DE102014202183A1

DE102014202183A1 - Verfahren zum Anpassen von bei der Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems verwendeten Ansteuerparametern zum Erzeugen einer Pulssequenz und entsprechende Vorrichtung

Info

Publication number: DE102014202183A1
Application number: DE102014202183.9A
Authority: DE
Inventors: Daniel Niederlöhner; Dominik Paul; Jörg Roland
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2014-02-06
Filing date: 2014-02-06
Publication date: 2015-08-06
Also published as: US10175323B2; US20150219736A1

Abstract

Es wird ein Verfahren (400) zum Anpassen von bei der Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems verwendeten Ansteuerparametern zum Erzeugen einer Pulssequenz beschrieben. Bei dem Verfahren werden eine Stimulationsbelastung eines Patienten repräsentierende Stimulationswerte (STIM) für die Pulssequenz auf Basis vorbestimmter Ansteuerparameter ermittelt. Es werden Stimulationsmaxima aufweisende Prüfbereiche (MSO) der Pulssequenz identifiziert und die identifizierten Prüfbereiche (MSO) bezüglich der Einhaltung eines vorbestimmten Stimulationsgrenzwerts geprüft. Es wird weiterhin eine Vorrichtung (201) zum Ermitteln von bei der Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems verwendeten Ansteuerparametern beschrieben. Die Vorrichtung weist eine Stimulationskontrolleinheit (204) mit einer Stimulationswertermittlungseinheit (205), einer Prüfbereichsidentifiziereinheit (215) und einer Stimulationsprüfeinheit (206) auf. Die Stimulationswertermittlungseinheit (205) ist dazu eingerichtet, eine Stimulationsbelastung eines Patienten repräsentierende Stimulationswerte (STIM) für eine Pulssequenz auf Basis vorbestimmter Ansteuerparameter zu ermitteln. Die Prüfbereichsidentifiziereinheit (215) ist dazu eingerichtet, Stimulationsmaxima aufweisende Prüfbereiche (MSO) der Pulssequenz zu ermitteln. Die Stimulationsprüfeinheit (206) ist dazu eingerichtet, die identifizierten Prüfbereiche (MSO) dahingehend zu überprüfen, ob ein vorbestimmter Stimulationsgrenzwert (SGW) eingehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anpassen von bei der Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems verwendeten Ansteuerparametern zum Erzeugen einer Pulssequenz und eine Vorrichtung zum Ermitteln von bei der Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems verwendeten Ansteuerparametern. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Steuerungsanordnung und ein Magnetresonanztomographiesystem.
Bei den bekannten Kernspinresonanzgeräten werden einem Grundmagnetfeld schnell geschaltete Gradientenfelder mit hoher Amplitude überlagert. Durch das Schalten von Gradientenpulsen können bei MR-Untersuchungen die Patienten durch Magneto-Stimulation stimuliert werden. Als Patienten sollen im Folgenden sowohl Menschen als auch Tiere angesehen werden. Ursache der Stimulationen ist die Einwirkung eines elektrischen Feldes auf den Patienten. Dabei wird das elektrische Feld durch die Änderung des von jedem der drei Gradientenspulen erzeugten magnetischen Flusses ϕ = ∫BdA gemäß den Maxwellgleichungen induziert, wobei B die magnetische Flussdichte und A die von dem magnetischen Fluss durchflossene Fläche ist. Der Betrag des durch das Schalten einer Gradientenspule induzierten elektrischen Feldes ist für ein bestimmtes Kernspinresonanzgerät direkt proportional zu der zeitlichen Änderung des Betrags des magnetischen Flusses Φ, und bei konstanter durchflossener Fläche auch proportional zu d|B| / dt , d. h. der zeitlichen Ableitung des Betrags des durch die Gradientenspule verursachten magnetischen Feldes. Wegen der Proportionalität von elektrischem Feld und dB / dt (der zeitlichen Änderung der magnetischen Flussdichte B) genügt es, nur noch die zeitliche Variation der magnetischen Flussdichte B zu betrachten. Aufgrund der Proportionalität von magnetischer Flussdichte B und dem Gradientenfeld G bei gegebener Gradientenspule ist eine Betrachtung der zeitlichen Änderung d / dt des ortsabhängigen Gradientenfelds G (im Allgemeinen in mT/m angegeben) äquivalent zu der vorstehend erläuterten Betrachtung der zeitlichen Änderung d / dt der ortsabhängigen magnetischen Flussdichte B (Einheit: mT). Im Folgenden wird deshalb die zeitliche Variation der Gradientensignale betrachtet. Eine Stimulation tritt dann auf, wenn ein charakteristischer Schwellwert des elektrischen Feldes überschritten wird. Der dazu korrespondierende Schwellwert von dB / dt bzw. von dG / dt hängt für ein festes Gradientenschema von der Anatomie und der Physiologie des Patienten, seiner Orientierung in dem Kernspinresonanzgerät sowie den geometrischen und physikalischen Eigenschaften der drei Gradientenspulen ab. dB / dt ist durch die Amplitude der Gradientenpulse und die Schaltzeiten (rise time) gegeben. In der Praxis ist das Gradientenschema aber weder in Bezug auf die Amplituden noch in Bezug auf das Timing konstant, sondern hängt neben der Wahl der verwendeten Messsequenz insbesondere von den gewählten Messparametern ab (wie z. B. Schichtdicke, Zahl der Schichten, Field of View FOV, Matrixgrößen, Repetitionszeit TR, Echozeit TE usw.). In diesem Fall hängt der Schwellwert für die Stimulation neben den vorgenannten Parametern insbesondere auch von der zeitlichen Gestaltung der einzelnen Gradientenpulse, deren Gesamtzahl, ihrer Wiederholrate und der Überlagerung aller drei Gradientenspulen G_x, G_y und G_z ab.
Für Ganzkörper-Gradientenspulen gilt, dass für die Stimulation nicht nur die in Längsrichtung verlaufende B_z-Komponente des magnetischen Flusses, sondern auch seine Querkomponenten B_x und B_y verantwortlich sind, wobei die B_y-Komponente bezüglich Stimulationen kritischer ist, da die Feldlinien den Körper frontal durchdringen. Somit muss bei einer Rücken- oder Bauchlage des Patienten der Stimulationsgrenzwert bei der y-Achse am kleinsten sein. Physiologisch betrachtet lässt sich eine bewusst wahrgenommene Stimulation durch ein äußeres elektrisches Feld stark vereinfacht in zwei Schritten beschreiben. Das elektrische Feld kann dabei entweder direkt von außen einwirken oder durch ein sich änderndes magnetisches Feld induziert sein.
In einem ersten Schritt erzeugt das elektrische Feld an der Zellwand der stimulierten Nervenzelle ein elektrisches Potential. Näherungsweise kann man sich die Zellwand der Nervenzelle als Kapazität vorstellen, die sich durch das elektrische Feld auflädt. Wenn das elektrische Potential einen charakteristischen Schwellwert überschreitet, wird in der Nervenzelle ein Aktionspotential ausgelöst, das sich über die ganze Nervenzelle ausbreitet. In einem zweiten Schritt führt an der Verbindungsstelle zweier Nervenzellen, den sogenannten Synapsen, ein Aktionspotential auf der präsynaptischen Seite zur Ausschüttung von chemischen Botenstoffen, sogenannten Neurotransmittern. Diese Substanzen werden auf der postsynaptischen Seite, d. h. in der nachgeschalteten Nervenzelle absorbiert und lösen dort ein weiteres Aktionspotential aus. Der Reiz breitet sich aus. Die Konzentration der Botenstoffe in der Synapse ist dabei ein Maß für die Zahl der postsynaptisch ausgelösten Aktionspotentiale. Insbesondere baut sich die Konzentration der Botenstoffe in der Synapse erst allmählich wieder ab. Die charakteristische Zeitkonstante liegt im Bereich einiger Millisekunden.
Zur Überwachung und Kontrolle der von den Magnetfeldern der Gradientenspulen hervorgerufenen Stimulation werden sogenannte look-ahead-Systeme, im Folgenden auch Stimulationskontrolleinheit genannt, sowie auch Echtzeitüberwachungssysteme, im Folgenden auch Stimulationsüberwachungseinheit bzw. Echtzeitüberwachungseinheit genannt, verwendet. Die Stimulationskontrolleinheiten sind meist als Softwaremodul implementiert und dazu konzipiert, bei der Erzeugung von Pulssequenzen deren Parameter so zu justieren, dass die von den Pulssequenzen verursachte Stimulation einen Grenzwert nicht überschreitet. Sie berechnen dabei auch die zu erwartende Stimulation der beispielsweise von einer Pulssequenzerzeugungseinheit erzeugten Pulssequenz im Voraus. Die Stimulationskontrolleinheit gibt bei einem Unterschreiten eines Grenzwerts der von der Pulssequenz voraussichtlich verursachten Stimulation einen Vorschlag an die Pulssequenzerzeugungseinheit aus, wie die Ansteuerparameter für die Pulssequenz zu wählen sind, um eine Überschreitung des Grenzwerts zu vermeiden, aber ein optimales Abbildungsergebnis zu erzielen. Im Fall des Überschreitens eines Grenzwerts der von der Pulssequenz voraussichtlich verursachten Stimulation signalisiert sie der Pulserzeugungseinheit, eine neue Pulssequenz mit anderen Ansteuerparametern zu erzeugen. Die Echtzeitüberwachungssysteme bzw. Stimulationsüberwachungseinheiten sind meist als feste Hardwaresysteme bzw. als digitale Signalprozessoren, zum Beispiel mit einer Harvard-Architektur, ausgelegt, da der von den Echtzeitüberwachungssystemen durchgeführte Prozess sehr zeitkritisch ist und ein rein softwaremäßig implementiertes System üblicherweise bezüglich der Rechengeschwindigkeit den Hardwaresystemen oder digitalen Signalprozessoren unterlegen ist. Die Echtzeitüberwachungssysteme überwachen während des Betriebs des Magnetresonanzsystems die an den Gradientenspulen anliegenden Gradientensignale und ermitteln aus den gemessenen physikalischen Größen, wie zum Beispiel der Spulenspannung und/oder dem Spulenstrom, die jeweils von den Magnetfeldern der Gradientenspulen erzeugte Stimulation. Überschreitet die Stimulation einen vorbestimmten Grenzwert, so wird der Bildgebungsprozess bzw. Abtastprozess des Magnetresonanzsystems sofort abgebrochen, um eine übermäßige Belastung des Patienten zu verhindern.
Die Berechnung der Stimulation durch die Stimulationskontrolleinheiten wird herkömmlich nur für Zeitabschnitte der zu erzeugenden Pulssequenz durchgeführt, in denen voraussichtlich die stärksten Stimulationen auftreten werden. Die Identifikation dieser Bereiche wird herkömmlich vorab anhand der vorher bekannten Eigenschaften der Gradientenpulsfolge durchgeführt. Je nach Sequenz kann die Identifikation dieser Bereiche jedoch sehr schwierig und unsicher sein. Denn in der Praxis ist das Gradientenschema weder in Bezug auf die Amplituden noch in Bezug auf das Timing konstant, sondern hängt neben der Wahl der verwendeten Messsequenz insbesondere von den gewählten Messparametern ab (wie z. B. Schichtdicke, Zahl der Schichten, Field of View FOV, Matrixgrößen, Repetitionszeit TR, Echozeit TE usw.) ab. Ferner kann zum Beispiel bei der Verwendung einer sogenannten SPC-Sequenz zwar der Pulsabschnitt ermittelt werden, welcher den Phasenkodierschritt mit dem stärksten Gradienten aufweist, in diesem Abschnitt muss jedoch nicht die größte Stimulation auftreten, da die Stimulation zu einem bestimmten Zeitpunkt auch von den Werten der Gradientenpulse vor und nach dem genannten Zeitpunkt abhängig ist. Verwendet man zum Beispiel das Verfahren des flexiblen Reorderings (die Abtastpunkte im k-Raum werden im automatischen Modus ideal durchfahren) bei einer SPC-Sequenz, oder auch ein compressed sensing, so ist die Identifikation dieses Bereichs nicht zuverlässig und hängt von vielen Protokollparametern, wie zum Beispiel der Matrixgröße, der Auflösung oder dem Beschleunigungsfaktor ab. Neben der SPC-Sequenz treten die genannten Probleme auch bei anderen Sequenzen, insbesondere 3D-Sequenzen, wie zum Beispiel Vibe oder TEL, auf. Würde man nun, um ein zuverlässigeres Ergebnis zu erhalten, den Pulsabschnitt, dessen Stimulation vorausberechnet werden soll, vergrößern oder gar auf den Gesamtbereich der Pulssequenz ausdehnen, würde dies bei dem skizzierten herkömmlichen Verfahren zu sehr langen Rechenzeiten in der Vorschlagsberechnung für die Ansteuerparameter für eine zu erzeugende Pulssequenz führen. Die dadurch verursachte Zeitüberschreitung wird von dem Bediener kaum akzeptiert und auch vom System verhindert, da üblicherweise eine Zeitbegrenzung für die einzelne Pulssequenz von 30 s eingestellt ist, damit der Vorgang für den Bediener noch erträglich ist. Dies bedeutet aber, dass die in einem solchen Fall verwendeten Ansteuerparameter mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit entweder eine Pulssequenz erzeugen, die aufgrund zu hoher Stimulationswerte zu einem Abbruch durch das Echtzeitüberwachungssystems führt, oder eine Pulssequenz erzeugen, die den jeweils individuell festgelegten Stimulationsgrenzwert des Patienten nicht überschreiten würde. Jedoch ist in einem solchen Fall die Qualität des aufgenommenen Bildes höchstwahrscheinlich nicht optimal, da nicht eine gerade noch verträglich Pulssequenz gewählt wurde, sondern ein entsprechend hoher Abstand zu den maximal verträglichen Stimulationswerten besteht. Also tritt bei den herkömmlichen Verfahren zum Anpassen der Ansteuerparameter einer Pulssequenz entweder das Problem auf, dass keine zuverlässige Voraussage getroffen werden kann, ob die von der Pulssequenz hervorgerufene Stimulation im Körper des Patienten den vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet, oder aber die Gesamtzeit des Anpassungsvorgang zu lang ist, bzw. daher ein nicht optimales Bildergebnis in Kauf genommen werden muss. Um die genannten Probleme zu überwinden oder zumindest ein wenig abzumildern, wurden bisher bei der Festlegung der Pulssequenzabschnitte, deren Stimulation zu berechnen ist, möglichst große Zeitintervalle bzw. Pulssequenzabschnitte gewählt, die gerade noch kurz genug sind, um das genannte Zeitlimit für eine Pulssequenz von 30 s nicht zu überschreiten. Bei der Ermittlung, ob die von der zu erzeugenden Pulssequenz hervorgerufene Stimulation den vorbestimmten Stimulationsgrenzwert noch einhält, wurde aufgrund der auch in diesem Fall noch bestehenden Unsicherheit ein Toleranzfaktor berücksichtigt. Nach wie vor erfolgt auch bei dieser Vorgehensweise die Auswahl der Pulssequenzabschnitte, deren Stimulationswerte berechnet werden, heuristisch bzw. nach einem mit einer gewissen Unsicherheit, dass voraussichtlich der richtige Bereich der Pulssequenz getroffen wird, behafteten Kriterium. Infolge des Toleranzfaktors kommt es bei der Berechnung in vielen Fällen zu im Vergleich zu den realen Stimulationswerten zu hoch berechneten Stimulationswerten, wodurch die Leistung und damit die Effektivität der verwendeten Pulssequenz unnötigerweise reduziert wird. Daraus ergibt sich, dass auch bei diesem optimierten Vorgehen negative Auswirkungen auf die Messzeit oder die Bildqualität nicht verhindert werden können und sogar das Risiko eines Abbruchs der Bildaufnahme für den Fall besteht, dass der genannte Toleranzfaktor wider Erwarten zu niedrig angesetzt wurde, bzw. falsche Pulssequenzabschnitte für die Stimulationswertberechnung ausgewählt wurden und es dadurch bei der Echtzeitüberwachung bzw. Online-Überwachung durch die Stimulationsüberwachungseinheit bzw. die Echtzeitüberwachungseinheit zu Sequenzabbrüchen während der Laufzeit kommt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren zum Anpassen von bei der Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems verwendeten Ansteuerparametern zum Erzeugen einer Pulssequenz und eine zum Ausführen dieses Verfahrens eingerichtete Vorrichtung bereitzustellen, mit denen die oben genannten Probleme gelöst werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 10 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zunächst die Stimulationsbelastung des Patienten repräsentierende Stimulationswerte für die Pulssequenz auf Basis vorbestimmter Ansteuerparameter ermittelt. Anhand der ermittelten Stimulationswerte werden Prüfbereiche auf Basis der Stimulationswerte der Pulssequenz identifiziert. Schließlich werden die identifizierten Prüfbereiche bezüglich der Einhaltung eines vorbestimmten Stimulationsgrenzwerts geprüft.
Die Ermittlung der Stimulationswerte kann beispielsweise derart ausgeführt werden, dass zu der erzeugten Pulssequenz eine Stimulationskurve ermittelt bzw. berechnet wird. Man kann sich aber auch alternativ auf die Ermittlung einer kleineren Anzahl von Stimulationswerten, im Grenzfall auf ein oder zwei Werte, beschränken. Die Prüfbereiche sind Abschnitte der Pulssequenz, die hinsichtlich einer Überschreitung eines Stimulationsgrenzwerts geprüft werden sollen. Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Verfahren werden die kritischen Bereiche bzw. die Prüfbereiche der Pulssequenz nicht vorab anhand heuristischer Kriterien festgelegt, sondern es wird eine Entscheidung hinsichtlich der Auswahl und der Abmessung der Prüfbereiche erst nach einer Ermittlung der der Pulssequenz zugeordneten Stimulationswerte getroffen. Das Ermitteln der Stimulationswerte kann dabei durch eine modellhafte Abschätzung oder präziser durch eine Berechnung der Stimulationswerte, bei der die Auswirkung der Änderung des magnetischen Flusses durch die Pulssequenz sowie dessen physiologischen Auswirkungen modellhaft berücksichtigt werden, durchgeführt werden. Hierdurch lässt sich einerseits verhindern, dass Bereiche der Pulssequenz bei der Ermittlung der Stimulationswerte unberücksichtigt bleiben, in denen unerwarteter Weise zu hohe Stimulationswerte auftreten. Andererseits können nach der Ermittlung der Stimulationswerte die Prüfbereiche enger gewählt werden, da es aufgrund der Ermittlung der der Pulssequenz zugeordneten Stimulationswerte deutlich präziser vorhersagbar ist, in welchem Abschnitt der Pulssequenz sich die höchsten Stimulationswerte bzw. Stimulationsmaxima befinden. Dies führt somit zu einer deutlich kürzeren Prozesszeit sowohl bei der Überprüfung hinsichtlich der Einhaltung eines Stimulationsgrenzwerts als auch bei der Vorschlagsberechnung der Ansteuerparameter einer zu erzeugenden Pulssequenz.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ermitteln von bei der Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems verwendeten Ansteuerparametern weist eine Stimulationskontrolleinheit mit einer Stimulationswertermittlungseinheit, einer Prüfbereichsidentifiziereinheit und einer Stimulationsprüfeinheit auf. Die Stimulationswertermittlungseinheit ist dazu eingerichtet, die Stimulationsbelastung des Patienten repräsentierende Stimulationswerte für eine Pulssequenz auf Basis vorbestimmter Ansteuerparameter zu ermitteln. Die Prüfbereichsidentifiziereinheit ist dazu eingerichtet, Prüfbereiche auf Basis der Stimulationswerte der Pulssequenz zu ermitteln, und die Stimulationsprüfeinheit ist dazu eingerichtet, die identifizierten Prüfbereiche dahingehend zu überprüfen, ob ein vorbestimmter Stimulationsgrenzwert eingehalten ist.
Die genannten Einheiten können bevorzugt als Softwaremodule implementiert sein. Es können auch Teile davon, beispielsweise die Stimulationswertermittlungseinheit und die Stimulationsprüfeinheit als Softwaremodule implementiert sein.
Unter Ansteuerparametern sollen im Folgenden alle bei der Erzeugung einer Gradientenpulssequenz zu justierenden Größen gemeint sein, deren Einstellung oder Änderung die Gradientenpulssequenz, nachstehend auch einfach nur Pulssequenz genannt, beeinflusst.
Der ermittelte Prüfbereich kann beispielsweise bei einer SPC-Sequenz ein einzelner Echozug sein. Bei homogen ablaufenden Sequenzen, also Sequenzen, die sich nicht sehr stark mit der Zeit verändern, können zum Beispiel die Pulssequenzen in N gleich große Teilbereiche unterteilt werden und dann der entsprechende Teilbereich markiert werden, in dem die maximale Stimulation ermittelt wurde.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist also im Gegensatz zu den herkömmlichen Einrichtungen eine Prüfbereichsidentifiziereinheit auf, die beispielsweise der Stimulationswertermittlungseinheit nachgeschaltet ist. Die Prüfbereichsidentifiziereinheit kann nun, da die Stimulationswerte von der Stimulationswertermittlungseinheit im Voraus berechnet wurden, sehr genau abschätzen, in welchen Pulssequenzabschnitten sich die höchsten Stimulationswerte, bzw. in einer speziellen Ausgestaltung die Maxima der Stimulationswerte, befinden. Bei größerer Vorhersagesicherheit können trotzdem die Prüfbereiche enger gewählt werden, was zu einer Zeiteinsparung bei einer Vorschlagsberechnung der den zu erzeugenden Pulssequenzen zugeordneten Ansteuerparametern führt, da in diesem Fall nur die den genannten engeren Abschnitten zugeordneten Stimulationswerte bei der Vorschlagsberechnung berücksichtigt werden müssen.
Das von der erfindungsgemäßen Vorrichtung geprüfte Pulssequenzsignal kann anschließend an eine Echtzeitüberwachungseinheit gesandt werden. Dabei ist die Echtzeitüberwachungseinheit dazu eingerichtet, eine von der genannten Vorrichtung geprüfte Pulssequenz zu empfangen und in Echtzeit bezüglich der Einhaltung eines vorbestimmten Stimulationsgrenzwerts zu prüfen. Falls der Stimulationsgrenzwert eingehalten ist, übermittelt die Echtzeitüberwachungseinheit die geprüfte Pulssequenz an eine Pulssequenzverstärkereinheit und falls der Stimulationsgrenzwert nicht eingehalten ist, wird der Abtastvorgang des Magnetresonanzsystems abgebrochen.
Da die Überwachung der Stimulation in Echtzeit geschieht, also sehr zeitkritisch ist, ist es besonders bevorzugt, die Echtzeitüberwachungseinheit als Hardwaresystem oder als digitalen Signalprozessor auszuführen.
Die erfindungsgemäße Steuerungsanordnung weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung und eine Pulssequenzcode-Erzeugungseinheit auf, die dazu eingerichtet ist, einen Pulssequenzcode für eine Pulssequenzerzeugungseinheit zu erzeugen, ohne für die Stimulationsprüfung kritische Bereiche festzulegen.
Die Pulssequenzcode-Erzeugungseinheit unterscheidet sich gerade darin von einer herkömmlichen Pulssequenzcode-Erzeugungseinheit, dass sie keine für die Stimulationsprüfung kritischen Bereiche festlegt.
Das erfindungsgemäße Magnetresonanztomographiesystem weist die erfindungsgemäße Vorrichtung auf. Dabei kann üblicherweise die Vorrichtung zum Ermitteln von bei der Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems verwendeten Ansteuerparametern als Software implementiert sein. Dagegen können die beschriebene Echtzeitüberwachungseinheit sowie die Pulssequenzverstärkereinheit als Hardware bzw. unter Verwendung spezieller Signalprozessoren bzw. Verstärkerschaltungen ausgeführt sein.
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung. Dabei können die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. die erfindungsgemäße Steuerungsanordnung sowie das erfindungsgemäße Magnetresonanzsystem auch analog zu den abhängigen Verfahrensansprüchen weitergebildet sein.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird, falls der Stimulationsgrenzwert in einem Prüfbereich überschritten ist, eine geänderte Pulssequenz zumindest für diesen Prüfbereich mit neuen Ansteuerparametern erzeugt, werden für die geänderten Pulssequenzen in dem Prüfbereich die Stimulationswerte ermittelt und es wird der Prüfbereich bezüglich der Einhaltung eines vorbestimmten Stimulationsgrenzwerts geprüft.
Nachdem also eine Pulssequenz in einem Prüfbereich als ungeeignet eingestuft wurde, wird eine neue Pulssequenz für zumindest diesen Prüfbereich erzeugt. Im Gegensatz zu der Vorgehensweise bei der ersten Pulssequenz, bei der die Stimulationswerte über einen breiten Bereich, bevorzugt den ganzen Bereich der Pulssequenz berechnet wurden, werden die Stimulationswerte gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens nun nur noch für die bei der ersten Pulssequenz ermittelten kritischen Bereiche bzw. Prüfbereiche ermittelt. Somit wird zusätzliche Prozesszeit eingespart, was eine weitere Komforterhöhung für den Bediener bewirkt, bzw. einen höheren Aufwand und damit eine höhere Genauigkeit bei der Ermittlung der Stimulationswerte und der Vorschlagsberechnung erlaubt.
Gemäß einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vor dem Erzeugen der neuen Ansteuerparameter eine Vorschlagsberechnung der Ansteuerparameter basierend auf dem vorbestimmten Stimulationsgrenzwert und den für die identifizierten Prüfbereiche ermittelten Stimulationswerten durchgeführt.
Die neue Pulssequenz kann also durch systematisches Vorgehen auf Basis der vorhandenen Datenlagen erzeugt werden. Nach Abschluss des beschriebenen Verfahrens können, falls die ermittelten Stimulationswerte einen vorbestimmten Grenzwert nicht überschreiten, die ermittelten Ansteuerparameter bzw. die den Ansteuerparametern zugeordnete Pulssequenz an eine Ansteuereinheit des Magnetresonanzsystems übergeben werden.
Die Ansteuereinheit kann zum Beispiel die Amplitude der Pulssequenz verstärken. Es kann auch eine Echtzeitüberwachung der Stimulation durchgeführt werden. Schließlich wird das der Pulssequenz zugeordnete Signal an die Gradientenspulen angelegt.
In einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens wird vor dem Übergeben der Ansteuerparameter an die Ansteuereinheit des Magnetresonanzsystems eine Vorschlagsberechnung der Ansteuerparameter basierend auf dem vorbestimmten Stimulationsgrenzwert und den für die identifizierten Prüfbereiche ermittelten maximalen Stimulationswerten durchgeführt.
Durch die Vorschlagsberechnung kann berücksichtigt werden, dass die als geeignet eingestufte Pulssequenz bezüglich ihrer Stimulationswerte zum Beispiel nicht deutlich unterhalb des erlaubten Bereichs, d. h. des Stimulationsgrenzwerts liegt und somit ihre Leistung bzw. Effektivität hinsichtlich der Bildgebung bzw. der Bildqualität herabgesetzt ist. Die Ansteuerparameter können also in Abhängigkeit von den für die Pulssequenz ermittelten Stimulationswerten und dem Stimulationsgrenzwert ermittelt bzw. berechnet werden. Es wird also nicht nur eine Rückmeldung gegeben, dass der Stimulationswert überschritten ist, sondern, wie weit er überschritten ist und entsprechend darauf reagiert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Schritt des Ermittelns der Stimulationswerte dadurch realisiert werden, dass die Stimulation repräsentierende Werte auf Basis der Pulssequenz berechnet werden.
Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die Berechnung nach folgender Formel durchgeführt werden: Stim(t) = a₁·abs( d / dtG(t) ⊕ f_F1(t)) ⊕ a₂·abs( d / dtG(t)) ⊕ f_F2(t)
Dabei ist Stim(t) die zu ermittelnde Stimulationsfunktion, G(t) das Gradientensignal, d/dt G(t) die erste zeitliche Ableitung des Gradientensignals, im Folgenden auch als G_diff(t) bezeichnet, f_F1(t) eine erste Filterfunktion, f_F2(t) eine zweite Filterfunktion und a₁ und a₂ sind Gewichtungsfaktoren. Der Operator ⊕ ist ein Faltungsoperator und der Operator ⊕ stellt eine Verknüpfung dar. Die Verknüpfung kann gemäß einer besonders einfachen Ausgestaltung eine Addition sein.
In Worten ausgedrückt wird also zunächst die erste Ableitung G_diff(t) der Pulssequenz berechnet. Es wird ein erstes gefiltertes Gradientensignal G_F1(t) durch Falten der ersten Ableitung G_diff(t) der Pulssequenz mit einer ersten Filterfunktion f_F1(1) berechnet. Es werden die Absolutwerte abs(G_F1(t)) der gefilterten ersten Ableitung G_F1(t) der Pulssequenz berechnet. Zudem werden die Absolutwerte der ersten Ableitung G_diff(t) berechnet und ein zweites gefiltertes Gradientensignal G_F2g(t) durch Falten der Absolutwerte abs(G_diff(t)) der ersten Ableitung G_diff(t) mit einer zweiten Filterfunktion f_F2(t) berechnet. Das erste gefilterte Gradientensignal G_F1(t) wird mit einem ersten Gewichtungsfaktor a₁ und das zweite gefilterte Gradientensignal G_F2(t) wird mit einem zweiten Gewichtungsfaktor a₂ multipliziert. Schließlich werden das erste gewichtete gefilterte Gradientensignal G_F1g(t) und das zweite gewichtete gefilterte Gradientensignal G_F2g(t) verknüpft bzw. in einer besonderen Ausgestaltung addiert, wobei das Ergebnis die oben genannte Stimulationsfunktion Stim(t) ergibt.
Bei einer effektiven Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden bei dem Schritt des Ermittelns der Stimulationswerte zunächst die zeitlichen Abstände zwischen den einzelnen Pulsen der Pulssequenz ermittelt, die Amplituden der einzelnen Pulse der Pulssequenz ermittelt, die Quotienten aus den zeitlichen Abständen und der Amplitude der jeweiligen Pulssequenz ermittelt und geprüft, ob die Quotienten einen vorbestimmten Grenzwert überschreiten. Überschreitet ein Quotient den Grenzwert, so wird davon ausgegangen, dass der diesem Quotient zugeordnete Puls eine Stimulation hervorruft und es wird zu diesem Puls die Stimulation ermittelt. Dies kann beispielsweise nach dem oben skizzierten Rechenverfahren geschehen. Somit muss vorteilhaft nur für einen Teil der in der Pulssequenz vorhandenen Pulse die Stimulation berechnet werden, was die Prozesszeit weiter verkürzt.
Bei dem Schritt des Ermittelns der Stimulationswerte können auch zunächst die zeitlichen Abstände zwischen den einzelnen Pulsen der Pulssequenz ermittelt werden und anschließend die Prüfbereiche auf die Pulssequenzabschnitte, bei denen ein vorbestimmter zeitlicher Minimalabstand zwischen zwei Pulsen unterschritten ist, festgelegt werden. Darauf müssen dann nur die Stimulationswerte für die festgelegten Prüfbereiche ermittelt werden.
Der vorbestimmte zeitliche Minimalabstand kann zum Bespiel in Abhängigkeit von der maximalen zeitliche Änderung der Gradientenpulse der Pulssequenz, auch slew rate genannt, ermittelt werden.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vorrichtung eine Pulssequenzerzeugungseinheit auf, die dazu eingerichtet ist, eine Pulssequenz zu erzeugen. Die Pulssequenzerzeugungseinheit ist dazu eingerichtet, dass, falls ermittelt wurde, dass ein vorbestimmter Stimulationsgrenzwert eingehalten ist, die Pulssequenz an eine Ansteuereinheit übermittelt wird, und falls ermittelt wurde, dass ein vorbestimmter Stimulationsgrenzwert nicht eingehalten ist, eine neue Pulssequenz mit neuen Ansteuerparametern erzeugt wird und nur die Pulssequenzabschnitte im identifizierten Prüfbereich an die Stimulationskontrolleinheit übergeben werden.
Nachdem also eine Pulssequenz als ungeeignet eingestuft wurde, wird von der Pulssequenzerzeugungseinheit eine neue Pulssequenz erzeugt. Im Gegensatz zu der Vorgehensweise bei der ersten Pulssequenz übergibt sie die Pulssequenzabschnitte im identifizierten Prüfbereich an die Stimulationskontrolleinheit.
Die Stimulationswertermittlungseinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann insbesondere dazu eingerichtet sein, dass, falls der Stimulationsgrenzwert überschritten ist, die Stimulationswerte einer von der Pulssequenzerzeugungseinheit neu erzeugten Pulssequenz mit neuen Ansteuerparametern für die identifizierten Prüfbereiche ermittelt werden, und die Stimulationsprüfeinheit kann dazu eingerichtet sein, dass die identifizierten Prüfbereiche bezüglich der Einhaltung eines vorbestimmten Stimulationsgrenzwerts erneut geprüft werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Stimulationskontrolleinheit bzw. die von der Stimulationskontrolleinheit umfasste Stimulationswertermittlungseinheit dazu eingerichtet, die Stimulationswerte nicht mehr über einen breiten, bevorzugt den ganzen Bereich der Pulssequenz zu ermitteln, sondern es werden die Stimulationswerte nun nur noch für die bei der ersten Pulssequenz ermittelten kritischen Bereiche bzw. Prüfbereiche ermittelt. Ist also der Prüfbereich einmal ermittelt, muss er bei den folgenden Durchgängen nicht mehr erneut ermittelt werden. Insbesondere müssen auch nicht die Stimulationswerte außerhalb des Prüfbereichs erneut ermittelt werden. Somit wird zusätzliche Prozesszeit eingespart, was eine weitere Komforterhöhung für den Bediener bewirkt, bzw. einen höheren Aufwand und damit eine höhere Genauigkeit bei der Ermittlung der Stimulationswerte und der Vorschlagsberechnung erlaubt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhaft eine Vorschlagsberechnungseinheit aufweisen, die dazu eingerichtet ist, vor dem Erzeugen der neuen Ansteuerparameter eine Vorschlagsberechnung der Ansteuerparameter basierend auf dem vorbestimmten Stimulationsgrenzwert und den für die identifizierten Prüfbereiche ermittelten Stimulationswerten durchzuführen.
Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch eine Vorschlagsberechnungseinheit aufweisen, die dazu eingerichtet ist, vor dem Übermitteln einer Pulssequenz an eine Ansteuereinheit des Magnetresonanzsystems eine Vorschlagsberechnung der Ansteuerparameter basierend auf dem vorbestimmten Stimulationsgrenzwert und den für die identifizierten Prüfbereiche ermittelten maximalen Stimulationswerten durchzuführen. Die Vorschlagsberechnungseinheit kann also dazu beitragen, dass berücksichtigt wird, dass die als geeignet eingestufte Pulssequenz bezüglich ihrer Stimulationswerte zum Beispiel nicht deutlich unterhalb des erlaubten Bereichs, d. h. des Stimulationsgrenzwerts liegt und somit ihre Leistung bzw. Effektivität hinsichtlich der Bildgebung bzw. der Bildqualität herabgesetzt ist. Die Ansteuerparameter können also in Abhängigkeit von den für die Pulssequenz ermittelten Stimulationswerten und dem Stimulationsgrenzwert ermittelt bzw. berechnet werden. Die Vorschlagsberechnungseinheit kann Teil der Pulssequenzerzeugungseinheit oder auch Teil der Stimulationskontrolleinheit sein.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Steuerungsanordnung gemäß dem Stand der Technik,
2 eine schematische Darstellung einer Steuerungsanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Anpassen von bei der Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems verwendeten Ansteuerparametern zum Erzeugen einer Pulssequenz gemäß dem Stand der Technik zeigt,
4 ein Flussdiagramm, welches einen möglichen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Anpassen von bei der Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems verwendeten Ansteuerparametern zum Erzeugen einer Pulssequenz zeigt,
5 eine veranschaulichende Darstellung einer rechnerischen Realisierung des Verfahrensschritts zum Ermitteln der Stimulationswerte,
6 ein Schaubild, in dem ein differenziertes Gradientensignal G_diff(t) sowie ein gefiltertes Gradientensignal G_F1(t) graphisch dargestellt sind,
7 ein Schaubild, in dem die Absolutwerte eines Gradientensignals G_diff(t) sowie ein entsprechendes gefiltertes Gradientensignal G_F2(t) graphisch dargestellt sind,
8 ein Schaubild, in dem die Stimulationsfunktion Stim(t) sowie die Absolutwerte eines Gradientensignals G_diff(t) graphisch dargestellt sind,
9 ein Schaubild, in dem schematisch eine Gradientenpulsfolge mit Pulsen mit verschiedenen Amplituden in Abhängigkeit von der Zeit graphisch dargestellt ist,
10 ein Schaubild, welches eine effektive Variante der Ermittlung der Stimulationswerte einer Pulssequenz veranschaulicht.
In 1 ist schematisch der Aufbau einer Steuerungsanordnung 100, bestehend aus einer herkömmlichen Vorrichtung 101 zum Erzeugen einer Pulssequenz PS und zum Anpassen einer der zum Erzeugen der Pulssequenz PS verwendeten Ansteuerparameter sowie einer Ansteuereinheit 107, auch MR-Scanner genannt, mit einer Echtzeitüberwachungseinrichtung 108, welche auch Stimulationsüberwachungseinheit genannt wird, und einem Pulssequenzverstärker 109, der auch Gradientenverstärker genannt wird, gezeigt. Die Sequenzcode-Erzeugungseinrichtung 102 erzeugt einen Pulssequenzcode SC und legt die kritischen Pulssequenzabschnitte KB fest, für die die maximalen von der zu erzeugenden Pulssequenz hervorgerufenen Stimulationswerte zu erwarten sind. Eine Pulssequenzerzeugungseinheit 103 erstellt eine Pulssequenz PS bzw. einen Pulszug und übergibt den kritischen Bereich KB bzw. den kritischen Pulssequenzabschnitt, genauer gesagt, die dem kritischen Pulssequenzabschnitt zugeordneten Signalamplitudenwerte an die Stimulationskontrolleinheit 104. Die Stimulationskontrolleinheit 104 weist eine Stimulationswertermittlungseinheit 105 und eine Stimulationsprüfeinheit 106 auf. Die Stimulationswertermittlungseinheit 105 ermittelt die dem empfangenen Pulssequenzabschnitt zugeordneten Stimulationswerte STIM. Dann werden die berechneten Werte an die Stimulationsprüfeinheit 106 gesandt. Diese prüft, ob die übermittelten Stimulationswerte einen vorbestimmten Grenzwert überschreiten. Ist das der Fall, wird der Pulssequenzerzeugungseinheit 103 signalisiert, dass sie eine neue Pulssequenz PS mit neuen Ansteuerparametern erzeugen soll. Die Pulssequenzerzeugungseinheit 103 übermittelt die der Pulssequenz PS zugeordneten Signalamplitudenwerte jedoch nur im kritischen Bereich KB, d. h. im kritischen Pulssequenzabschnitt bzw. im vorher bereits ermittelten und nun unverändert beibehaltenen kritischen Bereich KB als Prüfbereich an die Pulssequenzkontrolleinheit 104 bzw. die Stimulationswertermittlungseinheit 105. Die Stimulationswertermittlungseinheit 105 berechnet nun die Stimulationswerte nur für den kritischen Bereich KB und übergibt diese an die Stimulationsprüfeinheit 106. Diese prüft, ob die empfangenen Stimulationswerte einen vorbestimmten Grenzwert überschreiten. Ist das nicht der Fall, so wird die Pulssequenzerzeugungseinheit darüber benachrichtigt. Die Pulssequenzerzeugungseinheit übergibt nun die freigegebene Pulssequenz an den MR-Scanner bzw. die Ansteuereinheit 107. Die in dieser angeordnete Stimulationsüberwachungseinheit 108 prüft in Echtzeit, ob die der Pulssequenz PS zugeordneten Stimulationswerte STIM einen vorbestimmten Grenzwert einhalten. Ist dies nicht der Fall, wird ein Sequenzabbruch durchgeführt. Wird die geprüfte Pulssequenz PS jedoch freigegeben, so wird sie an den Pulssequenzverstärker 109 übermittelt, der sie weiter an die Gradientenspulen (nicht gezeigt) überträgt.
In 2 ist eine Steuerungsanordnung 200, die aus einer Vorrichtung 201 zum Ermitteln von bei der Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems verwendeten Ansteuerparametern gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und einer Ansteuereinheit 207 besteht, gezeigt. Die Vorrichtung 201 weist ebenfalls eine Pulssequenzcode-Erzeugungseinrichtung 202, eine Pulssequenzerzeugungseinheit 203, eine Stimulationskontrolleinheit 204 und einen MR-Scanner 207 bzw. eine Ansteuereinheit 207 auf. Diese sind jedoch anders als die bei der Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik verwendeten Einheiten aufgebaut, bzw. haben auch davon sehr verschiedene Funktionen, wie im Folgenden ausführlich dargestellt werden soll. Die Pulssequenzcode-Erzeugungseinrichtung 202 erzeugt zwar auch einen Pulssequenzcode SC, sie legt aber nicht wie die entsprechende Einheit in 1 kritische Bereiche fest, die später von der Stimulationskontrolleinheit genauer untersucht werden sollen. Die Pulssequenzerzeugungseinheit 203 erzeugt eine Pulssequenz PS und übergibt die Pulssequenz PS, in einer speziellen Ausführungsform die gesamte Pulssequenz PS, an die Stimulationskontrolleinheit 204. Die Stimulationskontrolleinheit 204 ist im Vergleich zu der Stimulationskontrolleinheit 104 in 1 völlig anders aufgebaut. Sie weist zusätzlich zu einer Stimulationswertermittlungseinheit 205 und einer Stimulationsprüfeinheit 206 auch eine Prüfbereichsidentifiziereinheit 215 auf. Die Stimulationswertermittlungseinheit 205 ermittelt anders als die entsprechende Vorrichtung 105 in 1 die Stimulationswerte STIM nicht nur für einen vorbestimmten kritischen Bereich der Pulssequenz, sondern für einen breiten Abschnitt der Pulssequenz, vorzugsweise für die komplette übergebene Pulssequenz PS. Erst die Prüfbereichsidentifiziereinheit 215 legt anhand der ermittelten Stimulationswerte STIM die Pulssequenzabschnitte fest, die als kritische Bereiche bzw. als Prüfbereiche MSO einer weiteren Überprüfung unterzogen werden sollen. Sie übergibt diese Prüfbereiche MSO bzw. die diesen Prüfbereichen MSO zugeordneten Stimulationswerte an die Stimulationsprüfeinheit 206. Die Stimulationsprüfeinheit 206 prüft, ob die übermittelten Stimulationswerte STIM einen vorbestimmten Grenzwert SGW überschreiten. Ist das der Fall, wird der Pulssequenzerzeugungseinheit 203 signalisiert, dass sie eine neue Pulssequenz PS mit neuen Ansteuerparametern erzeugen soll. Die Pulssequenzerzeugungseinheit 203 übermittelt die der Pulssequenz PS zugeordneten Signalamplitudenwerte jedoch nur im Prüfbereich MSO an die Pulssequenzkontrolleinheit 204 bzw. die Stimulationswertermittlungseinheit 205. Die Stimulationswertermittlungseinheit 205 berechnet wieder die Stimulationswerte, aber diesmal nur für den im vorigen Durchgang bereits ermittelten kritischen Bereich bzw. Prüfbereich MSO und übergibt diese an die Stimulationswertprüfeinheit 206. Eine erneute Ermittlung des Prüfbereichs bzw. der Pulssequenzabschnitte, in denen die Stimulationswertmaxima der Pulssequenz ermittelt wurden, findet in diesem Fall nicht noch einmal statt. Vielmehr werden die Stimulationsdaten direkt an die Stimulationsprüfeinheit 206 übermittelt. Diese prüft, ob die empfangenen Stimulationswerte einen vorbestimmten Grenzwert überschreiten. Ist das nicht der Fall, so wird die Pulssequenzerzeugungseinheit 203 darüber benachrichtigt. Die Pulssequenzerzeugungseinheit 203 übergibt nun die freigegebene Pulssequenz an den MR-Scanner. Alternativ berechnet die Pulssequenzerzeugungseinheit anhand des vorbestimmten Stimulationsgrenzwerts angepasste Ansteuerparameter für die Pulssequenz und sendet eine geänderte, d. h. eine hinsichtlich der Signalamplitude optimierte Pulssequenz an den MR-Scanner, die vor der Übermittlung an den MR-Scanner 207 allerdings von der Pulssequenzkontrolleinheit 204 noch kontrolliert wird. Die in dem MR-Scanner 207 angeordnete Stimulationsüberwachungseinheit 208 prüft in Echtzeit, ob die der Pulssequenz PS zugeordneten Stimulationswerte STIM einen vorbestimmten Grenzwert SGW einhalten. Ist dies nicht der Fall, wird ein Sequenzabbruch durchgeführt. Wird die geprüfte Pulssequenz PS jedoch freigegeben, so wird sie an den Pulssequenzverstärker 209 übermittelt, der sie weiter an die Gradientenspulen (nicht gezeigt) überträgt.
Für ein detaillierteres Verständnis der Unterschiede des Verfahrens gemäß der Erfindung und eines herkömmlichen Verfahrens sind diese zum Vergleich in den 3 und 4 durch Flussdiagramme veranschaulicht.
In 3 ist ein herkömmliches Verfahren zum Anpassen von bei der Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems verwendeten Ansteuerparametern gezeigt. Bei dem Schritt 3.I wird zunächst ein Pulssequenzcode erzeugt und es werden auf Basis einer Abschätzung kritische Pulssequenzabschnitte einmalig festgelegt, die später hinsichtlich ihrer Stimulationswerte geprüft werden sollen. Bei dem Schritt 3.II wird eine Pulssequenz erzeugt und es werden nur die den vorab festgelegten kritischen Pulssequenzabschnitten entsprechenden Signalwerte an die Pulssequenzkontrolleinheit 104 übergeben. Bei dem Schritt 3.III werden die Stimulationswerte nur für die genannten kritischen Pulssequenzabschnitte berechnet und an die Stimulationsprüfeinheit 106 übergeben. Bei dem Schritt 3.IV wird geprüft, ob die ermittelten Stimulationswerte einen vorbestimmten Grenzwert nicht überschreiten. Wird der Grenzwert überschritten, was in 3 mit „j” gekennzeichnet ist, so wird zu dem Schritt 3.II zurückgekehrt. Genauer gesagt, wird bei dem Schritt 3.II eine neue Pulssequenz PS mit neuen Ansteuerparametern erzeugt und es werden wieder nur die den kritischen Pulssequenzabschnitten KB entsprechenden Signalwerte STIM an die Pulssequenzkontrolleinheit übergeben. Anschließend werden wieder die Schritte 3.III und 3.IV ausgeführt. Wird diesmal bei der Prüfung, ob die ermittelten Stimulationswerte einen vorbestimmten Grenzwert SGW überschreiten, der Grenzwert nicht überschritten, was in 3 mit „n” gekennzeichnet ist, so wird nun bei dem Schritt 3.V die freigegebene Pulssequenz PS an den MR-Scanner übergeben. Bei dem Schritt 3.VI wird nun in Echtzeit geprüft, ob die der Pulssequenz PS zugeordneten Stimulationswerte STIM einen vorbestimmten Grenzwert SGW einhalten. Ist dies nicht der Fall, wird ein Sequenzabbruch durchgeführt. Wird die geprüfte Pulssequenz PS jedoch freigegeben, so wird sie bei dem Schritt 3.VII an den Pulssequenzverstärker 109 übermittelt, der sie weiter an die Gradientenspulen (nicht gezeigt) überträgt.
In 4 ist das Verfahren zum Anpassen von bei der Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems verwendeten Ansteuerparametern zum Erzeugen einer Pulssequenz gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Dieses unterscheidet sich gravierend von dem herkömmlichen in 3 gezeigten Verfahren.
Bei dem Schritt 4.I wird zunächst ein Pulssequenzcode SC erzeugt, aber es werden, anders als bei Schritt 3.I in 3, keine kritischen Pulssequenzabschnitte, die später hinsichtlich ihrer Stimulationswerte geprüft werden sollen, auf Basis einer Abschätzung einmalig festgelegt. Bei dem Schritt 4.II wird eine Pulssequenz PS erzeugt, aber es werden anders als bei dem Schritt 3.II in 3 nicht nur die den kritischen Pulssequenzabschnitten entsprechenden Signalwerte an die Pulssequenzkontrolleinheit 204 übergeben, sondern ein deutlicher größerer Anteil der Pulssequenz PS bzw. der diesem Anteil entsprechenden Signalwerte, vorzugsweise die gesamte Pulssequenz bzw. die der gesamten Pulssequenz zugeordneten Signalwerte, an die Stimulationskontrolleinheit 204 übermittelt. Bei dem Schritt 4.III werden die Stimulationswerte STIM nicht, wie bei dem Schritt 3.III in 3, nur für die genannten kritischen Pulssequenzabschnitte ermittelt, bzw. berechnet und an die Stimulationsprüfeinheit übergeben, sondern es werden bei dem Schritt 4.III die Stimulationswerte STIM für den an die Stimulationskontrolleinheit 204 übergebenen größeren Teil eines Pulsabschnitts, vorzugsweise den gesamten Pulsabschnitt, ermittelt bzw. berechnet und die ermittelten Stimulationswerte STIM werden nun nicht direkt an die Stimulationsprüfeinheit 206 übergeben, sondern zunächst an eine Prüfbereichsidentfiziereinheit 215 übermittelt. Die Ermittlung der Stimulationswerte kann beispielsweise derart ausgeführt werden, dass zu der erzeugten Pulssequenz eine Stimulationskurve ermittelt bzw. berechnet wird. Man kann sich aber auch alternativ auf die Ermittlung einer kleineren Anzahl von Stimulationswerten, im Grenzfall auf ein oder zwei Werte, beschränken. Bei dem Schritt 4.IV wird nun der kritische Bereich bzw. der Prüfbereich MSO festgelegt, für den eine Stimulationsprüfung durchgeführt werden soll. Dies geschieht nun völlig anders als bei dem Schritt 3.I in 3 nicht durch eine heuristische Schätzung, sondern direkt anhand der in dem Schritt 4.III ermittelten Stimulationswerte STIM. Es werden beispielsweise die Bereiche mit den größten Stimulationswerten bzw. den Stimulationsmaxima identifiziert. Bei dem Schritt 4.V wird nun für den ermittelten Prüfbereich MSO geprüft, ob die ermittelten Stimulationswerte STIM einen vorbestimmten Grenzwert SGW überschreiten. Wird der Grenzwert SGW überschritten, was in 4 mit „j” gekennzeichnet ist, so wird nun nicht etwa zu dem Schritt 4.II zurückgekehrt. Im Gegenteil wird nun bei dem Schritt 4.VI zwar ähnlich wie bei dem Schritt 4.II eine neue Pulssequenz PS mit neuen Ansteuerparametern, beispielsweise anhand einer Vorschlagsberechnung erstellt, aber es werden nun nur die den ermittelten Prüfbereichen MSO oder dem ermittelten Prüfbereich MSO entsprechenden Pulssignalwerte an die Pulssequenzkontrolleinheit übergeben. Es kann beispielsweise eine abschnittsweise Änderung der Pulssequenz nur in einem Prüfbereich durchgeführt werden und nur ein Pulssequenzabschnitt, der diesem Prüfbereich zugeordnet ist, an die Pulssequenzkontrolleinheit übermittelt werden. Anschließend werden bei dem Schritt 4.VII die Stimulationswerte STIM nur für die bereits ermittelten Prüfbereiche MSO bzw. den bereits ermittelten Prüfbereich MSO berechnet und diesmal direkt an die Stimulationsprüfeinheit 206 übergeben. Die Stimulationsprüfeinheit 206 prüft nun bei dem Schritt 4.VIII, ob die ermittelten Stimulationswerte STIM einen vorbestimmten Grenzwert SGW überschreiten. Wird diesmal bei der Prüfung, ob die ermittelten Stimulationswerte STIM einen vorbestimmten Grenzwert SGW überschreiten, der Grenzwert immer noch überschritten, so wird zu Schritt 4.VI zurückgekehrt und es werden anschließend die Schritte 4.VII und 4.VIII ausgeführt. Wird schließlich bei dem Schritt 4.VIII bei der Prüfung, ob die ermittelten Stimulationswerte STIM einen vorbestimmten Grenzwert SGW überschreiten, der Grenzwert nicht mehr überschritten, was in 4 mit „n” gekennzeichnet ist, so wird nun bei dem Schritt 4.IX die freigegebene Pulssequenz PS an den MR-Scanner 207 übergeben. Wird bereits bei dem Schritt 4.V ermittelt, dass die ermittelten Stimulationswerte den Grenzwert SGW nicht mehr überschreiten, so wird bereits hier zu dem Schritt 4.IX übergegangen. Alternativ können bei dem Schritt 4.IX auch anhand des vorbestimmten Stimulationsgrenzwertes SGW angepasste Ansteuerparameter für die Pulssequenz PS berechnet werden und eine geänderte, d. h. eine hinsichtlich der Signalamplitude optimierte Pulssequenz an den MR-Scanner 207 gesandt werden. Bei dem Schritt 4.X wird nun in Echtzeit geprüft, ob die der Pulssequenz PS zugeordneten Stimulationswerte STIM einen vorbestimmten Grenzwert einhalten. Ist dies nicht der Fall, wird ein Sequenzabbruch durchgeführt. Wird die geprüfte Pulssequenz PS jedoch freigegeben, so wird sie bei dem Schritt 4.XI an den Pulssequenzverstärker 209 übermittelt, der sie weiter an die Gradientenspulen überträgt. Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Verfahren wird also eine Art zweistufiges Berechnungs- bzw. Ermittlungskonzept angewandt. Die Identifikation von Teilbereichen bzw. Teilbereichen der Pulssequenzabschnitte, die für die weitere Berechnung ausschlaggebend sind, wird im Gegensatz zu dem in 3 skizzierten herkömmlichen Verfahren erst nach der Ermittlung der der Pulssequenz PS zugeordneten Stimulationswerte STIM durchgeführt. Sind die nun im Vergleich zu dem Verfahren in 3 verwendeten Prüfbereiche MSO einmal ermittelt, erfolgen die nachfolgende Vorschlagsberechnung bzw. die nachfolgenden Prüfschritte nur auf den im Vergleich zu den in 3 statisch vorab festgelegten Abschnitten KB sehr engen Prüfbereichen MSO, was das Verfahren beschleunigt und somit die Gesamtzeit des Bildaufnahmeverfahrens deutlich herabsetzt. Damit wird der Komfort für den Bediener deutlich verbessert. Zudem wird die Stimulationskontrolle auch deutlich genauer und sicherer, da die Wahrscheinlichkeit, dass die selektierten Prüfbereiche MSO falsch sind bzw. nicht das Stimulationsmaximum enthalten, stark reduziert ist, bzw. in dem Fall der Ermittlung der Stimulationswerte durch Berechnung auf Basis eines detaillierten Modells fast vollständig eliminiert wird. Somit kann die Wahrscheinlichkeit von unnötigen Sequenzabbrüchen deutlich reduziert werden. Ferner können die Toleranzgrenzen für die Signalamplitude bzw. die entsprechenden Ansteuerparameter der erzeugten Pulssequenz stark reduziert werden, weil die Auswahl des Prüfbereichs deutlich zuverlässiger ist als bei dem herkömmlichen Verfahren.
In 5 ist ein mögliches Verfahren zum Ermitteln der der erzeugten Pulssequenz zugeordneten Stimulationswerte in einem Flussdiagramm veranschaulicht. In diesem Fall werden die Stimulationswerte nach folgender Formel berechnet: Stim(t) = a₁·abs( d / dtG(t) ⊕ f_F1(t)) ⊕ a₂·abs( d / dtG(t)) ⊕ f_F2(t)
Dabei steht Stim(t) für die zu ermittelnde Stimulationsfunktion, G(t) für das Gradientensignal, d/dt G(t) für die erste zeitliche Ableitung des Gradientensignals, im Folgenden auch als G_diff(t) bezeichnet, f_F1(t) für eine erste Filterfunktion, f_F2(t) für eine zweite Filterfunktion und a₁ und a₂ sind Gewichtungsfaktoren. Der Operator ⊕ ist ein Faltungsoperator und der Operator ⊕ stellt eine Verknüpfung dar. Die Verknüpfung kann gemäß einer besonders einfachen Ausgestaltung eine Addition sein. Das Schaubild deutet ein durch eine Hardware gebildetes System an. Es wird aber darauf hingewiesen, dass das Flussdiagramm nur der Veranschaulichung des Rechenverfahrens dient und für die Verwendung der Berechnung der Stimulationswerte in der Stimulationskontrolleinheit eine Software-Lösung, also die Verwendung eines Computerprogramms bevorzugt ist.
Das Flussdiagramm umfasst ein Differenzierglied 501, dem ein gemessenes Gradientensignal G(t) zugeführt wird. Nachfolgend wird das Rechenverfahren der Einfachheit halber anhand eines trapezförmigen Gradientensignals erläutert.
Im Differenzierglied 501 wird aus dem Gradientensignal G(t) durch eine erste zeitliche Ableitung d/dt ein differenziertes Gradientensignal G_diff(t) gebildet, dessen zeitlicher Verlauf in 6 gezeigt ist. Das differenzierte Gradientensignal G_diff(t) wird auf ein erstes Tiefpassfilterglied 502 und ein zweites Tiefpassfilterglied 504 gegeben. Beispielsweise sind beide Tiefpassfilterglieder 502, 504 parallel zueinander angeordnet und dem Differenzierglied 501 nachgeschaltet. Dem ersten Tiefpassfilterglied 502 ist ein Gleichrichterglied 503 nachgeschaltet und dem zweiten Tiefpassfilterglied 504 ist ein Gleichrichterglied 503 vorgeschaltet, wodurch dem zweiten Tiefpassfilterglied 504 nur der gleichgerichtete Anteil des differenzierten Gradientensignals G_diff(t) zugeführt wird. Für die weitere Signalverarbeitung steht damit nur der Absolutbetrag des differenzierten Gradientensignals G_diff(t) zur Verfügung. Im ersten Tiefpassfilterglied 502 wird das differenzierte Gradientensignal G_diff(t) mit einer ersten Filterfunktion f_F1(t) gefiltert. Im zweiten Tiefpassfilterglied wird der Absolutbetrag des differenzierten Gradientensignals G_diff(t) mit einer zweiten Filterfunktion f_F2(t) gefiltert.
Beispielsweise können die Filterfunktionen f_F1(t) und f_F2(t) wie folgt definiert sein: f_F1(t) = 1/τ_1·e ^–t/τ1 bzw. f_F2(t) = 1/τ_2·e ^–t/τ ₂ mit den Zeitkonstanten τ₁ und τ₂.
Für das gefilterte differenzierte Gradientensignal G_F1(t) ergibt sich folgender Ausdruck:
Für das gefilterte differenzierte Gradientensignal G_F2(t) ergibt sich folgender Ausdruck:
Durch das Filtern des differenzierten Gradientensignals G_diff(t) mit einer ersten Filterfunktion f_F1(t) sowie seines gleichgerichteten Anteils abs(G_diff(t)) mit einer zweiten Filterfunktion f_F2(t) werden die durch ein äußeres elektrisches Feld verursachten Stimulationen und deren Weiterleitung im Nervensystem näherungsweise beschrieben. Die erste Filterfunktion f_F1(t) beschreibt hierbei die Anregung des Aktionspotentials auf der präsynaptischen Seite, die zur Ausschüttung von chemischen Botenstoffen, d. h. Neurotransmittern führt. Diese Botenstoffe werden auf der postsynaptischen Seite. d. h. in der nachgeschalteten Nervenzelle absorbiert und lösen dort ein weiteres Aktionspotential aus. Die Anregung des Aktionspotentials auf der postsynaptischen Seite, wird durch die Filterfunktion f_F2(t) beschrieben. Da im Aktionspotential auf der postsynaptischen Seite die ursprüngliche Polarität der Anregung nicht mehr enthalten ist, wird im zweiten Tiefpassfilterglied 504 nur der gleichgerichtete Anteil des differenzierten Gradientensignals G_diff(t) verarbeitet, der mit abs(G_diff(t) bezeichnet ist. Durch das Filtern des differenzierten Gradientensignals G_diff(t) im ersten Tiefpassfilterglied 502 wird also das präsynaptische Verhalten als Modell abgebildet. Der zeitliche Verlauf des ersten gefilterten Gradientensignals ist in 6 dargestellt, wobei für die erste Zeitkonstante τ₁ = 0,2 ms gewählt wurde. Zum Vergleich ist in 6 auch noch das differenzierte Gradientensignal G_diff(t) eingezeichnet. Der zeitliche Verlauf des zweiten gefilterten Gradientensignals G_F2(t) ist in 7 dargestellt, wobei die zweite Zeitkonstante τ₂ = 2,0 ms gewählt wurde. Zum Vergleich ist in 7 auch noch der Absolutbetrag des differenzierten Gradientensignals G_diff(t), der mit abs(G_diff(t) bezeichnet ist, eingezeichnet. Sowohl das erste gefilterte Gradientensignal G_F1(t) als auch das zweite gefilterte Gradientensignal G_F2(t) werden jeweils in einem nachfolgenden Verfahrensschritt einer Gewichtung unterzogen. Beispielsweise erfolgt dies durch Multiplikation des gleichgerichteten ersten gefilterten Gradientensignals Abs(G_F1(t)) mit einem vorgebbaren ersten Gewichtungsfaktor a₁ und durch Multiplikation des zweiten gefilterten Gradientensignals G_F2(t) mi einem vorgebbaren zweiten Gewichtungsfaktor a₂. Das erste gefilterte Gradientensignal G_F1(t) wird hierzu einem ersten Multiplizierglied 505 und das zweite gefilterte Gradientensignal G_F2(t) einem zweiten Multiplizierglied 506 zugeführt. Für die Gewichtungsfaktoren a₁ und a₂ gilt a₁ + a₂ = 1. Im ersten Multiplizierglied 505 wird damit ein gewichtetes und gefiltertes Gradientensignal G_F1g(t) = a₁·abs(G_F1(t)) ermittelt. Analog wird im zweiten Multiplizierglied 506 ein zweites gewichtetes und gefiltertes Gradientensignal G_F2g(t) = a₂·abs(G_F2(t) ermittelt. Die beiden gewichteten und gefilterten Gradientensignale G_F1g(t) und G_F2g(t) werden durch einen frei wählbaren Verknüpfungsoperator ⊕ zu einem Stimulationssignal Stim(t) verknüpft. Beispielsweise erfolgt die Verknüpfung durch Addition der beiden gewichteten und gefilterten Gradientensignale G_F1g(t) und G_F2g(t). Die beiden gewichteten und gefilterten Gradientensignale G_F1g(t) und G_F2g(t) werden hierzu einem Addierglied 507 zugeführt. Das resultierende Stimulationssignal Stim(t) bzw. die resultierende Stimulationsfunktion ist in 8 dargestellt. Zum Vergleich ist in 8 auch der Absolutbetrag des differenzierten Gradientensignals G_diff(t), der mit abs(G_diff(t) bezeichnet ist, eingezeichnet.
Bei dem Schritt des Prüfens, ob ein Stimulationsgrenzwert eingehalten wird bzw. ob überhaupt Stimulation auftritt, ist es sinnvoll, die Stimulationswerte in allen drei Raumrichtungen entsprechend den Gradienten, G_x, G_y und G_z zu berücksichtigen. Dabei kann zum Beispiel so vorgegangen werden, dass für die einzelnen Dimensionen Stimulations-Schwellwerte oder Grenzwerte Stim_lim,x, Stim_lim,y, Stim_lim,z festgelegt werden und für jede Gradientenachse ein Quotient Stim_x(t)/Stim_lim,x, Stim_y(t)/Stim_lim,y bzw. Stim_z(t)/Stim_lim,z ermittelt wird und eine Verknüpfung der genannten Quotienten gebildet wird. Der daraus ermittelte Wert wird mit einem Stimulationsfaktor Stimfaktor oder Stimulationsgrenzwert verglichen und es kann entsprechend auf das Vorliegen von Stimulation oder das Überschreiten eines Stimulationsgrenzwerts geschlossen werden. Die Verknüpfung bzw. die für den genannten Vergleich notwendige Ungleichung kann folgende Form haben:
In den 9 und 10 ist eine besonders effektive Vorgehensweise für das Ermitteln der Stimulationswerte veranschaulicht. In 9 sind die einzelnen Gradientenpulse mit der Amplitude A einer Pulssequenz in einem zeitlichen Abstand d eingezeichnet. In 10 ist nun veranschaulicht, wie entschieden werden kann, für welche Pulse die Stimulationswerte ermittelt werden müssen. Es werden die zeitlichen Abstände d (d = d₁, d₂, d₃) zwischen den einzelnen Pulsen der gesamten Pulssequenz und die Amplituden d der einzelnen Pulse der gesamten Pulssequenz ermittelt. Dann werden die Quotienten Q = A/d aus den zeitlichen Abständen und der Amplitude der jeweiligen Pulssequenz berechnet. Überschreiten die ermittelten Quotienten Q einen Grenzwert Qs, so muss davon ausgegangen werden, dass bei diesen Pulsen Stimulation einsetzt. In der 10 sind diese Pulse mit (*) gekennzeichnet. Die durch diese Pulse hervorgerufene Stimulation muss dann zum Beispiel nach dem in 5 skizzierten Verfahren berechnet werden.
Aus dem zuvor Beschriebenen wird deutlich, dass die Erfindung wirkungsvoll Möglichkeiten bereitstellt, um ein verbessertes Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung zum Anpassen von bei der Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems verwendeten Ansteuerparametern bereitzustellen. Es wird in diesem Zusammenhang noch einmal darauf hingewiesen, dass das Verfahren sowohl in Form einer Softwarelösung als auch als Hardware umgesetzt werden kann. Dabei ist jedoch für die Schritte 4.I bis 4.IX bevorzugt, sie als Software zu implementieren, während die Schritte X und X1 bevorzugt von einer zumindest teilweise als Hardware implementierten Einrichtung ausgeführt werden.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Merkmale sämtlicher Ausführungsbeispiele oder in Figuren offenbarter Weiterbildungen in beliebiger Kombination verwendet werden können.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den zuvor beschriebenen detaillierten Verfahren und Aufbauten um Ausführungsbeispiele handelt und dass das Grundprinzip auch in weiten Bereichen vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein” bzw. „eine” nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit” oder „Modul” nicht aus, dass diese(s) aus mehreren Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.
Bezugszeichenliste

100: Steuerungsanordnung
101: Vorrichtung zum Erzeugen von bei der Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems verwendeten Ansteuerparametern
102: Sequenzcode-Erzeugungseinrichtung
103: Pulssequenzerzeugungseinheit
104: Stimulationskontrolleinheit
105: Stimulationswertermittlungseinheit
106: Stimulationsprüfeinheit
107: Ansteuereinheit, MR-Scanner
108: Echtzeitüberwachungseinrichtung, Stimulationsüberwachungseinheit
109: Pulssequenzverstärker, Gradientenverstärker
200: Steuerungsanordnung,
201: Vorrichtung zum Ermitteln von bei der Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems verwendeten Ansteuerparametern
202: Pulssequenzcode-Erzeugungseinrichtung
203: Pulssequenzerzeugungseinheit
204: Stimulationskontrolleinheit
205: Stimulationswertermittlungseinheit
206: Stimulationsprüfeinheit
207: Ansteuereinheit, MR-Scanner
208: Stimulationsüberwachungseinheit
209: Pulssequenzverstärker
215: Prüfbereichsidentifiziereinheit 215
501: Differenzierglied
502: erstes Tiefpassfilterglied
503: Gleichrichterglied
504: zweites Tiefpassfilterglied
505: erstes Multiplizierglied
506: zweites Multiplizierglied
507: Addierglied
A: Amplitude
a₁, a₂: Gewichtungsfaktoren
Abs(G_F1(t)): gleichgerichtetes erstes gefiltertes Gradientensignal
d, d₁, d₂, d₃: zeitlicher Abstand zwischen Pulsen
f_F1(t): erste Filterfunktion,
f_F2(t): zweite Filterfunktion
G_diff(t): Gradientensignal
G_F1(t): erstes gefiltertes Gradientensignal
G_F2(t): zweites gefiltertes Gradientensignal
G_F1g(t): erstes gewichtetes und gefiltertes Gradientensignal
G_F2g(t): zweites gewichtetes und gefiltertes Gradientensignal
KB: kritischer Pulssequenzabschnitt, kritischer Bereich
MSO: Prüfbereich
PS: Pulssequenz
Q: Quotient Q = A/d
Qs: Grenzwert
SC: Pulssequenzcode
SGW: Stimulationsgrenzwert, vorbestimmter Grenzwert
STIM: Stimulationswert

Claims

Verfahren (400) zum Anpassen von bei der Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems verwendeten Ansteuerparametern zum Erzeugen einer Pulssequenz (PS), aufweisend die Schritte – Ermitteln von eine Stimulationsbelastung des Patienten repräsentierenden Stimulationswerten (STIM) für die Pulssequenz (PS) auf Basis vorbestimmter Ansteuerparameter (4.III) – Identifizieren von Prüfbereichen (MSO) der Pulssequenz (PS) auf Basis der Stimulationwerte (4.IV) – Prüfen der identifizierten Prüfbereiche (MSO) bezüglich der Einhaltung eines vorbestimmten Stimulationsgrenzwerts (4.V).
Verfahren (400) nach Anspruch 1, wobei, falls in einem Prüfbereich der Stimulationsgrenzwert (SGW) überschritten ist, – eine geänderte Pulssequenz (PS) zumindest für diesen Prüfbereich mit neuen Ansteuerparametern erzeugt wird (4.VI) – für die geänderte Pulssequenz in dem Prüfbereich (MSO) die Stimulationswerte (SW) ermittelt werden (4.VII) und – der Prüfbereich (MSO) bezüglich der Einhaltung eines vorbestimmten Stimulationsgrenzwerts (SGW) geprüft wird (4.VIII).
Verfahren (400) nach Anspruch 2, wobei vor dem Erzeugen der neuen Ansteuerparameter (4.VI) eine Vorschlagsberechnung der Ansteuerparameter basierend auf dem vorbestimmten Stimulationsgrenzwert (SGW) und den für die identifizierten Prüfbereiche (MSO) ermittelten Stimulationswerten (STIM) durchgeführt wird (4.VI).
Verfahren (400) nach Anspruch 2, wobei, falls die ermittelten Stimulationswerte einen vorbestimmten Grenzwert (SGW) nicht überschreiten, die ermittelten Ansteuerparameter an eine Ansteuereinheit (207) des Magnetresonanzsystems übergeben werden (4.IX).
Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schritt des Ermittelns der Stimulationswerte (4.III) den folgenden Schritt umfasst: – Berechnen der die Stimulation repräsentierenden Werte (STIM) auf Basis der Pulssequenz.
Verfahren (400) nach Anspruch 5, wobei der Schritt des Berechnens der Stimulationswerte die folgenden Schritte umfasst: – Berechnen der ersten Ableitung (G_diff(t)) der gesamten Pulssequenz – Berechnen eines ersten gefilterten Gradientensignals (G_F1(t)) durch Falten der ersten Ableitung (G_diff(t)) der gesamten Pulssequenz mit einer Filterfunktion (f_F1(t)) – Berechnen der Absolutwerte abs(G_F1(t)) der gefilterten ersten Ableitung (G_F1(t)) der gesamten Pulssequenz – Berechnung der Absolutwerte der ersten Ableitung (G_diff(t)) – Berechnen eines zweiten gefilterten Gradientensignals (G_F2(t)) durch Falten der Absolutwerte abs(G_diff(t)) der ersten Ableitung (G_diff(t)) mit einer Filterfunktion (f_F2(t)) – Gewichten des ersten gefilterten Gradientensignals mit einem ersten Gewichtungsfaktor (a₁) und Gewichten des zweiten gefilterten Gradientensignals mit einem zweiten Gewichtungsfaktor (a₂) – Verknüpfen des ersten gewichteten gefilterten Gradientensignals (G_F1g(t)) und des zweiten gewichteten gefilterten Gradientensignals (G_F2g(t)) zu einer Stimulationsfunktion (Stim(t)).
Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei bei dem Schritt des Ermittelns der Stimulationswerte (4.III) die folgenden Schritte durchgeführt werden: – Ermitteln der zeitlichen Abstände (d) zwischen den einzelnen Pulsen der Pulssequenz (PS) – Ermitteln der Amplituden (A) der einzelnen Pulse der gesamten Pulssequenz (PS) – Ermitteln der Quotienten (Q) aus den zeitlichen Abständen (d) und den Amplituden (A) der jeweiligen Pulssequenz – Ermitteln, welche der Quotienten einen Grenzwert Qs überschreiten – Ermitteln der Stimulationwerte (STIM) nur für die diesen Quotienten (Q) zugeordneten Pulse.
Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei bei dem Schritt des Ermittelns der Stimulationswerte (4.III) die folgenden Schritte durchgeführt werden: – Ermitteln der zeitlichen Abstände (d) zwischen den einzelnen Pulsen der Pulssequenz (PS) – Festlegen der Prüfbereiche (MSO) auf die Pulssequenzabschnitte, bei denen ein vorbestimmter zeitlicher Minimalabstand zwischen zwei Pulsen unterschritten ist – Ermitteln der Stimulationwerte (STIM) nur für die festgelegten Prüfbereiche.
Verfahren (400) nach Anspruch 8, wobei der vorbestimmte zeitliche Minimalabstand in Abhängigkeit von der maximalen zeitliche Änderung der Gradientenpulse (slew rate) der Pullsequenz (PS) ermittelt wird.
Vorrichtung (201) zum Ermitteln von bei der Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems verwendeten Ansteuerparametern (AP), aufweisend eine Stimulationskontrolleinheit (204) mit einer Stimulationswertermittlungseinheit (205), einer Prüfbereichsidentifiziereinheit (215) und einer Stimulationsprüfeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Stimulationswertermittlungseinheit (205) dazu eingerichtet ist, eine Stimulationsbelastung des Patienten repräsentierende Stimulationswerte (STIM) für eine Pulssequenz (PS) auf Basis vorbestimmter Ansteuerparameter zu ermitteln, die Prüfbereichsidentifiziereinheit (215) dazu eingerichtet ist, Prüfbereiche (MSO) auf Basis der Stimulationswerte der Pulssequenz (PS) zu ermitteln, die Stimulationsprüfeinheit (206) dazu eingerichtet ist, die identifizierten Prüfbereiche (MSO) dahingehend zu überprüfen, ob ein vorbestimmter Stimulationsgrenzwert (SGW) eingehalten ist.
Vorrichtung (201) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (201) eine Pulssequenzerzeugungseinheit (203) aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine Pulssequenz (PS) zu erzeugen und, falls ermittelt wurde, dass ein vorbestimmter Stimulationsgrenzwert (SGW) eingehalten ist, die Pulssequenz (PS) an eine Ansteuereinheit (207) zu übermitteln und, falls ermittelt wurde, dass ein vorbestimmter Stimulationsgrenzwert (SGW) nicht eingehalten ist, eine neue Pulssequenz (PS) mit neuen Ansteuerparametern zu erzeugen und nur die Pulssequenzabschnitte im identifizierten Prüfbereich (MSO) an die Stimulationskontrolleinheit (204) zu übergeben.
Vorrichtung (201) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stimulationswertermittlungseinheit (205) dazu eingerichtet ist, falls der Stimulationsgrenzwert (SGW) überschritten ist, die Stimulationswerte (STIM) einer von der Pulssequenzerzeugungseinheit (203) neu erzeugten Pulssequenz (PS) mit neuen Ansteuerparametern für die identifizierten Prüfbereiche (MSO) zu ermitteln, und die Stimulationsprüfeinheit (206) dazu eingerichtet ist, die identifizierten Prüfbereiche (MSO) bezüglich der Einhaltung eines vorbestimmten Stimulationsgrenzwerts (SGW) erneut zu prüfen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, aufweisend eine Vorschlagsberechnungseinheit, die dazu eingerichtet ist, vor dem Erzeugen der neuen Ansteuerparameter eine Vorschlagsberechnung der Ansteuerparameter basierend auf dem vorbestimmten Stimulationsgrenzwert und den für die identifizierten Prüfbereiche ermittelten Stimulationswerten (STIM) durchzuführen.
Steuerungsanordnung (200), aufweisend eine Vorrichtung (201) nach einem der Ansprüche 10 bis 13 und eine Pulssequenzcode-Erzeugungseinheit (202), die dazu eingerichtet ist, einen Pulssequenzcode (SC) für eine Pulssequenzerzeugungseinheit (203) zu erzeugen, ohne für die Stimulationsprüfung kritische Bereiche (KB) festzulegen.
Magnetresonanztomographiesystem, welches eine Vorrichtung (201) nach einem der Ansprüche 10 bis 14 aufweist.