DE102005007895B4

DE102005007895B4 - Verfahren zur Kontrolle einer Hochfrequenzeinrichtung, Magnetresonanztomographiesystem und Hochfrequenz-Kontrolleinrichtung

Info

Publication number: DE102005007895B4
Application number: DE102005007895.8A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Bielmeier; Klaus Ludwig; Dr. Schnetter Volker
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2016-06-30
Anticipated expiration: 2025-02-22
Also published as: CN100480732C; US7187172B2; US20060197528A1; CN1823684A; DE102005007895A1

Abstract

Verfahren zur Kontrolle einer Hochfrequenzeinrichtung (2) eines Magnetresonanztomographiesystems (1) während einer Magnetresonanzmessung mit einem sich relativ zu einem Sendefeld der Hochfrequenzeinrichtung (1) bewegenden Untersuchungsobjekt (O), – bei dem von der Hochfrequenzeinrichtung (2) in zeitlichen Abständen Hochfrequenzpulse (H) ausgesendet werden, – bei dem in zeitlichen Abständen Messwerte (M) gemessen werden, welche eine Leistung der Hochfrequenzpulse (H) repräsentieren, wobei die Messwerte (M) jeweils auf einer Differenz zwischen einer von einer Sendeeinrichtung der Hochfrequenzeinrichtung (2) an eine Sendespule abgegebenen Vorwärtsleistung und einer von der Sendespule zurückkommenden Rückwärtsleistung basieren, – bei dem in zeitlichen Abständen Positionswerte (P) ermittelt werden, welche eine aktuelle Position des Untersuchungsobjekts (O) relativ zum Sendefeld repräsentieren, – bei dem während des Durchfahrens eines Untersuchungstisches durch das Magnetresonanztomographiesystem (1) für jede Untersuchungstischposition und somit für jede Position des Untersuchungsobjektes (O) anhand der Messwerte (M) und der Positionswerte (P) die aktuellen, realen Belastungswerte (B) durch Multiplikation mit einem positionsabhängigen Wirkungsfaktor ermittelt werden, welche eine physiologische Wirksamkeit repräsentieren, die die Hochfrequenzpulse (H) auf das Untersuchungsobjekt (O) haben, – bei dem jeweils basierend auf einer Vielzahl von Belastungswerten (B) Belastungskontrollwerte (BK) gebildet werden, und – bei dem die Hochfrequenzeinrichtung (1) in ihrer Funktion eingeschränkt wird, wenn ein Belastungskontrollwert (BK) einen Belastungsgrenzwert (BG) erreicht oder überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontrolle einer Hochfrequenzeinrichtung für ein Magnetresonanztomographiesystem sowie ein Magnetresonanztomographiesystem mit einer solchen Hochfrequenzeinrichtung und eine entsprechende Hochfrequenz-Kontrolleinrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Als bildgebendes Verfahren hat sich in den letzten Jahren im medizinischen Bereich ein Verfahren etabliert, das auf einer Untersuchung der Kernspins von Protonen einer Körperregion basiert. Das Verfahren läuft im Wesentlichen in drei Schritten ab: Zunächst wird um die Körperregion ein starkes, stabiles, homogenes Magnetfeld und damit eine stabile Ausrichtung der Protonen in der betreffenden Körperregion erzeugt. Dann wird diese stabile Ausrichtung verändert, indem man elektromagnetisch Hochfrequenzenergie zuführt. Drittens wird diese energetische Stimulation wieder beendet und die im Körper entstehenden Kernresonanzsignale mit Hilfe geeigneter Empfangsspulen gemessen, um so Rückschlüsse auf das Gewebe in dieser Körperregion zu ziehen. Ein System zur Durchführung eines derartigen bildgebenden Verfahrens wird auch Magnetresonanztomographiesystem oder Kernspintomographiesystem genannt.
Ein Magnetresonanztomographiesystem umfasst eine Vielzahl zusammenwirkender Bestandteile, von denen ein jeder den Einsatz moderner und aufwendiger Technologien erfordert. Ein zentrales Element eines Magnetresonanztomographiesystems, das auch von der Erfindung betroffen ist, ist die Hochfrequenzeinrichtung. Diese ist insbesondere für die Erzeugung der in eine Körperregion einzustrahlenden Hochfrequenzpulse zuständig.
Die von einer Hochfrequenz-Leistungsverstärkereinrichtung der Hochfrequenzeinrichtung eines Magnetresonanztomographiesystems ausgegebenen Hochfrequenzpulse werden über ein Messgerät zu einer Sendespule geleitet, welche die Hochfrequenzpulse in eine Körperregion einstrahlt. Unter dem Begriff „Sendespule” ist dabei eine beliebige Antenneneinrichtung zu verstehen, mit der die Hochfrequenzpulse abgestrahlt werden können.
Mit der Entwicklung und Etablierung von Magnetresonanztomographiesystemen sind zur Gewährleistung der Patientensicherheit Grenzwerte normiert worden, welche die maximale Hochfrequenz-Einstrahlung in einen menschlichen Körper reglementieren. Ein typischer Grenzwert hierfür ist der maximal zulässige SAR-Wert (SAR = Specific Absorption Rate).
Zur Einhaltung dieser Grenzwerte werden durch das oben genannte Messgerät Messwerte erfasst, welche die von der Sendespule abgestrahlte Leistung der Hochfrequenzpulse repräsentieren. Auf der Basis mehrerer Leistungs-Messwerte werden Leistungs-Kontrollwerte gebildet. Diese Leistungs-Kontrollwerte werden dann bisher mit einem durch eine Norm vorgegebenen starren Leistungsgrenzwert verglichen, welcher so gewählt ist, dass der vorgegebene SAR-Grenzwert nicht überschritten wird. Die Hochfrequenzeinrichtung wird dann automatisch in ihrer Funktion eingeschränkt, wenn ein Kontrollwert den vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
Das heißt, bisher wurde die maximal zulässige SAR in eine maximal zulässige Leistung umgerechnet und dieser Leistungsgrenzwert überwacht. Die physiologische Wirkung von Hochfrequenzenergie auf einen menschlichen oder tierischen Körper hängt jedoch u. a. von der Frequenz und von der Spulenart ab, d. h. davon, ob die Spule z. B. zirkular oder linear polarisiert aussendet oder ob es sich beispielsweise um eine Volumen- oder Oberflächenspule handelt. Darüber hinaus hängt die Wirkung auch von der Lage der Spule am Körper des Patienten ab. Daher muss bei dem bisherigen Überwachungsverfahren zum Teil mit immensen Sicherheitsabständen zum tatsächlich kritischen Wert gearbeitet werden, um für den Patienten 100%ige Sicherheit zu gewährleisten, wenn sich grundlegende Parameter wie z. B. die Position ändern. D. h. der zulässige Leistungsgrenzwert liegt im Allgemeinen erheblich niedriger als dies zur Einhaltung der maximalen Belastung eigentlich notwendig ist.
Da in der Regel mit niedrigerer Hochfrequenzleistung auch eine niedrigere Bildqualität einhergeht, wäre es an sich wünschenswert, diesen zu großen Sicherheitsabstand zu verringern. Hierbei ist insbesondere auch zu berücksichtigen, dass eine geringere Bildqualität letztlich dazu führt, dass ggf. Aufnahmen nicht die gewünschten Diagnosemöglichkeiten bieten oder sogar Aufnahmen neu angefertigt werden müssen, was wiederum zu einer höheren Belastung des Patienten führt.
Ein weiteres Problem ergibt sich bei den bekannten Überwachungsverfahren dadurch, dass aufgrund der Abmessung des Tomographen das während einer Messung sichtbare Fenster, das so genannte „Field of View”, begrenzt ist. Um in einer Messung eine Ganzkörperaufnahme einer Person anzufertigen, muss die Person während der Magnetresonanzmessung durch den Magneten geschoben werden. D. h. die Person wird relativ zu dem von der Sendespule abgestrahlten Hochfrequenzfeld, im Folgenden „Sendefeld” genannt, bewegt. Dabei werden nacheinander verschiedene Körperbereiche der Person der Hochfrequenzstrahlung ausgesetzt. Die von der Hochfrequenzeinrichtung abgestrahlte Leistung führt somit zu unterschiedlichen spezifischen Absorptionsraten. D. h. die Absorptionsraten sind im Verlauf der Messung bei einem bewegten Untersuchungsobjekt nicht konstant, wie dies bei den bisherigen Messmethoden der Fall ist, bei denen sich der Patient während einer Messung jeweils an einer bestimmten Position relativ zur Hochfrequenzantenne befindet. Ebenso wie sich mit der Position des Untersuchungsobjekts relativ zur Hochfrequenzantenne die spezifische tionsrate selbst ändert, ändern sich mit der Patientenposition auch die SAR-Grenzwerte.
Bei den bisherigen Verfahren können aber weder aktuelle Veränderungen in der spezifischen Absorptionsrate noch aktuelle Veränderungen der SAR-Grenzwerte während der Messung berücksichtigt werden.
Um die SAR-Grenzwerte einzuhalten, ohne größere Toleranzen zu berücksichtigen, werden in der DE 101 50 137 A1 , der DE 101 50 138 A1 , der DE 101 53 320 A1 und der WO 2005/001502 A1 Verfahren vorgeschlagen, bei denen vor der Durchführung der Messung auf Basis von Patientendaten, einer Position des Patienten relativ zur Sendeantenne und der geplanten Parameter der Messung aktuelle zu erwartende SAR-Werte berechnet werden. Es werden dann die Parameter ggf. verändert, bis die SAR-Werte innerhalb der SAR-Grenzwerte liegen. Dabei erfolgt die Bestimmung der aktuellen SAR-Werte durch Vergleich der aktuellen Messsituation mit verschiedenen, in einer Datenbank vorgegebenen Messsituationen, für die vorausberechnete SAR-Werte abgespeichert sind. Als aktueller SAR-Wert wird dann der abgespeicherte SAR-Wert der Messsituation herangezogen, der der aktuellen Messsituation am nächsten kommt. Bei diesen Verfahren wird also für die komplette Messung vorausbestimmt, welche Hochfrequenzleistung zu welchem Zeitpunkt an den Patienten abgegeben werden darf. Die Kontrolle bezüglich des SAR-Werts ist bei einer solchen Methode nicht autonom, sondern verlässt sich auf die Angaben aus Vorhersagen des Messprogramms, welches die Pulsfolgen für die Messung vorgibt. Unvorhergesehene Ereignisse, die aus irgendwelchen Gründen zu einer plötzlichen Änderung des Messablaufs führen, können hierbei nicht berücksichtigt werden. Insbesondere ist es bei diesem Verfahren nicht möglich, den Patienten während der Messung durch den Tomographen zu fahren. Eine Aufnahme des ganzen Körpers erfolgt hierbei in der Weise, dass an verschiedenen fixen Positionen Messungen durchgeführt werden und die Bilddaten aus den verschiedenen „Field of Views” später zusammengesetzt werden.
Es ist daher eine der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, eine technische Lehre zur Kontrolle einer Hochfrequenzeinrichtung anzugeben, welche auch bei einem während der Messung relativ zum Sendefeld bewegten Untersuchungsobjekt ein Überschreiten der abgestrahlten Hochfrequenzleistung über einen für den Patienten ungefährlichen Grenzwert sicher verhindert und andererseits eine möglichst gute Annäherung an diesen sicheren Grenzwert erlaubt, so dass innerhalb des Grenzwerts mit möglichst hoher Sendeleistung gemessen werden kann. Darüber hinaus sollen ein entsprechendes Magnetresonanztomographiesystem sowie eine Hochfrequenz-Kontrolleinrichtung angegeben werden, mit denen ein solches Verfahren durchführbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten jeweils besonders vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung. Insbesondere können die Vorrichtungsansprüche auch entsprechend den abhängigen Ansprüchen des Verfahrensanspruchs weitergebildet sein.
Die Erfindung beruht dabei u. a. zunächst auf der Erkenntnis, dass bei dem eingangs beschriebenen herkömmlichen Verfahren zur Kontrolle der Hochfrequenzeinrichtung aufgrund der technischen Messmethode häufig unnötigerweise immense Sicherheitsabstände eingehalten werden. Dies liegt – wie oben erläutert – an der Methode, den SAR-Grenzwert in einen Leistungsgrenzwert umzurechnen und dann die Einhaltung des gegebenen Leistungsgrenzwerts zu kontrollieren. Dieser Leistungsgrenzwert ist dabei nur auf genau eine Messposition bezogen. An allen anderen Messpositionen erfolgt nur eine globale Erhöhung des Sicherheitsabstands.
Unter Ausnutzung dieser Erkenntnis wird nun vorgeschlagen, in zeitlichen Abständen Positionswerte zu ermitteln, welche eine aktuelle Position des Untersuchungsobjekts relativ zum Sendefeld repräsentieren, und anhand dieser Positionswerte und der in den zeitlichen Abständen gemessenen, eine Leistung der Hochfrequenzpulse repräsentierenden Messwerte zunächst Belastungswerte zu ermitteln, welche eine physiologische Wirksamkeit repräsentieren, die die Hochfrequenzpulse auf das Untersuchungsobjekt haben.
Es werden dann jeweils basierend auf einer Vielzahl der Belastungswerte die Belastungskontrollwerte gebildet, auf deren Basis schließlich die eigentliche Überwachung stattfindet. Die Hochfrequenzeinrichtung wird in ihrer Funktion eingeschränkt, wenn ein Belastungskontrollwert einen Belastungsgrenzwert erreicht oder überschreitet.
Eine Einschränkung der Hochfrequenzeinrichtung in ihrer Funktion kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren beispielsweise durch ein Ausschalten einer Sendeeinrichtung bzw. einer Hochfrequenz-Leistungsverstärkereinrichtung, ein zeitweises Deaktivieren der betreffenden Einrichtung oder eine Reduzierung der Sendeleistung erfolgen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann als Belastungsgrenzwert beispielsweise unmittelbar der SAR-Grenzwert verwendet werden, sofern die Belastungswerte, welche auf Basis der einzelnen, die Leistung der Hochfrequenzpulse repräsentierenden Messwerte ermittelt werden, in Form von momentanen SAR-Belastungswerten errechnet werden. Mit Hilfe dieser momentanen SAR-Belastungswerte können dann in ähnlicher Weise, wie dies bisher mit den Leistungskontrollwerten durchgeführt wurde, die Belastungskontrollwerte gebildet werden, beispielsweise indem über bestimmte gesetzlich vorgegebene Zeiträume die Belastungswerte gemittelt und/oder aufintegriert werden, um so den Belastungskontrollwert zu bilden. Eine bevorzugte Möglichkeit der Bildung von Belastungskontrollwerten wird später noch detaillierter beschrieben.
Vorzugsweise wird zur Ermittlung der Positionswerte eine aktuelle Position eines Untersuchungstischs, auf dem das Untersuchungsobjekt gelagert ist, relativ zum Sendefeld ermittelt. Es muss dann nur vorab festgestellt werden, in welcher Lage und an welcher Position sich das Untersuchungsobjekt auf dem Untersuchungstisch befindet. Die Positionswerte für die aktuelle Position des Untersuchungstischs können direkt von der Tischansteuerung übernommen werden. In diesem Fall ist keine weitere Messeinheit erforderlich. Bei einer bevorzugten Alternative sind jedoch am Tisch geeignete Positionsmesser angeordnet, so dass immer die tatsächliche Position und nicht die Soll-Position als Positionsdaten in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden. Möglichkeiten, die Lage des Untersuchungsobjekts relativ zum Untersuchungstisch zu bestimmen, werden später noch näher erläutert.
Mit diesem Verfahren wird folglich während des Durchfahrens des Untersuchungstisches durch den Tomographen für jede Tischposition und somit letztlich für jede Position des Untersuchungsobjekts im Hochfrequenzstrahlungsfeld die aktuelle, reale Belastung ermittelt und berücksichtigt. Damit wird eine Belastungsgrenzwertüberwachung nicht nur bei vorausgeplanten Positionen, sondern auch bei unvorhergesehenen Positionen, die beispielsweise durch eine manuelle Änderung des Messablaufs oder wegen eines mechanischen Defekts der Liegenpositionierung o. Ä. hervorgerufen werden, richtig durchgeführt.
Bei einer Anwendung der Erfindung soll innerhalb eines Magnetresonanztomographiesystems die Hochfrequenzbelastung für den Patienten überwacht werden. Daher müssen Messwerte verwendet werden, welche die in der Sendespule verbleibende Leistung bzw. die von der Sendespule abgestrahlte Leistung möglichst gut repräsentieren. Erfindungsgemäß basieren daher die Messwerte jeweils auf der Differenz zwischen der von einer Sendeeinrichtung der Hochfrequenzeinrichtung an die Sendespule abgegebenen Vorwärtsleistung und der von der Sendespule zurückkommenden Rückwärtsleistung.
Da aber Messwerte, welche die Leistung der von der Sendeeinrichtung abgegebenen Hochfrequenzpulse direkt repräsentieren, mittelbar auch die resultierende, in der Sendespule verbleibende Leistung repräsentieren, könnte beispielsweise grundsätzlich in einem einfacheren Ausführungsbeispiel auch nur die von der Sendeeinrichtung abgegebene Leistung oder ein entsprechender Messwert verwendet werden.
Die gemessenen Messwerte werden vorzugsweise in einer vorverarbeiteten Form, d. h. beispielsweise nach einer Analog/Digital-Wandlung und/oder einer Umwandlung von Effektivspannungen in die Differenz aus Vorwärtsleistung und Rückwärtsleistung für die weitere Ermittlung der Belastungswerte verwendet. Die zeitlichen Abstände zwischen den Hochfrequenzpulsen und zwischen den Messungen können im Übrigen gleich oder verschieden sein.
Eine Ermittlung der Belastungswerte auf Basis der Messwerte ist relativ einfach durch eine Multiplikation der betreffenden Messwerte mit einem Wirkungsfaktor möglich, wobei diese Wirkungsfaktoren positionsabhängig sind. D. h. die Wirkungsfaktoren hängen entweder indirekt über die Tischposition oder direkt von der relativen Position des Untersuchungsobjekts zum Sendefeld ab.
Die positionsabhängigen Wirkungsfaktoren können dabei grundsätzlich während der Messung selbst berechnet werden. Da jedoch der Rechenaufwand zur Bestimmung der Wirkungsfaktoren relativ hoch ist, werden die positionsabhängigen Wirkungsfaktoren vorzugsweise vor der Durchführung der Resonanzmessung ermittelt und für eine Verwendung bei der Messung gespeichert. Es ist dann lediglich erforderlich, dass anhand der gegebenen aktuellen Positionswerte, die z. B. die exakte Tischposition wiedergeben, der entsprechende Wirkungsfaktor ermittelt und dieser Wirkungsfaktor dann mit den aktuellen, die Leistung der Hochfrequenzpulse repräsentierenden Messwerten multipliziert wird, um so den exakten aktuellen Leistungswert zu ermitteln. Sofern die Wirkungsfaktoren entsprechend gewählt wurden, kann durch Multiplikation mit dem aktuellen Messwert unmittelbar der momentane SAR-Wert zu dem betreffenden Zeitpunkt festgelegt werden. Bei dem vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Verfahren wird folglich zur Laufzeit der Messung die Mess- und Überwachungskette durch Auswahl eines positionsabhängigen Wirkungsfaktors neu parametrisiert.
Die Daten, die erforderlich sind, um für verschiedene Tischpositionen bzw. Lagen des Untersuchungsobjekts auf dem Untersuchungstisch die Absorptionsdaten und somit die Wirkungsfaktoren berechnen zu können, können vorzugsweise auf Basis von Magnetresonanzvormessungen, sogenannten „Prescans”, ermittelt werden. Ein solcher Prescan kann allein der Ermittlung der jeweiligen positionsabhängigen Absorption dienen und kann daher mit ungenauen, aber sehr großen Sicherheitsmargen bezüglich der Hochfrequenzeinstrahlung durchgeführt werden.
In die Berechnung der Wirkungsfaktoren können im Übrigen auch die Frequenz der ausgesendeten Hochfrequenzspule, die Spulengeometrie und bestimmte Patientenparameter wie Körperbau, Größe, Gewicht etc. eingehen. Zum Beispiel kann ein geeigneter SAR-Faktor einfach ermittelt werden, indem die bei einer bestimmten Leistung, bei einem bestimmten Patienten bzw. einem bestimmten Patiententyp, einer bestimmten Lage und einem bestimmten geometrischen Aufbau der Spule, einer bestimmten Frequenz und einer bestimmten Tisch- bzw. Patientenposition erzeugte SAR-Belastung im Patienten berechnet und durch die Leistung geteilt wird.
Sofern die Hochfrequenzstrahlung über mehrere Sendepfade, beispielsweise mit unterschiedlichen Frequenzen oder über unterschiedliche Sendespulen, ausgestrahlt wird, können auch separat für die einzelnen Sendepfade unterschiedliche Belastungswerte ermittelt werden. Es werden dann die jeweiligen die Hochfrequenzleistung repräsentierenden Messwerte mit entsprechenden für jeden Sendepfad eigenen Wirkungsfaktoren multipliziert. Die Belastungswerte der einzelnen Sendepfade können addiert oder auf andere Weise, z. B. mittels einer gewichteten Addition verknüpft werden, um so einen Gesamtbelastungswert zu erhalten.
Grundsätzlich kann der Wirkungsfaktor auch noch in Abhängigkeit von anderen Parametern ermittelt werden. So ist beispielsweise die maximale Hochfrequenzleistung, die ein Patient – ohne Gesundheitsbeeinträchtigung befürchten zu müssen – verträgt, u. a. von verschiedenen Umgebungsparametern abhängig. Oftmals besteht ein direkter Zusammenhang zwischen der maximalen Hochfrequenzleistung und den Klimawerten, beispielsweise der Temperatur und/oder der Luftfeuchtigkeit der direkten Umgebung des Patienten, weil hierdurch bei gleicher Hochfrequenzleistung andere momentane SAR-Belastungswerte erreicht werden. Solche Umgebungsparameter können zusätzlich oder alternativ aber auch bei der Festlegung der Belastungsgrenzwerte berücksichtigt werden.
Bei der Ermittlung der Belastungskontrollwerte aus den Belastungswerten wird vorzugsweise jeweils ein Zeitfenster betrachtet, das im Zeitbereich über die Messwerte bzw. daraus ermittelten Belastungswerte gleitet. Die für den Vergleich mit einem Belastungsgrenzwert herangezogenen Belastungskontrollwerte, welche ja jeweils auf einer Vielzahl von Messwerten bzw. Belastungswerten in dem jeweils betrachteten Zeitfenster basieren, spiegeln dadurch beispielsweise in einem Magnetresonanztomographiesystem die tatsächliche in dem zurückliegenden Zeitraum aufgetretene Strahlenbelastung für einen Patienten sehr zeitnah wider.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt eine Überwachung der Belastungswerte (und somit der Hochfrequenzleistung) über verschiedene, ineinander verschachtelte Zeitfenster, d. h. es werden beispielsweise eine Kurzzeitüberwachung und eine Langzeitüberwachung durchgeführt. Dabei werden gleichzeitig für mehrere unterschiedlich lange Zeitfenster, vorzugsweise für zwei Zeitfenster von 10 s und 360 s, jeweils Belastungskontrollwerte ermittelt und mit für die jeweiligen Zeiträume geltenden Belastungsgrenzwerten verglichen. Die Hochfrequenzeinrichtung wird dann in ihrer Funktion eingeschränkt, wenn nur einer der Belastungskontrollwerte den zugehörigen Belastungsgrenzwert erreicht oder überschreitet. Dieses Verfahren dient dazu, um über ein längeres Zeitfenster die Einstrahlung einer bestimmten höheren Dosis zu überwachen und gleichzeitig dafür zu sorgen, dass nicht innerhalb eines kurzen Zeitfensters die gesamte innerhalb des zu überwachenden langen Zeitfensters zulässige Leistung auf den Patienten eingestrahlt wird und somit durch die kurzzeitige Belastungsüberhöhung eine Gefahr für den Patienten besteht.
Um unabhängig von jedem Zeitraster arbeiten zu können, kann der Belastungs-Kontrollwert auf der Summe einer Vielzahl von Belastungswerten erzeugt werden, welche jeweils mit einer Intervall-Länge zwischen der Messung zweier aufeinander folgender Messwerte gewichtet werden. D. h. es wird beispielsweise ein Belastungswert mit der Intervall-Länge zwischen der vorherigen Messung und der betreffenden Messung multipliziert. Auf diese Weise werden die Belastungswerte in dem zu beobachtenden Zeitfenster flächenmäßig aufintegriert und daraus beispielsweise ein Belastungs-Mittelwert berechnet.
Die Erfindung umfasst auch ein Magnetresonanztomographiesystem mit einer Hochfrequenzeinrichtung zum Aussenden von Hochfrequenzpulsen, mit einer Tischsteuerung, um einen Untersuchungstisch mit einem darauf gelagerten Untersuchungsobjekt während einer Magnetresonanzmessung relativ zu einem Sendefeld der Hochfrequenzeinrichtung zu verfahren, mit einer Messeinrichtung zum Messen von Messwerten, welche eine Leistung der ausgesendeten Hochfrequenzpulse repräsentieren, und mit einer Hochfrequenz-Kontrolleinrichtung, die mit der Messeinrichtung gekoppelt ist.
Die Hochrequenz-Kontrolleinrichtung, die als Prozessoreinrichtung ausgeführt sein kann, ist – vorzugsweise programmtechnisch – derart eingerichtet, dass in zeitlichen Abständen Messwerte gemessen und Positionswerte ermittelt und anhand der Messwerte und der Positionswerte Belastungswerte ermittelt werden, welche eine physiologische Wirksamkeit repräsentieren, die die Hochfrequenzpulse auf ein den Hochfrequenzpulsen ausgesetztes Objekt haben. Weiterhin ist die Hochfrequenz-Kontrolleinrichtung so ausgeführt, dass basierend auf einer Vielzahl von Belastungswerten Belastungskontrollwerte gebildet werden und dann die Hochfrequenzeinrichtung in ihrer Funktion eingeschränkt wird, wenn der Belastungskontrollwert einen Belastungsgrenzwert erreicht oder überschreitet.
Daneben umfasst das Magnetresonanztomographiesystem noch alle weiteren üblichen Komponenten wie z. B. ein Magnetsystem zur Erzeugung eines Magnetfeldes, ein Gradientensystem mit mehreren Gradientenspulen zum Anlegen von Magnetfeldgradienten, ein Hochfrequenz-Empfangssystem – z. B. als Teil der Hochfrequenzeinrichtung – mit Empfangsspulen, geeignete Empfangsverstärker und einen Bildrechner. Als Empfangsspulen können dabei beispielsweise auch die Sendespulen dienen.
Ebenso liegt eine entsprechende Hochfrequenz-Kontrolleinrichtung im Rahmen der Erfindung, welche einen Messwerteingang für die Messwerte, einen Positionswerteingang für die Positionswerte und einen Kontrollsignalausgang für Kontrollsignale aufweist. Die Hochfrequenz-Kontrolleinrichtung ist derart ausgestaltet, dass in zeitlichen Abständen Messwerte gemessen und Positionswerte ermittelt und anhand der Messwerte und Positionswerte entsprechende Belastungswerte ermittelt werden, welche eine physiologische Wirksamkeit repräsentieren, die die Hochfrequenzpulse auf ein den Hochfrequenzpulsen ausgesetztes Objekt haben. Weiterhin sorgt die Hochfrequenz-Kontrolleinrichtung dafür, dass basierend auf der Summe einer Vielzahl von Belastungswerten Belastungskontrollwerte gebildet werden und dass ein Kontrollsignal, welches die Einschränkung der Funktion der Hochfrequenzeinrichtung bewirkt, am Kontrollsignalausgang ausgegeben wird, wenn ein Belastungskontrollwert einen Belastungsgrenzwert erreicht oder überschreitet.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Magnetresonanztomographiesystems,
2 eine Darstellung eines Zylindermodells zur Verwendung bei einer Berechnung der Aspektfaktoren für die Ermittlung der SAR-Belastung in Abhängigkeit von der eingestrahlten Sendeleistung,
3 ein Diagramm, welches exemplarisch den möglichen Verlauf der momentanen Gesamtbelastung und den Belastungsgrenzwert zeigt,
4 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Kontrolle einer Hochfrequenzeinrichtung.
1 zeigt schematisch die für die Erfindung wesentlichen Teile eines Magnetresonanztomographiesystems 1. Hierzu gehören der eigentliche Tomograph mit einem Grundfeldmagneten 3 sowie einer Hochfrequenzsende- und Empfangsantenne 4. Im Folgenden wird diese Hochfrequenzsende- und Empfangsantenne 4, da die Erfindung die Überwachung der ausgesendeten Hochfrequenzleistung betrifft, weiterhin kurz Sendespule 4 genannt. Eine solche Sendespule 4, welche den gesamten Messraum des Tomographen umschließt, wird üblicherweise auch als Ganzkörperspule bzw. Bodycoil bezeichnet. Sie kann beispielsweise nach Art einer sog. Birdcage-Antenne aufgebaut sein. Innerhalb des von der Sendespule 4 umschlossenen Messraums, in welchem sich im Wesentlichen das Sendefeld erstreckt, befindet sich ein Untersuchungstisch 5, auf dem ein Untersuchungsobjekt O, d. h. der Patient, gelagert werden kann. Über ein nicht dargestelltes Antriebssystem kann der Tisch 5 entlang der Längsachse des Tomographen bzw. der Sendespule 4 durch den Tomographen verfahren werden. Die Ansteuerung dieses Antriebssystems für den Tisch 5 erfolgt mittels einer Tischsteuerung 6.
Ein weiterer wichtiger Bestandteil eines solchen Magnetresonanztomographiesystems 1 ist die Hochfrequenzeinrichtung 2, wobei sich die hier gewählte Darstellung auf den Sendezweig der Hochfrequenzeinrichtung 2 konzentriert. Neben dem Sendezweig der Hochfrequenzeinrichtung 2 umfasst das Magnetresonanztomographiesystem noch ein nicht dargestelltes Hochfrequenzempfangssystem mit zumindest einer Empfangsspule und einem geeigneten Empfangsverstärker, wobei die Hochfrequenzantenne 4, aus der die Hochfrequenzpulse ausgesendet werden, auch als Empfangsantenne verwendet werden kann. Zusätzlich oder alternativ können auch Lokalspulen wie beispielsweise eine Kopfspule oder weitere flache Spulen, die auf zu untersuchende Körperteile des Patienten aufgelegt werden, verwendet werden. Ein Bildrechner sorgt für die Rekonstruktion der Bilder aus den empfangenen Signalen, um diese z. B. auf einem Bildschirm darstellen und/oder in einem Speicher hinterlegen zu können. Außerdem umfasst das Magnetresonanztomographiesystem noch ein ebenfalls nicht dargestelltes System aus Gradientenspulen, welche sich innerhalb des Tomographen befinden und mit denen ein Magnetfeldgradient an das Untersuchungsobjekt O angelegt werden kann.
Zur Koordination des Zusammenwirkens der einzelnen Komponenten dient eine Messsteuerung 7.
Die Hochfrequenzeinrichtung 2 umfasst neben der Sendespule 4 eine Sendeeinrichtung 8 mit einer Hochfrequenzleistungsverstärker-Einrichtung (nicht dargestellt), welche Hochfrequenzpulse H in einem Leistungsbereich zwischen 10 W und 20 kW aussendet.
Angesteuert wird diese Sendeeinrichtung 8 von der Messsteuerung 7. Diese ist beispielsweise vom Bediener über eine Benutzerschnittstelle 21 mit Monitor, Tastatur, Maus etc. in üblicher Weise kontrollierbar. In der Messsteuerung 7 wird u. a. auf Basis vorgegebener Messprotokolle der Ablauf der einzelnen Messungen kontrolliert und neben der Aussendung der Hochfrequenzpulse H durch die Sendeeinrichtung 8 auch die Schaltung des Grundfeldmagneten 3 und der (nicht dargestellten) Magnetfeldgradienten am Tomographen passend gesteuert, so dass die gewünschten Messungen durchgeführt werden.
Von der Sendeeinrichtung 8 werden die Hochfrequenzpulse H über ein Sendekabel zu einem Messgerät 9 geleitet. Vom Messgerät 9 werden die Hochfrequenzpulse H an die Hochfrequenzantenne 4 des Tomographen weitergeleitet. Von der Hochfrequenzantenne 4 werden die Hochfrequenzpulse H dann in eine Körperregion eines Patienten O eingestrahlt, welcher innerhalb der Hochfrequenzantenne 4 auf dem Untersuchungstisch 5 positioniert ist.
Das Messgerät 9 ist hier als Sensor, insbesondere als sogenannter Transmit-Antenna-Level-Sensor (TALES), ausgeführt und weist Richtkoppler zum Auskoppeln eines geringen Teils der von der Sendeeinrichtung 8 an die Hochfrequenzantenne 4 abgegebenen Vorwärtsleistung und der von der Hochfrequenzantenne 4 zurückkommenden Rückwärtsleistung auf, welche dann in eine Effektivspannung umgesetzt wird. Die so gemessene Hochfrequenzspannungen kann insbesondere zwischen 0 und 1000 Volt liegen. Die gemessenen Werte werden vom Messgerät 9 ggf. nach einer Analog-/Digitalwandlung und sonstiger Vorverarbeitung über einen Messwerteingang 14 einer Hochfrequenz-Kontrolleinrichtung 10, auch PALI (Power Amplifier Limiter) genannt, zugeführt.
Die Hochfrequenz-Kontrolleinrichtung 10 weist eine Prozessoreinrichtung samt digitalem Signalprozessor auf. Der schematische Aufbau dieser Einrichtung 10 ist ebenfalls aus 1 erkennbar.
In bestimmten Zeitabständen, beispielsweise im Abstand von 20 μs werden die gemessenen Spannungswerte in die in der Hochfrequenzantenne 4 des Magnetresonanztomographen verbleibende resultierende Leistung umgerechnet, indem von der eingehenden Leistung, d. h. der Vorwärtsleistung, die rücklaufende Leistung wieder abgezogen wird. Das heißt, es werden in festen Zeitabständen von 20 μs Messwerte M für die Hochfrequenz-Kontrolleinrichtung 10 erfasst. Diese Vorverarbeitung der Spannungswerte in die eigentlich erwünschten Messwerte M findet hier im Messgerät 9 statt. Alternativ kann sie aber auch durch eine Schnittstelle am Messwerteingang 14 bzw. erst in der Hochfrequenz-Kontrolleinrichtung 10 erfolgen.
Über einen weiteren Signaleingang 16, den Positionswerteeingang 16, werden der Hochfrequenzkontrolleinrichtung 10 direkt von der Tischsteuerung 6 Positionswerte P zugeführt, welche die Position des Tisches 5 relativ zur Sendespule 4 angeben. Alternativ können die Positionswerte P auch von einer Messeinrichtung am Tisch 5 ermittelt werden oder unmittelbar aus Positionssollwerten P_Soll, welche die Messsteuerung 7 an die Tischsteuerung 6 übergibt, übernommen werden. Die Tischposition kann hierbei auf den Millimeter genau bestimmt werden. Der Tischvorschub beträgt derzeit bis zu ca. 20 cm/s.
In einer Datenbank 11 sind für verschiedene mögliche Positionswerte P_n bis P_n+k jeweils positionsabhängige Wirkungsfaktoren WF_n bis WF_n+k hinterlegt. Innerhalb einer Verknüpfungseinheit 13 der Hochfrequenzkontrolleinrichtung 10 können damit in Abhängigkeit von der jeweiligen aktuellen Tischposition die aktuellen Messwerte M mit den zugehörigen Wirkungsfaktoren WF multipliziert werden, um so unmittelbar die die ausstrahlende Sendeleistung repräsentierenden Messwerte M in einen SAR-Belastungswert B umzurechnen. Dies ist in 1 schematisch dargestellt. Die Belastungswerte B werden dann einer Belastungskontrolleinheit 12 übergeben, deren Funktionsweise später erläutert wird.
Die verschiedenen Wirkungsfaktoren WF_n bis WF_n+k für die unterschiedlichen Positionsdaten P_n bis P_n+k werden vor der eigentlichen Messung ermittelt. Hierzu wird ein Prescan durchgeführt, bei dem mit relativ großen Sicherheitsmargen, d. h. mit geringer Hochfrequenzleistung, eine komplette Aufnahme der Patienten angefertigt wird. Anhand der dabei gewonnenen Messwerte kann für jede Position der zugehörige Wirkungsfaktor ermittelt werden.
Für eine solche Vorausberechnung eines einzelnen Wirkungsfaktors WF bei einem bestimmten Positionswert P kann zunächst eine eingestrahlte Leistung vorausgesetzt und dann ein durch diese eingestrahlte Hochfrequenzleistung sich ergebender SAR-Wert berechnet werden. Dies kann unter Verwendung der sogenannten „Aspektfaktoren” erfolgen, welche angeben, wie viel SAR-Belastung für einen Aspekt aus der eingestrahlten Sendeleistung entstehen bzw. welches E-Feld in den Körper des Patienten durch eine auf bestimmte Weise eingestrahlte Sendeleistung induziert wird. Die derzeitigen Normen sehen dabei verschiedene Aspekte vor, wie z. B. einen Ganzkörperaspekt, einen Kopfaspekt und einen exponierten Teilkörperaspekt. Zur Berechnung der absorbierten Leistung kann beispielsweise ein Zylindermodell verwendet werden, wobei der Patient durch vier homogene Zylinder, einen Kopfzylinder I, einen Torsozylinder II und zwei Beinzylinder III modelliert wird, wie dies in 2 schematisch dargestellt ist. Die Bewegung des Körpers durch das Hochfrequenzfeld HF ist durch den Richtungspfeil R angedeutet. Mit Hilfe der Maxwellschen Gleichungen können dann die Einzelabsorptionen der Zylinder in dem äußeren homogenen Hochfrequenzfeld HF errechnet werden. Zu berücksichtigen ist dabei noch die Irradiation des Patienten, d. h. wie viel des jeweiligen Zylindermodells der Bestrahlung ausgesetzt ist. Diese Informationen ergeben sich beispielsweise aus dem Prescan. Dieses einfache Modell kann mit Hilfe von Simulationsrechnung und den aus dem Prescan gewonnenen Absorbtionsdaten verfeinert werden. Die Gesamtabsorption ergibt sich dann aus der Summe der Einzelabsorptionen. Die jeweilige SAR-Belastung kann schließlich aus der Absorption, dividiert durch die entsprechende Teilkörpermasse, berechnet werden. Insofern kann auch die prozentuale Verteilung der absorbierten Leistung auf die unterschiedlichen Aspekte ermittelt werden. Grundsätzlich sind derartige Berechnungsverfahren aber dem Fachmann bekannt. Berechnungsmethoden zur Leistungsabsorption werden beispielsweise von Paul. A. Bottomley et. al. in „Estimating Radiofrequency Power Deposition in Body NMR-Imaging”, Magnetic Resonance in Medicine 2, 1985, S. 336–349, beschrieben. Darüber hinaus gibt es bereits fertige Simulationsprogramme, mit denen auch einfache Modelle überprüft werden können. Da die SAR-Belastung auch von der Körpermasse abhängt, muss diese Berechnung – wenn sie sehr genau werden soll – für jeden einzelnen Patienten durchgeführt werden. Grundsätzlich reicht es aber aus, wenn bestimmte Patiententypen festgelegt werden, die durch ihre Körpergröße und Masse spezifiziert sind und dann z. B. unter Berücksichtigung der Prescan-Daten ein entsprechender vorgefertigter Wert für einen Patienten des entsprechenden Typs ausgewählt wird. Auf diese Weise kann erheblicher Rechenaufwand eingespart werden.
Die Zeitpunkte, an denen die Messwerte M gewonnen werden und an denen die Tischpositionswerte P übergeben werden, müssen nicht zwingend übereinstimmen. Für einen Messwert M kann immer z. B. der zuletzt ermittelte Positionswert P verwendet werden. Grundsätzlich ist es auch nicht erforderlich, für jeden exakten ermittelten Positionswert P einen speziellen Wirkungsfaktor zu berechnen, sondern es reicht aus, wenn für die Tischpositionswerte in einem genügend engen Rasterabstand jeweils Wirkungsfaktoren ermittelt werden. Sofern ein Positionswert P, der von der Tischsteuerung 6 an die Hochfrequenzkontrolleinrichtung 10 übergeben wird, zwischen zwei „Raster-Positionswerten” P_n bis P_n+k liegt, für die in der Datenbank 11 Wirkungsfaktoren WF_n bis WF_n+k vorliegen, kann entweder zwischen den benachbarten Raster-Positionswerten P_n bis P_n+k interpoliert werden, um den zum aktuellen Positionswert P gehörigen Wirkungsfaktor WF zu ermitteln, oder es wird beispielsweise der Wirkungsfaktor WF_n bis WF_n+k des vorhergehenden oder des nachfolgenden Raster-Positonswerts P_n bis P_n+k übernommen. Um bei einem solchen Verfahren eine ausreichende Genauigkeit zu erzeugen, muss das Raster mit den Raster-Positionswerten P_n bis P_n+k, für die jeweiligen Wirkungsfaktoren WF_n bis WF_n+k ermittelt werden, ausreichend eng sein. In ersten Testmessungen hat sich ein Rastermaß von 3 cm als besonders geeignet erwiesen. D. h. es muss eine sehr große Anzahl von Wirkungsfaktoren ermittelt werden.
Da die Berechnung der Wirkungsfaktoren für jeden einzelnen Raster-Positionswert relativ rechenaufwendig ist, erfolgt diese Berechnung vorzugsweise auf einem Hostrechner 20, an den die Hochfrequenzkontrolleinrichtung 10 angeschlossen ist. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel werden vom Hostrechner 20 Wirkungsfaktoren WF₁ bis WF_m für alle Raster-Positionswerte P₁ bis P_m, die während der Messung erreicht werden, berechnet und in einer auf dem Hostrechner 20 installierten Datenbank 18 hinterlegt. An die in der Hochfrequenzkontrolleinrichtung 10 befindliche Datenbank 11 werden dann jeweils nur die Wirkungsfaktoren WF_n bis WF_n+k für die jeweiligen Raster-Positionswerte P_n bis P_n+k übergeben, welche bei den aktuellen Positionswerten P benötigt werden, d. h. die im Bereich der aktuellen Position liegen. Die rechtzeitige Aktualisierung der Werte in der Datenbank 11 der Hochfrequenzkontrolleinrichtung 10 erfolgt über eine Schnittstelle 17 im Hostrechner 20. Hierzu wird die aktuelle Tischposition P von der Hochfrequenzkontrolleinrichtung 10 regelmäßig an den Hostrechner 20 übermittelt. Zusätzlich können auch von der Hochfrequenzkontrolleinrichtung 10 jeweils die gesendete Energie seit der letzten Messdatenmeldung und die exakte Zeit übermittelt werden, um so innerhalb einer Protokolleinheit 19 des Hostrechners 20 den gesamten Messablauf und die jeweils aktuelle SAR-Belastung B zu protokollieren.
In 3 ist lediglich als ein Beispiel schematisch ein möglicher Verlauf der momentanen SAR-Belastung B über einer Zeitachse t dargestellt. Für den Vergleich ist auch der Belastungsgrenzwert BG (hier das SAR-Limit) eingezeichnet, welcher sich ebenfalls – jedoch in der Regel langsam – mit der Zeit ändern kann, weil sich z. B. die (klimatischen) Umgebungsparameter am Tomographen ändern.
Der momentane Belastungswert B darf, wie in 3 dargestellt, den Belastungsgrenzwert BG kurzfristig etwas überschreiten. Es muss jedoch sichergestellt werden, dass dieser Belastungswert B im Mittel, bezogen auf vorgegebene Zeitintervalle von beispielsweise 10 s und/oder 360 s, den Belastungsgrenzwert BG – hier das vom Gesetzgeber vorgeschriebene SAR-Limit BG – nicht überschreitet.
Hierzu werden, wie oben erwähnt, die momentanen Belastungswerte B an eine Belastungskontrolleinheit 12 übergeben, welche für die Einhaltung der Grenzwerte unter den vorgegebenen Bedingungen sorgt.
Hierzu zeigt 4 ein vereinfachtes Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei sind zunächst entlang einer Zeitachse t mehrere Hochfrequenzpulse H_i, i = 1, 2, 3, 4, ... dargestellt, die von der Sendeeinrichtung 8 ausgesendet werden. Darunter sind ebenfalls entlang der Zeitachse t Messwerte M_i, i = 1, 2, 3, 4, 5, ... dargestellt, welche die Leistung der Hochfrequenzpulse H repräsentieren. Dabei werden in der Regel für jeden Hochfrequenzpuls H mehrere Messwerte M genommen.
Außerdem werden zu verschiedenen Zeitpunkten, die mit der Aufnahme der Messwerte übereinstimmen können, aber nicht müssen, Positionswerte P_i, i = 1, 2, 3, 4, 5, ... ermittelt. Anhand dieser Positionswerte P_i werden dann positionsabhängige Wirkungsfaktoren WFi, i = 1, 2, 3, 4, 5, .... ermittelt. Mit Hilfe dieser aktuellen Wirkungsfaktoren WF_i werden dann jeweils die geltenden Messwerte M_i in Belastungswerte B_i, i = 1, 2, 3, 4, 5, ... umgerechnet.
Durch ein im Zeitbereich über die Belastungswerte B gleitendes Fenster Δt wird jeweils eine Vielzahl der Belastungswerte B ausgewählt und zu einem Kontrollwert BK weiterverarbeitet. So werden hier die Werte B₁, B₂, B₃ zu einem ersten Belastungs-Kontrollwert BK₁ verarbeitet. Ebenso werden kurze Zeit später die Messwerte B₂, B₃, B₄ durch das gleitende Fenster Δt ausgewählt und zu dem Belastungs-Kontrollwert BK₂ weiterverarbeitet. Die Länge des Fensters Δt beträgt vorzugsweise 10 Sekunden oder 360 Sekunden. Besonders bevorzugt erfolgen eine Kurzzeitüberwachung z. B. mit einem 10-Sekunden-Fenster und eine Langzeitüberwachung z. B. mit einem 360-Sekunden-Fenster.
In diesem Beispiel wird der Kontrollwert BK jeweils dadurch aus der ausgewählten Vielzahl von Belastungswerten B bestimmt, indem der Mittelwert der ausgewählten Belastungswerte B gebildet wird. Nur der einfachen Darstellbarkeit wegen umfasst die ausgewählte Vielzahl von Belastungswerten B hier jeweils nur drei Werte. Je nach Ausgestaltung der Erfindung kann diese Vielzahl beliebig viele Werte umfassen.
In einer weiteren Verarbeitungsstufe werden dann die Belastungskontrollwerte BK mit einem durch eine Norm vorgegebenen Belastungsgrenzwert BG verglichen. Die Belastungsgrenzwerte können dabei insbesondere durch eine Norm in Abhängigkeit vom Körpergewicht des betroffenen Patienten bestimmt werden.
Stellt sich dabei heraus, dass ein Belastungskontrollwert BK größer oder gleich einem Belastungsgrenzwert BG ist, so wird ein Kontrollsignal KS ausgegeben. Dieses Kontrollsignal KS der Belastungskontrolleinheit 12 wird über einen Steuerausgang 15 dann an die Sendeeinrichtung 8 weitergeleitet, so dass die Sendeeinrichtung 8 bzw. die darin enthaltene Hochfrequenz-Leistungsverstärkereinrichtung zumindest vorläufig deaktiviert wird.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei dem vorhergehenden, detailliert beschriebenen Verfahren sowie bei dem dargestellten Hochfrequenzsystem bzw. der Hochfrequenz-Kontrolleinrichtung um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere kann auch die Erfassung der Leistungsmesswerte auf andere Weise als in der dargestellten Form erfolgen. Auch wenn die Erfindung vorstehend exemplarisch anhand eines Magnetresonanztomographiesystems im medizinischen Bereich beschrieben wurde, ist die Erfindung auch in anderen Anwendungsgebieten einsetzbar, wie insbesondere in wissenschaftlichen und/oder industriell genutzten Magnetresonanztomographiesystemen.

Claims

Verfahren zur Kontrolle einer Hochfrequenzeinrichtung (2) eines Magnetresonanztomographiesystems (1) während einer Magnetresonanzmessung mit einem sich relativ zu einem Sendefeld der Hochfrequenzeinrichtung (1) bewegenden Untersuchungsobjekt (O), – bei dem von der Hochfrequenzeinrichtung (2) in zeitlichen Abständen Hochfrequenzpulse (H) ausgesendet werden, – bei dem in zeitlichen Abständen Messwerte (M) gemessen werden, welche eine Leistung der Hochfrequenzpulse (H) repräsentieren, wobei die Messwerte (M) jeweils auf einer Differenz zwischen einer von einer Sendeeinrichtung der Hochfrequenzeinrichtung (2) an eine Sendespule abgegebenen Vorwärtsleistung und einer von der Sendespule zurückkommenden Rückwärtsleistung basieren, – bei dem in zeitlichen Abständen Positionswerte (P) ermittelt werden, welche eine aktuelle Position des Untersuchungsobjekts (O) relativ zum Sendefeld repräsentieren, – bei dem während des Durchfahrens eines Untersuchungstisches durch das Magnetresonanztomographiesystem (1) für jede Untersuchungstischposition und somit für jede Position des Untersuchungsobjektes (O) anhand der Messwerte (M) und der Positionswerte (P) die aktuellen, realen Belastungswerte (B) durch Multiplikation mit einem positionsabhängigen Wirkungsfaktor ermittelt werden, welche eine physiologische Wirksamkeit repräsentieren, die die Hochfrequenzpulse (H) auf das Untersuchungsobjekt (O) haben, – bei dem jeweils basierend auf einer Vielzahl von Belastungswerten (B) Belastungskontrollwerte (BK) gebildet werden, und – bei dem die Hochfrequenzeinrichtung (1) in ihrer Funktion eingeschränkt wird, wenn ein Belastungskontrollwert (BK) einen Belastungsgrenzwert (BG) erreicht oder überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Ermittlung der Positionswerte (P) eine aktuelle Position eines Untersuchungstisches (5), auf welchem das Untersuchungsobjekt (O) gelagert ist, relativ zum Sendefeld ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Ermittlung der Belastungswerte (B) eine Multiplikation der Messwerte (M) mit einem positionsabhängigen Wirkungsfaktor (WF) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem positionsabhängige Wirkungsfaktoren (WF) vor der Durchführung der Magnetresonanzmessung ermittelt und für eine Verwendung bei der Messung gespeichert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei dem eine Lage des Untersuchungsobjekts (O) relativ zum Untersuchungstisch (5) und/oder die positionsabhängigen Wirkungsfaktoren (WF) auf Basis von Magnetresonanz-Vormessungen ermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Belastungskontrollwert (BK) auf der Summe einer Vielzahl von Belastungswerten (B) in einem vorgegebenen Zeitfenster (Δt) basiert.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Belastungskontrollwert (BK) auf der Summe einer Vielzahl von Belastungswerten (B) jeweils gewichtet mit einer Intervall-Länge zwischen den Messungen zweier aufeinanderfolgender Messwerte (M) basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei dem das Zeitfenster (Δt) im Zeitbereich über die Messwerte (M) gleitet.
Magnetresonanztomographiesystem (1) mit einer Hochfrequenzeinrichtung (2) zum Aussenden von Hochfrequenzpulsen (H), mit einer Tischsteuerung (6), um einen Untersuchungstisch (5) mit einem darauf gelagerten Untersuchungsobjekt (O) während einer Magnetresonanzmessung relativ zu einem Sendefeld der Hochfrequenzeinrichtung (2) zu verfahren, mit einer Messeinrichtung (9) zum Messen von Messwerten (M), welche eine Leistung der ausgesendeten Hochfrequenzpulse (H) repräsentieren, und mit einer Hochfrequenz-Kontrolleinrichtung (10), die mit der Messeinrichtung (6) gekoppelt ist und die derart ausgestaltet ist, – dass während einer Magnetresonanzmessung in zeitlichen Abständen Messwerte (M) gemessen werden, wobei die Messwerte (M) jeweils auf einer Differenz zwischen einer von einer Sendeeinrichtung der Hochfrequenzeinrichtung (2) an eine Sendespule abgegebenen Vorwärtsleistung und einer von der Sendespule zurückkommenden Rückwärtsleistung basieren, – dass während einer Magnetresonanzmessung in zeitlichen Abständen Positionswerte (P) ermittelt werden, welche eine aktuelle Position des Untersuchungsobjekts (O) relativ zum Sendefeld während der Messung repräsentieren, – dass während des Durchfahrens des Untersuchungstisches (5) durch das Magnetresonanztomographiesystem (1) für jede Untersuchungstischposition und somit für jede Position des Untersuchungsobjektes (O) anhand der Messwerte (M) und der Positionswerte (P) die aktuellen, realen Belastungswerte (B) durch Multiplikation mit einem positionsabhängigen Wirkungsfaktor ermittelt werden, welche eine physiologische Wirksamkeit repräsentieren, die die Hochfrequenzpulse (H) auf das Untersuchungsobjekt (O) haben, – dass jeweils basierend auf einer Vielzahl von Belastungswerten (B) Belastungskontrollwerte (BK) gebildet werden, und – dass die Hochfrequenzeinrichtung (2) in ihrer Funktion eingeschränkt wird, wenn ein Belastungskontrollwert (BK) einen Belastungsgrenzwert (BG) erreicht oder überschreitet.
Hochfrequenz-Kontrolleinrichtung (10) für eine Hochfrequenzeinrichtung (2) eines Magnetresonanztomographiesystems (1), mit einem Messwert-Eingang (14) für Messwerte (M), welche eine Leistung der ausgesendeten Hochfrequenzpulse (H) repräsentieren, mit einem Positionswerteingang (16) für Positionswerte (P), welche eine aktuelle Position des Untersuchungsobjekts (O) relativ zu einem Sendefeld der Hochfrequenzeinrichtung (2) repräsentieren, und mit einem Kontrollsignal-Ausgang (15) für Kontrollsignale (KS), die derart ausgestaltet ist, – dass während einer Magnetresonanzmessung in zeitlichen Abständen Messwerte (M) gemessen werden, wobei die Messwerte (M) jeweils auf einer Differenz zwischen einer von einer Sendeeinrichtung der Hochfrequenzeinrichtung (2) an eine Sendespule abgegebenen Vorwärtsleistung und einer von der Sendespule zurückkommenden Rückwärtsleistung basieren, – dass während einer Magnetresonanzmessung in zeitlichen Abständen Positionswerte (P) ermittelt werden, – dass während des Durchfahrens eines Untersuchungstisches (5) durch das Magnetresonanztomographiesystem (1) für jede Untersuchungstischposition und somit für jede Position des Untersuchungsobjektes (O) anhand der Messwerte (M) und der Positionswerte (P) die aktuellen, realen Belastungswerte (B) durch Multiplikation mit einem positionsabhängigen Wirkungsfaktor ermittelt werden, welche eine physiologische Wirksamkeit repräsentieren, die die Hochfrequenzpulse (H_B) auf ein den Hochfrequenzpulsen (H) ausgesetztes Untersuchungsobjekt (O) haben, – dass jeweils basierend auf der Summe einer Vielzahl von Belastungswerten (B) Belastungskontrollwerte (BK) gebildet werden, und – dass ein Kontrollsignal (KS), welches die Einschränkung der Funktion der Hochfrequenzeinrichtung (2) bewirkt, am Kontrollsignal-Ausgang (15) ausgegeben wird, wenn ein Belastungskontrollwert (BK) einen Belastungsgrenzwert (BG) erreicht oder überschreitet.