-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überwachungsverfahren zu einer Überwachung und/oder einem Schutz von Bauteilen, insbesondere einer Hochfrequenzantenne einer Magnetresonanzanlage, umfassend einen Messschritt, in dem mittels zumindest einer ersten Messeinheit zumindest eine erste Überwachungskenngröße gemessen wird und zumindest einen Rechenschritt, in dem mittels der zumindest einen ersten gemessenen Überwachungskenngröße zumindest ein maximaler Grenzwert für eine Leistung und/oder eine Spannung innerhalb des Bauteils errechnet wird.
-
Bei Magnetresonanzanlagen ist es durch die zunehmende Ausnutzung von bestehenden, bauartbedingten Limits und/oder Grenzwerten von einzelnen Bauteilen erforderlich, eine Überwachung zur Einhaltung der bestehenden Limits und/oder Grenzwerte für die einzelnen Bauteile bereitzustellen. Durch diese Überwachung kann eine Gefährdung und/oder Zerstörung der einzelnen Bauteile, insbesondere einer Hochfrequenzantenne der Magnetresonanzanlage, reduziert oder verhindert werden.
-
Dabei ist es sinnvoll, sowohl auftretende Spitzenspannungen als auch eine mittlere Leistung der Hochfrequenzantenne zu überwachen. Zu hohe Spitzenspannungen können beispielsweise im Betrieb der Hochfrequenzantenne zu Überschlägen und zur Zerstörung von insbesondere Kondensatoren der Hochfrequenzantenne führen. Eine zu hohe mittlere Leistung kann beispielsweise zu einer Erwärmung von einzelnen Bauteilen der Hochfrequenzantenne führen und damit zu einem erhöhten Verschleiß der einzelnen Bauteile beitragen. Zudem müssen aufgrund einer unmittelbaren Nähe zu einem Patienten während einer Magnetresonanzmessung die Hochfrequenzantenne und/oder einzelne Komponenten der Hochfrequenzantenne vorgegebene Temperaturgrenzwerte während eines Messbetriebs eingehalten werden, um eine Gefährdung des Patienten zu vermeiden.
-
Um bestehende Grenzwerte einzuhalten, wurde vorgeschlagen, die Hochfrequenzantenne und/oder einzelne Komponenten und/oder Bauteile der Hochfrequenzantenne deutlich überdimensioniert auszugestalten. Bei derart ausgebildeten Magnetresonanzanlagen werden die einzuhaltenden Grenzwerte für eine maximale mittlere Sendeleistung und/oder eine maximale Spitzenleistung deutlich unterschritten.
-
Ferner ist es bekannt, dass zu einem Schutz der Hochfrequenzantenne eine Referenzspannung für einen Patienten ermittelt wird. Für die Referenzspannung wird in der Regel ein Magnetresonanzwirksames Magnetfeld von 11,75 μT erzeugt und die dazugehörige Spannung gemessen. Mittels der gemessenen Referenzspannung wird anschließend eine zulässige maximale Sendespannung ermittelt, indem die gemessene Referenzspannung mit einem vorher festgelegten Skalierungsfaktor multipliziert wird. Jedoch weist diese Methode den Nachteil auf, dass beispielsweise ein Verkabelungsfehler zu einem Hochfrequenzmagnetfeld führt, das im Vergleich einem Hochfrequenzmagnetfeld mit einer korrekten Verkabelung der Hochfrequenzantenne in eine entgegen gesetzte Richtung weist, wobei innerhalb der Hochfrequenzantenne aufgrund des Verkabelungsfehlers eine deutlich höhere Sendeleistung erzeugt wird und/oder eine deutlich höhere Spannung anliegt als mit einer korrekten Verkabelung. Eine Messung der Referenzspannung erfolgt hierbei an von der Hochfrequenzantenne entfernt angeordneten Messpunkten während an der Hochfrequenzantenne eine deutlich höhere Spannung anliegen kann, die durch die Messung jedoch nicht erfasst wird.
-
Zudem muss für die Referenzmessung sich stets eine Last, wie beispielsweise ein Patient, und/oder ein Phantom innerhalb der Hochfrequenzantenne befinden. Da die errechnete zulässige maximale Sendespannung direkt proportional zur gemessenen Referenzspannung ist, unterliegt somit die zulässige maximale Sendespannung den gleichen Fehlerquellen, die für die gemessene Referenzspannung auftreten können. Ein weitere Nachteil dieser Methode ist es, dass ein wirksamer Komponentenschutz, insbesondere der Hochfrequenzantenne der Magnetresonanzanlage, erst nach der Ermittlung der Referenzspannung wirksam ist und somit für die Ermittlung der Referenzspannung bereits die Grenzwerte für eine maximale Sendeleistung und/oder eine mittlere, maximale Sendeleistung überschritten sein können.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein Überwachungsverfahren zu einer Überwachung und/oder einem Schutz von Bauteilen bereitzustellen, das tatsächlich auftretende, an den Bauteilen anliegende Spannungen und/oder Leistungen erfasst. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
-
Die Erfindung geht aus von einem Überwachungsverfahren zu einer Überwachung und/oder einem Schutz von Bauteilen, insbesondere einer Hochfrequenzantenne einer Magnetresonanzanlage, umfassend einen Messschritt, in dem mittels zumindest einer ersten Messeinheit zumindest eine erste Überwachungskenngröße gemessen wird und zumindest einen Rechenschritt, in dem mittels der zumindest einen ersten gemessenen Überwachungskenngröße zumindest ein maximaler Grenzwert für eine Leistung und/oder eine Spannung innerhalb des Bauteils errechnet wird.
-
Es wird vorgeschlagen, dass in dem Messschritt zumindest eine zweite, von der zumindest einen ersten Überwachungskenngröße unterschiedliche Überwachungskenngröße gemessen wird. In diesem Zusammenhang soll unter einer Überwachungskenngröße insbesondere eine Kenngröße für eine Leistung und/oder einer Stromstärke und/oder besonders vorteilhaft eine Kenngröße für eine Spannung verstanden werden. Die zweite, von der ersten Überwachungskenngröße unterschiedliche Überwachungskenngröße kann sich hierbei von der ersten Überwachungskenngröße hinsichtlich einer Signalart eines zu erfassenden Signals und/oder einer Signaleigenschaft eines zu erfassenden Signals und/oder weiterer, dem Fachmann als sinnvoll erscheinender Kriterien unterscheiden. Beispielsweise kann die erste Überwachungskenngröße von einer Signalamplitude gebildet sein und die zweite Überwachungskenngröße von einer Phasendifferenz zwischen zwei Signalen gebildet sein. Weiterhin soll unter einem maximaler Grenzwert für eine Leistung und/oder eine Spannung insbesondere eine Größe verstanden werden, die von einer maximal zulässigen, in dem Bauteil angelegten Leistung und/oder Spannung gebildet ist, wobei bei einem Unterschreiten einer in dem Bauteil erzeugten Leistung und/oder in dem Bauteil angelegten Spannung unter dem maximalen Grenzwert eine Beschädigung des Bauteils vorteilhaft verhindert ist. Der maximale Grenzwert kann hierbei von einer maximalen mittleren Leistung und/oder einer maximalen Spitzenspannung gebildet sein. Die Hochfrequenzantenne ist innerhalb der Magnetresonanzanlage zu einer Erzeugung und/oder einer Generierung eines Hochfrequenzfelds vorgesehen, mittels dessen eine Magnetisierung aus ihrer Gleichgewichtslage ausgelenkt werden kann und eine Anregung einer Polarisation für eine Magnetresonanzmessung erfolgen kann. Vorzugsweise werden der Messschritt und/oder der zumindest eine Rechenschritt mittels einer Steuereinheit der Magnetresonanzanlage gesteuert, wobei die Steuerungseinheit hierzu einen Prozessor und weitere Bauteile und/oder Einheiten, wie beispielsweise eine Speichereinheit und/oder Steuerprogrammeinheiten usw. aufweisen kann.
-
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können vorteilhaft die tatsächlich auftretenden Leistungsgrößen erfasst werden, indem diese anhand der gemessenen Überwachungskenngröße unter Einbeziehung einer realistischen Leistungsverteilung innerhalb des Bauteils ermittelt werden können. Befindet sich beispielsweise ein Patient innerhalb der Hochfrequenzantenne, ist die realistische Leistungsverteilung in einem Messbetrieb vorzugsweise elliptisch ausgebildet. Des Weiteren kann bei einem Verkabelungsfehler des Bauteils, insbesondere der Hochfrequenzspule, stets ein korrekte maximaler Grenzwert für eine Leistung und/oder eine Spannung erhalten werden, indem durch die Messung von zwei unterschiedlichen Überwachungskenngrößen eine Änderung einer Spannungs- und/oder Leistungsgröße aufgrund des Verkabelungsfehler erkannt und erfasst werden kann. Eine Annahme und/oder Berechnung einer Leistungskenngröße, die deutlich niedriger ist als eine aktuellen, tatsächlich vorhandene Leistungs- und/oder Spannungsgröße, wie dies beispielsweise bei einer herkömmlichen Überwachungsmethode mit einem Verkabelungsfehler auftritt, kann somit unterbunden werden und ein effektiver Schutz für das Bauteil, insbesondere die Hochfrequenzspule, erreicht werden.
-
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine erste Überwachungskenngröße eine Kenngröße eines zu dem Bauteil hinlaufenden Signals erfasst und die zumindest eine zweite Überwachungskenngröße eine Kenngröße eines von dem Bauteil zurücklaufenden Signals erfasst. Vorzugsweise werden hierbei die einzelnen Überwachungskenngrößen mittels eines Richtkopplers und/oder an Ausgängen eines Richtkopplers gemessen. Üblicherweise weist eine herkömmlich Hochfrequenzantenne Spannungszuleitungen mit jeweils einen in den Spannungszuleitungen implementierten Richtkoppler auf, so dass das zu dem zu überwachenden Bauteil hinlaufende Signal und das von dem zu überwachenden Bauteil zurücklaufende Signal besonders einfach und Bauteile einsparend gemessen werden können. Die Überwachungskenngrößen, insbesondere die an dem Bauteil angelegten Spannungen, können hierbei besonders vorteilhaft komplexwertig gemessen werden, indem beispielsweise eine Amplitude und eine Phase des Signals erfasst werden.
-
Besonders vorteilhaft wird in dem Messschritt an zumindest zwei unterschiedlichen Messorten jeweils die erste Überwachungskenngröße und/oder jeweils die zweite Überwachungskenngröße gemessen. Hierbei soll unter zwei unterschiedlichen Messorten insbesondere verstanden werden, dass an zwei unterschiedlichen Zuleitungen, insbesondere Spannungszuleitungen, zu dem Bauteil die Überwachungskenngrößen gemessen werden. Vorzugsweise umfasst jede der zumindest zwei Zuleitungen einen Richtkoppler, an dem sowohl die erste Überwachungskenngröße als auch die zweite Überwachungskenngröße gemessen und/oder erfasst werden kann. Es kann hierbei besonders vorteilhaft eine Spannung und/oder Leistung an zwei unterschiedlichen Orten gemessen werden und anhand dieser Messwerte auf eine realistische Spannungsverteilung innerhalb des Bauteils geschlossen werden.
-
Vorzugsweise erfolgt der Messschritt vor einem Start einer Magnetresonanzmessung, so dass während der Magnetresonanzmessung ein vollständiger Schutz der Bauteile erreicht wird und somit die Magnetresonanzmessung sicher durchgeführt werden kann. Vorzugsweise ist ein Messaufwand für den Messschritt derart gering, dass durch das dem Messbetrieb vorgeschaltete Überwachungsverfahren, insbesondere des Messschritts des Überwachungsverfahrens, eine Dauer der Magnetresonanzmessung im Wesentlichen gleich bleibt.
-
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass in dem Messschritt mit einer beliebigen, an dem Bauteil anliegenden Spannung gemessen wird, wodurch der Messschritt mit einer besonders niedrigen Spannung durchgeführt werden kann und somit eine Gefahr eine Beschädigung des Bauteils in dem Messschritt aufgrund einer zu hoch angelegten Spannung vorteilhaft verhindert werden kann. In dem Messschritt wird vorzugsweise mit einer Last innerhalb des Bauteils, insbesondere der Hochfrequenzantenne, gemessen, mit der anschließend eine Magnetresonanzmessung erfolgen soll. In diesem Zusammenhang soll unter einer Last insbesondere ein innerhalb der Hochfrequenzspuleneinheit angeordneter Untersuchungsgegenstand verstanden werden, wobei der Untersuchungsgegenstand vorzugsweise von einem Patienten und/oder von einem einen Patienten vortäuschender Phantomgegenstand gebildet sein kann.
-
Ferner wird vorgeschlagen, dass in zeitlicher Hinsicht vor dem Messschritt zumindest eine Referenzgröße in einem Referenzgrößenerfassungsschritt erfasst wird. Unter einer Referenzgröße soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Größe verstanden werden, die einen Referenzwert zu den Überwachungskenngrößen darstellt. Mittels der Referenzgröße kann zusammen mit den Überwachungskenngrößen beispielsweise im Betrieb der Magnetresonanzanlage ein wirksamer Spannungsabfall und/oder eine wirksame Sendeleistung aufgrund eines innerhalb der Hochfrequenzantenne angeordneten Untersuchungsgegenstands erfasst werden und damit ein effektiver Schutz für eine aktuelle Magnetresonanzmessung erreicht werden. Die Referenzgröße kann besonders vorteilhaft ohne Last ermittelt werden, so dass anhand der Referenzgrößen beispielsweise ein Leistungsabfall und/oder eine Referenzleistung innerhalb des Bauteils, insbesondere der leeren Hochfrequenzantennen, ermittelt werden kann.
-
Wird die Referenzgröße einmalig zu einer Kalibrierung und/oder einer ersten Inbetriebnahme des Bauteils, insbesondere der Hochfrequenzantenne, erfasst, kann hierbei eine besonders schnelle Erfassung und/oder Bestimmung eines maximalen Grenzwertes für eine Magnetresonanzmessung erreicht werden. Vorzugsweise wird die einmalig gemessene Referenzgröße nach ihrer Erfassung innerhalb einer Speichereinheit gespeichert. Die Erfassung der Referenzgröße kann hierbei von einer Steuereinheit der Magnetresonanzanlage gesteuert werden, wobei die Steuereinheit die Speichereinheit umfassen kann.
-
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass in dem Rechenschritt die gemessenen Überwachungskenngrößen auf zumindest ein für eine Messung unzugängliches Bauteil transformiert werden. Vorzugsweise sind die für die Messung unzugänglichen Bauteile jedoch von für eine Überwachung relevanten Bauteilen gebildet. Es kann hierbei eine besonders exakte der maximale Grenzwert für das Bauteil bzw. die Hochfrequenzantenne bestimmt werden, indem nahezu alle bekannten Transformationswerte und/oder Anpassungswerte mit in die Berechnung der Leistungsgröße eingehen. In die Transformation der Überwachungskenngrößen gehen in dem Rechenschritt insbesondere Änderungen der Signale ein, die entlang eines Signalwegs von dem Messpunkt bis zu dem für die Überwachung relevanten Bauteil insbesondere aufgrund zusätzlicher dazwischen geschalteter Bauteile auftreten können. Beispielsweise können die gemessenen Überwachungskenngrößen in dem Rechenschritt hinsichtlich eines Signalverlusts in einem Kabel transformiert werden.
-
Weiterhin kann es auch vorteilhaft sein, wenn die gemessenen Überwachungskenngrößen bezüglich einer Kenngröße eines weiteren elektronischen Elements angepasst werden. Vorzugsweise ist das weitere elektronische Element von einer Spule und/oder einem Kondensator gebildet, um beispielsweise eine Eingangsimpetanz für die Hochfrequenzantenne modifizierbar zu gestalten.
-
Es wird ferner vorgeschlagen, dass in zumindest einem Rechenschritt aus den Überwachungskenngrößen eine Spannungs- und/oder Leistungskenngröße innerhalb des Bauteils ermittelt wird. Insbesondere kann hierbei mittels der gemessenen Überwachungskenngrößen eine elliptische Spannungs- und/oder Leistungsverteilung innerhalb der Hochfrequenzantenne in einem Messbetrieb der Magnetresonanzanlage ermittelt werden und damit eine möglichst exakte, an tatsächliche Gegebenheiten angepasste Spannungs- und/oder Leistungskenngröße erreicht werden. Zudem kann vorteilhaft mittels der Spannungs- und/oder Leistungskenngröße und der Referenzleistung der maximale Grenzwert ermittelt werden.
-
Des Weiteren geht die Erfindung aus von einer Überwachungsvorrichtung für eine Überwachung und/oder einen Schutz von Bauteilen, insbesondere einer Hochfrequenzantenne einer Magnetresonanzanlage, mit zumindest einer Messeinheit, die zu einer Messung einer ersten Überwachungskenngröße vorgesehen ist, und einer Steuereinheit, die zu einem Bestimmung eines maximalen Grenzwertes für eine Leistung und/oder eine Spannung mittels der gemessenen ersten Überwachungskenngröße und zu einer Steuerung eines Überwachungsverfahrens vorgesehen ist.
-
Hierbei wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Messeinheit zu einer Messung zumindest einer zweiten, von der ersten Überwachungskenngröße unterschiedlichen Überwachungskenngröße vorgesehen ist.
-
Weiterhin geht die Erfindung aus von einer Magnetresonanzanlage mit einer Hochfrequenzantenne und einer Überwachungsvorrichtung zu einer Überwachung und/oder einem Schutz der Hochfrequenzantenne.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen.
-
Es zeigen:
-
1 eine Magnetresonanzanlage in einer schematischen Darstellung,
-
2 eine Überwachungsvorrichtung der Magnetresonanzanlage in einer schematischen Darstellung und
-
3 ein erfindungsgemäßes Überwachungsverfahren.
-
In 1 ist eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage 1 dargestellt. Die Magnetresonanzanlage 1 umfasst einen Hauptmagneten 2, der im Betrieb der Magnetresonanzanlage 1 zu einem Erzeugen eines konstanten, starken Hauptmagnetfelds 3 für eine Polarisation von Nukleonen in einem Untersuchungsobjekt, insbesondere einem Patienten 4, vorgesehen ist. Neben dem Hauptmagneten 2 umfasst die Magnetresonanzanlage 1 eine Gradientenspuleneinheit 5, die zu einem Erzeugen eines linearen Gradientenfeldes vorgesehen ist, und eine Hochfrequenzantenneneinheit 6 auf, die zu einem Auslenken einer Magnetisierung und zu einem Erfassen eines Magnetresonanzsignals vorgesehen ist. Vorzugsweise werden mittels der Hochfrequenzantenneneinheit 6 Hochfrequenzpulse generiert und ausgesendet.
-
Die Hochfrequenzantenneneinheit 6 umfasst eine Hochfrequenzantenne 7 zu einem Aussenden der Hochfrequenzpulse und einem Empfangen der Magnetresonanzsignale. Zudem umfasst die Hochfrequenzantenneneinheit 6 einen Hochfrequenzverstärker 8, mittels dessen das empfangene Magnetresonanzsignal vor einer Weiterverarbeitung verstärkt wird.
-
Die Magnetresonanzanlage 1 weist einen Aufnahmebereich 9 auf zu einer Aufnahme des Untersuchungsobjekts und/oder des Patienten 4 für eine bildgebende Untersuchung. Der Aufnahmebereich 9 ist entlang einer z-Richtung 10 von der Hochfrequenzantenne 7, der Gradientenspuleneinheit 5 und dem Hauptmagneten 2 zylinderförmig umgeben. In den Aufnahmebereich 9 kann das Untersuchungsobjekt mittels einer entlang zumindest der z-Richtung 10 bewegbaren Transportliege 11 eingebracht werden.
-
Zudem umfasst die Magnetresonanzanlage 1 eine Systemsteuerung 12, die eine Bildrechnereinheit 13 und eine Steuereinheit 14 umfasst. Zudem kann die Systemsteuerung 12 weitere, hier nicht näher dargestellte, dem Fachmann jedoch als sinnvoll erscheinende Bauteile und Einheiten umfassen, wie beispielsweise einen Analog-Digital-Wandler usw. In der Bildrecheneinheit 13 erfolgt eine Auswertung der von der Hochfrequenzantenne 7 empfangenen Signale. Hierbei werden aus diesen Signalen Magnetresonanzbilder rekonstruiert.
-
Mittels der Steuereinheit 14 erfolgt eine Steuerung und/oder Kontrolle des Hauptmagneten 2, der Gradientenspuleneinheit 5, der Hochfrequenzantenneneinheit 6 und der Bildrecheneinheit 13. Die Systemsteuerung 12 weist eine Eingabeeinheit 15 auf, mittels der beispielsweise einzelne Parameter von einem Bediener eingegeben werden können. Die Eingabeeinheit 15 kann beispielsweise von einer Tastatur und/oder weiteren, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Eingabeeinheiten 15 gebildet sein. Des Weiteren umfasst die Systemsteuerung 12 eine Ausgabeeinheit 16, die beispielsweise von einem Bildschirm und/oder einem Monitor gebildet ist, auf. Mittels der Ausgabeeinheit 16 können beispielsweise Bedienerinformationen an den Bediener übermittelt werden und/oder einzelne rekonstruierte Magnetresonanzbilder für den Bediener dargestellt werden.
-
Die in 1 schematisch dargestellte Magnetresonanzanlage 1 kann selbstverständlich weitere Komponenten umfassen, die Magnetresonanzanlagen 1 gewöhnlich aufweisen. Eine allgemeine Funktionsweise einer Magnetresonanzanlage 1 ist dem Fachmann bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung der allgemeinen Komponenten verzichtet wird.
-
Im Betrieb der Magnetresonanzanlage 1 ist es erforderlich, einzelne Bauteile 17, insbesondere die Hochfrequenzantenne 7, vor einer Überlastung zu schützen. Hierzu weist die Magnetresonanzanlage 1 eine Überwachungsvorrichtung 18 auf, die zu einer Überwachung und einem Schutz eines Bauteils 17, das hier von der Hochfrequenzantenne 7 gebildet ist, im Betrieb der Magnetresonanzanlage 1 vorgesehen ist (1 und 2). Die Überwachungsvorrichtung 18 ist dazu ausgelegt, einen maximalen Grenzwert für eine Leistung, insbesondere maximal zulässige mittlere Leistung P_average_max, und/oder eine Spannung, insbesondere eine maximal zulässige Spitzensendespannung U_TRA_max_BC, UTra_max_Cable, für einen jeweiligen Messbetrieb zu ermitteln und deren Einhaltung zu überwachen. Dabei werden insbesondere Kondensatoren 28, die innerhalb der Hochfrequenzantenne 7 angeordnet sind, vorn einer Überlastung und/oder einer Zerstörung geschützt.
-
Die Überwachungsvorrichtung 18 weist hierzu eine erste und eine zweite Messeinheit 19, 20 auf, die jeweils einen Richtkoppler umfassen, an dem eine Überwachungskenngröße erfasst wird. Die Magnetresonanzanlage 1 weist zwei Spannungszuleitungen 21, 22 für eine Zuführung einer Spannung zu der Hochfrequenzantenne 7 auf, wobei die beiden Messeinheiten 19, 20 jeweils in einem Verlauf einer der beiden Spannungszuführungen 21, 22 angeordnet sind. Die beiden Spannungszuleitungen 19, 20 sind jeweils von einem Koaxialkabel gebildet.
-
Mittels der beiden Messeinheiten 19, 20 werden jeweils eine erste Überwachungskenngröße ch0_Udc_FWD, ch1_Udc_FWD und eine zweite, von der ersten Überwachungskenngröße ch0_Udc_FWD, ch1_Udc_FWD unterschiedliche Überwachungskenngröße ch0_Udc_RFL, ch1_Udc_RFL erfasst. Aufgrund der Anordnung der ersten Messeinheit 19 innerhalb der ersten Spannungszuführung 21 und der zweiten Messeinheit 20 innerhalb der zweiten Spannungszuführung 22 können derart die beiden ersten Überwachungskenngrößen ch0_Udc_FWD, ch1_Udc_FWD und die beiden zweiten Überwachungskenngrößen ch0_Udc_RFL, ch1_Udc_RFL an jeweils zwei unterschiedlichen Messorten gemessen werden. Die ersten Überwachungskenngrößen ch0_Udc_FWD, ch1_Udc_FWD sind hierbei von einer der Hochfrequenzantenne 7 zugeführten Spannung gebildet und die zweite Überwachungskenngrößen ch0_Udc_RFL, ch1_Udc_RFL von einer von der Hochfrequenzantenne 7 zurücklaufenden und/oder zurückreflektierten Spannung gebildet. Alternativ hierzu können die erste und/oder die zweite Überwachungskenngrößen ch0_Udc_FWD, ch1_Udc_FWD ch0_Udc_RFL, ch1_Udc_RFL auch von einer Kenngröße einer Stromstärke und/oder weiteren, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Kenngrößen gebildet sein. Ch0 steht hierbei für die erste Spannungszuleitung 21 (channel 0) und ch1 für die zweite Spannungszuleitung 22 (channel 1).
-
Mittels der beiden als Richtkoppler ausgebildeten Messeinheiten 19, 20 können in einem Messbetrieb die beiden zu messenden Überwachungskenngrößen ch0_Udc_FWD, ch1_Udc_FWD ch0_Udc_RFL, ch1_Udc_RFL komplexwertig gemessen werden. Hierbei wird beispielsweise jeweils eine Amplitude und eine Phasendifferenz zwischen den beiden zu messenden Überwachungskenngrößen ch0_Udc_FWD, ch1_Udc_FWD ch0_Udc_RFL, ch1_Udc_RFL an den beiden Messeinheiten 19, 20 erfasst. Die Phasendifferenz errechnet sich aus einer Phase des auf die Hochfrequenzantenne 7 zulaufenden und einer Phase des von der Hochfrequenzantenne 7 zurücklaufenden Signals.
-
Entlang einer Zuführrichtung der Spannung zu der Hochfrequenzantenne ist jeweils nach beiden als Richtkoppler ausgebildeten Messeinheiten 19, 20 ein Kondensator 23, 24 angeordnet. Mittels der beiden Kondensatoren 23, 24 kann beispielsweise eine Eingangsimpetanz für die Hochfrequenzantenne 7 modifiziert werden. Des Weiteren umfasst die Überwachungsvorrichtung 18 eine Steuereinheit 25, die im Betrieb der Magnetresonanzanlage 1 zu einer Bestimmung des maximalen Grenzwertes mittels der gemessenen Überwachungskenngröße ch0_Udc_FWD, ch1_Udc_FWD ch0_Udc_RFL, ch1_Udc_RFL und zu einer Steuerung eines Überwachungsverfahrens vorgesehen ist.
-
In 3 ist das erfindungsgemäße Überwachungsverfahren schematisch dargestellt. Vor einem Messschritt 103 des Überwachungsverfahrens zur Messung einer Überwachungskenngröße ch0_Udc_FWD, ch1_Udc_FWD ch0_Udc_RFL, ch1_Udc_RFL erfolgt zunächst einmalig eine Erfassung und/oder Bestimmung einer Referenzgröße ch0_Uref_FWD, ch1_Uref_FWD, ch0_Uref_RFL, ch1_Uref_RFL. Dabei werden mehrere Referenzgrößen ch0_Uref_FWD, ch1_Uref_FWD, ch0_Uref_RFL, ch1_Uref_RFL einmalig bei einer ersten Inbetriebnahme der Magnetresonanzanlage 1 und/oder bei einer Kalibrierung der Magnetresonanzanlage 1 in einem Referenzgrößenerfassungsschritt 100 erfasst. Hierbei wird an jeder der beiden Messeinheiten 19, 20 jeweils eine auf die Hochfrequenzantenne 7 zulaufende Spannung ch0_Uref_FWD, ch1_Uref_FWD und eine von der Hochfrequenzantenne 7 zurücklaufende Spannung ch0_Uref_RFL, ch1_Uref_RFL erfasst. Der Referenzgrößenerfassungsschritt 100 erfolgt hierbei bei einer leeren Hochfrequenzantenne 7, um einmalig Kenngrößen und/oder Eigenschaften der Hochfrequenzantenne 7 zu erfassen. Die erfassten Referenzgrößen ch0_Uref_FWD, ch1_Uref_FWD, ch0_Uref_RFL, ch1_Uref_RFL werden anschließend von der Steuereinheit 25 gespeichert, wobei hierzu die Steuereinheit 25 eine nicht näher dargestellte Speichereinheit aufweist.
-
Anhand der gemessenen Referenzgrößen ch0_Uref_FWD, ch1_Uref_FWD, ch0_Uref_RFL, ch1_Uref_RFL wird in einem sich an den Referenzgrößenerfassungsschritt 100 anschließenden Rechenschritt 101 die totale absorbierte Referenzleistung CPL_REF innerhalb der Hochfrequenzantenne 7 bestimmt. Hierbei werden die gemessenen Referenzgrößen ch0_Uref_FWD, ch1_Uref_FWD, ch0_Uref_RFL, ch1_Uref_RFL auf ein für eine Messung unzugängliches Bauteil 17, das hier von der Hochfrequenzantenne 7 gebildet ist, transformiert.
-
-
Hierbei geht ein innerhalb der Überwachungsvorrichtung 18 vorhandener elektrischer Widerstand von 50 Ω mit in die Berechnung der total absorbierten Referenzleistung CPL_REF ein. κ1 ist hierbei ein Transformationswert, um einen Signalverlust, welchen ein Signal auf einem Weg von einer der Messeinheiten 19, 20 zu der Hochfrequenzantenne 7 durch einer der Spannungszuleitungen 21, 22 erleitet, in der Berechnung zu berücksichtigen.
-
Zudem kann für jede Spannungszuleitung
21,
22 eine Referenzspannung ch0_U2_REF, ch1_U2_REF berechnet werden:
-
Mittels des Faktors κ2 werden die Referenzgrößen ch0_Uref_FWD, ch1_Uref_FWD, ch0_Uref_RFL, ch1_Uref_RFL an weitere elektronische Elemente, die im weitere Verlauf der Spannungszuleitungen 21, 22 zwischen den Messeinheiten 19, 20 und der Hochfrequenzantenne 7 angeordnet sind, angepasst. Die weiteren elektronischen Elemente sind vorliegend von den beiden Kondensatoren 23, 24 gebildet, so dass mittels des Faktors κ2 insbesondere Kapazität der beiden Kondensatoren 23, 24 in dem Berechnungsschritt 102 berücksichtigt wird.
-
In einem Messbetrieb wird vor einem Beginn einer bildgebenden Magnetresonanzmessung den maximalen Grenzwert für eine Leistung und/oder eine Spannung bestimmt. Hierbei erfolgt zunächst ein Anlegen 102 einer beliebigen Messspannung U_x an der Hochfrequenzantenne 7. Die Messspannung U_x ist vorzugsweise von einer niedrigen Spannung gebildet. Anschließend erfolgt in einem Messschritt 103 zunächst eine Messung und/oder Erfassung der einzelnen Überwachungskenngrößen ch0_Udc_FWD, ch1_Udc_FWD, ch0_Udc_RFL, ch1_Udc_RFL mittels der beiden Messeinheiten 19, 20. Der Messschritt 103 erfolgt dabei dem Patienten 4, an dem eine anschließende Magnetresonanzmessung vorgenommen werden soll.
-
Anhand dieser gemessenen Überwachungskenngrößen ch0_Udc_FWD, ch1_Udc_FWD, ch0_Udc_RFL, ch1_Udc_RFL werden anschließend in einem ersten Rechenschritt 104 von der Steuereinheit 25 Spannungsgrößen ch0_U1, ch1_U1, die von einer Gesamtspannung gebildet sind und an den Messeinheiten 19, 20 auftreten, errechnet. Für die erste und die zweite Spannungszuleitung 21, 22 ergeben sich folgende Spannungsgrößen ch0_U1, ch1_U1: ch0_U1 = ch0_Udc_FWD + ch0_Udc_RFL ch1_U1 = ch1_Udc_FWD + ch1_Udc_RFL
-
Unter Berücksichtigung eines Signalverlusts in den Koaxialkabeln und den Kondensatoren
23,
24 wird in dem Rechenschritt
104 eine Spannung ch0_U2, ch1_U2 bestimmt, die an Einspeisepunkten
26,
27 der Hochfrequenzantenne
7 anliegt. Hierbei werden die gemessenen Überwachungskenngrößen ch0_Udc_FWD, ch1_Udc_FWD, ch0_Udc_RFL, ch1_Udc_RFL auf ein für eine Messung unzugängliches Bauteil
17, das hier von der Hochfrequenzantenne
7 gebildet ist, transformiert:
-
Hieraus wird in einem zweiten Rechenschritt
105 der Zwischenwert M errechnet:
-
Mittels des Zwischenwertes M wird anschließend von der Steuereinheit 25 in dem zweiten Rechenschritt 105 ein an den einzelnen Kondensatoren 23, 24 anliegende Spannungskenngröße in Form einer maximalen Spannung U2_max errechnet. U2_max gibt hierbei einen Wert für eine große Halbachse einer elliptischen Spannungsverteilung innerhalb der Hochfrequenzantenne 7 wieder.
-
-
Die elliptische Spannungsverteilung kommt dabei einer tatsächlichen Spannungsvereitlung innerhalb der Hochfrequenzantenne 7 in einem Messbetrieb mit einem Patienten 4 näher als eine kreisförmige Spannungsverteilung innerhalb der Hochfrequenzantenne 7. Aus U2_max zusammen mit der an der Hochfrequenzantenne 7 anliegenden Messspannung U_x wird ein erster maximaler Grenzwert in Form einer maximal zulässigen, an der Hochfrequenzantenne anliegende Spitzensendespannung U_TRA_max_BC ermittelt.
-
-
Hierbei ist MaxVoltageCoil eine vorgegebene, bauartbedingte maximale zulässige Spitzenspannung für die Hochfrequenzantenne 7, die von einem konstanten Wert gebildet ist.
-
In einem dritten Rechenschritt
106 wird von der Steuereinheit
25 zudem eine Spannungskenngrößen in Form einer maximalen Spitzenspannung ch0_UCable, ch1_UCable in den zwei von Koaxialkabeln gebildeten Spannungszuleitungen
21,
22 berechnet:
-
Daraus ergibt sich ein zweiter maximaler Grenzwert in Form einer maximal zulässige Spitzensendespannung UTra_max_Cable innerhalb der beiden Spannungszuleitungen
21,
22:
-
Hierbei ist MaxVoltageCable eine vorgegebene, bauartbedingte maximale zulässige Spitzenspannung für die Spannungszuleitungen 21, 22, die von einem konstanten Wert gebildet ist. Mit Max[ch0_UCable, ch1_UCable] geht hierbei die kleinere maximale, erlaubte Sendespannung, also ch0_UCable oder ch1_UCable in die Berechnung der maximalen Spitzensendespannung UTra_max_Cable mit ein.
-
Nach der Bestimmung und/oder Berechnung der maximalen Spitzensendespannung U_TRA_max_BC, UTra_max_Cable sowohl in den beiden Spannungszuleitungen 21, 22 als auch innerhalb der Hochfrequenzantenne 7 wird von der Steuereinheit 25 in einem sich daran anschließenden Einstellschritt 107 eine maximale Obergrenze für eine angelegte oder anzulegende Spannung in einem Messbetrieb eingestellt. Sofern die errechneten maximalen Spitzensendespannungen U_TRA_max_BC, UTra_max_Cable kleiner sind als die bauartbedingten Spitzenspannungen MaxVoltageCoil, MaxVoltageCable, werden die errechneten maximalen Spitzensendespannungen U_TRA_max_BC, UTra_max_Cable als maximale Obergrenze für die angelegte oder anzulegende Spannung eingestellt. Sofern die errechneten maximalen Spitzensendespannungen U_TRA_max_BC, UTra_max_Cable größer sind als die bauartbedingten Spitzenspannungen MaxVoltageCoil, MaxVoltage-Cable, werden die bauartbedingten Spitzenspannungen MaxVoltageCoil, MaxVoltageCable als maximale Obergrenze für die angelegte oder anzulegende Spannung eingestellt. In einem Überwachungsschritt 108 wird anschließend für die darauffolgende Magnetresonanzmessung die aktuelle Sendespannung überwacht, so dass diese die maximale Obergrenze für die Spitzensendespannungen nicht übersteigt.
-
Neben einer Berechnung und einer Überwachung der Spitzensendespannungen U_TRA_max_BC, UTra_max_Cable erfolgt in einem weiteren Rechenschritt 109 auch eine Überwachung einer an der Hochfrequenzantenne 7 anliegenden, maximalen mittleren Sendeleistung P_average_max. Der weitere Rechenschritt 109 kann dabei zeitgleich zu den Rechenschritten 104, 105, 106 ablaufen.
-
Es wird in diesem Rechenschritt 109 von der Steuereinheit 25 zunächst die der Hochfrequenzantenne 7 zugeführte Leistung P_FWD und die von der Hochfrequenzantenne 7 Leistung zurückgegebene P_RFL bestimmt. Diese Berechnung erfolgt ohne eine Berücksichtung von Signalverlusten innerhalb der beiden Spannungszuleitungen 21, 22.
-
-
Die in der Hochfrequenzantenne 7 anliegende Sendespannung U_Tra ist somit: U_Tra = √P_FWD·50
-
Die totale, von der Hochfrequenzantenne
7 zusammen mit der von dem Untersuchungsobjekt absorbierte Leistung P_abs_BC bestimmt sich demnach zu:
-
Unter Berücksichtigung eines Signalverlusts in den Koaxialkabeln und den Kondensatoren
23,
24 wird in dem Rechenschritt
109 die an der Hochfrequenzantenne
7 eingespeiste Spannung ch0_U2, ch1_U2 wie folgt bestimmt:
-
Anschließend erfolgt in dem Rechenschritt 109 eine Berechnung einer Leistungskenngröße in Form eines Leistungsverlustes CPL innerhalb der Hochfrequenzantenne 7. Hierbei wird sowohl der Referenzwert für die totale absorbierte Referenzleistung CPL_REF innerhalb der Hochfrequenzantenne 7 für die Referenzmessung als auch die Referenzspannungen ch0_U2_REF, ch1_U2_REF in den einzelnen Spannungszuleitungen der Referenzmessung berücksichtigt.
-
-
Hieraus kann von der Steuereinheit 25 ein Verhältnis zwischen dem Leistungsverlust CPL innerhalb der Hochfrequenzantenne 7 und der in die Hochfrequenzantenne 7 eingespeisten Leistung P_FWD in dem Rechenschritt 109 berechnet werden.
-
-
Die erlaubte, maximale mittlere Sendeleistung P_average_max in einem Messbetrieb ergibt sich somit zu:
-
BCAvPwLimit_LT ist hierbei die eine vorgegebene, bauartbedingte maximale mittlere Sendeleistung für die Hochfrequenzantenne 7, die von einem konstanten Wert gebildet ist. Die erlaubte, maximale mittlere Sendeleistung P_average_max bildet hierbei einen dritten maximalen Grenzwert. Zusätzlich kann bei der Bestimmung und/oder der Berechnung der maximalen, mittleren Sendeleistung P_average_max noch eine Messzeit mit berücksichtigt werden. Je länger hierbei die Messzeit ist, desto geringer ist die maximale, mittlere Sendeleistung P_average_max, um einen effektiven Komponentenschutz während des Messbetriebs zu erreichen.
-
Nach der Bestimmung und/oder Berechnung maximalen mittleren Sendeleistung P_average_max der Hochfrequenzantenne 7 wird von der Steuereinheit 25 in einem sich daran anschließenden Einstellschritt 107 eine maximale Obergrenze für eine mittlerer Sendeleistung in einem Messbetrieb der Hochfrequenzantenne 7 eingestellt. Sofern die errechnete maximale mittlere Sendeleistung P_average_max kleiner ist als die bauartbedingte, maximale mittlere Sendeleistung BCAvPwLimit_LT, wird die errechnete maximale mittlere Sendeleistung P_average_max als maximale Obergrenze für die mittlere Sendeleistung eingestellt. Sofern die errechnete maximale mittlere Sendeleistung P_average_max größer ist als die bauartbedingte, maximale mittlere Sendeleistung BCAvPwLimit_LT, wird die bauartbedingte, maximal mittlere Sendeleistung BCAvPwLimit_LT als maximale Obergrenze für die mittlere Sendeleistung eingestellt. In dem Überwachungsschritt 108 wird anschließend für die darauffolgende Magnetresonanzmessung die mittlere Sendeleistung überwacht, so dass diese die maximal Obergrenze für die mittlere Sendeleistung nicht übersteigt.
