DE102013220301A1

DE102013220301A1 - Ansteuerung eines Magnetresonanzbildgebungssystems

Info

Publication number: DE102013220301A1
Application number: DE201310220301
Authority: DE
Inventors: David Grodzki
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2013-10-08
Publication date: 2015-04-09
Anticipated expiration: 2033-10-09
Also published as: US9804240B2; DE102013220301B4; US20150097566A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Ermittlung einer Ansteuersequenz (AS) für ein Magnetresonanzbildgebungssystem (1), wobei in der Ansteuersequenz (AS) ein Hochfrequenzpulszug (HFP, HFPM) zur Ansteuerung eines HF-Sendesystems (12) des Magnetresonanzbildgebungssystems (1) und ein zeitlich dazu passend auszuspielender Gradientenpulszug (GP, GPM) zur Ansteuerung eines Gradientensystems (4) des Magnetresonanzbildgebungssystems (1) vorgegeben wird. Der Gradientenpulszug (GP, GPM) umfasst einen vorgegebenen Selektionsgradientenpuls (SLP1, SLP2), zu dem der Hochfrequenzpulszug (HP, HPM) einen hierzu zeitlich passenden Refokussierungspuls (HF1, HF2) beinhaltet. Im verfahren wird zunächst die Ausführbarkeit der Ansteuersequenz (AS) unter Nutzung eines Ausführbarkeitskriteriums (RB), insbesondere unter Berücksichtigung eines Refokussierungsflipwinkels (FWC), festgestellt und dann erfolgt eine Veränderung des Refokussierungspulses (HF1, HF2) und/oder des Selektionsgradientenpulses (SLP1, SLP2) in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Feststellung der Ausführbarkeit der Ansteuersequenz (AS). Ebenso umfasst die Erfindung ein Ansteuersequenz-Ermittlungssystem (22), welches zur Übernahme einer solchen Ansteuersequenz (AS) ausgebildet ist, und ein Magnetresonanzbildgebungssystem (1) mit einem solchen Ansteuersequenz-Ermittlungssystem (22).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Ansteuersequenz für ein Magnetresonanzbildgebung zur Erzeugung von Bilddaten vom Inneren eines Untersuchungsobjekts, ein Ansteuersequenz-Ermittlungssystem und ein Magnetresonanzbildgebungssystem mit einem solchen Ansteuersequenz-Ermittlungssystem.
In einer Magnetresonanzanlage, auch Magnetresonanztomographiesystem bzw. Magnetresonanzbildgebungssystem genannt, wird üblicherweise der zu untersuchende Körper mit Hilfe eines Grundfeldmagnetsystems einem relativ hohen Grundmagnetfeld, beispielsweise von 1,5, 3 oder 7 Tesla, ausgesetzt. Zusätzlich wird mit Hilfe eines Gradientensystems ein Magnetfeldgradient angelegt. Über ein Hochfrequenz-Sendesystem werden dann mittels geeigneter Antenneneinrichtungen hochfrequente Anregungssignale (HF-Signale) ausgesendet, was dazu führen soll, dass die Kernspins bestimmter, durch dieses Hochfrequenzfeld resonant angeregter Atome um einen definierten Flipwinkel gegenüber den Magnetfeldlinien des Grundmagnetfelds verkippt werden. Bei der Relaxation der Kernspins werden Hochfrequenzsignale, so genannte Magnetresonanzsignale, abgestrahlt, die mittels geeigneter Empfangsantennen empfangen und dann weiterverarbeitet werden. Aus den so akquirierten Rohdaten können schließlich die gewünschten Bilddaten rekonstruiert werden.
Für eine bestimmte Messung ist somit eine bestimmte Pulssequenz auszusenden, welche aus einer Folge von Hochfrequenzpulsen, insbesondere Anregungspulsen und Refokussierungspulsen sowie passend dazu koordiniert auszusendenden Gradientenpulsen in verschiedenen Raumrichtungen sowie passend gesetzten Auslesefenstern, während der die induzierten Magnetresonanzsignale erfasst werden, besteht. Die Gradientenpulse sind über ihre Gradientenamplitude, die Gradientenpulszeitdauer und ihre Flankensteilheit dG/dt, üblicherweise auch als „Slew Rate“ bezeichnet, definiert. Eine weitere wichtige Gradientenpulsgröße ist das Gradientenpulsmoment, das durch das Integral der Amplitude über die Zeit definiert ist.
Für die Bildgebung maßgeblich ist dabei insbesondere das Timing innerhalb der Sequenz, d. h. in welchen zeitlichen Abständen welche Pulse aufeinander folgen. Eine Vielzahl der Steuerparameter ist in der Regel in einem sogenannten Messprotokoll definiert, welches vorab erstellt wird und für eine bestimmte Messung beispielsweise aus einem Speicher abgerufen und ggf. vom Bediener vor Ort verändert werden kann, der zusätzliche Steuerparameter wie beispielsweise einen bestimmten Schichtabstand eines Stapels von auszumessenden Schichten, eine Schichtdicke etc. vorgeben kann. Auf Basis all dieser Steuerparameter wird dann eine Pulssequenz, die auch als Ansteuersequenz bezeichnet wird, berechnet.
Während einer Pulssequenz werden die magnetischen Gradientenspulen, über die die Gradientenpulse ausgesandt werden, häufig umgeschaltet. Dadurch erzeugte Wirbelströme, insbesondere in anderen Komponenten des Magnetresonanztomographen, sind ein Grund für die bekannten Lärmerscheinungen während des Schaltens der Gradienten. Insbesondere trägt eine hohe Flankensteilheit der Gradientenpulse zu der Lärmbelästigung bei. Daneben führen steile Flanken zu einem höheren Energieverbrauch und stellen zudem höhere Anforderungen an das Gradientensystem. Die sich schnell ändernden Gradientenfelder führen zu Verzerrungen und Schwingungen in den Gradientenspulen und zur Übertragung dieser Energien an das Gehäuse.
Insbesondere um die Geräuschbelästigung zu reduzieren, wurden bereits verschiedene Lösungen beim Aufbau der Hardware vorgeschlagen, wie z. B. ein Vergießen oder Vakuumversiegeln der Gradientenspulen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, bereits bei der Berechnung der Pulssequenzen besonders auf den Gradientenverlauf zu achten. In der Praxis gibt es daher Geräte, die sogenannte verschiedene „Gradientenmoden“ anbieten. Der Bediener kann hierbei nach Bedarf beispielsweise zwischen einem normalen Modus und einem besonders leisen Gradientenmodus wählen. In dem leisen Gradientenmodus wird eine maximale zulässige Flankensteilheit für die Gradientenpulse auf einen niedrigeren Wert gesetzt, was dazu führt, dass die Messung leiser ist als im normalen Modus. Ungünstigerweise führt dies aber in der Regel nicht nur dazu, dass die Messzeit insgesamt länger wird, sondern bewirkt auch, dass die Bildqualität, beispielsweise der Kontrast und/oder die Auflösung, reduziert wird. Bei einer solchen Begrenzung der globalen maximalen Slew Rate ist also immer ein Kompromiss zwischen der Reduzierung der Lautstärke, der Messzeit und der Bildqualität zu finden. So wirkt sich beispielsweise bei einer Ansteuersequenz, bei der eine Folge von Echosignalen induziert wird, beispielsweise bei Spin-Echo-Sequenzen (SE-Sequenzen) oder bei Turbo-Spin-Echo-Sequenzen (TSE-Sequenzen), ein längeres Echospacing, also ein größerer Abstand zwischen den Echos negativ auf den Kontrast und die Bildschärfe aus.
Bei einer Anzahl von Pulssequenzen, die in der klinischen Magnetresonanztomographie (MRT) häufig verwendet werden, z. B. den genannten Echosequenzen, werden zusätzlich zu den für eine Ortskodierung notwendigen Gradientenpulsen sogenannte Gradientenspoilerpulse, kurz Spoiler, ausgespielt. Gradienten-spoilerpulse, die in einigen Fällen, insbesondere wenn sie paarweise auftreten, auch Gradientencrusherpulse, kurz Crusher, genannt werden, werden unmittelbar vor und/oder nach den eigentlichen Gradientenpulsen von den gleichen Gradienten-spulen ausgespielt und sorgen dafür, dass zum Beispiel ungewollte Free-Induction-Decay (FID) Signale unterdrückt werden. Die Spoiler oder Crusher müssen, damit sie die FID-Signale sicher unterdrücken, ein bestimmtes Spoiler- oder Crushermoment aufweisen.
Ein großer Teil des Lärms bei MRT-Untersuchungen insbesondere bei der Verwendung von SE- oder TSE-Sequenzen resultiert daher aus den Spoilerpulsen.
Um die eingangs erwähnten Probleme bei leisen Pulssequenzen abzumildern, wurde in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2012 219 010 ein Optimierungsverfahren vorgeschlagen, welches die Flankensteilheit der Crusher in Kombination mit der Pulshöhe und Dauer der durch den jeweiligen Crusher begrenzten Gradientenpulse optimiert.
Ein Ergebnis dieser Optimierung kann dann beispielsweise ein Pulszug sein, wie er in 1 als Eingangsdaten des nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist.
Die in 1 skizzierten Eingangsdaten umfassen eine Ansteuersequenz AS mit einem schematisch gezeigten Teil eines Sequenzdiagramms eines Hochfrequenzpulszug HFP, der Refokussierungspulse HF1, HF2 umfasst, und eines Gradientenpulszug GP, der Schichtselektionsgradientenpulse SLP1, SLP2 beinhaltet. Dabei dient der Schichtselektionsgradientenpuls, als räumlicher Selektionspuls, zur Auswahl eines Raumbereichs, d. h. insbesondere zur Selektion der Schicht im Untersuchungsobjekt, auf die die Refokussierung wirken soll. Der Selektionsgradientenpuls wird zeitgleich mit dem Refokussierungspuls ausgespielt, damit dieser nur auf die selektierte Schicht bzw. den selektierten Raumbereich wirkt.
Exemplarisch wird im Folgenden lediglich der Schichtselektionsgradientenpuls SLP1 betrachtet. Der Schichtselektionspuls SLP1 wird von Spoilerpulsen SP1, SP1 begrenzt, die zusammen einen Crusherpuls bilden und mit hinsichtlich der Geräuschentwicklung optimaler Flankensteilheit verlaufen. Der zeitlich zum Schichtselektionsgradientenpuls SLP1 passend ausgesandte Refokussierungspuls HF1 wird mit einer hohen Amplitude A1 (Maximalwert der Amplitude) ausgesandt. Diese hohe Amplitude bringt es mit sich, dass hohe Anforderungen an die Hardware der eingesetzten Magnetresonanzanlage gestellt werden, aber auch, dass ein SAR-Belastungswert eines mit dieser Pulssequenz abgetasteten Untersuchungsobjekts sprunghaft wächst. Beides ist insbesondere im klinischen Betrieb nicht immer akzeptabel.
Aufgabe der Erfindung ist, diese Probleme abzumildern, also eine Möglichkeit zu schaffen, eine Ansteuersequenz an die Hardware eines Magnetresonanzbildgebungssystems und oder ein mit Hilfe der Ansteuersequenz abzutastendes Untersuchungsobjekt anzupassen.
Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines Verfahrens zur Ermittlung einer Ansteuersequenz nach Anspruch 1, einem Ansteuersequenz-Ermittlungssystem nach Anspruch 10 und Magnetresonanzbildgebungssystem nach Anspruch 11 gelöst.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Ermittlung einer Ansteuersequenz für ein Magnetresonanzbildgebungssystem vorgeschlagen, wobei in der Ansteuersequenz ein Hochfrequenzpulszug zur Ansteuerung eines HF-Sendesystems des Magnetresonanzbildgebungssystems und ein zeitlich dazu passend auszuspielender Gradientenpulszug zur Ansteuerung eines Gradientensystems des Magnetresonanzbildgebungssystems vorgegeben wird.
Der Gradientenpulszug umfasst einen vorgegebenen räumlichen Selektionsgradientenpuls, der insbesondere bezüglich der Geräuschentwicklung, beispielsweise wie eingangs beschrieben, zusammen mit angrenzenden Spoilern geräuschoptimiert ist.
Der räumliche Selektionsgradientenpuls kann dabei wie erwähnt insbesondere zur Auswahl einer Schicht des Untersuchungsobjekts dienen, d.h. ein reiner „Schichtselektionsgradientenpuls“ sein. Es ist aber auch denkbar, dass nicht nur eine dünne Schicht sondern ein größeres Volumen, z.B. ein Slab oder dergleichen, mit Hilfe des Selektionsgradientenpulses durch einen parallel ausgesendeten Hochfrequenzpuls (z.B. einen Refokussierungspuls) räumlich angeregt wird.
Zu dem räumlichen Selektionsgradientenpuls beinhaltet der Hochfrequenzpulszug einen hierzu zeitlich passenden Refokussierungspuls. Zeitlich passend ist dabei so zu verstehen, dass der Refokussierungspuls zeitgleich zu dem Selektionsgradientenpuls und über die gesamte Dauer des Selektionsgradientenpulses hinweg ausgesandt wird. Zur Ermittlung dieser Dauer werden die angrenzenden Spoiler bzw. Crusher insbesondere nicht berücksichtigt, da wie erwähnt der räumliche Selektionsgradientenpuls zeitgleich mit dem Refokussierungspuls ausgespielt wird, damit dieser nur auf den ausgewählten räumlichen Bereich wirkt. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird im Folgenden aber exemplarisch von einem Schichtselektionsgradientenpuls gesprochen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst in einem anfänglichen Schritt die Ausführbarkeit der Ansteuersequenz unter Nutzung eines Ausführbarkeitskriteriums geprüft bzw. festgestellt. Das Ausführbarkeitskriterium legt dabei insbesondere fest, ob die Ansteuersequenz bei einem bestimmten Magnetresonanzbildgebungssytem bzw. Typ von Magnetresonanzbildgebungssytem und/oder einem bestimmten Untersuchungsobjekt einsetzbar ist, d.h. das Ausführbarkeitskriterium kann insbesondere auf Basis von Parametern oder Parameterwerten der Hardware des Magnetresonanzbildgebungssystems und/oder des Untersuchungsobjekts festgelegt werden.
Die Feststellung bzw. Prüfung der Ausführbarkeit der Ansteuersequenz erfolgt dabei vorzugsweise unter Berücksichtigung eines Maximalwerts eines mit einem Refokussierungspuls beeinflussbaren Flipwinkels. Der Wert, den der Flipwinkel bezogen auf einen Wertebereich zwischen 90° und 180° maximal aufweisen darf, damit er mit dem jeweiligen Refokussierungspuls sicher refokussiert wird, wird auch als Refokussierungsflipwinkel bezeichnet wird. Andere auftretende Flipwinkel können durch Refokussierungspulse sicher refokussiert werden, die für einen in den Quadranten zwischen 90° und 180° gespiegelte Flipwinkel ausgelegt sind. Gleichbedeutend ist dabei die mittels eines Refokussierungspulses beeinflussbare Bandbreite, die beispielsweise aus der Kombination der Dauer des Refokussierungspulses und dem Amplitudenwert des Refokussierungspulses ermittelt werden kann (genau aus dem Integral des Amplitudenwerts über die Dauer des Refokussierungspulses). D. h. bei einer konstanten „Pulsform“ hängt die Bandbreite lediglich von der Dauer des Pulses ab. Somit können an Stelle des Flipwinkels auch die Bandbreite, oder auch eine Kombination aus Amplitudenwert und Dauer des Refokussierungspulses bei der Feststellung der Ausführbarkeit berücksichtigt werden. Das Ergebnis dieser Feststellung kann einfach nur die Information enthalten, ob die Ansteuersequenz, insbesondere unverändert, ausführbar ist oder nicht. Darüber hinaus kann das Ergebnis auch z. B. Informationen über die Abweichung von mit einem Refokussierungspuls, der in der Ansteuersequenz vorliegt, veränderbaren Flipwinkeln gegenüber dem in der Feststellung der Ausführbarkeit berücksichtigten Flipwinkel umfassen, also beispielsweise die Information über die Abweichung von Ist-Flipwinkeln zu Ziel-Flipwinkeln, d. h. Refokussierungsflipwinkeln, die in der Ansteuersequenz erreicht werden sollen.
Ferner umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt: Veränderung des Refokussierungspulses und/oder des Selektionsgradientenpulses in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Feststellung der Ausführbarkeit der Ansteuersequenz. Wird insbesondere festgestellt, dass die Ansteuersequenz gemäß dem Ausführbarkeitskriterium ausführbar ist, so erfolgt vorzugsweise keine Veränderung.
Bei diesem Verfahren werden mehrere Aspekte berücksichtigt, die eine Anpassung der Ansteuersequenz an die Gegebenheiten eines medizinischen Bildgebungssystems und/oder ein mit Hilfe des Bildgebungssystems abzubildendes Untersuchungsobjekt ermöglichen. Bei einer Turbo-Spin-Echo Ansteuersequenz beträgt der theoretisch optimale Refokussierungsflipwinkel 180°. Für die meisten Anwendungen ist es jedoch mit nahezu unveränderter Bildqualität möglich, den Refokussierungsflipwinkel auf 160° zu reduzieren und diesen als Ziel-Flipwinkel zu verwenden. Für manche Anwendungen ist auch ein Refokussierungsflipwinkel bzw. Ziel-Flipwinkel von 120° möglich. Die Erfindung berücksichtigt diese Aspekte, um dadurch die Anpassung der Ansteuersequenz ohne wesentliche Kompromisse im Hinblick auf die Lärmerzeugung zu ermöglichen, so dass das erwähnte Ausführbarkeitskriterium eingehalten wird.
Somit betrifft die Erfindung auch ein Ansteuersequenz-Ermittlungssystem mit einer Eingangsschnittstelle zur Übernahme einer Ansteuersequenz mit einem Hochfrequenzpulszug zur Ansteuerung eines HF-Sendesystems des Magnetresonanzbildgebungssystems und einem zeitlich dazu passend auszuspielenden Gradientenpulszug zur Ansteuerung eines Gradientensystems des Magnetresonanzbildgebungssystems. Weiterhin umfasst der Gradientenpulszug einen vorgegebenen Selektionsgradientenpuls, zu dem der Hochfrequenzpulszug einen zeitlich passenden Refokussierungspuls beinhaltet.
Vorzugsweise handelt es sich bei der übernommenen Ansteuersequenz, wie erwähnt, um eine gemäß einem in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2012 219 010 beschrieben Verfahren optimierte Ansteuersequenz.
Ferner umfasst das Ansteuersequenz-Ermittlungssystem eine Kriteriumsquelle zur Bereitstellung eines Ausführbarkeitskriteriums, sowie eine Bewertungseinheit, welche dazu ausgebildet ist, die Ausführbarkeit einer solchen Ansteuersequenz, mit dem Hochfrequenzpulszug und dem Gradientenpulszug, unter Nutzung bzw. Beachtung des Ausführbarkeitskriteriums festzustellen. Das Ansteuersequenz-Ermittlungssystem umfasst eine Modifikationseinheit, welche dazu ausgebildet ist, den Refokussierungspuls und/oder den Selektionsgradientenpuls in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Feststellung der Ausführbarkeit der Ansteuersequenz zu verändern.
In den Erfindungsgedanken ist auch ein Magnetresonanzbildgebungssystem mit einem solchen Ansteuersequenz-Ermittlungssystem eingeschlossen.
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können.
Insbesondere kann das Ausführbarkeitskriterium auf einem Hardwareparameter eines Magnetresonanzbildgebungssystems basieren. Dabei kann auch lediglich eine Typinformation eines Magnetresonanzbildgebungssystems zur Festlegung des Ausführbarkeitskriteriums berücksichtigt werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Hardwareparameter um die maximale Leistung eines Hochfrequenzverstärkers handeln, der zur Ausspielung des in der Ansteuersequenz umfassten Refokussierungspulses in dem erwähnten HF-System umfasst ist. Z. B. stößt man vor allem bei 3T-Magnetresonanzbildgebungssystemen durch das Anheben der Pulsbandweiten gemäß dem eingangs erwähnten Geräuschoptimierungsverfahren schnell an eine maximale Sendeleistung eines RFPA (Radio Frequency Power Amplifiers) des Scanners. Diese maximale Sendeleistung kann in dem Ausführbarkeitskriterium berücksichtigt werden und ist beispielsweise als Leistungsgrenzwert in dem Ausführbarkeitskriterium umfasst. Zur Feststellung der Ausführbarkeit der Ansteuersequenz können dann beispielsweise alle Refokussierungspulse der Ansteuersequenz hinsichtlich der benötigten Sendeleistung untersucht werden, die dann mit dem Leistungsgrenzwert verglichen wird.
Auch die maximal zulässige SAR-Belastung des Untersuchungsobjekts darf durch Anheben der Pulsbandbreiten nicht überschritten werden. Das Ausführbarkeitskriterium kann daher auf einem SAR-Belastungswert eines mit einem Magnetresonanzbildgebungssystem abzubildenden Untersuchungsobjekts basieren.
Zur Feststellung der Ausführbarkeit kann beispielsweise eine Simulation der voraussichtlichen SAR-Belastung eines nachfolgend abzubildenden Untersuchungsobjekts unter Nutzung der Ansteuersequenz durchgeführt werden. Der im Zuge der Simulation ermittelte SAR-Belastungswert kann dann mit einem SAR-Grenzwert verglichen werden, der als Ausführbarkeitskriterium vorgegeben ist, bzw. in dem Ausführbarkeitskriterium umfasst ist.
In einer Weiterbildung wird zur Veränderung des Refokussierungspulses der Amplitudenwert bzw. die Amplitude des zeitlich passenden Refokussierungspulses verändert. Dabei kann insbesondere so vorgegangen werden, dass die Zeitdauer des Refokussierungspulses konstant bleibt und weiterhin zeitlich passend zu einem zugeordneten, unveränderten Schichtselektionsgradientenpuls der Ansteuersequenz ist. Insbesondere kann dadurch erreicht werden, dass eine bereits durchgeführte Lärmoptimierung der Schichtselektionsgradientenpulse unverändert bleibt.
Alternativ kann aber auch so vorgegangen werden, dass insbesondere zusätzlich zur Amplitude bzw. zum Amplitudenwert, auch die Zeitdauer des Refokussierungspulses verändert wird. Dies kann insbesondere bei einer Weiterbildung der Erfindung zum Einsatz kommen, bei der auch eine Veränderung des zu dem Refokussierungspuls zeitlich passenden Schichtselektionsgradientenpulses erfolgt. Dabei wird insbesondere die Dauer des Schichtselektionsgradientenpulses unter Beibehaltung des Gradientenmoments des Schichtselektionsgradientenpulses verändert. Somit kann gewährleistet werden, dass die mit Hilfe des Schichtselektionsgradientenpulses ausgewählte Schicht bzw. das gewählte anzuregende oder zu refokussierende Volumen des Untersuchungsobjekts trotz der Veränderung der Dauer des Schichtselektionsgradientenpulses unverändert bleibt. Vorzugsweise wird die Zeitdauer des Refokussierungspulses an die geänderte Dauer des Schichtselektionsgradientenpulses angepasst.
Bevorzugt kann das Verfahren iterativ ausgeführt werden und dabei insbesondere unter Berücksichtigung des Ergebnisses eines vorangegangenen Durchlaufs des Verfahrens mehrfach wiederholt werden. Die Wiederholung kann vorzugsweise solange durchgeführt werden, bis eine Abbruchbedingung bzw. Abbruchkriterium erfüllt ist. Insbesondere kann eine Feststellung, dass die Ansteuersequenz unter Berücksichtigung des Ausführbarkeitskriteriums ausführbar ist, insbesondere nach einer durchgeführten Veränderung, eine Abbruchbedingung bzw. Abbruchkriterium sein. Alternativ kann als Abbruchkriterium überwacht werden, ob eine vorgegebene maximale Anzahl an Wiederholungen erreicht ist.
Die iterative Wiederholung bietet sich insbesondere an, wenn schrittweise eine Veränderung des Refokussierungspulses und/oder des Schichtselektionsgradientenpulses erfolgt. D. h. die Veränderung des Refokussierungspulses und/oder des Schichtselektionsgradientenpulses wird gemäß einer vorgegebenen Schrittweite durchgeführt, welche vorgibt, wie hoch bzw. groß die Veränderung pro Iterationsschritt ist. Insbesondere kann die Schrittweite bezüglich einer Veränderungen des Maximalwerts der Amplitude des Refokussierungspulses vorgegeben sein. Bei einer konstanten Zeitdauer des Refokussierungspulses entspricht dies beispielsweise auch einer vorgegebenen Schrittweite für die Bandbreite des Refokussierungspulses bzw. einer Schrittweite des mit dem Refokussierungspuls beeinflussbaren Refokussierungsflipwinkels. Es kann z.B. auch die Schrittweite zur Veränderung der Dauer des Schichtselektionsgradientenpulses vorgegeben sein. Wie leicht nachvollzogen werden kann, bedeutet die Veränderung der Dauer des Schichtselektionsgradientenpulses möglicherweise, dass von einem im Hinblick auf die Lärmentwicklung durch das Gradientensystem optimalen Schichtselektionsgradientenpuls abgewichen wird. Mit Hilfe einer vorgegebenen Schrittweite für die Veränderung der Dauer kann dabei insbesondere festgelegt werden, welche Präferenz die Anpassung der Dauer des Schichtselektionsgradientenpulses gegenüber der Anpassung der Amplitude des Refokussierungspulses hat.
In einer Weiterbildung der Erfindung handelt es sich bei dem Refokussierungsflipwinkel, der zur Feststellung der Ausführbarkeit berücksichtigt wird, um einen Flipwinkel, der unter Nutzung der Zeitdauer des Schichtselektionsgradientenpulses ermittelt wird, zu dem der Refokussierungspuls zeitlich passend angeordnet ist. Der berücksichtigte Refokussierungsflipwinkel wird insbesondere aus der Ansteuersequenz ermittelt und stellt einen sogenannten „Kandidaten-Flipwinkel“ dar, für den die Ausführbarkeit unter Berücksichtigung des Ausführbarkeitskriteriums geprüft wird. Es handelt sich also um einen als eine Art „Kandidat“ geprüften Refokussierungsflipwinkel, der bei erfolgreicher Prüfung als Ziel-Flipwinkel verwendet werden soll. Bei einem iterativen Verfahren bildet die in einem vorherigen Durchlauf veränderte Ansteuersequenz die Grundlage für einen erneuten Wiederholungslauf des Verfahrens, sodass in diesem Fall aus der veränderten Ansteuersequenz der berücksichtigte Kandidaten-Flipwinkel ermittelt werden kann. Wie erwähnt ist es gleichwertig, an Stelle eines Flipwinkels auch eine sogenannte „Kandidaten-Bandbreite“ zur Feststellung der Ausführbarkeit zu verwenden. An Stelle des Kandidaten-Flipwinkels kann somit die Kandidaten-Bandbreite des Refokussierungspulses verwendet werden, die unter Nutzung der Zeitdauer des zeitlich passenden Schichtselektionsgradientenpulses ermittelt wird. Alternativ ist auch denkbar, dass eine sogenannte „Kandidaten-Amplitude“, d.h. der Maximalwert der Amplitude, der jeweiligen Refokussierungspulse geprüft wird.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird ein minimaler Refokussierungsflipwinkel, d.h. ein sogenannter „Mindestrefokussierungsflipwinkel“, insbesondere unter Nutzung einer Benutzerschnittstelle vorgegeben bzw. übernommen, welcher mindestens durch den Refokussierungspuls beeinflussbar sein soll.
Dieser vorgegebene Mindestrefokussierungsflipwinkel kann dann insbesondere zusätzlich zu dem Kandidaten-Flipwinkel in dem Ausführbarkeitskriterium berücksichtigt werden. Der vorgegebene minimale Refokussierungsflipwinkel, d. h. der Mindestrefokussierungsflipwinkel, kann in diesem Fall z.B. zur Feststellung der Ausführbarkeit der Ansteuersequenz mit dem jeweiligen Kandidaten-Flipwinkel der einzelnen Refokussierungspulse verglichen werden. Eine Ansteuersequenz kann beispielsweise als ausführbar eingestuft werden, wenn insbesondere neben anderen bereits erwähnten Ausführbarkeitskriterien, z.B. die SAR-Belastung betreffend oder die Verstärkerleistung betreffend, auch die Bedingung erfüllt ist, dass alle Refokussierungsflipwinkel der Ansteuersequenz größer oder gleich dem Mindestrefokussierungsflipwinkel sind. Somit kann eine Untergrenze für die Veränderung der Refokussierungspulse vorgegeben werden, sodass eine gewünschte Bildqualität sichergestellt werden kann. Somit ist es möglich, Signalverlust und Kontraständerung zu vermeiden, die durch die Entstehung longitudinaler Magnetisierungskomponenten hervorgerufen werden könnten.
Um insbesondere zu gewährleisten, dass nach der erfolgten Veränderung der Ansteuersequenz, die durchzuführende Untersuchung bzw. Abbildung auch wie gewünscht erfolgen kann, kann in einer Weiterbildung der Erfindung der minimale Wert eines Kandidaten-Flipwinkels dem Benutzer insbesondere mit Hilfe einer Benutzerschnittstelle übermittelt werden. Da dieser Wert intuitiv verständlich zur Bewertung der Anwendbarkeit einer Ansteuersequenz ist, wird diese Darstellung gegenüber der Darstellung der minimalen Bandbreite der Refokussierungspulse oder der minimalen Kandidaten-Amplitude bevorzugt. Jedoch schließt dies nicht aus, an Stelle des Werts des minimalen Refokussierungsflipwinkels oder auch in Kombination die minimale Bandbreite des Refokussierungspulses mit Hilfe der Benutzerschnittstelle zu übermitteln. Vorzugsweise kann die Verwendung der veränderten Ansteuersequenz durch Benutzereingabe mit Hilfe einer Benutzerschnittstelle bestätigt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen.
Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 und 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
4 ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzbildgebungssystem mit einem erfindungsgemäßen Ansteuersequenz-Ermittlungssystem.
1 zeigt den Ablauf eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens in mehreren Schritten I.1, 1.II, 1.III. Die bei den einzelnen Verfahrensschritten verwendeten Eingangs- oder Ausgangsdaten sind dabei teilweise als Ausschnitte von Sequenzdiagrammen von Ansteuersequenzen zur Erfassung von Magnetresonanzbilddaten eines Untersuchungsobjekts schematisch illustriert. Dabei ist der Verlauf von Hochfrequenzfeldwerten B1 und Gradientenfeldwerten Gz über die Zeit t dargestellt.
In einem anfänglichen Schritt 1.I, wird zunächst eine Ansteuersequenz AS mit einem Hochfrequenzpulszug HFP zur Ansteuerung eines HF-Sendesystems eines Magnetresonanzbildgebungssystems und einem Gradientenpulszug GP zur Ansteuerung eines Gradientensystems übernommen. Der Gradientenpulszug GP umfasst, wie eingangs erwähnt, Schichtselektionsgradientenpulse SLP1, SPL2 mit jeweils zugeordneten Spoilerpulsen SP1, SP1´, SP2, SP2´ bzw. Crushern, die gemäß dem eingangs beschriebenen Verfahren geräuschoptimiert sind. Die Schichtselektionsgradientenpulse SLP1, SLP2, weisen eine spezifische Dauer T1, T2 auf, über die in diesem Fall ein konstanter Gradientenfeldwert Gz mittels Gradientenspulen eines Magnetresonanzbildgebungssystems erzeugt wird. Jedem der Schichtselektionsgradientenpulse SLP1, SLP2 ist ein zeitlich passender Refokussierungspuls HF1, HF2 zugeordnet, dessen jeweilige maximale Amplitudenwert A1, A2 zur Erzeugung eines Feldwerts B1 so gewählt ist, dass ein Refokussierungsflipwinkel von mindestens 180° erreicht werden kann. Exemplarisch wird davon ausgegangen, dass dieser Refokussierungsflipwinkel bei allen Refokussierungspulsen der Ansteuersequenz mit einem zugehörigem Selektionsgradientenpuls erreicht wird.
Im Verfahrensschritt 1.I wird der Refokussierungsflipwinkel für jeden der Refokussierungspulse HF1, HF2 anhand der jeweiligen Dauer T1, T2 der Schichtselektionsgradientenpulse SLP1, SLP2 und den zugehörigen maximalen Amplitudenwerten A1, A2 der Refokussierungspulse HF1, HF2 ermittelt. Als gleichwertig kann auch die Ermittlung der Bandbreite der Refokussierungspulse HF1, HF2 angesehen werden. Anstelle der Refokussierungsflipwinkel könnte daher in der folgenden Beschreibung jeweils auch der Begriff „Bandbreite“ analog verwendet werden.
Die ermittelten Refokussierungsflipwinkel werden als sogenannte Kandidaten-Flipwinkel FWC übernommen, für welche die Ausführbarkeit der Ansteuersequenz unter Berücksichtigung von Ausführbarkeitskriterien RB in dem Verfahrensschritt 1.I überprüft wird.
Im konkreten Ausführungsbeispiel wird dabei die Einhaltung mehrerer Ausführbarkeitskriterien RB überprüft, die durch die Bedingungen gegeben sind, dass ein Leistungsgrenzwert für eine maximal zur Verfügung stehende Leistung eines Verstärkers des HF-Sendesystems eingehalten wird und, dass ein SAR-Grenzwert für die maximal erlaubte SAR-Belastung eines Untersuchungsobjekts nicht überschritten wird.
Zur Feststellung der Ausführbarkeit wird im Verfahrensschritt 1.I eine Simulation der SAR-Belastung eines nachfolgend abzubildenden Untersuchungsobjekts durchgeführt, und ein SAR-Belastungswert ermittelt. Entsprechende Simulationsverfahren sind dem Fachmann bekannt. Der SAR-Belastungswert wird mit dem anhand der Ausführbarkeitskriterien RB gegebenen SAR-Grenzwert verglichen. Ist der SAR-Belastungswert geringer als oder gleich dem SAR-Grenzwert, so ist ein erstes Ausführbarkeitskriterium RB erfüllt.
Ferner wird zur Feststellung der Ausführbarkeit in dem Verfahrensschritt 1.I für jeden Refokussierungspuls HF1, HF2 eine maximal benötigte HF-Verstärkerleistung zur Ausspielung des jeweiligen Refokussierungspulses HF1, HF2 ermittelt. Die maximal benötigte HF-Verstärkerleistung wird mit dem anhand der Ausführbarkeitskriterien RB gegebenen Leistungsgrenzwert verglichen. Ist die maximal benötigte HF-Verstärkerleistung geringer oder gleich dem Leistungsgrenzwert, so ist ein weiteres Ausführbarkeitskriterium RB erfüllt.
Sind alle Ausführbarkeitskriterien eingehalten bzw. erfüllt, so wird die Ansteuersequenz AS als ausführbar, bei Anwendung für eine bestimmte geplante Magnetresonanzabbildung mit einem bestimmten Magentresonanzbildgebungssystem und insbesondere einem bestimmten Untersuchungsobjekt, eingestuft. Die Ausführbarkeit der Ansteuersequenz wird dementsprechend festgestellt.
Ferner wird, insbesondere unter Nutzung der ermittelten Kandidaten-Flipwinkel FWC, der minimale Kandidaten-Flipwinkel FWC aller Refokussierungspulse HF1, HF2 als Ergebnis der Feststellung der Ausführbarkeit zusätzlich festgehalten. Es wird also die Ausführbarkeit für einen bestimmten minimalen Refokussierungswinkel FWC als Ergebnis ermittelt und festgehalten.
Ist eines der Ausführbarkeitskriterien RB nicht erfüllt, wird das Verfahren iterativ mit Schritt 1.II fortgesetzt.
Die Einhaltung der Ausführbarkeitskriterien RB kann z. B. durch Veränderung der maximalen Amplitudenwerte A1, A2 eines oder mehrerer der Refokussierungspulse HF1, HF2 erreicht werden. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine maximale Amplitude B1Max ermittelt, die als Linie in der Ansteuersequenz dargestellt ist, welche die Einhaltung der als Ausführbarkeitskriterien RB vorgegebenen Bedingungen ermöglicht.
Die Ermittlung der maximalen Amplitude B1Max kann individuell für jeden Refokussierungspuls HF1, HF2 oder auch global erfolgen. Das vorliegende Verfahren stellt zur Ermittlung der maximalen Amplitude B1Max einen Algorithmus zur Verfügung, der bestimmt, wie hoch die Refokussierungsflipwinkel maximal sein dürfen, wobei die Refokussierungsflipwinkel unter Beachtung einer SAR-Belastung und einer HF-Sendeleistung (d. h. der RFPA-Sendeleistung) ermittelt werden. Zur Veränderung der Ansteuersequenz AS wird eine vorgegebene Schrittweite für eine globale, d.h. gleichmäßige Veränderung aller Amplituden A1, A2 der Ansteuersequenz AS vorgegeben, z. B. von einigen mV oder V pro Iterationsschritt.
Da die Dauer der Refokussierungspulse meist unterschiedlich ist, erfolgt Die Veränderung der Kandidaten-Flipwinkel FWC dann individuell, entsprechend der durch die Schrittweite vorgegebenen Veränderung der jeweiligen Refokussierungspulsamplitude. Die Zeitdauer T1, T2 der Refokussierungspulse HF1, HF2 wird in diesem Ausführungsbeispiel nicht verändert. Ebensowenig wird die Zeitdauer der Schichtselektionsgradientenpulse SLP1, SLP2 geändert. Somit sind die Refokussierungspulse HF1, HF2 trotz Veränderung zeitlich unverändert passend zu den jeweiligen Schichtselektionsgradientenpulsen SLP1, SLP2, die in der Ansteuersequenz AS umfasst sind.
Alternativ ist auch denkbar, dass zur Veränderung der Ansteuersequenz AS eine vorgegebene globale Schrittweite für die Veränderung der Kandidaten-Flipwinkel FWC verwendet wird, d. h. z.B. eine Schrittweite von 5° pro Iteration. Die jeweiligen Kandidaten-Flipwinkel FWC, die im Schritt 1.I für jeden der Refokussierungspulse HF1, HF2 ermittelt werden, werden dann jeweils um die vorgegebene Schrittweite, d.h. in diesem Fall 5°, erniedrigt. Bei dieser alternativen Vorgehensweise wird die Amplitude A1, A2 für jeden der Refokussierungspulse HF1, HF2 somit individuell erniedrigt.
Die Refokussierungspulse HF1, HF2 mit erniedrigter Amplitude (d. h. kleinerem Maximalwert der Amplitude) werden in der ansonsten unveränderten Ansteuersequenz AS an Stelle der Refokussierungspulse HF1, HF2 zeitgenau eingefügt.
Anschließend wird erneut die Ausführbarkeit der Ansteuersequenz AS wie bezüglich Schritt 1.I beschrieben überprüft. Dabei wird die veränderte Ansteuersequenz AS nunmehr für die Überprüfung bzw. Feststellung der Ausführbarkeit im Schritt 1.I genutzt. Das beschriebene Verfahren arbeitet somit iterativ, d. h. unter Berücksichtigung von Eingangsdaten, die bei einem vorangegangenen zu wiederholenden Iterationsschritt ermittelt werden.
Die aus Schritt 1.II übernommene Ansteuersequenz AS umfasst einen modifizieren Hochfrequenzpulszug HFPM. Der ebenfalls übernommene Gradientenpulszug GPM ist dabei identisch mit dem Gradientenpulszug GP der ursprünglichen, d.h. unveränderten, Ansteuersequenz AS.
Eine erneute Ermittlung der Kandidaten-Flipwinkel FWC kann in Schritt 1.I entfallen, da die in Schritt 1.II modifizierten Kandidaten-Flipwinkel FWC in Schritt 1.I übernommen werden können. Dies ermöglicht eine zeiteffiziente Durchführung des Verfahrens. Zusätzlich wird die Anzahl N von Durchführungen des Verfahrensschritts 1.II mitgezählt, d.h. wie viele Iterationsschritte bzw. -schleifen erfolgt sind, und diese Anzahl N protokolliert und mitgeführt wird. Diese Anzahl N wird zur Überwachung eines Abbruchkriteriums genutzt, nämlich dass eine maximale Anzahl von Durchführungen des Verfahrensschritts 1.II nicht überschritten werden soll. Dazu wird in Schritt 1.I die Anzahl N mit der gemäß dem Abbruchkriterium vorgegebenen maximalen Anzahl von Durchführungen verglichen und Schritt 1.II übersprungen, wenn die Anzahl N die maximale Anzahl von Durchführungen erreicht ist.
Auch die festgestellte Ausführbarkeit ist ein Abbruchkriterium für die Durchführung von Veränderungen der Ansteuersequenz. Nach Feststellung der Ausführbarkeit kann der Verfahrensschritt 1.II dann sofort übersprungen werden.
Anschließend wird der nach Erfüllen eines Abbruchkriteriums RB festgehaltene minimale Kandidaten-Flipwinkel FWC aller Refokussierungspulse HF1, HF2 im Schritt 1.III des Verfahrens mittels einer Benutzerschnittstelle ausgegeben. Der Anwender der Ansteuersequenz AS kann somit in einer intuitiven Art und Weise die Information erhalten, ob die Ansteuersequenz AS an sie gestellte Anforderungen im Hinblick auf die Refokussierungsflipwinkel erfüllt.
D. h. das Verfahren wird mit Schritt 1.III fortgesetzt, sobald eines der Abbruchkriterien erfüllt ist, d.h. entweder die maximale Anzahl von Durchführungen erreicht ist, oder festgestellt wird, dass die Ansteuersequenz unter Beachtung der Ausführbarkeitskriterien ausführbar ist. Die bei Einhaltung des Abbruchkriteriums im Schritt 1.I zur Feststellung der Ausführbarkeit beurteilte Ansteuersequenz AS, mit dem letzten, aktuellen Kandidaten-Flipwinkel FWC als Ziel-Flipwinkel wird dann zur Verwendung mit dem bestimmten Magnetresonanzbildgebungssystem und dem bestimmten Untersuchungsobjekt zur Verfügung gestellt. Wie erläutert, wird auch der als Refokussierungsflipwinkel vorgesehene minimale Kandidaten-Flipwinkel FWC an einen Benutzer ausgegeben bzw. gespeichert.
Exemplarisch wird im Folgenden der Refokussierungspuls HF1 betrachtet. Wie aus dem Vergleich des ursprünglichen Hochfrequenzpulszugs HFP und dem modifizierten Hochfrequenzpulszug HFPM ersichtlich ist, ist der Wert der Amplitude A3 mit dem die Ausführbarkeitskriterien erfüllt werden geringer als der Wert der Amplitude A1. Zur Ermittlung des maximalen Amplitudenwerts B1Max wurde die Iteration mit einem Start-Refokussierungsflipwinkel von 180°, der aus der Ansteuersequenz als Kandidaten-Flipwinkel FWC im Schritt 1.I ermittelt wurde, begonnen. Der zur Erfüllung der Ausführbarkeitskriterien RB unter iterativer Erniedrigung ermittelte Amplitudenwert B1Max entspricht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einem Refokussierungsflipwinkel von 160°. Dieser Wert ist als minimaler Kandidaten-Flipwinkel FWC gespeichert, und wird einem Benutzer der Ansteuersequenz bzw. des Ermittlungsverfahrens für eine Ansteuersequenz angezeigt.
Der Benutzer kann dann den möglichen minimalen Refokussierungsflipwinkel akzeptieren oder ablehnen. Im konkreten Fall entscheidet der Benutzer, dass dieser minimale Refokussierungsflipwinkel nicht ausreicht, um eine bestimmte Bildgebungsaufgabe zu erfüllen. Das Verfahren kann in diesem Fall wie in 2 schematisch gezeigt fortgeführt werden.
Im Folgenden wird das in 2 skizzierte Verfahren jedoch als eigenständiges Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Um zu gewährleisten, dass eine bestimmte Bildgebungsaufgabe auch wirklich erfüllt werden kann, wird in einem anfänglichen Schritt 2.Ia dieses Verfahrens ein gewünschter minimaler Refokussierungsflipwinkel bzw. Mindestrefokussierungsflipwinkel FWM vorgegeben. Einem Anwender des Verfahrens kann hierzu eine Benutzerschnittstelle, wie beispielsweise eine Tastatur, ein Touchscreen oder ein Spracheingabesystem, zur Verfügung gestellt werden. Im Ausführungsbeispiel gibt der Anwender 170° Mindestrefokussierungsflipwinkel vor, der somit größer ist, als der finale ermittelte minimale Kandidaten-Flipwinkel FWC gemäß 1, der einen Wert von 160° aufweist.
Die Feststellung der Ausführbarkeit erfolgt im Schritt 2.I des Verfahrens wie bezüglich 1 in Schritt I.1 erläutert. Zusätzlich wird als Ausführbarkeitskriterium RB überwacht, dass jeder der Kandidaten-Flipwinkel FWC größer oder gleich dem vorgegebenen Mindestrefokussierungsflipwinkel FWM ist, der im Ausführungsbeispiel 170° beträgt.
Für den Fall, dass alle Ausführbarkeitskriterien RB erfüllt sind, wird ähnlich dem bezüglich Schritt 1.I beschriebenen Abbruchkriterium der Schritt 2.II übersprungen, und das Verfahren mit Schritt 2.III fortgesetzt. Wie bezüglich Schritt 1.III von 1 erläutert, wird im Schritt 2.III, insbesondere unter Nutzung der ermittelten Kandidaten-Flipwinkel FWC, das Minimum des Werts der Kandidaten-Flipwinkel FWC aller Refokussierungspulse HF1, HF2 als Ergebnis der Feststellung der Ausführbarkeit zusätzlich festgehalten.
Sind nicht alle Ausführbarkeitskriterien RB erfüllt, wird das Verfahren mit Schritt 2.II fortgesetzt. Im Unterschied zum Verfahren gemäß 1 wird die Iteration dabei nicht mit einem Start-Flipwinkel begonnen, der aus der Ansteuersequenz als Kandidaten-Flipwinkel FWC ermittelt wird, sondern mit einem vorgegebenen Mindestrefokussierungsflipwinkel FWM als Start-Flipwinkel.
Dieser Start-Flipwinkel wird dann bei der ersten Iteration des Verfahrensschritts 2.II als Kandidaten-Flipwinkel FWC verwendet. Hierzu wird ein maximaler Amplitudenwert für den bzw. die jeweiligen Refokusierungspulse HF1, HF2 vorgegeben. Der vorgegebene maximale Amplitudenwert B1Max entspricht in diesem Ausführungsbeispiel den im Verfahren gemäß 1 durch Vorgabe einer Schrittweite für Amplituden ermittelten maximalen Amplitudenwerten B1Max.
Es ist jedoch auch denkbar, dass andere Amplitudenwerte als alternativ festgelegte maximale Amplitudenwerte B1Max vorgegeben werden. Wird beispielsweise lediglich die Einhaltung der Leistungsgrenzen des HF-Verstärkers als Ausführbarkeitskriterium RB überwacht, so könnten die maximalen Amplitudenwerte B1Max auch lediglich durch eine maximal ausspielbare Amplitude des Leistungsverstärkers vorgegeben sein.
Auf Basis der vorgegebenen maximalen Amplitudenwerte B1Max für den jeweiligen Refokussierungspuls HF1, HF2 wird dann eine Mindestdauer des jeweiligen Refokussierungspulses HF1, HF2 berechnet, die benötigt wird, um die Einhaltung des Mindestrefokussierungsflipwinkels FWM unter Benutzung des vorgegebenen Amplitudenwerts zu gewährleisten. D.h. es wird die Mindestbandbreite der jeweiligen Refokussierungspulse HF1, HF2 berechnet, um die Mindestdauer daraus ableiten zu können.
Wie insbesondere aus 1 ersichtlich ist, kann mit der vorgegebenen maximalen Amplitude B1Max und einer unveränderten Dauer T1 des Refokussierungspulses HF1 lediglich ein Kandidaten-Flipwinkel FWC bzw. Mindestrefokussierungsflipwinkel von 160° eingehalten werden. D.h. die Mindestdauer, die für den Refokussierungspuls HF1 ermittelt wird, um einen Mindestrefokussierungsflipwinkel von 170° einzuhalten, liegt über der Dauer T1 des Schichtselektionsgradientenpulses SLP1.
In diesem Fall wird die Dauer T1 des Schichtselektionsgradientenpulses SLP1 unter Beibehaltung des durch den Schichtselektionsgradienten SLP1 erzeugten Gradientenmoments auf die Dauer T3 erhöht. Dabei wird insbesondere in Kauf genommen, dass die Lärmoptimierung des Schichtselektionsgradientenpulses SLP1 mit zugehörigen Spoilern SP1 teilweise rückgängig gemacht wird, um den Mindestrefokussierungsflipwinkel FWM von 170° zu erreichen, und die Ansteuersequenz konform zu den Ausführbarkeitskriterien RB zu gestalten.
3 zeigt die Fortsetzung des Verfahrens gemäß 2 für den Fall des Refokussierungspulses HF2, bei dem im Schritt 2.II die Mindestdauer kleiner als oder gleich der Dauer des Schichtselektionsgradientenpulses SLP2 für den vorgegebenen maximalen Amplitudenwert B1Max ist. In diesem Fall wird bei unveränderter Dauer T2 des Refokussierungspulses HF2 und des Schichtselektionsgradientenpulses SLP2 die Amplitude A3‘ des Schichtselektionsgradientenpulses SLP2 auf den vorgegebenen maximalen Amplitudenwert B1Max gesetzt. Der damit erzeugte Kandidaten-Flipwinkel FWC für den die Ausführbarkeit überprüft wird, ist dann größer als der gewünschte Mindestrefokussierungsflipwinkel FWM.
Nach dieser so vorgenommenen Anpassung wird wiederum die Ausführbarkeit gemäß Schritt 2.I überprüft. Auch im Verfahren gemäß den 2 und 3 wird die Anzahl N der Ausführungen des Verfahrensschritts 2.II zusätzliches Abbruchkriterium überwacht. Die Vorgehensweise ist dabei wie zu 1 beschrieben.
4 zeigt grob schematisch eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage bzw. ein Magnetresonanzbildgebungssystem 1. Sie umfasst zum einen den eigentlichen Magnetresonanzscanner 2 mit einem darin befindlichen Messraum 8 bzw. Patiententunnel. Eine Liege 7 ist in diesen Patiententunnel 8 hineinfahrbar, so dass ein darauf liegendes Untersuchungsobjekt O (Patient/Proband) während einer Untersuchung an einer bestimmten Position innerhalb des Magnetresonanzscanners 2 relativ zu dem darin angeordneten Magnetsystem und Hochfrequenzsystem gelagert werden kann bzw. auch während einer Messung zwischen verschiedenen Positionen verfahrbar ist.
Wesentliche Komponenten des Magnetresonanzscanners 2 sind ein Grundfeldmagnet 3, ein Gradientensystem 4 mit Gradientenspulen, um beliebige Magnetfeldgradienten in x-, y- und z-Richtung anzulegen, sowie eine Ganzkörper-Hochfrequenzspule 5. Der Empfang von im Untersuchungsobjekt O induzierten Magnetresonanzsignalen kann über die Ganzkörperspule 5 erfolgen, mit der in der Regel auch die Hochfrequenzsignale zur Induzierung der Magnetresonanzsignale ausgesendet werden. Üblicherweise werden diese Signale aber mit beispielsweise auf oder unter das Untersuchungsobjekt O gelegten Lokalspulen 6 empfangen. Alle diese Komponenten sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und daher in der 4 nur grob schematisch dargestellt.
Die Ganzkörper-Hochfrequenzspule 5 kann z.B. in Form einer so genannten Birdcage-Antenne eine Anzahl N von einzelnen Antennenstäben aufweisen, die als einzelne Sendekanäle S1, ..., SN separat von einer Steuereinrichtung 10 ansteuerbar sind, d. h. es handelt sich bei dem Magnetresonanztomographiesystem 1 um ein pTX-fähiges System. Es wird aber ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch an klassischen Magnetresonanztomographiegeräten mit nur einem Sendekanal anwendbar ist.
Bei der Steuereinrichtung 10 kann es sich um einen Steuerrechner handeln, der auch aus einer Vielzahl von – gegebenenfalls auch räumlich getrennten und über geeignete Bussysteme bzw. Kabel oder dergleichen untereinander verbundenen – Einzelrechnern bestehen kann. Über eine Terminalschnittstelle 17 ist diese Steuereinrichtung 10 mit einem Terminal 20 verbunden, über das ein Bediener die gesamte Anlage 1 ansteuern kann. Im vorliegenden Fall weist dieses Terminal 20 einen Rechner 21 mit Tastatur 28, einem oder mehreren Bildschirmen 27 sowie weiteren Eingabegeräten wie beispielsweise Maus oder dergleichen auf, so dass dem Bediener eine grafische Benutzeroberfläche zur Verfügung steht.
Die Steuereinrichtung 10 weist u. a. eine Gradienten-Steuereinheit 11 auf, die wiederum aus mehreren Teilkomponenten bestehen kann. Über diese Gradienten-Steuereinheit 11 werden die einzelnen Gradientenspulen mit Steuersignalen SGx, SGy, SGz beschaltet. Hierbei handelt es sich um Gradientenpulse, die während einer Messung an genau vorgesehenen zeitlichen Positionen und mit einem genau vorgegebenen zeitlichen Verlauf gesetzt werden, um das Untersuchungsobjekt O und den zugeordneten k-Raum vorzugsweise in einzelnen Schichten SL gemäß einer Ansteuersequenz AS abzutasten.
Die Steuereinrichtung 10 weist außerdem eine Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit 12 auf. Diese HF-Sende-/Empfangseinheit 12 besteht ebenfalls aus mehreren Teilkomponenten, um jeweils separat und parallel auf die einzelnen Sendekanäle S1, ... SN, d. h. in diesem Fall auf die einzeln ansteuerbaren Antennenstäbe der Bodycoil 5, Hochfrequenzpulse aufzugeben.
Über die Sende-/Empfangseinheit 12 können auch Magnetresonanzsignale empfangen werden. In diesem Ausführungsbeispiel geschieht dies aber mit Hilfe der Lokalspulen 6. Die mit diesen Lokalspulen 6 empfangenen Rohdaten RD werden von einer HF-Empfangseinheit 13 ausgelesen und verarbeitet. Die hiervon oder von der Ganzkörperspule 5 mittels der HF-Sende-/Empfangseinheit 12 empfangenen Magnetresonanzsignale werden als Rohdaten RD an eine Rekonstruktionseinheit 14 übergeben, die daraus die Bilddaten BD rekonstruiert und diese in einem Speicher 16 hinterlegt und/oder über die Schnittstelle 17 an das Terminal 20 übergibt, so dass der Bediener sie betrachten kann. Die Bilddaten BD können auch über ein Netzwerk NW an anderen Stellen gespeichert und/oder angezeigt und ausgewertet werden. Sofern die Lokalspulen 6 eine geeignete Umschalteinheit aufweisen, können auch diese an eine HF-Sende-/Empfangseinheit 12 angeschlossen sein, um die Lokalspulen auch zum Senden insbesondere im pTX-Betrieb zu verwenden.
Die Gradientensteuerung 11, die HF-Sende-/Empfangseinheit 12 und die Empfangseinheit 13 für die Lokalspulen 6 werden jeweils koordiniert durch eine Messsteuereinheit 15 angesteuert. Diese sorgt durch entsprechende Befehle dafür, dass ein gewünschter Gradienten-Pulszug GPM durch geeignete Gradientensteuersignale SGx, SGy, SGz ausgesendet wird, und steuert parallel die HF-Sende-/Empfangseinheit 12 so an, dass ein Hochfrequenzpulszug HFPM ausgesendet wird, wobei auf den einzelnen Sendekanälen S1, ... SN parallel die passenden Hochfrequenzpulse auf die einzelnen Sendestäbe der Ganzkörperspule 5 gegeben werden. Außerdem muss dafür gesorgt werden, dass zum passenden Zeitpunkt die Magnetresonanzsignale an den Lokalspulen 6 durch die HF-Empfangseinheit 13 bzw. eventuelle Signale an der Ganzkörperspule 5 durch die HF-Sende-/Empfangseinheit 12 ausgelesen und weiterverarbeitet werden. Die Messsteuereinheit 15 gibt die entsprechenden Signale HFPM an die Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit 12 und den Gradientenpulszug GP an die Gradienten-Steuereinheit 11, gemäß einem vorgegebenen Steuerprotokoll P vor. In diesem Steuerprotokoll P sind alle Steuerdaten hinterlegt, die während einer Messung gemäß einer vorgegebenen Ansteuersequenz AS eingestellt werden müssen.
Üblicherweise sind in einem Speicher 16 eine Vielzahl von Steuerprotokollen P für verschiedene Messungen hinterlegt. Diese könnten über das Terminal 20 vom Bediener ausgewählt und gegebenenfalls variiert werden, um dann ein passendes Steuerprotokoll P für die aktuell gewünschte Messung zur Verfügung zu haben, mit dem die Messsteuereinheit 15 arbeiten kann. Im Übrigen kann der Bediener auch über ein Netzwerk NW Steuerprotokolle P, beispielsweise von einem Hersteller des Magnetresonanzsystems, abrufen und diese dann gegebenenfalls modifizieren und nutzen.
Der grundlegende Ablauf einer solchen Magnetresonanzmessung und die genannten Komponenten zur Ansteuerung sind dem Fachmann aber bekannt, so dass sie hier im Detail nicht weiter besprochen werden. Im Übrigen kann ein solcher Magnetresonanzscanner 2 sowie die zugehörige Steuereinrichtung noch eine Vielzahl weiterer Komponenten aufweisen, die hier ebenfalls nicht im Detail erläutert werden. Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Magnetresonanzscanner 2 auch anders aufgebaut sein kann, beispielsweise mit einem seitlich offenen Patientenraum, und dass im Prinzip die Hochfrequenz-Ganzkörperspule nicht als Birdcage-Antenne aufgebaut sein muss.
In 4 ist hier außerdem eine in dem Magnetresonanzbildgebungssystem 1 umfasstes erfindungsgemäßes Ansteuersequenz-Ermittlungssystem 22 schematisch dargestellt, welches zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz AS dient. Diese Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz AS enthält u. a. für eine bestimmte Messung eine Pulssequenz mit einem Gradientenpulszug GP, GPM um eine bestimmte Trajektorie im k-Raum zu durchlaufen, sowie einen dazu koordinierten Hochfrequenz-Pulszug HFP, HFPM zur Ansteuerung der Bridcage-Antenne. Die Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz AS wird im vorliegenden Fall auf Basis von im Messprotokolls P vorgegebenen Parametern PD insbesondere nach einem bezüglich der 1 bis 3 beschriebenen Verfahren erstellt.
Wie erkennbar ist, weist das Ansteuersequenz-Ermittlungssystem 22 eine Eingangsschnittstelle 23 zur Übernahme einer für eine bestimmte Bildgebungsaufgabe vorgegebenen Ansteuersequenz AS auf. Die Ansteuersequenz AS soll zur Verwendung mit dem Magnetresonanzbildgebungssystem 1 unter Beachtung eines Ausführbarkeitskriteriums RB gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren modifiziert werden. Die Randbedingungen bzw. Ausführbarkeitskriterien RB werden dabei von einer Kriteriums-quelle 26 bereitgestellt. Beispielsweise kann es sich bei der Kriteriumsquelle 26 um eine Quelle bzw. Speicherplatz für Werte, insbesondere Grenzwerte oder auch Regeln handeln. Diese kann fest in das Ansteuersequenz-Ermittlungssystem 22 integriert sein. Es ist auch denkbar, dass die Kriteriumsquelle 26 als Schnittstelle zur Übernahme von Kriterien RB beispielsweise aus dem erwähnten Netzwerk NW ausgebildet ist. Ferner weist das Ansteuersequenz-Ermittlungssystem 22 eine Bewertungseinheit 24 auf, welche die Ansteuersequenz AS insbesondere von der Eingangsschnittstelle 23 und/oder einer Modifikationseinheit 25 übernimmt.
Die Bewertungseinheit übernimmt insbesondere auch ein Ausführbarkeitskriterium RB von der Kriteriumsschnittstelle 26, um die bezüglich der 1 bis 3 beschriebene Feststellung bzw. Prüfung der Ausführbarkeit der Ansteuersequenz AS durchzuführen.
Die Modifikationseinheit 25 ist dazu ausgebildet, eine Veränderung des HF-Pulszugs und/oder des Gradientenpulszugs GP wie bezüglich der 1 bis 3 beschrieben durchzuführen.
Das Ansteuersequenz-Ermittlungssystem 22 kann dabei wie dargestellt Teil des Terminals 20 des Magnetresonanzsystems 1 sein, aber z.B. auch alternativ Bestandteil der Steuereinrichtung 10 sein. Es ist auch denkbar, dass die Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 extern als eigenständige Baueinheit vorliegt und zur Nutzung mit mehreren unterschiedlichen Magnetresonanzanlagen insbesondere unterschiedlichen Typs ausgebildet ist.
Unabhängig davon kann, die Magnetresonanzanlage 1 nämlich mit Hilfe der Steuereinrichtung 10 unter Nutzung einer erfindungsgemäß erstellten Ansteuersequenz AS betrieben werden.
Aus dem zuvor Beschriebenen wird deutlich, dass die Erfindung wirkungsvoll Möglichkeiten bereitstellt, um eine vorgegebene Ansteuersequenz an ein bestimmtes Magnetresonanzbildgebungssystem und/oder ein bestimmtes Untersuchungsobjekt anzupassen.
Dabei ist darauf hinzuweisen, dass die Merkmale sämtlicher Ausführungsbeispiele bzw. der in Figuren offenbarter Weiterbildungen in beliebiger Kombination verwendet werden können. Es wird abschließend ebenfalls darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Verfahren, sowie bei dem Ansteuersequenz-Ermittlungssystem, und dem Magnetresonanzsystem lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Ferner schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass die betreffenden Komponenten mehrere Teilkomponenten umfassen, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt angeordnet sein können. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012219010 [0009, 0024]

Claims

Verfahren zur Ermittlung einer Ansteuersequenz (AS) für ein Magnetresonanzbildgebungssystem, wobei in der Ansteuersequenz (AS) – ein Hochfrequenzpulszug (HFP, HFPM) zur Ansteuerung eines HF-Sendesystems (12) des Magnetresonanzbildgebungssystems (1) und ein zeitlich dazu passend auszuspielender Gradientenpulszug (GP, GPM) zur Ansteuerung eines Gradientensystems (4) des Magnetresonanzbildgebungssystems (1) vorgegeben wird, – der Gradientenpulszug (GP, GPM) einen vorgegebenen Selektionsgradientenpuls (SLP1, SLP2) umfasst, zu dem der Hochfrequenzpulszug (HP, HPM) einen hierzu zeitlich passenden Refokussierungspuls (HF1, HF2) beinhaltet, umfassend die Schritte: – Feststellen der Ausführbarkeit der Ansteuersequenz (AS) unter Nutzung eines Ausführbarkeitskriteriums (RB), insbesondere unter Berücksichtigung eines Refokussierungsflipwinkels (FWC), – Veränderung des Refokussierungspulses (HF1, HF2) und/oder des Selektionsgradientenpulses (SLP1) in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Feststellung der Ausführbarkeit der Ansteuersequenz (AS).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ausführbarkeitskriterium (RB) auf einem SAR-Belastungswert und/oder einem Hardwareparameter eines Magnetresonanzbildgebungssystems (1) basiert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Amplitudenwert (A1, A2, A3, A3‘) des zum Selektionsgradientenpuls (SLP1, SLP2) zeitlich passenden Refokussierungspulses (HF1, HF2) verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Verfahren mehrfach wiederholt wird, insbesondere solange, bis ein Abbruchkriterium erfüllt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Veränderung des Refokussierungspulses (HF1, HF2) und/oder des Selektionsgradientenpulses (SLP2) gemäß einer vorgegebenen Schrittweite erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Refokussierungsflipwinkel (FWC), der zu Feststellung der Ausführbarkeit herangezogen wird, unter Nutzung der Zeitdauer (T1) des Selektionsgradientenpulses (SLP1) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei einem Benutzer der Minimalwert des Refokussierungsflipwinkels (FWC) der Ansteuersequenz (AS) angezeigt wird und eine Benutzereingabe zur Verwendung des Refokussierungsflipwinkels (FWC) zur Ermittlung der Ansteuersequenz (AS) abgefragt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Mindestrefokussierungsflipwinkel (FWM) durch eine Benutzerabfrage übernommen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Dauer (T1) des Selektionsgradientenpulses (SLP1) unter Beibehaltung des Gradientenmoments des Selektionsgradientenpulses (SLP1) verändert wird.
Ansteuersequenz-Ermittlungssystem (22), mit – einer Eingangsschnittstelle (23) zur Übernahme einer Ansteuersequenz (AS) mit einem Hochfrequenzpulszug (HFP, HFPM) zur Ansteuerung eines HF-Sendesystems (12) des Magnetresonanzbildgebungssystems (1) und einem zeitlich dazu passend auszuspielenden Gradientenpulszug (GP, GPM) zur Ansteuerung eines Gradientensystems (4) des Magnetresonanzbildgebungssystems (1), wobei der Gradientenpulszug (GP, GPM) einen vorgegebenen Selektionsgradientenpuls (SLP1, SLP2) umfasst, zu dem der Hochfrequenzpulszug (HFP, HFPM) einen zeitlich passenden Refokussierungspuls (HF1, HF2) beinhaltet, – einer Kriteriumsquelle (26) zur Bereitstellung eines Ausführbarkeitskriteriums (RB), – einer Bewertungseinheit (24), welche dazu ausgebildet ist, die Ausführbarkeit einer Ansteuersequenz (AS), die unter Nutzung des Hochfrequenzpulszugs (HFP, HFPM) und des Gradientenpulszugs (GP, GPM) arbeitet, unter Nutzung des Ausführbarkeitskriteriums (RB) festzustellen, und – einer Modifikationseinheit (25), welche dazu ausgebildet ist den Refokussierungspuls (HF1, HF2) und/oder den Selektionsgradientenpuls (SLP1) in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Feststellung der Ausführbarkeit der Ansteuersequenz (AS) zu verändern.
Magnetresonanzbildgebungssystem (1) mit einem Ansteuersequenz-Ermittlungssystem (22) nach Anspruch 10.
Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher eines Ansteuersequenz-Ermittlungssystems (22) ladbar ist, mit Programmcodeabschnitten, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen, wenn das Programm in dem Ansteuersequenz-Ermittlungssystem (22) ausgeführt wird.