DE102013221062A1

DE102013221062A1 - Optimierung einer Magnetresonanz-Sequenz eines Magnetresonanzgeräts

Info

Publication number: DE102013221062A1
Application number: DE201310221062
Authority: DE
Inventors: David Grodzki; Björn Heismann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2015-04-23
Anticipated expiration: 2033-10-18
Also published as: US10012710B2; DE102013221062B4; US20150108981A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung einer Magnetresonanz-Sequenz eines Magnetresonanzgeräts, ein Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzgeräts, eine Sequenzoptimierungseinheit, ein Magnetresonanzgerät und ein Computerprogrammprodukt. Um eine vorteilhafte Optimierung der Zeiteinteilung einer Magnetresonanz-Sequenz anzugeben, wird vorgeschlagen, dass das Verfahren zur Optimierung einer Magnetresonanz-Sequenz eines Magnetresonanzgeräts folgende Schritte umfasst:
– Übernehmen einer Magnetresonanz-Sequenz, welche eine erste Zeitintervallmenge von einem oder mehreren ersten Zeitintervallen und eine zweite Zeitintervallmenge von einem oder mehreren zweiten Zeitintervallen umfasst, wobei die ersten Zeitintervalle der ersten Zeitintervallmenge bezüglich eines Optimierens der Zeitdauer unverändert zu belassen sind,
– automatisches Analysieren der Magnetresonanz-Sequenz zum Identifizieren der ersten Zeitintervalle der ersten Zeitintervallmenge und der zweiten Zeitintervalle der zweiten Zeitintervallmenge in der Magnetresonanz-Sequenz und
– automatisches Optimieren der Zeitdauer zumindest eines zweiten Zeitintervalls der zweiten Zeitintervallmenge.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Optimierung einer Magnetresonanz-Sequenz eines Magnetresonanzgeräts, ein Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzgeräts, eine Sequenzoptimierungseinheit, ein Magnetresonanzgerät und ein Computerprogrammprodukt.
In einem Magnetresonanzgerät, auch Magnetresonanztomographiesystem genannt, wird üblicherweise der zu untersuchende Körper einer Untersuchungsperson, insbesondere eines Patienten, mit Hilfe eines Hauptmagneten einem relativ hohen Hauptmagnetfeld, beispielsweise von 1,5 oder 3 oder 7 Tesla, ausgesetzt. Zusätzlich wird mit Hilfe einer Gradientenspuleneinheit ein Magnetfeldgradient angelegt. Über ein Hochfrequenzantenneneinheit werden dann mittels geeigneter Antenneneinrichtungen hochfrequente Hochfrequenz-Pulse, insbesondere Anregungspulse, ausgesendet, was dazu führt, dass die Kernspins bestimmter, durch diese Hochfrequenz-Pulse resonant angeregter Atome um einen definierten Flipwinkel gegenüber den Magnetfeldlinien des Hauptmagnetfelds verkippt werden. Bei der Relaxation der Kernspins werden Hochfrequenz-Signale, so genannte Magnetresonanz-Signale, abgestrahlt, die mittels geeigneter Hochfrequenzantennen empfangen und dann weiterverarbeitet werden. Aus den so akquirierten Rohdaten können schließlich die gewünschten Bilddaten rekonstruiert werden.
Für eine bestimmte Messung ist daher eine bestimmte Magnetresonanz-Sequenz, auch Pulssequenz genannt, auszusenden, welche aus einer Folge von Hochfrequenz-Pulsen, insbesondere Anregungspulsen und Refokussierungspulsen, sowie passend dazu koordiniert auszusendenden Gradientenschaltungen in verschiedenen Raumrichtungen besteht. Zeitlich passend hierzu müssen Auslesefenster gesetzt werden, welche die Zeiträume vorgeben, in denen die induzierten Magnetresonanz-Signale erfasst werden. Maßgeblich für die Bildgebung ist dabei insbesondere die Zeiteinteilung (das Timing) innerhalb der Magnetresonanz-Sequenz, das heißt in welchen zeitlichen Abständen und/oder in welcher zeitlichen Abfolge welche Hochfrequenz-Pulse und/oder Gradientenschaltungen aufeinander folgen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine vorteilhafte Optimierung der Zeiteinteilung einer Magnetresonanz-Sequenz anzugeben. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Optimierung einer Magnetresonanz-Sequenz eines Magnetresonanzgeräts, mit folgenden Schritten:

– Übernehmen einer Magnetresonanz-Sequenz, welche eine erste Zeitintervallmenge von einem oder mehreren ersten Zeitintervallen und eine zweite Zeitintervallmenge von einem oder mehreren zweiten Zeitintervallen umfasst, wobei die ersten Zeitintervalle der ersten Zeitintervallmenge bezüglich eines Optimierens der Zeitdauer unverändert zu belassen sind,
– automatisches Analysieren der Magnetresonanz-Sequenz zum Identifizieren der ersten Zeitintervalle der ersten Zeitintervallmenge und der zweiten Zeitintervalle der zweiten Zeitintervallmenge in der Magnetresonanz-Sequenz und
– automatisches Optimieren der Zeitdauer zumindest eines zweiten Zeitintervalls der zweiten Zeitintervallmenge.

Vorteilhafterweise wird eine an sich fertige, das heißt aussendebereite, aber im erfindungsgemäßen Verfahren noch optimierbare Magnetresonanz-Sequenz, übernommen. Diese Magnetresonanz-Sequenz umfasst typischerweise eine Hochfrequenz-Pulsmenge von einem oder mehreren Hochfrequenz-Pulsen, beispielsweise zumindest einen Anregungs- und/oder Refokussierungspuls, sowie eine Gradientenschaltungsmenge von einem oder mehreren Gradientenschaltungen, welche vorteilhafterweise zeitlich zu den Hochfrequenz-Pulsen koordiniert sind. Innerhalb der Magnetresonanz-Sequenz sind typischerweise die genauen Parameter der Hochfrequenz-Pulse, das heißt die zeitliche Lage und Form, exakt bestimmt. Ebenso sind typischerweise die einzelnen Gradientenschaltungen durch bestimmte Parameter wie zeitliche Länge, Amplitude und/oder Flankensteilheit exakt vorgegeben. Die Magnetresonanz-Sequenz und ihre Bildgebungsparameter ergeben sich dabei typischerweise aus der zu lösenden Bildgebungsaufgabe.
Eine Magnetresonanz-Sequenz wird typischerweise in Form von zeitlich aufeinanderfolgenden sequenziellen Zeitintervallen, auch Eventblocks genannt, an eine Steuereinheit übermittelt, welche dann beispielsweise die Hochfrequenzantenneneinheit zur Aussendung der einzelnen Hochfrequenz-Pulse und die Gradientenspuleneinheit zur Aussendung der einzelnen Gradientenschaltungen ansteuert. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt typischerweise die Übermittlung der Magnetresonanz-Sequenz an eine Sequenzoptimierungseinheit in Form von Zeitintervallen. Jedes Zeitintervall charakterisiert dabei in der Regel ein bestimmtes Ereignis, beispielsweise die Aussendung eines Fettsättigungspulses, eines bestimmten Spoilergradienten, einer bestimmten Repetition innerhalb einer Gradientenechosequenz usw. Dabei können die einzelnen Ereignisse unter Umständen aus mehreren Hochfrequenz-Pulsen oder geschalteten Auslesefenstern, sowie passend dazu geschalteten Gradientenschaltungen bestehen. Unter einem Schalten eines Auslesefensters ist hierbei typischerweise das Aktivieren einer Empfangseinrichtung für die Magnetresonanz-Signale, beispielsweise eines ADCs (Analog-Digital-Konverters), zu verstehen, der an Empfangsspulen des Magnetresonanzgeräts angekoppelt ist.
Vorzugsweise wird dabei vor der Ausführung im Magnetresonanzgerät, beispielsweise in einer Analyseeinheit, jedes ankommende Zeitintervall der Magnetresonanz-Sequenz zunächst zur Identifizierung von ersten Zeitintervallen und von zweiten Zeitintervallen analysiert. Vorzugsweise sind die zweiten Zeitintervalle der zweiten Zeitintervallmenge von den ersten Zeitintervallen der ersten Zeitintervallmenge zeitlich disjunkt. Die zweiten Zeitintervalle, welche ein veränderbares Zeitintervall enthalten, werden vorteilhafterweise zunächst bezüglich ihrer Zeitdauer optimiert, bevor sie zur Ausführung im Magnetresonanzgerät übermittelt werden. Die Optimierung der Zeitdauer eines Zeitintervalls kann dabei vorteilhafterweise eine Verkürzung der Zeitdauer des Zeitintervalls umfassen. Die Optimierung der Zeitdauer eines Zeitintervalls kann auch eine Verlängerung der Zeitdauer des Zeitintervalls umfassen, wenn die Zeitdauer des Zeitintervalls, beispielsweise aufgrund einer vorgegebenen Repetitionszeit, an eine Verkürzung der Zeitdauer eines anderen Zeitintervalls angepasst werden muss. Die ersten Zeitintervalle werden vorteilhafterweise unverändert weitergegeben. Es wird gegebenenfalls nur die Startzeit der ersten Zeitintervalle angepasst, dass die ersten Zeitintervalle wieder passend zeitlich koordiniert zu den zwischenzeitlich optimierten zweiten Zeitintervallen zur Ausführung im Magnetresonanzgerät. Eine Gradientensteuereinheit und/oder eine Hochfrequenzantennensteuereinheit können dann nacheinander die erstem Zeitintervalle und die optimierten zweiten Zeitintervalle in der passenden Reihenfolge ausspielen. Dazu können die Gradientensteuereinheit und/oder die Hochfrequenzantennensteuereinheit die entsprechenden Steuerbefehle an eine Hochfrequenzantenneneinheit und eine Gradientenspuleneinheit senden, so dass die gesamte optimierte Magnetresonanz-Sequenz in der richtigen zeitlichen Abfolge, mit einem gegenüber vor der Optimierung verbesserten Zeitaufteilung (Timing), ausgesendet wird.
Bei einer Anzahl von Magnetresonanz-Sequenzen, die in der klinischen Magnetresonanztomographie häufig verwendet werden, beispielsweise bei Spin-Echo-Sequenzen oder bei Turbo-Spin-Echo-Sequenzen, werden zusätzlich zu den für eine Ortskodierung notwendigen Gradientenschaltungen Gradientenspoilerschaltungen, kurz Spoiler, ausgespielt. Gradientenspoilerschaltungen, die beim paarweisen Auftreten teilweise auch Gradientencrusherschaltungen, kurz Crusher, genannt werden, werden typischerweise unmittelbar vor und/oder nach den eigentlichen Gradientenschaltungen von den gleichen Gradientenspulen ausgespielt. Die Gradientenspoilerschaltungen und/oder die Gradientencrusherschaltungen sorgen typischerweise dafür, dass zum Beispiel ungewollte Magnetresonanz-Signale, insbesondere Magnetresonanz-Signale, die einen freien Induktionszerfall (free-induction-decay) beschreiben, unterdrückt werden. Gerade solche Spoiler- und/oder Crusher-Gradienten können oft sehr kurz gewählt werden. Daher sind diejenigen Zeitintervalle, welche ausschließlich Spoiler- und/oder Crusher-Gradienten besonders vorteilhaft für eine Optimierung der Zeitdauer der Zeitintervalle geeignet. Diejenigen Zeitintervalle, welche Gradientenspoilerschaltungen und/oder Gradientencrusherschaltungen aufweisen, werden dann vorteilhafterweise als zweite Zeitintervalle identifiziert. Bei einer Verkürzung der Zeitdauer der Spoiler- und/oder Crusher-Gradienten wird typischerweise die Amplitude der Spoiler- und/oder Crusher-Gradienten angepasst.
Die vorgeschlagene Optimierung der Zeitdauer des zumindest einen zweiten Zeitintervalls bietet den Vorteil, dass die Zeiteinteilung, das Timing, der Magnetresonanz-Sequenz verbessert werden kann. So können beispielsweise Hochfrequenz-Pulse, welche zu einer Präparation der Magnetisierung im Messbereich dienen, beispielsweise Inversionspulse und/oder Sättigungspulse, mittels der Optimierung der Zeiteinteilung zeitlich kürzer vor Hochfrequenz-Pulsen erfolgen, welche zu einer Anregung der Magnetisierung im Messbereich dienen. Damit kann die Präparation der Magnetisierung während der Anregung der Magnetisierung ausgeprägter vorliegen, was zu einer Verbesserung der Bildqualität der mittels der optimierten Magnetresonanz-Sequenz aufgenommenen Magnetresonanz-Bilddaten führt. Weiterhin kann eine Zeitauslastung des Magnetresonanzgeräts während dem Aufnehmen der Magnetresonanz-Sequenz verbessert und/oder optimal ausgenutzt werden. Dies kann zu einer Verkürzung einer Messzeit der Magnetresonanz-Sequenz und somit zu einer Erhöhung des Patientenkomforts führen. Gleichzeitig wird die Leistung des Gradientensystems des Magnetresonanzgeräts während des Aufnehmens der Magnetresonanz-Sequenz vorteilhafterweise optimal ausgenutzt.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass das automatische Optimieren der Zeitdauer des zumindest einen zweiten Zeitintervalls ein erstes Optimierungskriterium umfasst, dass die optimierte Zeitdauer des zumindest einen zweiten Zeitintervalls minimiert wird. Vorteilhafterweise wird die optimierte Zeitdauer des zumindest einen zweiten Zeitintervalls unter dem im folgenden Abschnitt beschriebenen zweiten Optimierungskriterium einer Einhaltung einer maximal zulässigen Gradientenamplitude und/oder einer maximal zulässigen Slew-Rate von Gradientenschaltungen minimiert. Die Minimierung der optimierten Zeitdauer bietet die oben beschriebenen Vorteile, beispielsweise eine Verkürzung der Messzeit der Magnetresonanz-Sequenz.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Magnetresonanz-Sequenz eine Gradientenschaltungsmenge von einer oder mehreren Gradientenschaltungen umfasst, wobei das automatische Optimieren der Zeitdauer des zumindest einen zweiten Zeitintervalls ein zweites Optimierungskriterium umfasst, dass eine Anpassung der Gradientenschaltungen der Gradientenschaltungsmenge, welche gemäß der Magnetresonanz-Sequenz während des zumindest einen zweiten Zeitintervalls erfolgen sollen, an die optimierte Zeitdauer des zumindest einen zeitlich optimierten zweiten Zeitintervalls unter Einhaltung von Systemspezifikationsparametern möglich ist. Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Systemspezifikationsparameter eine maximal zulässige Gradientenamplitude und/oder eine maximal zulässige Slew-Rate. Bei den Systemspezifikationsparametern kann es sich somit um eine für das jeweilige Magnetresonanzgerät maximal zulässige Gradientenamplitude und/oder eine maximal zulässige Slew-Rate handeln. Die Gradientenschaltungen sind typischerweise über ihre Gradientenamplitude, die Zeitdauer der Gradientenschaltung und über die Flankensteilheit, die 1. Ableitung der Form dG/dt der Gradientenschaltung, üblicherweise auch als „Slew-Rate“ oder Anstiegsrate bezeichnet, definiert. Vorzugsweise werden die maximal zulässige Gradientenamplitude und Slew-Rate der Gradientenschaltungen, welche gemäß der Magnetresonanz-Sequenz während des zumindest einen zweiten Zeitintervalls erfolgen sollen, gewählt und dann unter diesen Bedingungen die optimierte Zeitdauer des zumindest einen zweiten Zeitintervalls so kurz wie möglich gewählt. Dabei wird vorteilhafterweise beachtet, dass das im Folgenden beschriebene Anpassen der Gradientenschaltungen unter Beachtung der Anpassungskriterien des Festhaltens eines Gradientenschaltungsmoments und/oder von Randwerten der Gradientenamplitude möglich ist.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Magnetresonanz-Sequenz eine Gradientenschaltungsmenge von einer oder mehreren Gradientenschaltungen umfasst, wobei in einem weiteren Verfahrensschritt ein automatisches Anpassen der Gradientenschaltungen der Gradientenschaltungsmenge, welche gemäß der Magnetresonanz-Sequenz während des zumindest einen zweiten Zeitintervalls erfolgen sollen, an die optimierte Zeitdauer des zumindest einen zeitlich optimierten zweiten Zeitintervalls durchgeführt wird. Das automatische Anpassen der Gradientenschaltungen, welche gemäß der Magnetresonanz-Sequenz während des zumindest einen zweiten Zeitintervalls erfolgen sollen, an die optimierte Zeitdauer des zumindest einen zeitlich optimierten zweiten Zeitintervalls ist typischerweise nötig und/oder vorteilhaft, da die ursprünglichen, nicht optimierten, Gradientenschaltungen möglicherweise nicht in das verkürzte Zeitintervall zeitlich passen und/oder nicht auf die optimierte Zeitdauer des Zeitintervalls abgestimmt sind.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass das automatische Anpassen der Gradientenschaltungen unter dem Anpassungskriterium durchgeführt wird, dass das Gradientenschaltungsmoment konstant gehalten wird. Das Gradientenschaltungsmoment (auch kurz „Moment“ genannt) ist typischerweise durch das Integral der Amplitude der Gradientenschaltung über die Zeit, insbesondere über die Zeitdauer des zumindest einen zweiten Zeitintervalls, und/oder als die Fläche unter der Gradientenschaltung bezüglich des zumindest einem Zeitintervalls definiert. In vielen Fällen ist es wichtig, dass die angepassten Gradientenschaltungen ein bestimmtes Moment aufweisen. Dabei kann, je nachdem, ob die Gradientenschaltung positiv oder negativ ist, das Moment auch entsprechend positiv oder negativ sein. Beispielsweise weisen auch Spoiler- oder Crushergradientenschaltungen, damit sie Magnetresonanz-Signale sicher unterdrücken, jeweils ein genau bestimmtes Spoiler- oder Crusher-Moment auf. Daher wird bei der Anpassung der Form einer Gradientenschaltung vorzugsweise dafür gesorgt, dass das Moment der Gradientenschaltung konstant gehalten wird. Ebenso können die beschriebenen Anpassungskriterien der Gradientenschaltungen als Optimierungskriterien für eine mögliche später beschriebene Optimierung von Gradientenschaltungen verwendet werden.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass das automatische Anpassen der Gradientenschaltungen unter dem Anpassungskriterium durchgeführt wird, dass die Gradientenamplitude der Gradientenschaltungen an Fixpunkten konstant gehalten wird, wobei die Fixpunkte Randwerte an Zeitintervallgrenzen des zumindest einen zweiten Zeitintervalls zu angrenzenden ersten Zeitintervallen der ersten Zeitintervallmenge umfassen. Dabei können auch bestimmte Fixpunkte innerhalb des zumindest einen zweiten Zeitintervalls vorgegeben werden, beispielsweise die Erreichung eines Amplitudenwerts von Null zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt. Durch das Festhalten der Gradientenamplitude an Fixpunkten wird vorteilhafterweise dafür gesorgt, dass es keine Sprünge der Gradientenamplituden der angepassten Gradientenschaltungen gibt und die Form der angepassten Gradientenschaltung so gewählt wird, dass sie über Zeitintervallgrenzen hinweg und/oder über Grenzen zwischen ersten Zeitintervallen und zweiten Zeitintervallen hinweg stetig durchlaufen. Vorteilhafterweise wird außerdem darauf geachtet, dass an diesen Randwerten auch die erste Ableitung der Amplitude der Gradientenschaltung zu dem entsprechenden Grenzwert des angrenzenden ersten Zeitintervalls Null ist, so dass ein gleichmäßiger Übergang der Gradientenamplitude ohne Kanten erreicht wird. Das gerade beschriebene Anpassungskriterium kann bei einer später beschriebenen Optimierung von Gradientenschaltungen als Optimierungskriterium verwendet werden.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass während des automatischen Analysierens der Magnetresonanz-Sequenz ein bestimmtes Zeitintervall innerhalb der Magnetresonanz-Sequenz zumindest dann als ein erstes Zeitintervall identifiziert wird, wenn gemäß der Magnetresonanz-Sequenz in dem bestimmten Zeitintervall zumindest eines der folgenden Ereignisse erfolgen soll:

– Aussenden eines Hochfrequenz-Pulses. Wird gleichzeitig ein Hochfrequenz-Puls ausgesendet, so ist davon auszugehen, dass die Parameter, insbesondere die Zeitdauer, des Hochfrequenz-Pulses auf eine gewünscht Anregung der Spins im Bildgebungsbereich abgestimmt sind. Daher kann eine Veränderung der Zeitdauer eines Zeitintervalls mit einem Hochfrequenz-Puls typischerweise zu einer Verfälschung der Sequenz führen. Das Aussenden eines Hochfrequenz-Pulses ist weiterhin gerade deswegen vorteilhaft, ein Zeitintervall als erstes Zeitintervall zu identifizieren, da zum Aussenden des Hochfrequenz-Pulses typischerweise gleichzeitig geschaltene Gradientenschaltungen gehören. Die gleichzeitig geschalteten Gradienten dienen typischerweise einer Kodierung, dass der Hochfrequenz-Puls auf ein bestimmtes räumliches Volumen wirkt. Eine Veränderung der Zeitdauer des Aussendens des Hochfrequenz-Pulses würde zu einer Veränderung der Gradientenamplitude und somit möglicherweise zu einer Verfälschung der Magnetresonanz-Sequenz führen.
– Auslesen von Rohdaten, das heißt typischerweise das Setzen eines Auslesefensters und/oder das Empfangsbereitschalten eines ADCs. Auch hier ist die Zeitdauer des Auslesefensters typischerweise festgelegt und auf andere Elemente der Magnetresonanz-Sequenz vorteilhaft abgestimmt. Daher führt eine Veränderung der Zeitdauer eines Zeitintervalls mit einem Auslesen von Rohdaten typischerweise zu einer Verfälschung der Sequenz. Das Auslesen von Rohdaten ist weiterhin gerade deswegen vorteilhaft, ein Zeitintervall als erstes Zeitintervall identifizieren, da zum Auslesen der Rohdaten typischerweise gleichzeitig geschaltete Gradientenschaltungen gehören. Die gleichzeitig geschalteten Gradientenschaltungen dienen typischerweise einer Kodierung, aus welchem räumlichen Bereich die Magnetresonanzsignale empfangen werden. Eine Veränderung der Zeitdauer des Auslesens der Rohdaten würde zu einer Veränderung der Gradientenamplitude und somit möglicherweise zu einer Verfälschung der Magnetresonanz-Sequenz führen.
– Schalten einer Flusskompensationsgradientenschaltung. Diese besteht typischerweise aus zwei betragsgleichen Gradientenschaltungsmomenten unterschiedlichen Vorzeichens. Würde diese Gradientenschaltung in ihrer Zeitdauer verändert, kann die Flusskompensation zerstört werden. Daher kann eine Veränderung der Zeitdauer eines Zeitintervalls mit einer Flusskompensationsgradientenschaltung typischerweise zu einer Verfälschung der Sequenz führen.
– Schalten einer Diffusionsgradientenschaltung. Auch diese Diffusionsgradientenschaltungen dienen typischerweise dazu, über ganz bestimmte Zeitintervalle eine definierte Gradientenamplitude anzulegen, um so eine bestimmte Kodierung des Signals zu erreichen. Daher kann eine Veränderung der Zeitdauer eines Zeitintervalls mit einer Diffusionsgradientenschaltung typischerweise zu einer Verfälschung der Sequenz führen.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Identifizieren eines Zeitintervalls innerhalb der Magnetresonanz-Sequenz als erstes Zeitintervall oder als zweites Zeitintervall mittels zumindest einer der folgenden Verfahrensweisen erfolgt:

– Analyse der Hochfrequenz-Puls-Sendezeiten,
– Analyse der Auslese-Zeiten, und
– Analyse der Form der Gradientenschaltungen beispielsweise, indem diese mit vorgegebenen Muster-Formen für bestimmte nicht veränderbare Gradientenschaltungen verglichen werden. Entspricht eine Gradientenschaltung dieser Muster-Form, kann dies ein Hinweis darauf sein, dass es sich um eine solche zu einem ersten Zeitintervall gehörende Gradientenschaltung handelt;
– Analyse von in einem zu einer Gradientenschaltung gehörenden Parametersatz enthaltenen Bezeichnern; beispielsweise von Namen, Flags usw., die anzeigen, dass es sich bei der nachfolgenden Gradientenschaltung in dem betreffenden Zeitintervall um eine Gradientenschaltung handelt, deren Zeitdauer nicht verändert werden darf. Damit wird das zu der Gradientenschaltung gehörende Zeitintervall typischerweise von einer Analyseeinheit als erstes Zeitintervall identifiziert. Alternativ können aber auch die Parameter über eine Anstiegszeit, die nach einer bestimmten Zeit zu erreichende maximale Amplitude, die Dauer einer Plateauzeit, in der die Amplitude konstant gehalten wird, sowie eine Abstiegszeit enthalten sein, um die Gradientenschaltung komplett zu definieren. Das Zeitintervall und/oder der Zeitintervall-Parametersatz kann auch eine Angabe enthalten, ob das Zeitintervall eine nicht veränderbare Gradientenschaltung enthält. Auch können das Zeitintervall und/oder der Zeitintervall-Parametersatz eine Kodierung und/oder Bezeichnung enthalten, was für eine Gradientenschaltung, beispielsweise eine Flusskompensationsgradientenschaltung oder eine Diffusionsgradientenschaltung, das Zeitintervall enthält.

Es ist im Übrigen auch möglich, dass nicht nur die oben genannten Gradientenschaltungstypen das dazugehörige Zeitintervall als erstes Zeitintervall definieren, sondern dass je nach Bedarf noch weitere Gradientenschaltungen oder Gradientenschaltungstypen ein erstes Zeitintervall, möglicherweise für eine spezielle Magnetresonanz-Sequenz, definieren. Dafür kann beispielsweise die Analyseeinheit entsprechend eingestellt werden, um solche definierten weiteren Gradientenschaltungen zu identifizieren. Hierfür können in den Zeitintervall-Parametersätzen beispielsweise entsprechende Bezeichner für diese Gradientenschaltungen gesetzt werden. Die vorhergehend genannten bevorzugten Varianten zeigen, dass es mit – in der Regel relativ einfachen – Mitteln möglich ist, die ersten Zeitintervalle zu identifizieren und dann die verbleibenden zweiten Zeitintervalle zu optimieren. Insbesondere können solche ersten Zeitintervalle in den Gradientenschaltungen relativ einfach von zeitlich optimierbaren Gradientenschaltungen, beispielsweise Gradientenspoilerschaltungen, unterschieden werden.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass während des automatischen Analysierens der Magnetresonanz-Sequenz ein bestimmtes Zeitintervall innerhalb der Magnetresonanz-Sequenz zumindest dann als ein erstes Zeitintervall identifiziert wird, wenn gemäß der Magnetresonanz-Sequenz eine Änderung der Zeitdauer des bestimmten Zeitintervalls zu einer Änderung einer Echozeit und/oder einer Änderung einer Repetitionszeit der Magnetresonanz-Sequenz führt. Unter der Echozeit wird typischerweise ein Maß verstanden, welches die Zeit charakterisiert, welche zwischen dem Anregen einer Magnetisierung und einem darauf folgenden Auslesen von Magnetresonanz-Signalen, insbesondere zum Zeitpunkt eines Signalmaximums, vergeht. Wenn die Magnetresonanz-Sequenz eine Refokussierung einer Magnetisierung in einem Messvolumen mittels Refokussierungspulsen vorsieht, kann unter der Echozeit ein Maß verstanden werden, welches das Zweifache der Zeit charakterisiert, welche zwischen einer Anregung der Magnetisierung mittels Anregungspulsen und einem Refokussieren der Magnetisierung mittels der Refokussierungspulse vergeht. Unter der Repetitionszeit wird typischerweise ein Maß verstanden, welches eine Zeit charakterisiert, welche zwischen zwei Anregungspulsen der Magnetresonanz-Sequenz vergeht. Je nach Einstellungen der Magnetresonanz-Sequenz und/oder Vorgaben eines Benutzers (siehe unten) kann bei einer Magnetresonanz-Sequenz eine feste Echozeit und/oder Repetitionszeit vorgegeben werden. Beispielsweise kann eine Verkürzung der Zeitdauer des Zeitintervalls zwischen einer Anregung der Magnetisierung im Messbereich und eines Auslesens der Magnetresonanz-Signale aus dem Messbereich eine Änderung der Echozeit bedingen und somit die mittels der Magnetresonanz-Sequenz aufgenommenen Bilddaten verfälschen. Daher ist das Kriterium des Festhaltens der Echozeit und/oder Repetitionszeit zum Identifizieren eines Zeitintervalls als erstes Zeitintervall vorteilhaft.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Magnetresonanzgerät eine Eingabeeinheit umfasst und das Optimieren der Magnetresonanz-Sequenz in Abhängigkeit einer Eingabe mittels der Eingabeeinheit durch einen Benutzer durchgeführt wird. Der Benutzer kann dann beispielsweise nach dem Auswählen der Magnetresonanz-Sequenz ein Auswahlfeld (eine Checkbox) mittels der Eingabeeinheit aktivieren. Die Aktivierung des Auswahlfeldes wird dann typischerweise dazu führen, dass ein automatisches Optimieren der Zeitdauer der zweiten Zeitintervalle der Magnetresonanz-Sequenz mittels einer Sequenzoptimierungseinheit durchgeführt wird. Somit hat der Benutzer die Möglichkeit, zu entscheiden, wann er eine Optimierung der Zeitdauer der zweiten Zeitintervalle wünscht. Dies wird typischerweise dann der Fall sein, wenn der Benutzer eine leichte Erhöhung der Lautstärke des Magnetresonanzgeräts in Kauf nimmt, um eine verbesserte Ausnutzung der Gradientenleistung während der Aufnahme von Magnetresonanz-Bildern mittels der optimierten Magnetresonanz-Sequenz und/oder eine Verkürzung der Messzeit zu ermöglichen. Die durch das Optimieren der Magnetresonanz-Sequenz verursachten Änderungen an der Magnetresonanz-Sequenz können dem Benutzer zur Bestätigung vorgeschlagen werden. Der Benutzer kann für die Magnetresonanz-Sequenz eine feste Echozeit und/oder Repetitionszeit vorgeben. Er kann auch einen Minimalen-Echozeitmodus und/oder einen Minimalen-Repetitionszeitmodus auswählen, bei welchem dann die Zeitdauer des zumindest einen zweiten Zeitintervalls derart minimiert wird, dass die Magnetresonanz-Sequenz eine minimale Echozeit und/oder Repetitionszeit aufweist. Je nach gewähltem Modus des Benutzers können auch verschiedene Kriterien zum Identifizieren eines Zeitintervalls als erstes oder zweites Zeitintervall vorliegen. Beispielsweise wird im Minimalen-Echozeitmodus typischerweise ein Zeitintervall auch dann als zweites Zeitintervall identifiziert, wenn gemäß der Magnetresonanz-Sequenz eine Änderung der Zeitdauer des bestimmten Zeitintervalls zu einer Verkürzung einer Echozeit der Magnetresonanz-Sequenz führt. Je nach gewähltem Modus des Benutzers können auch verschiedene Optimierungskriterien für die Optimierung des zumindest einen zweiten Zeitintervalls vorliegen.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Magnetresonanz-Sequenz eine Gradientenschaltungsmenge von einer oder mehreren Gradientenschaltungen umfasst, wobei ein automatisches Optimieren von zumindest einer Gradientenschaltung der Gradientenschaltungsmenge erfolgt.
Vorteilhafterweise erfolgt zunächst ein Optimieren der Zeitdauer zumindest eines zweiten Zeitintervalls, danach möglicherweise ein Anpassen der Gradientenschaltungen während des zumindest einen zweiten Zeitintervalls an die optimierte Zeitdauer des zumindest einen zweiten Zeitintervalls und danach ein Optimieren von zumindest einer Gradientenschaltung der Gradientenschaltungsmenge. Es ist allerdings auch eine andere zeitliche Abfolge der Optimierungen und/oder Anpassungen möglich. Die Optimierung der Zeitdauer des zumindest einen zweiten Zeitintervalls und das Optimieren der zumindest einen Gradientenschaltung der Gradientenschaltungsmenge kann dabei unabhängig voneinander erfolgen. Insbesondere können die Optimierungen der Zeitdauer und der Gradientenschaltungen in verschiedenen Zeitintervallen der Magnetresonanz-Sequenz erfolgen. Das automatische Optimieren von zumindest einer Gradientenschaltung der Gradientenschaltungsmenge ist dabei selbstverständlich optional. Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann auch nur ein automatisches Optimieren der Zeitdauer zumindest eines zweiten Zeitintervalls der zweiten Zeitintervallmenge und kein Optimieren von zumindest einer Gradientenschaltung der Gradientenschaltungsmenge umfassen.
Der Optimierung zumindest einer Gradientenschaltung der Gradientenschaltungsmenge liegt jedoch die Überlegung zugrunde, dass während einer Magnetresonanz-Sequenz die Gradientenspulen der Gradientenspuleneinheit, über die die Gradientenschaltungen ausgesandt werden, häufig und schnell umgeschaltet werden. Da die Zeitvorgaben innerhalb einer Magnetresonanz-Sequenz meist sehr strikt sind und zudem die Gesamtdauer einer Magnetresonanz-Sequenz, die die Gesamtdauer einer Magnetresonanz-Untersuchung bestimmt, möglichst gering gehalten werden muss, müssen zum Teil Gradientenstärken um die 40 mT/m und Slew-Rates von bis zu 200 mT/m/ms erreicht werden. Insbesondere trägt eine derart hohe Flankensteilheit zu den bekannten Lärmerscheinungen während des Schaltens der Gradienten bei. Wirbelströme mit anderen Komponenten des Magnetresonanzgeräts, insbesondere dem Hochfrequenzschirm, sind ein Grund für diese Lärmbelästigungen. Daneben führen steile Flanken der Gradienten zu einem höheren Energieverbrauch und stellen zudem höhere Anforderungen an die Gradientenspulen und die weitere Hardware. Die sich schnell ändernden Gradientenfelder führen zu Verzerrungen und Schwingungen in den Gradientenspulen und zur Übertragung dieser Energien an das Gehäuse. Durch Erwärmung der Spulen und die weiteren Komponenten kann es zudem zu einem hohen Helium-Boil-Off kommen.
Wird eine Optimierung zumindest einer Gradientenschaltung der Gradientenschaltungsmenge durchgeführt, erfolgt auch für die Optimierung der Gradientenschaltung wie für die Optimierung der Zeitdauer eine automatische Analyse der Magnetresonanz-Sequenz, um Fixpunkt-Zeitintervalle in der Magnetresonanz-Sequenz zu identifizieren, die bezüglich der Optimierung der Gradientenschaltungen unverändert zu belassen sind, und um veränderbare Zeitintervalle in der Magnetresonanz-Sequenz zu identifizieren, die bezüglich der Gradientenschaltungen optimiert werden dürfen. Unter Fixpunkt-Zeitintervallen sind hierbei einzelne zeitliche Punkte oder Zeitintervalle zu verstehen, bei denen die aktuellen Amplituden der Gradientenschaltungen unveränderbar feststehen müssen, damit die Gradienten ihre bestimmungsgemäße Funktion weiter erfüllen können. Hierzu zählen beispielsweise Schichtselektionsgradienten oder Gradienten während der Auslesefenster, die dazu dienen, eine bestimmte Kodierung zu einem bestimmten Zeitpunkt zu erreichen. Insbesondere sind die Fixpunkt-Zeitintervalle eine Teilmenge der bereits erwähnten ersten Zeitintervalle. Vorteilhafterweise wird während des automatischen Analysierens der Magnetresonanz-Sequenz ein bestimmtes Zeitintervall innerhalb der Magnetresonanz-Sequenz zumindest dann als ein Fixpunkt-Zeitintervall identifiziert, wenn gemäß der Magnetresonanz-Sequenz in dem bestimmten Zeitintervall zumindest eines der folgenden Ereignisse erfolgen soll:

– Aussenden eines Hochfrequenz-Pulses,
– Auslesen von Rohdaten,
– Schalten einer Flusskompensationsgradientenschaltung,
– Schalten einer Diffusionsgradientenschaltung, und
– Schalten einer Anklopf-Gradientenschaltung.

Neben diesen unveränderbaren einzelnen Punkten oder Zeitintervallen, an denen ein bestimmter Gradient einen ganz bestimmten Wert haben muss, gibt es typischerweise dazwischenliegende veränderbare Zeitintervalle. In diesen sind typischerweise Gradientenschaltungen ganz oder teilweise angeordnet, die zwar auch eine bestimmte Funktion erfüllen, bei denen es aber nicht so darauf ankommt, dass genau die Zeitvorgaben eingehalten werden und/oder zu einem ganz exakten Zeitpunkt eine bestimmte Amplitude vorliegt. Oftmals kommt es lediglich darauf an, dass bis zu einem bestimmten Zeitpunkt eine vorgegebene Amplitude erreicht wird, dass ab einem bestimmten Zeitpunkt eine vorgegebene Amplitude heruntergefahren wird oder dass innerhalb eines breiteren Zeitintervalls zumindest ein bestimmtes Moment erreicht wird. In diesen veränderbaren Zeitintervallen können die Gradientenschaltungsformen im Prinzip unter Beachtung bestimmter Randbedingungen, beispielsweise des Festhaltens des Gradientenschaltungsmoments und/oder der Gradientenamplitude an Randwerten der veränderbaren Zeitintervalle, verändert werden, so dass diese Zeitintervalle für eine Optimierung zur Verfügung stehen. Insbesondere sind die zweiten Zeitintervalle eine Teilmenge der veränderbaren Zeitintervalle, da für die zweiten Zeitintervalle beispielsweise noch zusätzliche Kriterien gelten können, wie beispielsweise das Verhindern einer Änderung einer Echozeit und/oder Repetitionszeit.
Das automatische Optimieren von Gradientenschaltungen in den veränderbaren Zeitintervallen erfolgt typischerweise nach einem vorgegebenen Optimierungskriterium. Dabei kann prinzipiell ein beliebiges Optimierungskriterium vorgegeben werden. Beispielsweise kann bei einer Variante im Rahmen der Erfindung eine Optimierung dahingehend erfolgen, dass die Kodierung durch die Gradientenschaltungen so schnell wie möglich erfolgt, um beispielsweise Flussartefakte durch sich bewegende Substanzen, zum Beispiel Blutfluss, zu minimieren.
Bei einer weiteren Variante erfolgt z.B. eine Optimierung zur Geräuschreduzierung. Hierzu kann besonders bevorzugt in den veränderbaren Zeitintervallen automatisch die erste Ableitung einer Form der Gradientenschaltungen optimiert werden. Der Gradientenverlauf in den zweiten Zeitintervallen wird beispielsweise so optimiert, dass unter bestimmten Randbedingungen eine möglichst geringe Slew-Rate eingehalten wird, da diese ja zu besonders lauten Geräuschen führt. Mit anderen Worten, der Optimierungsschritt erfolgt im Hinblick auf eine möglichst hohe Geräuschminderung, indem die Gradientenschaltungsform hinsichtlich der Minimierung der ersten Ableitung der Funktion, welche die Form vorgibt, optimiert wird. Zusätzlich können dabei aber auch Amplituden der Gradientenschaltungen minimiert werden. Besonders bevorzugt wird der Gradientenverlauf dann bei der Optimierung geglättet, da auf diese Weise eine besonders gute Geräuschreduzierung erreicht wird.
Ganz besonders bevorzugt werden innerhalb eines veränderbaren Zeitintervalls bei der Optimierung mehrere aneinandergrenzende Gradientenschaltungen zu einer gemeinsamen durchgehenden Gradientenschaltungen zusammengefasst. Hierdurch bietet sich ein besonderer Vorteil gegenüber den nicht optimierten Gradientenschaltungen, indem eben nicht die Gradientenamplitude unnötigerweise auf einen Wert von Null reduziert wird, nur um anschließend mit einer entsprechend steilen Flanke wieder anzusteigen, um die nächste Gradientenschaltung zu formen.
Dabei werden vorteilhafterweise jeweils die Formen in den einzelnen Gradientenrichtungen separat optimiert, das heißt es wird in jeder Gradientenrichtung, beispielsweise x-, y-, z-Richtung und/oder Schichtselektionsrichtung, Phasenkodierrichtung und Ausleserichtung, die Form und/oder der Gradientenverlauf separat betrachtet und optimiert. Als besonders effektiv hat sich herausgestellt, ein sogenanntes Spline-Interpolationsverfahren zu verwenden. Ganz besonders bevorzugt wird ein Verfahren vierter Ordnung verwendet. In einer Spline-Interpolation werden typischerweise gegebene Stützstellen, im vorliegenden Fall also beispielsweise die Fixpunkte, mit Hilfe stückweise stetiger Polynome, sogenannten Splines, interpoliert.
Durch die Optimierung der Gradientenschaltungen ergeben sich typischerweise folgende Vorteile: Erfolgt beispielsweise eine Optimierung hinsichtlich der ersten Ableitung der Form und/oder ein Zusammenfassen von mehreren Gradientenschaltungen, so wird zum einen eine deutliche Reduzierung der verwendeten Slew-Rate und damit eine geringere Beanspruchung des Gradientensystems erreicht. Damit gehen ein geringerer Stromverbrauch, eine geringere Erwärmung der Gradientenspulen und damit auch ein verringerter Helium-Boil-Off einher. Weiterhin ergeben sich vorteilhafterweise daraus neue Möglichkeiten zur Erstellung von kosteneffektiveren Gradientenspulen. Außerdem wird typischerweise eine deutlich geringere Lärmentwicklung während der Untersuchung erreicht.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Magnetresonanz-Sequenz eine Gradientenschaltungsmenge von einer oder mehreren Gradientenschaltungen umfasst, wobei zum Abschluss einer Optimierung und/oder Anpassung zumindest einer Gradientenschaltung der Gradientenschaltungsmenge die zumindest eine optimierte und/oder angepasste Gradientenschaltung auf die Einhaltung von Systemspezifikationsparametern überprüft wird. Systemspezifikationsparameter umfassen vorzugsweise wieder eine maximal zulässige Gradientenamplitude und/oder eine maximal zulässige Slew-Rate. Vorzugsweise kann unabhängig davon, wie die Optimierung und/oder Anpassung der Gradientenschaltung erfolgt, die zumindest eine Gradientenschaltung zum Abschluss der Optimierung und/oder Anpassung der Gradientenschaltung auf die Einhaltung der bestimmten Systemspezifikationsparameter geprüft werden. Es kann auch jede Gradientenschaltung der Gradientenschaltungsmenge überprüft werden. Werden aus irgendwelchen Gründen die Systemspezifikationsparameter nicht eingehalten, beispielsweise die maximal zulässige Gradientenamplitude und/oder die maximal zulässige Slew-Rate überschritten, so wird die optimierte und/oder angepasste Gradientenschaltung typischerweise nicht verwendet. In diesem Fall wird vorzugsweise die optimierte und/oder angepasste Gradientenschaltung in dem Zeitintervall wieder durch die ursprüngliche Gradientenschaltung ersetzt und/oder die optimierte Zeitdauer des Zeitintervalls wieder auf die ursprüngliche Zeitdauer zurückgesetzt.
Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines Magnetresonanzgeräts wird zunächst in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Optimierung einer Magnetresonanz-Sequenz eines Magnetresonanzgeräts eine Magnetresonanz-Sequenz optimiert und dann das Magnetresonanzgerät unter Nutzung der optimierten Magnetresonanz-Sequenz betrieben. Während der Messung, das heißt wenn ein Patient in einem Patientenaufnahmebereich der Anlage liegt, kann dann, bei entsprechend gewähltem Optimierungskriterium, eine verbesserte Ausnutzung der Gradientenleistung und/oder eine verkürzte Messdauer auftreten. Die Optimierung kann vorzugsweise online beim oder direkt vor dem Ausspielen der Magnetresonanz-Sequenz durchgeführt werden.
Die erfindungsgemäße Sequenzoptimierungseinheit zur Optimierung einer Magnetresonanz-Sequenz eines Magnetresonanzgeräts weist eine Recheneinheit auf, welche dazu ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Die Sequenzoptimierungseinheit ist somit dazu ausgebildet, ein Verfahren zur Optimierung einer Magnetresonanz-Sequenz eines Magnetresonanzgeräts auszuführen.
Dafür umfasst die Sequenzoptimierungseinheit eine Eingangsschnittstelle, welche dazu ausgebildet ist, ein Übernehmen einer Magnetresonanz-Sequenz durchzuführen, wobei die Magnetresonanz-Sequenz eine erste Zeitintervallmenge von einem oder mehreren ersten Zeitintervallen und eine zweite Zeitintervallmenge von einem oder mehreren zweiten Zeitintervallen umfasst, wobei die ersten Zeitintervalle der ersten Zeitintervallmenge bezüglich eines Optimierens der Zeitdauer unverändert zu belassen sind.
Weiterhin umfasst die Sequenzoptimierungseinheit eine Analyseeinheit, welche dazu ausgebildet ist, ein automatisches Analysieren der Magnetresonanz-Sequenz zum Identifizieren der ersten Zeitintervalle der ersten Zeitintervallmenge und der zweiten Zeitintervalle der zweiten Zeitintervallmenge in der Magnetresonanz-Sequenz durchzuführen.
Weiterhin umfasst die Sequenzoptimierungseinheit eine Zeitdauer-Optimierungseinheit, welche dazu ausgebildet ist, ein automatisches Optimieren der Zeitdauer zumindest eines zweiten Zeitintervalls der zweiten Zeitintervallmenge durchzuführen.
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sequenzoptimierungseinheit sind analog zu den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet. Die Optimierung der Magnetresonanz-Sequenz mittels der erfindungsgemäßen Sequenzoptimierungseinheit kann zu einer verbesserten Ausnutzung der Gradientenleistung und/oder eine verkürzte Messdauer führen. Die Sequenzoptimierungseinheit kann weitere Steuerungskomponenten aufweisen, welche zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens nötig und/oder vorteilhaft sind. Auch kann die Sequenzoptimierungseinheit dazu ausgebildet sein, Steuerungssignale an ein Magnetresonanzgerät zu senden und/oder Steuerungssignale zu empfangen und/oder zu verarbeiten, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Vorzugsweise ist die Sequenzoptimierungseinheit Teil der Steuereinheit des Magnetresonanzgeräts und vorzugsweise relativ eng dem Hochfrequenzantenneneinheit und/oder dem Gradientenspuleneinheit vorgeschaltet. Auf einer Speichereinheit der Sequenzoptimierungseinheit können Computerprogramme und weitere Software gespeichert sein, mittels derer ein Prozessor der Sequenzoptimierungseinheit einen Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens automatisch steuert und/oder ausführt.
Das erfindungsgemäße Magnetresonanzgerät weist eine Sequenzoptimierungseinheit auf. Damit ist das erfindungsgemäße Magnetresonanzgerät dazu ausgebildet, mit der Sequenzoptimierungseinheit ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Die Sequenzoptimierungseinheit kann in das Magnetresonanzgerät integriert sein. Die Sequenzoptimierungseinheit kann auch separat von dem Magnetresonanzgerät installiert sein. Die Sequenzoptimierungseinheit kann mit dem Magnetresonanzgerät verbunden sein. Die Optimierung der Magnetresonanz-Sequenz mittels des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts kann zu einer verbesserten Ausnutzung der Gradientenleistung und/oder eine verkürzte Messdauer führen.
Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt ist direkt in einen Speicher einer programmierbaren Recheneinheit eines Magnetresonanzgeräts ladbar und weist Programmcode-Mittel auf, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Recheneinheit des Magnetresonanzgeräts ausgeführt wird. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren schnell, identisch wiederholbar und robust ausgeführt werden. Das Computerprogrammprodukt ist so konfiguriert, dass es mittels der Recheneinheit die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführen kann. Die Recheneinheit muss dabei jeweils die Voraussetzungen wie beispielsweise einen entsprechenden Arbeitsspeicher, eine entsprechende Grafikkarte oder eine entsprechende Logikeinheit aufweisen, so dass die jeweiligen Verfahrensschritte effizient ausgeführt werden können. Das Computerprogrammprodukt ist beispielsweise auf einem computerlesbaren Medium gespeichert oder auf einem Netzwerk oder Server hinterlegt, von wo es in den Prozessor einer lokalen Recheneinheit geladen werden kann, der mit dem Magnetresonanzgerät direkt verbunden oder als Teil des Magnetresonanzgeräts ausgebildet sein kann. Weiterhin können Steuerinformationen des Computerprogrammprodukts auf einem elektronisch lesbarer Datenträger gespeichert sein. Die Steuerinformationen des elektronisch lesbaren Datenträgers können derart ausgestaltet sein, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Recheneinheit eines Magnetresonanzgeräts ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführen. Beispiele für elektronische lesbare Datenträger sind eine DVD, ein Magnetband oder einen USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software (vgl. oben), gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen (Software) von dem Datenträger gelesen und in eine Steuerung und/oder Recheneinheit eines Magnetresonanzgeräts gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen der vorab beschriebenen Verfahren durchgeführt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzgerät zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Darstellung,
2 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 ein Sequenzdiagramm einer Magnetresonanz-Sequenz, welche gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens in ihrem Zeitablauf optimiert werden soll,
4 das Sequenzdiagramm gemäß 3, unterteilt in erste und zweite Zeitintervalle,
5 das Sequenzdiagramm gemäß 4 nach Optimierung der Zeitdauer der zweiten Zeitintervalle und
6 das Sequenzdiagramm gemäß 3 vor einer Optimierung von Gradientenschaltungen gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzgerät 11 zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Darstellung. Das Magnetresonanzgerät 11 umfasst eine von einer Magneteinheit 13 gebildeten Detektoreinheit mit einem Hauptmagneten 17 zu einem Erzeugen eines starken und insbesondere konstanten Hauptmagnetfelds 18. Zudem weist das Magnetresonanzgerät 11 einen zylinderförmigen Patientenaufnahmebereich 14 zu einer Aufnahme eines Patienten 15 auf, wobei der Patientenaufnahmebereich 14 in einer Umfangsrichtung von der Magneteinheit 13 zylinderförmig umschlossen ist. Der Patient 15 kann mittels einer Patientenlagerungsvorrichtung 16 des Magnetresonanzgeräts 11 in den Patientenaufnahmebereich 14 geschoben werden. Die Patientenlagerungsvorrichtung 16 weist hierzu einen Patiententisch auf, der bewegbar innerhalb des Magnetresonanzgeräts 11 angeordnet ist. Die Magneteinheit 13 ist mittels einer Gehäuseverkleidung 31 des Magnetresonanzgeräts nach außen abgeschirmt.
Die Magneteinheit 13 weist weiterhin eine Gradientenspuleneinheit 19 zu einer Erzeugung von Magnetfeldgradienten auf, die für eine Ortskodierung während einer Bildgebung verwendet werden. Die Gradientenspuleneinheit 19 wird mittels einer Gradientensteuereinheit 28 angesteuert. Die Magnetfeldgradienten werden in x-, y- und z-Richtung erzeugt. Dafür sind die Gradientenspulen der Gradientenspuleneinheit 19 in x-, y- und z-Richtung unabhängig voneinander ansteuerbar, so dass durch eine vorgegebene Kombination Gradienten in beliebigen Raumrichtungen (beispielsweise in Schichtselektionsrichtung, in Phasenkodierrichtung oder in Ausleserichtung) angelegt werden können, wobei diese Richtungen in der Regel von der gewählten Schichtorientierung abhängen. Ebenso können die Raumrichtungen der Gradientenschaltungen auch mit den x-, y- und z-Richtungen übereinstimmen, also beispielsweise die Schichtselektionsrichtung in z-Richtung, die Phasenkodierrichtung in y-Richtung und die Ausleserichtung in x-Richtung zeigen. Mit der x-Richtung ist hierbei diejenige Richtung gemeint, welche horizontal senkrecht auf der Richtung des Hauptmagnetfelds 18, der z-Richtung, steht. Mit der y-Richtung ist diejenige Richtung gemeint, welche vertikal senkrecht auf der z-Richtung und senkrecht auf der x-Richtung steht.
Des Weiteren weist die Magneteinheit 13 eine Hochfrequenzantenneneinheit 20, welche im gezeigten Fall als fest in das Magnetresonanzgerät 10 integrierte Körperspule ausgebildet ist, und eine Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 zu einer Anregung einer Polarisation, die sich in dem von dem Hauptmagneten 17 erzeugten Hauptmagnetfeld 18 einstellt, auf. Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 wird von der Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 angesteuert und strahlt hochfrequente Hochfrequenz-Pulse in einen Untersuchungsraum, der im Wesentlichen von dem Patientenaufnahmebereich 14 gebildet ist, ein.
Zu einer Steuerung des Hauptmagneten 17, der Gradientensteuereinheit 28 und der Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 weist das Magnetresonanzgerät 11 eine Steuereinheit 24 auf. Die Steuereinheit 24 steuert zentral das Magnetresonanzgerät 11, wie beispielsweise das Durchführen von Magnetresonanz-Sequenzen. Steuerinformationen wie beispielsweise Bildgebungsparameter, sowie rekonstruierte Magnetresonanz-Bilder können auf einer Anzeigeeinheit 25, beispielsweise auf zumindest einem Monitor, des Magnetresonanzgeräts 11 für einen Benutzer angezeigt werden. Zudem weist das Magnetresonanzgerät 11 eine Eingabeeinheit 26 auf, mittels derer Informationen und/oder Bildgebungsparameter während eines Messvorgangs von einem Benutzer eingegeben werden können. Die Steuereinheit 24 kann die Gradientensteuereinheit 28 und/oder Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 und/oder die Anzeigeeinheit 25 und/oder die Eingabeeinheit 26 umfassen. Das Magnetresonanzgerät weist weiterhin eine Sequenzoptimierungseinheit 30 auf, welche eine nicht weiter dargestellte Recheneinheit zur Optimierung von Bildgebungsparametern von Magnetresonanz-Sequenzen aufweist. Die Sequenzoptimierungseinheit 30 umfasst dazu weiterhin eine Eingangsschnittstelle 32, eine Analyseeinheit 33 und eine Zeitdauer-Optimierungseinheit 34.
Das dargestellte Magnetresonanzgerät 11 kann selbstverständlich weitere Komponenten umfassen, die Magnetresonanzgeräte 11 gewöhnlich aufweisen. Eine allgemeine Funktionsweise eines Magnetresonanzgeräts 11 ist zudem dem Fachmann bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung der weiteren Komponenten verzichtet wird.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten Verfahrensschritt 200 wird zunächst in üblicher Weise eine Auswahl und Vorbereitung der Magnetresonanz-Sequenz durchgeführt. Das heißt, dass typischerweise ein Benutzer über die Eingabeeinheit 26 die Art der Magnetresonanz-Sequenz festlegt und/oder ein entsprechendes Protokoll aussucht, in dem eine bestimmte Magnetresonanz-Sequenz definiert ist. Die Protokolle enthalten dabei verschiedene Bildgebungsparameter für die jeweilige Magnetresonanz-Sequenz. Zu diesen Bildgebungsparametern zählen bestimmte Grundvorgaben für die gewünschte Magnetresonanz-Sequenz, beispielsweise die Art der Magnetresonanz-Sequenz, das heißt ob es sich um eine Spinechosequenz, eine Turbo-Spinechosequenz usw. handelt. Weiterhin zählen zu den Bildgebungsparametern Schichtdicken, Schichtabstände, Anzahl der Schichten, Auflösung, Repetitionszeiten, die Echozeiten in einer Spinechosequenz, ob die Magnetresonanz-Sequenz mit einer minimalen Echozeit und/oder eine minimalen Repetitionszeit ausgeführt werden soll usw. Mit Hilfe der Eingabeeinheit 26 kann der Benutzer einen Teil dieser Bildgebungsparameter verändern, um eine individuelle Magnetresonanz-Sequenz für eine aktuell gewünschte Messung zu erstellen. Hierzu werden veränderbare Bildgebungsparameter beispielsweise auf einer grafischen Benutzeroberfläche der Eingabeeinheit 26 dem Benutzer zur Änderung angeboten.
In einem weiteren Verfahrensschritt 201 werden dann das genaue Timing und der Ablauf der Magnetresonanz-Sequenz mit den vorgegebenen definierten Bildgebungsparametern berechnet. Die Magnetresonanz-Sequenz kann in der Steuereinheit 24 berechnet werden, die beispielsweise in Form von Softwarekomponenten in einem Rechensystem des Magnetresonanzgeräts 11 realisiert sein kann.
In einem weiteren Verfahrensschritt 202 erfolgt die Weitergabe der absendebereiten, aber noch nicht optimierten Magnetresonanz-Sequenz in Form von Zeitintervallen, auch Eventblöcke genannt. Es erfolgt keine unmittelbare Weitergabe der Zeitintervalle an die Gradientensteuereinheit 28 und die Hochfrequenzantennensteuereinheit 29. Vielmehr wird die Magnetresonanz-Sequenz im weiteren Verfahrensschritt 202 von der Steuereinheit 24 vor der Weitergabe an die Gradientensteuereinheit 28 und die Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 zunächst an die Sequenzoptimierungseinheit 30 zur Optimierung der Magnetresonanz-Sequenz weitergegeben. Die Eingangsschnittstelle 32 der Sequenzoptimierungseinheit 30 ist dabei dazu ausgebildet, um die eigentlich fertige aussendebereite, aber zu optimierende Magnetresonanz-Sequenz zu übernehmen.
In einem weiteren Verfahrensschritt 203 analysiert die Analyseeinheit 33 der Sequenzoptimierungseinheit 30 die Magnetresonanz-Sequenz und identifiziert dabei erste Zeitintervalle und zweite Zeitintervalle der Magnetresonanz-Sequenz. Dies ist im Übergang von 3 zu 4 exemplarisch dargestellt. Die ersten Zeitintervalle sind bezüglich eines Optimierens der Zeitdauer unverändert zu belassen. Die Zeitdauer der zweiten Zeitintervalle darf optimiert werden. Insbesondere wird während des automatischen Analysierens der Magnetresonanz-Sequenz ein bestimmtes Zeitintervall innerhalb der Magnetresonanz-Sequenz zumindest dann als ein erstes Zeitintervall von der Analyseeinheit 33 identifiziert, wenn gemäß der Magnetresonanz-Sequenz in dem bestimmten Zeitintervall zumindest eines der folgenden Ereignisse erfolgen soll:

– Aussenden eines Hochfrequenz-Pulses,
– Auslesen von Rohdaten,
– Schalten einer Flusskompensationsgradientenschaltung, und
– Schalten einer Diffusionsgradientenschaltung,

33

– Analyse der Hochfrequenz-Puls-Sendezeiten,
– Analyse der Auslese-Zeiten,
– Analyse der Form der Gradientenschaltungen, und
– Analyse von in einem zu einer Gradientenschaltung gehörenden Parametersatz enthaltenen Bezeichnern.

33

In einem weiteren Verfahrensschritt 204 erfolgt ein Optimieren der Zeitdauer zumindest eines zweiten Zeitintervalls mittels der Zeitdauer-Optimierungseinheit 34 der Sequenzoptimierungseinheit 30. Insbesondere erfolgt das Optimieren der Zeitdauer des zumindest einen zweiten Zeitintervalls unter dem Optimierungskriterium, dass die Zeitdauer des zumindest einen zweiten Zeitintervalls minimiert wird. Weiterhin erfolgt das automatische Optimieren der Zeitdauer des zumindest einen zweiten Zeitintervalls unter dem Optimierungskriterium, dass eine Anpassung der Gradientenschaltungen, welche gemäß der Magnetresonanz-Sequenz während des zumindest einen zweiten Zeitintervalls erfolgen sollen, an die optimierte Zeitdauer des zumindest einen zeitlich optimierten zweiten Zeitintervalls unter Einhaltung von Systemspezifikationsparametern, insbesondere einer maximal zulässigen Gradientenamplitude und/oder einer maximal zulässigen Slew-Rate, möglich ist. In einem Speicher können verschiedene Optimierungskriterien und die zugehörigen Regeln hinterlegt sein. Dem Benutzer können optional diese Optimierungskriterien zur Auswahl auf einem Bildschirm der Anzeigeeinheit 25 angeboten werden, wobei der Benutzer dann über die Eingabeeinheit 26 die Auswahl durchführt.
In einem weiteren Verfahrensschritt 205 werden falls nötig die Startzeiten der ersten und zweiten Zeitintervalle an die geänderte Zeitdauer des zumindest einen Zeitintervalls mittels der Sequenzoptimierungseinheit 30 angepasst.
In einem weiteren Verfahrensschritt 206 wird ein automatisches Anpassen der Gradientenschaltungen der Gradientenschaltungsmenge, welche gemäß der Magnetresonanz-Sequenz während des zumindest einen zweiten Zeitintervalls erfolgen sollen, an die optimierte Zeitdauer des zumindest einen zeitlich optimierten zweiten Zeitintervalls mittels der Sequenzoptimierungseinheit 30 durchgeführt. Dies wird unter dem Anpassungskriterien durchgeführt, dass das Gradientenschaltungsmoment konstant gehalten wird und dass die Amplitude der Gradientenschaltungen an Fixpunkten konstant gehalten wird, wobei die Fixpunkte Randwerte an Zeitintervallgrenzen des zumindest einen zweiten Zeitintervalls zu angrenzenden ersten Zeitintervallen umfassen. Verfahrensschritte 204, 205 und 206 sind im Übergang von 4 zu 5 exemplarisch dargestellt.
In einem weiteren Verfahrensschritt 207 erfolgt ein automatisches Optimieren von zumindest einer Gradientenschaltung der Gradientenschaltungsmenge. Hierbei ist der weitere Verfahrensschritt 207 optional und kann beispielsweise auch vor dem weiteren Verfahrensschritt 204 erfolgen. Das exemplarische Optimieren zumindest einer Gradientenschaltung ist im Übergang von 6 zu 3 dargestellt.
In einem weiteren Verfahrensschritt 208 werden nach einer Optimierung und/oder Anpassung zumindest einer Gradientenschaltung der Gradientenschaltungsmenge die zumindest eine optimierte und/oder angepasste Gradientenschaltung auf die Einhaltung von Systemspezifikationsparametern, insbesondere die Einhaltung einer maximal zulässigen Gradientenamplitude und/oder einer maximal zulässigen Slew-Rate, überprüft. Die maximal zulässige Gradientenamplitude und/oder maximal zulässige Slew-Rate sind Systemspezifikationsparameter, welche beispielsweise in einem Speicher hinterlegt sein können. Es können auch weitere Systemspezifikationsparameter zur Überprüfung der zumindest einen optimierten und/oder angepassten Gradientenschaltung verwendet werden.
Die optimierte Magnetresonanz-Sequenz mit dem optimierten zumindest einen zweiten Zeitintervall, den angepassten Gradientenschaltungen, den möglicherweise optimierten Gradientenschaltungen und den weiteren ersten und zweiten Zeitintervallen, welche möglicherweise in ihrer Startzeit angepasst sind, wird in einem weiteren Verfahrensschritt 209 schließlich an die Gradientensteuereinheit 28 und die Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 übergeben. Die Gradientensteuereinheit 28 und die Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 generieren aus der optimierten Magnetresonanz-Sequenz die entsprechenden Steuerbefehle und übergeben diese an die Hochfrequenzantenneneinheit 20 und die Gradientenspuleneinheit 19, so dass die gesamte optimierte Magnetresonanz-Sequenz in der richtigen zeitlichen Abfolge, mit einem gegenüber vor der Optimierung verbesserten Timing, zur Aufnahme von Magnetresonanz-Bilddaten mittels des Magnetresonanzgeräts 11 abgespielt wird.
Die in 2 dargestellten Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden von der Sequenzoptimierungseinheit 30 zusammen mit dem Magnetresonanzgerät 11 ausgeführt. Hierzu umfasst die Sequenzoptimierungseinheit 30 erforderliche Software und/oder Computerprogramme, die in einer Speichereinheit der Sequenzoptimierungseinheit 30 gespeichert sind. Die Software und/oder Computerprogramme umfassen Programmmittel, die dazu ausgelegt sind, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogramm und/oder die Software in der Sequenzoptimierungseinheit 30 mittels einer Prozessoreinheit des Magnetresonanzgeräts 11 ausgeführt wird.
3 zeigt als Beispiel ein Sequenzdiagramm eines Teils einer sehr vereinfachten Magnetresonanz-Sequenz, einer Gradientenechosequenz, die in Zeitintervalle Z₁, Z₂, Z₃, ..., Z₈ unterteilt ist (in 3 sind nur die ersten sieben Zeitintervalle vollständig und das achte fast vollständig dargestellt). In diesem Sequenzdiagramm sind in üblicher Weise auf verschiedenen, übereinanderliegenden Zeitachsen jeweils die Auslesefenster W, die auszusendenden Hochfrequenz-Pulse HF₁, HF₂, HF₃ sowie die Gradientenschaltungen in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt. Dabei ist auf der obersten Auslese-Zeitachse ADC das Auslesefenster W dargestellt. Auf der zweitobersten Hochfrequenz-Puls-Zeitachse HF sind die Amplituden der auszusendenden Hochfrequenz-Pulse HF₁, HF₂, HF₃ dargestellt. Auf der darunterliegenden Gradientenschaltungs-Zeitachse Gx sind die Gradientenschaltungen Gx_1‘, Gx_2‘, Gx_3‘, Gx_4‘, Gx_5‘ dargestellt. Dies sind die Gradientenschaltungen in Ausleserichtung. Auf der zweituntersten Gradientenschaltungs-Zeitachse Gy sind die Gradientenschaltungen Gy_1‘, Gy_2‘, Gy_3‘, Gy_4‘ dargestellt, welche in Phasenkodierrichtung geschaltet werden. Auf der untersten Gradientenschaltungs-Zeitachse Gz sind die Gradientenschaltungen Gz_1‘, Gz_2‘, Gz_3‘, Gz_4‘, Gz_5‘, Gz_6‘ in Schichtselektionsrichtung dargestellt. Die Lage der Zeitachse gibt jeweils die Nulllinie an, das heißt bei den Gradienten können die Gradientenschaltungen negative oder positive Amplituden aufweisen, je nachdem, ob sie sich ihre Amplituden nach unten oder nach oben von der Gradientenschaltungs-Zeitachse Gx, Gy, Gz erstrecken. In allen Sequenzdiagrammen erfolgt zur Vereinfachung die Skalierung in Zeitrichtung und in Amplitudenrichtung nur in willkürlichen Einheiten.
Das erste Zeitintervall Z₁ und zweite Zeitintervall Z₂ dieser Magnetresonanz-Sequenz sollen eine Fettsättigung hervorrufen. Daher wird zunächst im ersten Zeitintervall Z₁ ein relativ starker Hochfrequenz-Puls HF₁ ausgesendet, währenddessen keine Gradientenschaltung ausgespielt wird, so dass der Hochfrequenz-Puls HF₁ nicht schichtselektiv wirkt. Unmittelbar nach Beendigung dieses Hochfrequenz-Pulses HF₁ folgen im folgenden Zeitintervall Z₂ drei Gradientenschaltungen Gx_1‘, Gy_1‘, Gz_1‘ in allen drei Raumachsen, welche dazu dienen eine ungewollt durch die Fettsättigung erzeugte transversale Magnetisierung zu dephasieren. Gleichzeitig dienen die Gradientenschaltungen Gx_1‘, Gy_1‘, Gz_1‘ in Z₂ als Vorspoiler. Diese Vorspoiler dienen auch dazu, eventuell vorhandene transversale Restmagnetisierung effektiv zu dephasieren.
Das dritte Zeitintervall Z₃, vierte Zeitintervall Z₄ und fünfte Zeitintervall Z₅ bilden eine Gradientenechosequenz, bei der in einem bestimmten Volumen oder einer bestimmten Schicht Magnetresonanz-Signale akquiriert werden. Dabei wird in Z₃ das Volumen durch einen Hochfrequenz-Puls HF₂ unter gleichzeitigem Ausspielen eines definierten Gradienten Gz_2‘ in Schichtselektionsrichtung Gz angeregt und in Z₅ dann unter Schaltung eines bestimmten Gradienten Gx_3‘ in Ausleserichtung Gx ein Auslesefenster W gesetzt wird, das heißt der ADC auf Empfang geschaltet wird. In Z₄ gibt es weitere Gradientenschaltungen Gx_2‘, Gy_2‘, Gz_3‘, Gz_4‘ welche dazu dienen, durch den Anregungspuls erzeugte transversale Magnetisierung zu dephasieren, um in den darauffolgenden Zeitintervallen keine ungewollten Echos zu generieren.
An diese Gradientenecho-Zeitintervalle schließt sich dann ein sechstes Zeitintervall Z₆ an, während welchem parallel drei Gradientenschaltungen Gx_4‘, Gy_3‘, Gz_5‘ in x-, y- und z-Richtung geschaltet werden, welche als Spoilergradienten zur Dephasierung der Magnetisierung dienen.
Anschließend beginnt der Aufnahmezyklus wieder von vorne, indem ein nicht schichtselektiver Hochfrequenz-Puls HF₃ im siebten Zeitintervall Z₇ ausgesendet wird, wobei alle Gradienten auf null gesetzt sind und anschließend wieder im achten Zeitintervall Z₈ in allen drei Raumrichtungen weitere Gradientenschaltungen Gx_5‘, Gy_4‘, Gz_6‘ ausgesendet werden. Anschließend können sich dann weitere Zeitintervalle anschließen, beispielsweise ein neuer Vorspoiler, eine weitere Repetition, ein Gradientenecho-Zeitintervall usw.
Einige dieser Zeitintervalle Z₁, Z₂, Z₃, ... Z₈ sind bezüglich ihrer Zeitdauer optimierbar und somit zweite Zeitintervalle I₂. Diese sind hier die Zeitintervalle, die nicht unter die oben beschriebenen Kriterien, welche ein Zeitintervall als nicht in der Zeitdauer optimierbares erstes Zeitintervall I₁ identifizieren, fallen. So sind Z₁, Z₃ und Z₇ erste Zeitintervalle I₁, da während ihnen Hochfrequenz-Pulse HF₁, HF₂, HF₃ ausgesendet werden. Z₅ ist ebenfalls ein erstes Zeitintervall I₁, da während Z₅ ein Auslesefenster W geschaltet wird. Im gezeigten Fall wurde vom Benutzer vorgegeben, dass die Echozeit konstant gehalten werden soll, während eine Änderung der Repetitionszeit aufgrund einer Optimierung der zweiten Zeitintervalle I₂ erlaubt ist. Z₄ ist somit ein erstes Zeitintervall I₁, da eine Änderung der Zeitdauer von Z₄ zu einer Änderung der Echozeit, der Zeit zwischen dem Hochfrequenz-Puls HF₂ und dem Zentrums des Auslesefensters W, führen würde. Bestimmte Gradientenschaltungen wie Flusskompensations-Gradientenschaltungen oder Diffusionsgradientenschaltungen sind in der hier dargestellten vereinfachten Sequenz nicht enthalten und somit nicht als Kriterien zum Identifizieren eines Zeitintervalls als erstes Zeitintervall I₁ einsetzbar. Zeitintervalle Z₂, Z₆ und Z₈ sind bezüglich der Zeitdauer optimierbar und somit als zweite Zeitintervalle I₂ zu identifizieren. Dies liegt daran, dass keine der genannten Kriterien auf die Zeitintervalle Z₂, Z₆ und Z₈ zutreffen und eine Änderung der Zeitdauer von Z₂, Z₆ und Z₈ die Echozeit konstant hält. Insbesondere wird Zeitintervall Z₆ als ein zweites Zeitintervall I₂ identifiziert, da Z₆ einen Spoilergradienten enthält.
4 zeigt das Sequenzdiagramm der Magnetresonanz-Sequenz aus 3. Hier sind die im weiteren Verfahrensschritt 203 mittels der Analyseeinheit 33 ermittelten nicht optimierbaren ersten Zeitintervalle I₁ jeweils durch ein quergestreiftes Muster abgedeckt. Die optimierbaren zweiten Zeitintervalle I₂ sind nicht durch ein quergestreiftes Muster abgedeckt.
5 zeigt das Sequenzdiagramm der Magnetresonanz-Sequenz aus 3 und 4. Hierbei wurde die Zeitdauer der zweiten Zeitintervalle Z₂, Z₄ und Z₆ optimiert. Dabei wurde die Zeitdauer der zweiten Zeitintervalle I₂ unter den Optimierungskriterien einer maximal zulässigen Gradientenamplitude und Slew-Rate der Gradientenschaltungen während der optimierten zweiten Zeitintervalle I₂ mittels der Zeitdauer-Optimierungseinheit 34 im weiteren Verfahrensschritt 204 minimiert.
Gleichzeitig wurden im weiteren Verfahrensschritt 206 die Gradientenschaltungen Gx_1‘, Gy_1‘ und Gz_1‘ aufgrund der verkürzten Zeitdauer des Zeitintervalls Z₂ angepasst, wodurch neue Gradientenschaltungen Gx_1‘‘, Gy_1‘‘ und Gz_1‘‘ entstehen. Hierbei wurden die Amplitudenwerte der Gradientenschaltungen an den Grenzen zu Z₁ und Z₃ jeweils als Fixpunkte konstant gehalten. Weiterhin wurde die Anpassung der Gradientenschaltungen derart durchgeführt, dass das Gradientenschaltungsmoment der Gradientenschaltungen in Z₂ vor und nach der Optimierung gleich ist. Gleichermaßen wurden die Gradientenschaltungen Gx_4‘, Gy_3‘ und Gz_5‘ zu angepassten Gradientenschaltungen Gx_4‘‘, Gy_3‘‘ und Gz_5‘‘ aufgrund der verkürzten Zeitdauer von Z₆ angepasst. Gleichermaßen wurden die Gradientenschaltungen Gx_5‘, Gy_4‘ und Gz_6‘ zu angepassten Gradientenschaltungen Gx_5‘‘, Gy_4‘‘ und Gz_6‘‘ aufgrund der verkürzten Zeitdauer von Z₈ angepasst.
Wie in 5 gezeigt, wurde mittels der Optimierung der Zeitdauer der zweiten Zeitintervalle I₂ erreicht, dass der Anregungspuls HF₂ näher an den Sättigungspuls HF₁ verschoben wurde, wodurch die Wirkung des Sättigungspulses HF₁ bei der Anregung der Magnetisierung verbessert wurde. Weiterhin konnte die Zeitdauer der Spoilergradienten in Z₆ verkürzt werden. Insgesamt konnte somit die Repetitionszeit der Magnetresonanz-Sequenz um ungefähr 20 Prozent verringert werden und somit eine deutliche Einsparung an Messzeit erreicht werden.
6 zeigt schließlich noch gemeinsam mit 3 die Optimierung von Gradientenschaltungen der Magnetresonanz-Sequenz gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
So stellt 6 die Magnetresonanz-Sequenz von 3 dar, allerdings ohne, dass Gradientenschaltungen optimiert worden sind. Zwischen 6 und 3 wurde eine Optimierung der Gradientenschaltungen im weiteren Verfahrensschritt 207 durchgeführt. Wie bereits erwähnt, ist diese Optimierung der Gradientenschaltungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens optional. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren schon von der in 3 gezeigten Magnetresonanz-Sequenz ausgehen, ohne dass eine Optimierung der Gradientenschaltungen nötig ist.
Auch bezüglich der Optimierung der Gradientenschaltungen ergeben sich unterschiedliche Zeitintervalle, nämlich Fixpunkt-Zeitintervalle I_F (schraffiert dargestellt), in denen keine Gradientenschaltungen optimiert werden dürfen, und veränderbare Zeitintervalle I₀ (nicht schraffiert dargestellt), in denen die Gradientenschaltungen optimiert werden dürfen. Als nicht optimierbare Fixpunkt-Zeitintervalle I_F sind hier genau die Zeitintervalle Z₁, Z₃, Z₅ und Z₇ mittels der Analyseeinheit 33 identifiziert worden, in denen parallel die Hochfrequenz-Pulse HF₁, HF₂, HF₃ ausgesendet werden oder das Auslesefenster W geschaltet ist. In diesen Zeitintervallen müssen die Gradienten auf den exakt vorgegebenen Amplitudenwerten bleiben. Z₄ ist bezüglich der Optimierung der Gradientenschaltungen ein veränderbares Zeitintervall I₀, da bei der Optimierung der Gradientenschaltungen die Echozeit konstant gehalten wird.
In den veränderbaren Zeitintervallen I₀ dürfen die Gradientenschaltungen, insbesondere der Gradientenverlauf der Gradientenschaltungen, unter folgenden Randbedingungen beliebig variiert werden: An den Grenzpunkten zu den angrenzenden Zeitintervallen, die ja die nicht optimierbaren Fixpunkt-Zeitintervalle I_F enthalten, müssen die Amplitudenwerte beibehalten werden. Die erste Ableitung an diesen Grenzpunkten muss Null sein. Das Gesamtmoment der Gradientenschaltungen in den jeweiligen optimierbaren Zeitintervallen I_O muss vor und nach der Optimierung gleich sein.
Die optimierbaren Zeitintervalle Z₂, Z₄, Z₆, Z₈ werden unter den eben genannten Randbedingungen optimiert, wobei sich die Gradientenschaltungen aus 3 ergeben. Die Optimierung erfolgt unter Verwendung eines Spline-Interpolationsverfahrens, wobei die Amplitudenwerte an den Grenzen jeweils als Fixpunkte angesehen werden und ein Spline unter den genannten Randbedingungen (Erreichen der Fixpunkte, 1. Ableitung an den Fixpunkten = 0 und Gleichhalten des Integrals unter dem Gradientenschaltungsverlauf) zu einer gewünschten glatten Gradientenschaltung in den jeweiligen optimierbaren Zeitintervallen I_O führt.
Im Vergleich zwischen 6 und 1 ist gut erkennbar, wie aneinandergrenzende relativ eckige Gradientenschaltungen mit steilen Flanken Gx₁, Gx₂, Gx₄, Gx₅, Gx₆, Gy₁, Gy₂, Gy₃, Gy₄, Gy₅, Gy₆, Gz₁, Gz₂, Gz₃, Gz₄, Gz₅, Gz₆ in einander übergehende Gradientenschaltungen mit teilweise gemeinsamen Formen Gx₁‘, Gx₂‘, Gx₃‘, Gx₄‘, Gx₅‘, Gy₁‘, Gy₂‘, Gy₃‘, Gy₄‘, Gz₁‘, Gz₂‘, Gz₃‘, Gz₄‘, Gz₅‘, Gz₆‘ umgewandelt wurden. Die optimierten Gradientenschaltungen sind relativ glatt, bringen daher erheblich weniger Belastungen für die Gradientenspulen mit sich und reduzieren somit die Geräuschbelästigung erheblich. Als Beispiel für ein Zusammenfassen von Gradientenschaltungen wird insbesondere auf die Zusammenfassung der Gradientenschaltungen Gy₁, Gy₂ in der ursprünglichen Magnetresonanz-Sequenz gemäß der 6 zu einer gemeinsamen Gradientenschaltung Gy_1’ in der optimierten Magnetresonanz-Sequenz gemäß 3 hingewiesen sowie auf die Gradientenschaltungen Gz₁ bis Gz₃, die nun durch eine gemeinsame Form Gz_1’, Gz_2’, Gz_3’ ersetzt wurden, die sich sogar über drei Zeitintervalle Z₂, Z₃, Z₄ erstreckt. Insbesondere ist hier zu beachten, dass sich dabei die Gradientenamplitude während des Zeitintervalls Z₃, in dem parallel ein schichtselektiver Hochfrequenz-Puls HF₂ ausgesendet wird, nicht verändert hat, das heißt dass exakt in diesem Bereich der ursprüngliche Teil der Gradientenschaltung Gz₃ aus 6 genau dem im Zeitintervall Z₃ vorliegenden Gradientenschaltung Gz_2’ aus 3 entspricht.
Anhand 3 und 6 wird deutlich, wie mit der Optimierung der Gradientenschaltungen gemäß der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren auf effektive Weise jede Magnetresonanz-Sequenz sehr schnell noch unmittelbar vor dem Ausspielen hinsichtlich der Geräuschbelästigung und Belastung der Gradientenschaltungen optimiert werden kann.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung dennoch nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren zur Optimierung einer Magnetresonanz-Sequenz eines Magnetresonanzgeräts, mit folgenden Schritten: – Übernehmen einer Magnetresonanz-Sequenz, welche eine erste Zeitintervallmenge von einem oder mehreren ersten Zeitintervallen und eine zweite Zeitintervallmenge von einem oder mehreren zweiten Zeitintervallen umfasst, wobei die ersten Zeitintervalle der ersten Zeitintervallmenge bezüglich eines Optimierens der Zeitdauer unverändert zu belassen sind, – automatisches Analysieren der Magnetresonanz-Sequenz zum Identifizieren der ersten Zeitintervalle der ersten Zeitintervallmenge und der zweiten Zeitintervalle der zweiten Zeitintervallmenge in der Magnetresonanz-Sequenz und – automatisches Optimieren der Zeitdauer zumindest eines zweiten Zeitintervalls der zweiten Zeitintervallmenge.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das automatische Optimieren der Zeitdauer des zumindest einen zweiten Zeitintervalls ein erstes Optimierungskriterium umfasst, dass die optimierte Zeitdauer des zumindest einen zweiten Zeitintervalls minimiert wird.
Verfahren nach einem vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magnetresonanz-Sequenz eine Gradientenschaltungsmenge von einer oder mehreren Gradientenschaltungen umfasst, wobei das automatische Optimieren der Zeitdauer des zumindest einen zweiten Zeitintervalls ein zweites Optimierungskriterium umfasst, dass eine Anpassung der Gradientenschaltungen der Gradientenschaltungsmenge, welche gemäß der Magnetresonanz-Sequenz während des zumindest einen zweiten Zeitintervalls erfolgen sollen, an die optimierte Zeitdauer des zumindest einen zeitlich optimierten zweiten Zeitintervalls unter Einhaltung von Systemspezifikationsparametern möglich ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Systemspezifikationsparameter eine maximal zulässige Gradientenamplitude und/oder eine maximal zulässige Slew-Rate umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magnetresonanz-Sequenz eine Gradientenschaltungsmenge von einer oder mehreren Gradientenschaltungen umfasst, wobei in einem weiteren Verfahrensschritt ein automatisches Anpassen der Gradientenschaltungen der Gradientenschaltungsmenge, welche gemäß der Magnetresonanz-Sequenz während des zumindest einen zweiten Zeitintervalls erfolgen sollen, an die optimierte Zeitdauer des zumindest einen zeitlich optimierten zweiten Zeitintervalls durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das automatische Anpassen der Gradientenschaltungen unter dem Anpassungskriterium durchgeführt wird, dass das Gradientenschaltungsmoment konstant gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das automatische Anpassen der Gradientenschaltungen unter dem Anpassungskriterium durchgeführt wird, dass die Gradientenamplitude der Gradientenschaltungen an Fixpunkten konstant gehalten wird, wobei die Fixpunkte Randwerte an Zeitintervallgrenzen des zumindest einen zweiten Zeitintervalls zu angrenzenden ersten Zeitintervallen der ersten Zeitintervallmenge umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während des automatischen Analysierens der Magnetresonanz-Sequenz ein bestimmtes Zeitintervall innerhalb der Magnetresonanz-Sequenz zumindest dann als ein erstes Zeitintervall identifiziert wird, wenn gemäß der Magnetresonanz-Sequenz in dem bestimmten Zeitintervall zumindest eines der folgenden Ereignisse erfolgen soll: – Aussenden eines Hochfrequenz-Pulses, – Auslesen von Rohdaten, – Schalten einer Flusskompensationsgradientenschaltung, und – Schalten einer Diffusionsgradientenschaltung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Identifizieren eines Zeitintervalls innerhalb der Magnetresonanz-Sequenz als erstes Zeitintervall oder als zweites Zeitintervall mittels zumindest einer der folgenden Verfahrensweisen erfolgt: – Analyse der Hochfrequenz-Puls-Sendezeiten, – Analyse der Auslese-Zeiten, – Analyse der Form der Gradientenschaltungen, und – Analyse von in einem zu einer Gradientenschaltung gehörenden Parametersatz enthaltenen Bezeichnern.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während des automatischen Analysierens der Magnetresonanz-Sequenz ein bestimmtes Zeitintervall innerhalb der Magnetresonanz-Sequenz zumindest dann als ein erstes Zeitintervall identifiziert wird, wenn gemäß der Magnetresonanz-Sequenz eine Änderung der Zeitdauer des bestimmten Zeitintervalls zu einer Änderung einer Echozeit und/oder einer Änderung einer Repetitionszeit der Magnetresonanz-Sequenz führt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Magnetresonanzgerät eine Eingabeeinheit umfasst und das Optimieren der Magnetresonanz-Sequenz in Abhängigkeit einer Eingabe mittels der Eingabeeinheit durch einen Benutzer durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magnetresonanz-Sequenz eine Gradientenschaltungsmenge von einer oder mehreren Gradientenschaltungen umfasst, wobei ein automatisches Optimieren von zumindest einer Gradientenschaltung der Gradientenschaltungsmenge erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Magnetresonanz-Sequenz eine Gradientenschaltungsmenge von einer oder mehreren Gradientenschaltungen umfasst, wobei zum Abschluss einer Optimierung und/oder Anpassung zumindest einer Gradientenschaltung der Gradientenschaltungsmenge die zumindest eine optimierte und/oder angepasste Gradientenschaltung auf die Einhaltung von Systemspezifikationsparametern überprüft wird.
Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzgeräts, bei dem zunächst in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1–13 eine Magnetresonanz-Sequenz optimiert und dann das Magnetresonanzgerät unter Nutzung der optimierten Magnetresonanz-Sequenz betrieben wird.
Sequenzoptimierungseinheit zur Optimierung einer Magnetresonanz-Sequenz eines Magnetresonanzgeräts, wobei die Sequenzoptimierungseinheit eine Recheneinheit aufweist, welche dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1–13 auszuführen.
Magnetresonanzgerät mit einer Sequenzoptimierungseinheit nach Anspruch 15.
Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher einer programmierbaren Recheneinheit eines Magnetresonanzgeräts ladbar ist, mit Programmcode-Mitteln, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1–13 auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Recheneinheit des Magnetresonanzgeräts ausgeführt wird.