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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Magnetresonanzanlage
gemäß einem mehrere
Aufnahmeparameter umfassenden, vorab definierten Messprotokoll.
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Im
Bereich der Magnetresonanz ist es üblich, für bestimmte Messungen, also
insbesondere für
bestimmte diagnostische Fragestellungen und/oder zu untersuchende
Körperregionen,
einmalig Messprotokolle zu definieren, die dann für eine Vielzahl
derartiger Messdatenaufnahmen eingesetzt werden können. Ein
solches Protokoll enthält
folglich eine Mehrzahl von Aufnahmeparametern, die den Aufnahmeablauf
bestimmen und zur Ansteuerung der Magnetresonanzanlage dienen.
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Gleichzeitig
kann es bei der Magnetresonanz jedoch wichtig sein, bestimmte auf
den Patienten oder die Hardware bezogene Grenzwerte einzuhalten.
So darf die Strahlenbelastung des Patienten, beschrieben durch die
spezifische Absorptionsrate (SAR) nicht zu hoch werden und es darf
nicht zu Magnetostimulationen, beispielsweise durch zu schnell geschaltete
Gradienten, kommen. Andererseits kann auch die Hardware der Magnetresonanzanlage,
beispielsweise bezüglich
der Bestromung, Grenzen aufweisen, die zu beachten sind.
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Da
ein Messprotokoll für
eine Mehrzahl an Messungen vorab definiert wird, kann es bei einer konkreten
Messdatenaufnahme, beispielsweise aufgrund von Eigenschaften eines
Objekts, insbesondere des Gewichts eines Patienten, und/oder einer
gewählten
Schichtorientierung, dazu kommen, dass ein oder mehrere solcher
Grenzwerte überschritten
werden und die Messung gar nicht oder nicht sicher für den Patienten
durchgeführt
werden kann.
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Es
wurde demnach vorgeschlagen, die Auswahl der Aufnahmeparameter für ein Protokoll
von Haus aus so einzuschränken,
dass es selbst bei ungünstigsten
Annahmen für
die konkrete Messdatenaufnahme nicht zur Überschreitung von Messwerten kommen
kann. Die Annahme eines solchen „Worst-Case-Szenarios” bedingt
jedoch in allen anderen Fällen
eine verschlechterte Bildqualität
bzw. verlängerte
Messzeit im Vergleich zu den optimal möglichen Aufnahmeparametern.
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Es
sind jedoch auch Varianten bekannt, bei denen die Aufnahmeparameter
des Messprotokolls freier gewählt
werden können,
jedoch dann bei Überschreitung
wenigstens eines Grenzwerts die Messdatenaufnahme nicht gestartet
werden kann und der Benutzer das Messprotokoll von Hand anpassen muss.
In einer anderen Variante kann das System, beispielsweise in Form
von Pop-Ups, dem Benutzer auch Vorschläge unterbreiten, die insbesondere
an dem oben dargestellten Worst-Case-Szenario orientiert sind.
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Das
bedeutet, dass entweder eine schlechtere Bildqualität bzw. eine
längere
Aufnahmezeit in Kauf genommen werden muss oder aber eine Interaktion
mit dem Benutzer erforderlich ist, die mitunter eine zeitaufwendige
manuelle Anpassung von Aufnahmeparametern mit sich bringt.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Steuerungsverfahren
anzugeben, das die Anpassung eines Messprotokolls insbesondere bei
aufrechterhaltener Transparenz für
einen Benutzer vereinfacht und trotz einer Automatisierung verbesserte
Aufnahme- oder Bildqualitäten
ermöglicht.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß vorgesehen,
dass
- – bei
einer vor dem Beginn einer objektspezifischen Messdatenaufnahme
automatisch festgestellten Nichteinhaltung wenigstens eines Grenzwertes,
insbesondere eines SAR-Grenzwertes und/oder eines Magnetostimulationsgrenzwertes und/oder
eines Hardware-Grenzwertes, durch das Messprotokoll automatisch
eine Anpassung wenigstens eines Aufnahmeparameters anhand wenigstens
einer insbesondere benutzerdefinierten protokollspezifischen Regel
zur Einhaltung des Grenzwertes erfolgt, und
- – automatisch
die Messdatenaufnahme gemäß den angepassten
Aufnahmeparametern erfolgt.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren können also
die Aufnahmeparameter immer so gewählt werden, dass die Grenzwerte
eingehalten werden, ohne dass dabei auf ein Worst-Case-Szenario zurückgegriffen
werden muss. Es ist vielmehr möglich,
durch Einsatz eines Optimierungsverfahrens je nach Gestalt der Regeln
eine letztlich optimierte Einstellung der Aufnahmeparameter des
Messprotokolls automatisch zu wählen
und dann ohne weitere Benutzerinteraktion automatisch die Messdatenaufnahme
vorzunehmen. Aufnahmeparameter des Messprotokolls können mithin
automatisch und optimiert bis zur Einhaltung der Limitierungen modifiziert
werden. So werden Benutzerinteraktionen minimiert. Es ist also ein
interaktionsfreier Sequenzstart möglich.
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Dabei
ist eine Transparenz gegeben, da die wenigstens eine Regel benutzerbekannt
und insbesondere auch benutzerdefiniert ist. Beispielsweise kann
vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Regel beim Erstellen des
Messprotokolls einfach mitdefiniert wird. Es sind also Strategien
vorgebbar, um die Aufnahmeparameter zur Auflösung von Patienten- und/oder
Hardwarelimitierungen beim Sequenzstart automatisch zu modifizieren.
Ein Benutzer gibt also nicht nur beim Erstellen eines Messprotokolls
an, welche Aufnahmeparameter normalerweise hergenommen werden sollen,
sondern auch eine durch Regeln bestimmte Strategie, wie bei Überschreitungen
von Grenzwerten bei einer bestimmten Messdatenaufnahme vorgegangen
werden soll. Selbstverständlich
sind solche Regeln, insbesondere wenn sie benutzerdefiniert sind,
auch im nachhinein veränderbar
und anpassbar, wie dies selbstverständlich für das gesamte Messprotokoll
gilt.
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In
weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen
sein, dass den Aufnahmeparametern des Messprotokolls die automatische
Anpassung bestimmende Anpassungswerte als Regel zugeordnet werden.
Dabei wird wenigstens ein Teil der Aufnahmeparameter mit Attributen versehen,
die angeben können,
ob und auf welche Weise eine Anpassung des Aufnahmeparameters erlaubt
werden soll. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass als Anpassungswert
die grundsätzliche Anpassbarkeit
des Aufnahmeparameters und/oder ein Toleranzbereich und/oder ein
Optimierungsziel, insbesondere die Minimierung des Aufnahmeparameters
und/oder die Maximierung des Aufnahmeparameters und/oder ein Zielwert
des Aufnahmeparameters, und/oder wenigstens eine Priorität der Anpassung
verwendet werden. Selbstverständlich
sind auch andere Anpassungswerte denkbar, beispielsweise mögliche Schrittweiten
bei der Anpassung oder dergleichen. Zudem können natürlich auch weitere Regeln vorgesehen
werden, beispielsweise globale Regeln, die den allgemeinen Verlauf
des auf den Regeln basierenden Optimierungsprozesses beschreiben
und eine Anpassung desselben erlauben.
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Zur
Realisierung einer solchen Zuordnung von Anpassungswerten zu Aufnahmeparametern des
Messprotokolls kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bezüglich jedes
Aufnahmeparameters durch eine entsprechende Bedienaktion Eigenschaften
aufgerufen werden können,
in denen dann, beispielsweise in einem eigenen Fenster in einer
Darstellung, die entsprechenden Anpassungswerte gesetzt werden können, beispielsweise
durch ein Häkchen,
wenn der Aufnahmeparameter überhaupt
anpassbar sein soll, ein Feld zur Eingabe eines Zielwertes bzw.
einer Minimierung/Maximierung, Eingabefelder zur Auswahl der Toleranzbereiche
und dergleichen. So kann die Definition der Regeln komfortabel in
die Erstellung bzw. Bearbeitung des Messprotokolls integriert werden.
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Die
Art der Anpassung aufgrund der Regeln, letztlich also die Optimierung,
kann erfindungsgemäß auf verschiedene
Art und Weise vorgesehen werden. So kann vorgesehen sein, dass bei
mehreren anpassbaren Aufnahmeparametern diesen, insbesondere durch
eine Priorität,
eine Anpassungsreihenfolge zugeordnet wird, wobei die Aufnahmeparameter der
Reihenfolge entsprechend sequentiell angepasst werden. Es existiert
demnach eine Liste, die nacheinander abgearbeitet wird, um optimierte,
die Grenzwerte erfüllende
Aufnahmeparameter zu erhalten. Dabei kann im Übrigen auch vorgesehen sein,
dass in der Reihenfolge einzelne Aufnahmeparameter mehrfach vorkommen.
Dies kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn der Toleranzbereich
eines Aufnahmeparameters voll ausgeschöpft wurde, ohne dass eine Einhaltung
des Grenzwerts erzielt wurde, nach einem Erreichen der Einhaltung
des Grenzwerts in einem weiteren Schritt der Reihenfolge der Parameter
jedoch durchaus wieder im Hinblick auf einen Zielwert verändert werden
kann, so dass die Grenzwerte weiterhin erhalten bleiben.
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Alternativ
ist es jedoch auch denkbar, dass die Anpassung der Aufnahmeparameter
im Rahmen eines Optimierungsverfahrens erfolgt, wobei durch gleichzeitige
Veränderung
mehrerer Aufnahmeparameter eine Kostenfunktion optimiert wird. Solche
Optimierungsverfahren sind weithin bekannt und können als Randbedingungen beispielsweise
gerade die Einhaltung der Grenzwerte enthalten.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
werden also, wenn zum Sequenzstart ein Konflikt mit einer Patientenlimitierung
oder Hardwarelimitierung in Form des Grenzwertes festgestellt wurde,
entsprechend der durch die Regeln bestimmten Modifikationsstrategie
die Aufnahmeparameter solange angepasst, bis der Konflikt gelöst ist,
der Grenzwert also eingehalten ist. Es sind jedoch auch Fälle denkbar,
in denen diese Regeln nicht ausreichend sind, um eine Einhaltung
der Grenzwerte zu gewährleisten.
So kann in Weiterbildung des Verfahrens vorgesehen sein, dass bei
durch Anpassen anhand der Regel nicht einhaltbarem Grenzwert eine
Nachricht an einen Benutzer ausgegeben wird. Der Benutzer wird dann
also in Kenntnis gesetzt, dass die automatische Anpassung der Parameter
des Messprotokolls nicht möglich
war und somit zunächst
keine Messdatenaufnahme erfolgen kann. Es kann nun vorgesehen sein,
dass eine Anpassung der Aufnahmeparameter zur Einhaltung des Grenzwerts
durch einen Benutzer erfolgt. Dabei kann insbesondere vorgesehen
werden, dass eine Beschränkung
der wählbaren
Werte der Aufnahmeparameter zur sicheren Einhaltung des Grenzwerts
erfolgt, das bedeutet, dass in diesem Fall durchaus eine Beschränkung der
Aufnahmeparameterwahl erfolgen kann, welche durch ein Worst-Case-Szenario
definiert wird. Allgemein ist es jedoch auch denkbar, dass über die
Regel hinausgehende Anpassungen von der Magnetresonanzanlage bewertet
und dem Benutzer, beispielsweise als Pop-Ups, angeboten werden.
Beliebige Ausgestaltungen sind für
diesen Fall denkbar.
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Konkret
kann also auch eine Magnetresonanzanlage vorgesehen sein, die eine
Steuereinrichtung umfasst, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ausgebildet ist. Bei einer solchen Magnetresonanzanlage werden Benutzerinteraktionen
weiter minimiert und es kann auch bei festgestellter Überschreitung
eines Grenzwerts beim Sequenzstart vollkommen automatisch die Messdatenaufnahme
unter Verwendung angepasster, dennoch aber optimierter Aufnahmeparameter
des Messprotokolls beginnen.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand
der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1 einen
Ablaufplan der Steuerung einer Magnetresonanzanlage unter Anwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
und
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2 eine
Magnetresonanzanlage.
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1 zeigt
die Steuerung einer Magnetresonanzanlage unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Dabei wird zunächst,
losgelöst
von einer konkreten Messdatenaufnahme, in einem zeitlich vorab gelegenen
Verfahrensteil 1, in einem Schritt 2 ein Messprotokoll 3 definiert,
das Aufnahmeparameter für
eine bestimmte Klasse von Messdatenaufnahmen festlegen soll. Neben
dieser Festlegung von Aufnahmeparametern im Messprotokoll 3 wird
jedoch auch eine Modifikationsstrategie durch einen Satz 4 von
Regeln definiert.
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Konkret
kann dabei vorgesehen sein, dass einem Aufnahmeparameter zusätzliche
Attribute in Form von Anpassungswerten zugeordnet werden können, vorliegend
die grundsätzliche
Anpassbarkeit des Aufnahmeparameters, ein Toleranzbereich, ein Optimierungsziel
und wenigstens eine Priorität
der Anpassung. Ein Optimierungsziel kann auf verschiedene Art und
Weise definiert werden, beispielsweise kann vorgesehen sein, dass
ein Aufnahmeparameter minimiert oder maximiert werden soll, jedoch
kann auch das Erreichen eines Zielwertes als Optimierungsziel angegeben
werden. Selbstverständlich sind
auch weitere, insbesondere globale Regeln, denkbar. Es sei an dieser
Stelle noch angemerkt, dass selbstverständlich auch eine nachträgliche Bearbeitung
des Messprotokolls 3 und somit auch des Satzes 4 von
Regeln erfolgen kann.
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Als
Beispiel sei vorliegend eine mögliche
Modifikationsstrategie als Reaktion auf hochfrequenz-bedingte Konflikte
(SAR, Magnetostimulationen) bei einem T1-TSE-basierten Messprotokoll
beschrieben. Anpassbare Aufnahmeparameter des Messprotokolls sollen
hier der Flipwinkel des Refokussierungspulses, die Zahl der Concatenations
und die Repetitionszeit sein. Im Messprotokoll ist für die Aufnahmeparameter
zunächst
angegeben, dass der Flipwinkel 180° betragen soll, die Zahl der
Concatenations 1 betragen soll und die Repetitionszeit auf 400 ms
angesetzt werden soll. Zusätzlich
sind diesen Aufnahmeparametern nun Anpassungswerte zugeordnet. So
ist als Toleranz für
den Flipwinkel angegeben, dass er bis auf 110° reduzierbar ist, als Zielwert sind
180° angegeben
und als Priorität
(wird bezüglich des
zweiten Verfahrensteils noch genauer erläutert) 1 und 3. Die Zahl der
Concatenations kann auf 2 angehoben werden, jedoch soll sie minimal
sein. Die Priorität
ist 2. Bei der Repetitionszeit mit Priorität 4 beträgt der Zielwert 400 ms, wobei
jedoch eine Anhebung bis auf 450 ms als Toleranzbereich möglich sein soll.
Die Konsequenzen dieser durch Anpassungswerte definierten Regeln
werden nun bezüglich
des zweiten Verfahrensteils 5 erläutert, der zunächst wiederum
allgemein beschrieben werden soll und eine konkrete Messdatenaufnahme
an einem bestimmten Objekt betrifft. In einem Schritt 6 hat
ein Benutzer angegeben, dass die Messdatenaufnahme mit dem Messprotokoll 3 beginnen
soll. Es liegen somit alle für diese
Messdatenaufnahme spezifischen Informationen vor, so dass in einem
Schritt 7 überprüft werden kann,
ob diverse beispielsweise auf einen Patienten oder die Hardware
bezogene Grenzwerte eingehalten werden. Im vorliegenden, oben besprochenen Beispiel
wird die Einhaltung eines SAR-Grenzwertes überprüft. Werden diese eingehalten,
so erfolgt in einem Schritt 8 die Messdatenaufnahme. Werden
diese jedoch verletzt, so findet in einem Schritt 9 eine Anpassung
der anpassbaren Aufnahmeparameter des Messprotokolls 3 anhand
des Satzes 4 von Regeln statt, wobei die Grenzwerte einhaltende,
optimierte Aufnahmeparameter ermittelt werden sollen.
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Dies
sei am oben dargestellten Beispiel wiederum näher erläutert. Die dort genannten Prioritäten – 1 und
3 für den
Flipwinkel, 2 für
die Zahl der Concatenations und 4 für die Repetitionszeit – definieren eine
Reihenfolge, in der die Anpassung der Aufnahmeparameter erfolgen
soll. Mithin wird zunächst
der Flipwinkel des Refokussierungspulses schrittweise erniedrigt,
um zu überprüfen, ob
mit dem neuen Wert die Grenzwerte eingehalten sind. Gelingt dies
nicht, wird die Zahl der Concatenations auf 2 erhöht. Sollte dies
den Konflikt erfolgreich auflösen,
mithin für
die Einhaltung der Grenzwerte sorgen, so kann an dritter Stelle
der Flipwinkel des Refokussierungspulses, der ja mehrmals genannt
ist, gegebenenfalls wieder erhöht
werden, wobei dennoch noch die Grenzwerte eingehalten werden, insbesondere
sogar wieder auf den Zielwert von 180°. Wenn allerdings der zweite Schritt – die Anhebung
der Zahl der Concatenations – nicht
zum Auflösen
des Konflikts führt,
ist de facto der dritte Schritt wirkungslos und es wird als vierter Schritt
eine Anpassung der Repetitionszeit in Betracht gezogen.
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Selbstverständlich ist
es im Allgemeinen beim erfindungsgemäßen Verfahren auch denkbar, beliebig
komplizierte Optimierungsverfahren zu verwenden, die beispielsweise
mit einer Optimierung einer Kostenfunktion bei gleichzeitiger Veränderung mehrerer
oder aller veränderbaren
Aufnahmeparameter arbeiten. Solche Optimierungsverfahren sind weithin
bekannt und müssen
hier nicht näher
dargelegt werden.
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Wird
in einem Schritt 10 festgestellt, dass erfolgreich eine
Anpassung der Aufnahmeparameter des Messprotokolls auch aufgrund
des vordefinierten Satzes 4 von Regeln möglich war,
mithin alle Grenzwerte nun eingehalten werden, wird die Magnetresonanzanlage
entsprechend angesteuert, das bedeutet, es erfolgt die Messdatenaufnahme
in Schritt 8, ohne dass nach dem Anwählen des Sequenzstarts in Schritt 6 eine
weitere Benutzerinteraktion erforderlich war.
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Sollte
eine Einhaltung der Grenzwerte unter Verwendung des Satzes 4 von
Regeln nicht möglich sein,
so wird eine entsprechende Nachricht an einen Benutzer ausgegeben
und dieser muss manuell – gegebenenfalls
unter Einschränkung
der Aufnahmeparameterwahl im Hinblick auf ein Worst-Case-Szenario – die Aufnahmeparameter
von Hand so anpassen, dass die Grenzwerte erfüllt sind. Erst dann kann eine Messdatenaufnahme
im Schritt 8 erfolgen. Diese Maßnahmen erfolgen in Schritt 11.
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2 zeigt
eine Magnetresonanzanlage 12 mit einer Steuereinrichtung 13,
die zur Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
ausgebildet ist. Der allgemeine Aufbau des Magneten 14 mit
der Patientenaufnahme 15 sowie der übrigen Komponenten der Magnetresonanzanlage 12 sind
weithin bekannt und müssen
hier nicht näher
dargestellt werden.
