Die
Magnetresonanzanlage weist ferner ein Gradientensystem 6 auf,
mittels dem der Untersuchungsbereich 1 mit Gradientenmagnetfeldern
beaufschlagbar ist. Das Gradientensystem 6 ist von der Steuerungs-
und Auswerteeinrichtung 5 ansteuerbar, so dass im Gradientensystem 6 Gradientenströme fließen.
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Ferner
weist die Magnetresonanzanlage eine Körperspule 7 auf, der
in der Regel eine Doppelfunktion zukommt. Sie dient als Sendeantenne
zur Felderzeugung und als Empfangsantenne zur Aufnahme von Signalen.
Die Körperspule 7 ist
von der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 5 ansteuerbar, so
dass in ihr entsprechende Anregungsströme gemäß den Anregungsparametern,
wie sie in der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 5 vorliegen,
fließen.
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Mittels
der Körperspule 7 ist
der Untersuchungsbereich 1, also das Untersuchungsvolumen mit
einem hochfrequenten Anregungsmagnetfeld beaufschlagbar. Falls in
dem Untersuchungsbereich 1 das Untersuchungsobjekt 3 eingebracht
ist, ist dieses somit zur Magnetresonanz anregbar. Die so erzeugten
Magnetresonanzsignale werden dann im gezeigten Anlagenbeispiel über die
Körperspule 7,
die dann als Empfangsantenne arbeitet, aufgenommen. Die empfangenen
Magnetresonanzsignale werden der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 5 zugeführt und
von dieser zur Erzeugung des Magnetresonanzbilds ausgewertet, das
an einem nicht näher
gezeigten Monitor ausgegeben wird.
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Die
Qualität
der Magnetresonanzbilder hängt unter
anderem von der Homogenität
des über
die Körperspule 7 erzeugten
Anregungsmagnetfelds ab. Um ein hinsichtlich der Homogenität optimales
Anregungsmagnetfeld erzeugen zu können, sind die einzelnen Resonatorsegmente 8 bzw.
Segmentgruppen der Körperspule 7 separat
ansteuerbar, das heißt
jedes Resonatorsegment 8 bzw. jede Segmentgruppe ist separat
zur Felderzeugung ansteuerbar.
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Wie 2 zeigt,
besteht eine Körperspule 7 aus
einer Vielzahl einzelner Resonatorsegmente 8, im gezeigten
Ausführungsbeispiel
sind sechzehn Resonatorsegmente 8 vorgesehen. Jedes Resonatorsegment 8 besteht
aus wenigstens einer Kapazität 9 sowie
einem Leiterelement 10, das beispielsweise parallel zur
Längsachse
des Grundfeldmagneten 4 verläuft. Ein Leiterelement 10 ist
zweckmäßigerweise als
Bandleiter ausgebildet. Die Resonatorsegmente 8 sind so
angeordnet, dass sie den Untersuchungsbereich 1, also das
Untersuchungsvolumen umgeben.
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Damit
die Resonatorsegmente
8 bzw. Segmentgruppen separat angesteuert
werden können, ist
es erforderlich, sie elektromagnetisch voneinander zu entkoppeln.
Dies kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Es sei hier exemplarisch
auf
EP 1 279 968 A2 verwiesen,
wo verschiedene Entkopplungsmöglichkeiten
beschrieben sind, die auch bei der erfindungsgemäßen Magnetresonanzanlage – wenngleich
hier nicht im Detail beschrieben – vorgesehen werden können.
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3 zeigt
nun das prinzipielle Ablaufdiagramm, wie optimierte Anregungsparameter
gewonnen werden können.
Wie unter I dargestellt, besteht die Möglichkeit, gemäß der ersten
beschriebenen Verfahrensalternative zunächst über die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung
gesteuert jedes Resonatorsegment 8 bzw. jede Segmentgruppe
separat mit normierten Ansteuerungsparametern, beispielsweise einem
Normstrom bei der MR-Frequenz mit einer Amplitude von 1 A und einer
Phase von 0°,
anzusteuern und nach Umschalten auf den Empfangsbetrieb über die
Körperspule 7 ein
zweidimensionales, aus der Ansteuerung resultierendes Magnetresonanzbild zu
jedem Resonatorsegment 8 bzw. jeder Segmentgruppe aufzunehmen.
Nachdem dies mit allen Resonatorsegmenten 8 bzw. Segmentgruppen
erfolgt ist, ermittelt die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 5 auf
Basis eines Bewertungs- und Optimierungsalgorithmus die jeweiligen
segmentspezifischen Einzelmagnetverteilungen zu jeder einzelnen
Anregung. Der Bewertungs- und Optimierungsalgorithmus, der softwaremäßig realisiert
ist, erfasst die numerischen Werte der Amplituden und Phasen der
bei der Anregung jeweils nur eines einzelnen Resonatorsegments 8 bzw.
einer einzelnen Segmentgruppe auftretenden Felder, was durch Analyse
der einzelnen Magnetresonanzbilder und Rekonstruktion der Einzelfelder
erfolgt. Gleichzeitig kann er dem Benutzer die Möglichkeit bieten, interaktiv
das zu untersuchende räumliche
Untersuchungsvolumen in Abmessung und Form zu definieren. Nachdem
nun die Einzelfelder bestimmt sind, wird rechnerisch die Gesamtfeldverteilung
im Untersuchungsvolumen (das der Benutzer gegebenenfalls definiert
hat) durch entsprechende Su perpositionierung der Einzelfeldverteilungen
bestimmt. Der Bewertungsalgorithmus, mit dem dies geschieht, berücksichtigt
dabei entsprechende Bewertungskriterien, über die die Homogenität bestimmt
werden kann. Beispielsweise kann dies auf Basis von Abweichungen
der Amplituden oder Phasen der Einzelfelder von Standardwerten oder
dergleichen erfolgen. Entsprechende Auswertungsmöglichkeiten wurden bereits
eingangs beschrieben. Parallel zur Homogenitätsbestimmung erfolgt gleichzeitig
die Beurteilung der Gesamtfeldverteilung auf Basis eines oder mehrerer
Grenzwerte, die die lokalen und/oder globale Absorptionsraten, die
nicht überschritten
werden dürfen,
definieren. Ziel der Bewertung ist es, die Anregungsparameter jedes
einzelnen Resonatorsegments 8 so zu optimieren, dass zum
einen ein homogenes Feld im Untersuchungsvolumen erzeugt wird, zum
anderen aber auch die Absorptionsgrenzwerte in keinem Fall überschritten
werden.
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Wurde
nun der Parametersatz zur Ansteuerung der einzelnen Resonatorsegmente
bestimmt, können
diese mit diesen Parametern zur Erzeugung eines zirkular polarisierten
Magnetfelds mit optimaler Homogenität und gleichzeitiger Einhaltung
der lokalen/globalen Absorptionsgrenzwerte angesteuert werden.
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Unter
II ist eine Alternative zur tatsächlichen Einzelsegmentanregung
beschrieben. Hierbei werden die sich aus einer möglichen einzelnen Segmentanregung
ergebenden Einzelfelder simuliert. Zu diesem Zweck sind seitens
der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 5 entsprechende
Simulationsmodelle sowohl der Magnetresonanzanlage wie auch eines
Untersuchungsobjekts 3, das der Untersuchung zugrunde gelegt
werden soll, vorhanden, wobei die Simulationsdaten bezüglich des
Untersuchungsobjekts 3 möglichst dem Objekt entsprechen,
das als nächstes
zu untersuchen ist, damit die Parameterbestimmung möglichst
nahe den tatsächlichen
Verhältnissen
erfolgen kann.
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Nachdem
auch hier auf Basis normierter Anregungsparameter die Einzelmagnetfeldverteilungen durch
Simulation ermittelt wur den, wird das resultierende Gesamtmagnetfeld
ebenfalls durch Superpositionierung der Einzelfelder bestimmt und
anschließend
auf etwaige Feldinhomogenitäten
unter Verwendung des Bewertungsalgorithmus untersucht und der letztendlich
für die
optimierte Felderzeugung einzustellende Satz von Anregungsparametern
bestimmt.