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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen eines Protokolls einer Messsequenz zum Ansteuern eines Magnetresonanztomographiesystems und eine Vorrichtung zum Erstellen eines Protokolls zum Ansteuern eines Magnetresonanztomographiesystems.
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Weiterhin betrifft die Erfindung eine Magnetresonanzanlage mit einem Hochfrequenz-Sendesystem, mit einem Gradientensystem und einer Steuereinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, zur Durchführung einer gewünschten Messung auf Basis einer vorgegebenen Pulssequenz das Hochfrequenz-Sendesystem und das Gradientensystem anzusteuern.
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In einer Magnetresonanzanlage, auch Magnetresonanztomographiesystem genannt, wird üblicherweise der zu untersuchende Körper mit Hilfe eines Grundfeldmagnetsystems einem relativ hohen Grundmagnetfeld, beispielsweise von 1, 3, 5 oder 7 Tesla, ausgesetzt. Zusätzlich wird mit Hilfe eines Gradientensystems ein Magnetfeldgradient angelegt. Über ein Hochfrequenz-Sendesystem werden dann mittels geeigneter Antenneneinrichtungen hochfrequente Anregungssignale (HF-Signale) ausgesendet, was dazu führen soll, dass die Kernspins bestimmter, durch dieses Hochfrequenzfeld resonant angeregter Atome um einen definierten Flipwinkel gegenüber den Magnetfeldlinien des Grundmagnetfelds verkippt werden. Bei der Relaxation der Kernspins werden Hochfrequenzsignale, so genannte Magnetresonanzsignale, abgestrahlt, die mittels geeigneter Empfangsantennen empfangen und dann weiterverarbeitet werden. Aus den so akquirierten Rohdaten können schließlich die gewünschten Bilddaten rekonstruiert werden.
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Für eine bestimmte Messung ist damit eine bestimmte Pulssequenz auszusenden, welche aus einer Folge von Hochfrequenzpulsen, insbesondere Anregungspulsen und Refokussierungspulsen sowie passend dazu koordiniert auszusendenden Gradientenpulsen in verschiedenen Raumrichtungen besteht. Zeitlich passend hierzu müssen Auslesefenster gesetzt werden, welche die Zeiträume vorgeben, in denen die induzierten Magnetresonanzsignale erfasst werden. Maßgeblich für die Bildgebung ist dabei insbesondere das Timing innerhalb der Sequenz, d. h. in welchen zeitlichen Abständen welche Pulse aufeinanderfolgen. Eine Vielzahl der Steuerparameter ist in der Regel in einem sogenannten Messprotokoll definiert, welches vorab erstellt wird und für eine bestimmte Messung beispielsweise aus einem Speicher abgerufen und ggf. vom Bediener vor Ort verändert werden kann, der zusätzliche Steuerparameter wie beispielsweise einen bestimmten Schichtabstand eines Stapels von auszumessenden Schichten, eine Schichtdicke etc. vorgeben kann. Auf Basis all dieser Steuerparameter wird dann eine Pulssequenz, die auch als Messsequenz bezeichnet wird, berechnet.
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Die Gradientenpulse können beispielsweise über ihre Gradientenamplitude, die Gradientenpulszeitdauer und im Falle von Trapez-Gradientenpulsen über die Flankensteilheit bzw. die 1. Ableitung der Pulsform dG/dt der Gradientenpulse, üblicherweise auch als „Slew-Rate“ bzw. Anstiegsrate S bezeichnet, definiert sein. Eine weitere wichtige Gradientenpulsgröße ist das Gradientenpulsmoment (auch kurz „Moment“ genannt), das durch das Integral der Gradientenamplitude über die Zeit definiert ist.
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Mit zunehmender Leistungsfähigkeit von MR-Scannern stellen physiologische Limitierungen immer häufiger die Grenze bei der Ausführbarkeit bestimmter Messsequenzen dar. So kann beispielsweise die maximale Leistung des Gradientensystems (beschrieben durch die maximale Anstiegsrate S und die maximale Amplitude G) bei bestimmten Messabläufen (z.B. bei einer schnellen Abfolge von Gradientenpulsen mit hoher Amplitude und wechselndem Vorzeichen, wie in der echoplanaren Bildgebung) nicht ausgenutzt werden, da ansonsten Grenzwerte der peripheren Nervenstimulation überschritten werden. Ein ähnliches Problem tritt auch bei der Ausnutzung der Leistungsfähigkeit des HF-Sendesystems (beschrieben durch die maximale und die mittlere Sendeleistung) auf, wobei hier Messabläufe mit schneller Abfolge von energieintensiven HF-Pulsen durch Grenzwerte der Energiedeposition (SAR) limitiert sind.
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Im Stand der Technik werden physiologische Limitierungen erst relativ spät im Messablauf berücksichtigt. Während der Bearbeitung des Messprotokolls (z.B. der Festlegung der Matrixgröße, des FOV (FOV = Field of View = Sichtfeld), der Anzahl und Lage der Schichten, der Kontrastparameter etc.) werden physiologische Limitierungen außer Acht gelassen und lediglich einfache technische Limitierungen betrachtet. Letzteres kann entweder in stark abstrahierender Form über geeignete Mittelwerte oder unter Verwendung von Hardware-Modellfunktionen erfolgen (siehe beispielsweise
DE 10 2008 015261 B4 ). Erst unmittelbar vor dem Beginn der Messung findet eine Prüfung statt, ob physiologische Limitierungen überschritten werden. Falls eine Überschreitung ermittelt wird, kann der Benutzer mit einer recht eingeschränkten Auswahl von Protokollparameteränderungen auf ein mit physiologischen Limitierungen konformes Messprotokoll ausweichen. Beispielsweise kann das FOV vergrößert oder die Schichtdicke bei einer Messung mit einer Schichtselektion vergrößert oder eine Referenz-Gradientenanstiegsrate verkleinert werden (letzteres mit Auswirkungen auf zum Beispiel die Echozeit TE).
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Ein Grund für die nachgelagerte Behandlung der physiologischen Aspekte ist in dem relativ hohen Rechenaufwand zu suchen. Für die Abschätzung des Stimulationspotenzials müssen beispielsweise diejenigen Abschnitte der Messung identifiziert werden, von denen die höchsten Werte erwartet werden. Für diese Abschnitte werden dann die detaillierten Gradientenschaltungen berechnet (die Messsequenz wird „ausgerollt“), und mit Hilfe von Modellannahmen (z.B. entsprechend dem SAFE-Modell, vgl.
DE 1991 13547 A1 ) das Einhalten von Grenzwerten überprüft.
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Hinsichtlich des SAR-Aspekts kann die nachgelagerte Betrachtung auch darum notwendig sein, weil der Energieeintrag zum Zeitpunkt der Protokollbearbeitung noch nicht bekannt ist. Beispielsweise kann es der Fall sein, dass entsprechende Ergebnisse aus Justagemessungen, die die für das Erreichen eines bestimmten Drehwinkels bzw. Flipwinkels der präzedierenden Spins notwendige HF-Energie bestimmen, zum Zeitpunkt der Festlegung eines Messprotokolls noch nicht vorliegen, da die Messungen noch nicht durchgeführt sind.
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Teilweise werden im Stand der Technik auch einfach konservative Annahmen bei der Berechnung der Messsequenz vorgenommen. Dabei werden beispielsweise für bestimmte Teile der Messsequenz die Gradientenanstiegsraten „auf Verdacht“ künstlich limitiert, um für diesen Teil der Messung das Stimulationspotenzial zu reduzieren. In vielen Fällen wird die Begrenzung aber zu konservativ ausfallen, was die Bandbreite möglicher Messprotokolle einschränkt.
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In den meisten Applikationen wird die späte Berücksichtigung der Stimulation durch einen modalen Dialog als so störend empfunden, dass die Sequenzparameter protokollunabhängig soweit gedrosselt werden, dass die Stimulationsschwelle nur in seltenen Ausnahmefällen überschritten wird. Unter modalem Dialog ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass der Dialog beantwortet und damit abgeschlossen werden muss, um die Untersuchung fortzusetzen.
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In „Siemens Technik Report", Jahrgang 5, Nr.16, April 2002, Seite 40ff, ist ein Verfahren beschrieben, mit dem Spiraltrajektorien unter Berücksichtigung physiologischer Limitierungen optimiert werden können. Hierbei handelt es sich um einen sehr speziellen Anwendungsfall, der auf der Trajektorienbestimmung mittels Differenzengleichungen basiert. Eine Verallgemeinerung dieses Ansatzes auf in der klinischen Routine wichtige Bildgebungsverfahren ist nicht möglich. Das im „Siemens Technik Report“ beschriebene Verfahren ist stark zugeschnitten auf die Spiraltrajektorie: ausgehend von einer analytischen Beschreibung (über Differenzialgleichungen) wird übergegangen zu einer numerischen Beschreibung (über Differenzengleichungen), bei denen in jedem Berechnungsschritt die Überschreitung von Stimulationslimitierungen überprüft wird und dann für die nächsten Schritte ggf. ein Trajektorienparameter (z.B. die maximale Anstiegsrate) adaptiert wird. Insbesondere kann mit diesem Ansatz das Stimulationspotenzial über mehrere Wiederholungen hinweg nicht abgeschätzt werden: sollen zwei Spiraltrajektorien nacheinander ausgespielt werden, wird die zweite aufgrund der Historie mit kleineren Anstiegsraten starten müssen – die Trajektorien wären damit nicht mehr identisch.
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Somit besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein effektiveres und benutzerfreundlicheres Verfahren zum Erstellen eines Protokolls einer Messsequenz zu erzielen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1, durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 13 und durch eine Magnetresonanzanlage nach Patentanspruch 14 gelöst.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erstellen eines Protokolls einer Messsequenz zum Ansteuern eines Magnetresonanztomographiesystems wird zunächst die Messsequenz, also die während der Messung an den MR-Scanner zu sendende Pulssequenz, in unterschiedliche Gruppen von einander ähnlichen Teilmodulen unterteilt, anschließend wird ein Teilmodul identifiziert, das potenziell die stärkste physiologische Belastung eines Patienten erzeugen wird. Darauf wird mittels einer Modellfunktion geprüft, ob bei dem Messablauf des Teilmoduls physiologische Grenzwerte eingehalten werden. Als Modellfunktionen können für das implementierte Verfahren zur Einhaltung der Patientensicherheit bereits vorgegebene Modelle verwendet werden. Für die periphere Nervenstimulation kann beispielsweise das SAFE-Modell verwendet werden oder auch einfachere Modelle, die auf der zeitlichen Änderung der Magnetfelder (dB/dt) beruhen. Für die Energiedeposition können beispielsweise direkt die Vorgaben aus der IEC 60601-2-33 oder auch komplexere Wärmefluss/Ratenmodelle verwendet werden. Schließlich werden, falls die physiologischen Grenzwerte nicht eingehalten werden, Einflussparameter der Messsequenz geändert und anschließend der vorhergehende Prüfschritt wiederholt. Die Einflussparameter können beispielsweise die Gradientenanstiegsrate, die Echozeit und die Repetitionszeit umfassen. Die Teilmodule können zum Beispiel einen Pulssequenzabschnitt mit der Länge einer Repetitionszeit TR einer Gradientenecho- oder Spinechobildgebung umfassen oder durch die Aufnahme einer Schicht mittels echoplanarer Bildgebung festgelegt sein. Als einander ähnliche Teilmodule können beispielsweise Pulssequenzabschnitte des gleichen oder eines ähnlichen Funktionstyps verstanden werden. Beispielsweise kann bei der echoplanaren Diffusionsbildgebung das zentrale Teilmodul der echoplanaren Diffusionsbildgebung in folgende Funktionsgruppen eingeteilt werden: Diffusions-Kodierungsmodul, EPI-Auslesemodul und Pause. Die Diffusions-Kodierungsmodule bzw. EPI-Auslesemodule können als unterschiedliche Arten von Teilmodulen angesehen werden, wobei Teilmodule gleichen Typs zueinander gleich oder zumindest ähnlich sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zielt darauf ab, bereits während der Protokollbearbeitung physiologische Limitierungen zu berücksichtigen und nur mit den physiologischen Limitierungen konforme Protokolle zuzulassen. Damit wird zum einen der Arbeitsablauf vereinfacht, denn es müssen keine nachträglichen Protokoll-Modifikationen, die vom Anwender verstanden, bewertet und quittiert werden müssen, durchgeführt werden. Zum anderen kann der Sequenzablauf mit dem Verfahren sehr viel flexibler an die Limitierungen angepasst werden, was je nach Anwendung beispielsweise kürzere Echozeiten und damit ein besseres Signalrauschverhältnis SNR und/oder kürzere Wiederholungzeiten TR und damit eine kürzere Messzeit erlaubt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren abstrahiert im Vergleich zu den beschriebenen herkömmlichen Ansätzen auf einer etwas höheren Ebene (den Modulen) und betrachtet insbesondere Zusammenhänge zwischen mehreren Modulen. So resultieren beispielsweise minimal notwendige Abstände, um identische Module beliebig oft wiederholen zu können. Des Weiteren lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren in bestehende Sequenzarchitekturen bzw. Softwarearchitekturen auf Modulbasis nahtlos integrieren, d.h. es müssen keine vollkommen neuen Architekturkonzepte eingeführt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erstellen eines Protokolls zum Ansteuern eines Magnetresonanztomographiesystems weist eine Einteilungseinheit auf, die dazu eingerichtet ist, die Messsequenz in unterschiedliche Gruppen von einander ähnlichen Teilmodulen zu unterteilen. Weiterhin weist die Vorrichtung eine Identifizierungseinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Teilmodul zu identifizieren, das potenziell die stärkste physiologische Belastung erzeugen wird. Zudem weist die Vorrichtung eine Prüfeinheit, die dazu eingerichtet ist, mittels der Modellfunktion zu prüfen, ob physiologische Grenzwerte eingehalten werden, auf. Schließlich umfasst die Vorrichtung auch eine Parameter-Justageeinheit, die dazu eingerichtet ist, falls die physiologischen Grenzwerte nicht eingehalten werden, die Einflussparameter zu ändern und die geänderten Parameter an die Prüfeinheit zur erneuten Prüfung zu übergeben.
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Die erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage weist die erfindungsgemäße Vorrichtung auf.
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Die Erfindung umfasst auch ein Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher der erfindungsgemäßen Vorrichtung ladbar ist, mit Programmcode-Abschnitten, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Programm in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt wird. Eine solche softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass bisherige Steuereinrichtungen von Magnetresonanzanlagen durch Implementierung des Programms in geeigneter Weise modifiziert werden können, um in der erfindungsgemäßen Weise ein Messprotokoll festzulegen, was z. B. mit den oben genannten Vorteilen verbunden ist.
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Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung, wobei insbesondere auch die Ansprüche einer Kategorie analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können.
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Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens wird der Messablauf des Teilmoduls derart bestimmt, dass Hardware-Limitierungen eingehalten werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung wird der Schritt des Bestimmens des Messablaufs des Teilmoduls derart, dass Hardware-Limitierungen eingehalten werden, vor dem Prüfen, ob bei dem Messablauf des Teilmoduls physiologische Grenzwerte eingehalten werden, durchgeführt.
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In einer alternativen Ausgestaltung wird überprüft, falls die physiologischen Grenzwerte eingehalten werden, ob das Teilmodul mit der vorgegebenen Wiederholrate mindestens so oft wie vorgegeben wiederholt werden kann, ohne physiologische Limitierungen zu überschreiten. Zudem wird, falls das Ergebnis negativ ist, die Wiederholrate reduziert, und/oder das Teilmodul weiter durch Veränderung der Einflussparameter und Wiederholen des Prüfschritts verändert.
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Gemäß einer Variante des Verfahrens wird die Wiederholrate durch Setzen von Pausen zwischen einzelnen Teilmodulen reduziert.
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Beispielsweise kann die Länge der Pausen in Abhängigkeit von physiologischen Grenzwerten gewählt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann derart ausgeführt werden, dass das Bestimmen des Messablaufs des Teilmoduls derart, dass Hardware-Limitierungen eingehalten werden und das Prüfen, ob bei dem Messablauf des Teilmoduls physiologische Grenzwerte eingehalten werden, zusammen ausgeführt werden. Somit kann ein vereinheitlichtes Modell betreffend die Hardware-Limitierungen und die physiologischen Limitierungen zur Prüfung, ob Grenzwerte eingehalten werden, verwendet werden, wobei zumindest zwei auf die Überschreitung von Grenzwerten zu überprüfende Parameter, mindestens einer betreffend die Hardware und mindestens einer betreffend die physiologischen Aspekte, berücksichtigt werden.
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Bei dem Schritt des Identifizierens eines Teilmoduls, das potenziell die stärkste physiologische Belastung eines Patienten erzeugen wird, kann alternativ auch eine Mehrzahl von Teilmodulen identifiziert werden.
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Weiterhin kann auch eine Änderung der Schichtorientierung des Messprotokolls bei dem Prüfen, ob physiologische Grenzwerte eingehalten werden, mitberücksichtigt werden.
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Vorteilhaft kann das Überprüfen des Überschreitens von physiologischen Grenzwerten und/oder Hardware-Limitierungen bereits während der Bearbeitung des Messprotokolls oder der Implementierung einer patientenunabhängigen Protokollplanung durch den Benutzer und/oder durch ein automatisches Programm erfolgen, indem das Überprüfen in die Berechnung der erlaubten Parameterbereiche integriert wird und Protokollparameter, die zu einer Überschreitung der physiologischen Grenzwerte und/oder Hardware-Limitierungen führen würden, entsprechend begrenzt werden. Das Verfahren kann nicht nur für die Adaption des Protokolls auf den Patienten („online“ Editierung) verwendet werden, sondern auch für die patientenunabhängige Protokollplanung („offline“ Editierung), wenn die verwendeten Grenzwerte bekannt und patientenunabhängig (z.B. konservative Abschätzungen) sind. Die Protokollbearbeitung muss nicht unbedingt direkt durch den Benutzer erfolgen, sondern kann auch teilweise auch programmatisch ausgeführt werden, z.B. durch vordefinierte Skripten. Dies kann insbesondere verwendet werden, um patientenspezifische Parameteränderungen zu vereinfachen, die nur während einer Untersuchung vorgenommen werden können.
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Die physiologischen Grenzwerte können die Stimulation durch Gradientenfelder und/oder die Belastung durch Hochfrequenzfelder (SAR) umfassen.
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Die Einflussparameter können beispielsweise die Gradientenanstiegsrate, die Echozeit und die Repetitionszeit umfassen.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstäblich. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Magnetresonanzanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
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3 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
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4 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
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5 ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
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In 1 ist grob schematisch eine erfindungsgemäß eingerichtete Magnetresonanzanlage 1 dargestellt. Sie umfasst zum einen den eigentlichen Magnetresonanzscanner 2 mit einem darin befindlichen Untersuchungsraum 8 bzw. Patiententunnel 8. Eine Liege 7 ist in diesen Patiententunnel 8 hineinfahrbar, so dass ein darauf liegender Patient O oder Proband während einer Untersuchung an einer bestimmten Position innerhalb des Magnetresonanzscanners 2 relativ zu dem darin angeordneten Magnetsystem und Hochfrequenzsystem gelagert werden kann bzw. auch während einer Messung zwischen verschiedenen Positionen verfahrbar ist.
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Wesentliche Komponenten des Magnetresonanzscanners 2 sind ein Grundfeldmagnet 3, ein Gradientensystem 4 mit Magnetfeldgradientenspulen zur Erzeugung von Magnetfeldgradienten in x-, y- und z- Richtung sowie eine Ganzkörper-Hochfrequenzspule 5. Die Magnetfeldgradientenspulen in x-, y- und z- Richtung sind unabhängig voneinander ansteuerbar, so dass durch eine vorgegebene Kombination Gradienten in beliebigen logischen 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 logischen Raumrichtungen auch mit den x-, y- und z-Richtungen übereinstimmen, beispielsweise die Schichtselektionsrichtung in z-Richtung, die Phasenkodierrichtung in y-Richtung und die Ausleserichtung in x-Richtung. Der Empfang von im Untersuchungsobjekt O induzierten Magnetresonanzsignalen kann über die Ganzkörperspule 5 erfolgen, mit der in der Regel auch die Hochfrequenzsignale zur Induzierung der Magnetresonanzsignale ausgesendet werden. Üblicherweise werden diese Signale aber mit einer Lokalspulenanordnung 6 mit beispielsweise auf oder unter den Patient O gelegten Lokalspulen (von denen hier nur eine dargestellt ist) empfangen. Alle diese Komponenten sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und daher in der 1 nur grob schematisch dargestellt.
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Die Komponenten des Magnetresonanzscanners 2 sind von einer Steuereinrichtung 10 ansteuerbar. Dabei kann es sich um einen Steuerrechner handeln, der auch aus einer Vielzahl von – gegebenenfalls auch räumlich getrennten und über geeignete Kabel oder dergleichen untereinander verbundenen – Einzelrechnern bestehen kann. Über eine Terminalschnittstelle 17 ist diese Steuereinrichtung 10 mit einem Terminal 30 verbunden, über das ein Bediener die gesamte Anlage 1 ansteuern kann. Im vorliegenden Fall ist dieses Terminal 30 als Rechner mit einer Tastatur, einem oder mehreren Bildschirmen sowie weiteren Eingabegeräten wie beispielsweise einer Maus oder dergleichen ausgestattet, so dass dem Bediener eine grafische Benutzeroberfläche zur Verfügung steht.
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Die Steuereinrichtung 10 weist u. a. eine Gradienten-Steuereinheit 11 auf, die wiederum aus mehreren Teilkomponenten bestehen kann. Über diese Gradienten-Steuereinheit 11 werden die einzelnen Gradientenspulen gemäß einer Gradientenpulssequenz GS mit Steuersignalen beschaltet. Hierbei handelt es sich wie oben beschrieben um Gradientenpulse, die während einer Messung an genau vorgesehenen zeitlichen Positionen und mit einem genau vorgegebenen zeitlichen Verlauf gesetzt (ausgespielt) werden.
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Die Steuereinrichtung 10 weist außerdem eine Hochfrequenz-Sendeeinheit 12 auf, um in die Ganzkörper-Hochfrequenzspule 5 jeweils Hochfrequenzpulse gemäß einer vorgegebenen Hochfrequenzpulssequenz HFS der Pulssequenz MS einzuspeisen. Die Hochfrequenzpulssequenz HFS umfasst die oben erwähnten Anregungs- und Refokussierungspulse. Der Empfang der Magnetresonanzsignale geschieht dann mit Hilfe der Lokalspulenanordnung 6, und die davon empfangenen Rohdaten RD werden von einer HF-Empfangseinheit 13 ausgelesen und verarbeitet. Die Magnetresonanzsignale werden in digitaler Form als Rohdaten RD an eine Rekonstruktionseinheit 14 übergeben, die daraus die Bilddaten BD rekonstruiert und diese in einem Speicher 16 hinterlegt und/oder über die Schnittstelle 17 an das Terminal 30 übergibt, so dass der Bediener sie betrachten kann. Die Bilddaten BD können auch über ein Netzwerk NW an anderen Stellen gespeichert und/oder angezeigt und ausgewertet werden. Alternativ kann auch eine Hochfrequenzpulssequenz über die Lokalspulenanordnung ausgesendet werden und/oder die Magnetresonanzsignale können von der Ganzkörper-Hochfrequenzspule empfangen werden (nicht dargestellt), je nach aktueller Verschaltung der Ganzkörper-Hochfrequenzspule 5 und der Spulenanordnungen 6 mit der Hochfrequenz-Sendeeinheit 12 bzw. HF-Empfangseinheit 13.
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Über eine weitere Schnittstelle 18 werden Steuerbefehle an andere Komponenten des Magnetresonanzscanners 2, wie z. B. die Liege 7 oder den Grundfeldmagnet 3, übermittelt oder Messwerte bzw. andere Informationen übernommen.
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Die Gradienten-Steuereinheit 11, die HF-Sendeeinheit 12 und die HF-Empfangseinheit 13 werden jeweils koordiniert durch eine Messsteuereinheit 15 angesteuert. Diese sorgt durch entsprechende Befehle dafür, dass die gewünschten Gradientenpulssequenzen GS und Hochfrequenzpulssequenzen HFS ausgesendet werden. Außerdem muss dafür gesorgt werden, dass zum passenden Zeitpunkt die Magnetresonanzsignale an den Lokalspulen der Lokalspulenanordnung 6 durch die HF-Empfangseinheit 13 ausgelesen und weiterverarbeitet werden. Ebenso steuert die Messsteuereinheit 15 die Schnittstelle 18 an. Die Messsteuereinheit 15 kann beispielsweise aus einem Prozessor oder mehreren zusammenwirkenden Prozessoren gebildet sein. Darauf kann, z.B. in Form geeigneter Softwarekomponenten, eine Pulssequenz-Optimierungseinrichtung 20 implementiert sein, mit der auf Basis eines festgelegten eventuell bereits optimierten Protokolls eine zusätzliche Optimierung von Pulssequenzabschnitten bzw. Pulssequenzen durchgeführt werden kann.
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Der grundlegende Ablauf einer solchen Magnetresonanzmessung und die genannten Komponenten zur Ansteuerung (abgesehen von der hier speziell ausgebildeten Vorrichtung 21 zum Erstellen eines Protokolls zum Ansteuern eines Magnetresonanztomographiesystems) sind dem Fachmann aber bekannt, so dass sie hier im Detail nicht weiter besprochen werden. Im Übrigen kann ein solcher Magnetresonanzscanner 2 sowie die zugehörige Steuereinrichtung noch eine Vielzahl weiterer Komponenten aufweisen, die hier ebenfalls nicht im Detail erläutert werden. Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Magnetresonanzscanner 2 auch anders aufgebaut sein kann, beispielsweise mit einem seitlich offenen Patientenraum, oder als kleinerer Scanner, in dem nur ein Körperteil positioniert werden kann.
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Um eine Messung zu starten, kann ein Bediener über das Terminal 30 üblicherweise ein für diese Messung vorgesehenes Steuerprotokoll P aus einem Speicher 16 auswählen, in dem eine Vielzahl von Steuerprotokollen P für verschiedene Messungen hinterlegt sind. Dieses Steuerprotokoll P enthält u. a. verschiedene Steuerparameter SP für die jeweilige Messung. Zu diesen Steuerparametern SP zählen bestimmte Grundvorgaben für die gewünschte Pulssequenz, beispielsweise der Sequenztyp, d. h. ob es sich um eine Spinechosequenz, eine Turbo-Spinechosequenz etc. handelt. Weiterhin zählen hierzu Steuerparameter bezüglich der durch die einzelnen Hochfrequenzpulse zu erreichenden Magnetisierungen, Vorgaben über eine zur Aufnahme von Rohdaten abzufahrende k-Raum-Gradiententrajektorie sowie darüber hinaus Schichtdicken, Schichtabstände, Anzahl der Schichten, Auflösung, Repetitionszeiten, die Echozeiten in einer Spinechosequenz etc.
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Mit Hilfe des Terminals 30 kann der Bediener einen Teil dieser Steuerparameter verändern, um ein individuelles Steuerprotokoll für eine aktuell gewünschte Messung zu erstellen. Hierzu werden veränderbare Steuerparameter beispielsweise auf einer grafischen Benutzeroberfläche des Terminals 30 zur Änderung angeboten.
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Im Übrigen kann der Bediener auch über ein Netzwerk NW Steuerprotokolle, beispielsweise von einem Hersteller der Magnetresonanzanlage, abrufen und diese dann ggf. modifizieren und nutzen.
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Basierend auf den Steuerparametern SP wird dann eine Pulssequenz S oder Messsequenz ermittelt, mit der schließlich die eigentliche Ansteuerung der übrigen Komponenten durch die Messsteuereinheit 15 erfolgt. Die Pulssequenz S kann in einer Pulssequenz-Ermittlungseinrichtung berechnet bzw. designed werden, die beispielsweise in Form von Softwarekomponenten auf dem Rechner des Terminals 30 realisiert sein kann. Die Pulssequenz-Ermittlungseinrichtung kann aber auch Teil der Steuereinrichtung 10 selber sein, insbesondere der Messsteuereinheit 15. Ebenso könnte die Pulssequenz-Ermittlungseinrichtung aber auch auf einem separaten Rechensystem realisiert sein, welches beispielsweise über das Netzwerk NW mit der Magnetresonanzanlage verbunden ist.
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Bei der Festlegung der Steuerparameter müssen insbesondere Grenzwerte die Belastbarkeit der Hardware als auch die physiologische Belastbarkeit der Patienten betreffend berücksichtigt werden. Hierzu ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung 21 zum Erstellen eines Protokolls zum Ansteuern eines Magnetresonanztomographiesystems bereitgestellt, welche dazu verwendet wird, die Protokolle an die Grenzwerte anzupassen. Die Vorrichtung 21 kann Teil der Steuereinrichtung 10 sein. Sie kann auch als Software auf dem Terminal 30 implementiert sein.
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Beispielhaft ist in 1 die Vorrichtung 21 zum Erstellen eines Protokolls zum Ansteuern eines Magnetresonanztomographiesystems als Teil der Steuerungseinrichtung 10 veranschaulicht. Die Vorrichtung 21 weist eine Einteilungseinheit 22 auf, die dazu eingerichtet ist, die Messsequenz in eine Reihe von ähnlichen Teilmodulen zu unterteilen. Genauer gesagt, es wird die Messsequenz in unterschiedliche Gruppen von jeweils einander ähnlichen Teilmodulen aufgeteilt. Ferner umfasst die Vorrichtung 21 eine Identifizierungseinheit 23 auf, die dazu eingerichtet ist, ein Teilmodul zu identifizieren, das potenziell die stärkste physiologische Belastung erzeugen wird. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 21 eine Prüfeinheit 24, die dazu eingerichtet ist, mittels der Modellfunktion zu prüfen, ob physiologische Grenzwerte eingehalten werden. Schließlich weist die Vorrichtung 21 in 1 auch eine Parameter-Justageeinheit 25 auf, die dazu eingerichtet ist, falls die physiologischen Grenzwerte nicht eingehalten werden, die Einflussparameter zu ändern und die geänderten Parameter an die Prüfeinheit 24 zur erneuten Prüfung zu übergeben. Weiterhin kann die Vorrichtung 21 auch eine zusätzliche Prüfeinheit aufweisen, die dazu eingerichtet ist, die Messsequenz hinsichtlich Hardware-Limitierungen zu testen. Die Funktion der Prüfung der Hardwarelimitierungen kann auch von derselben Prüfeinheit, welche die physiologischen Limitierungen prüft, wahrgenommen werden. Die beiden Prüfungen können auch in einem auf beide Limitierungen abgestimmten Verfahrensschritt durchgeführt werden. Falls die physiologischen Grenzwerte für einzelne Teilmodule eingehalten werden, kann die Prüfeinheit zusätzlich prüfen, ob das Teilmodul mit der vorgegebenen Wiederholrate mindestens so oft wie vorgegeben wiederholt werden kann, ohne physiologische Limitierungen zu überschreiten. Die Prüfeinheit 24 kann also auch dazu eingerichtet sein, ganze Sequenzen von Teilmodulen auf Einhaltung von physiologischen Limitierungen wie Hardware-Limitierungen zu prüfen. Die Justageeinheit 25 kann auch dazu eingerichtet sein, falls in diesem Fall das Prüfergebnisergebnis negativ ist, die Wiederholrate zu reduzieren und/oder das Teilmodul weiter durch Veränderung der Einflussparameter zu verändern. Die Wiederholrate kann beispielsweise durch Setzen von Pausen zwischen einzelnen Teilmodulen reduziert werden.
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In 2 ist ein Verfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht. In dem Schritt 2.I wird die Messsequenz zunächst in verschiedene Gruppen von einander ähnlichen Teilmodulen unterteilt. Bei dem Schritt 2.II wird ein Teilmodul identifiziert, das potenziell die stärkste physiologische Belastung eines Patienten erzeugen wird. Bei dem Schritt 2.III wird mittels einer Modellfunktion geprüft, ob bei dem Messablauf des Teilmoduls physiologische Grenzwerte eingehalten werden. Falls die physiologischen Grenzwerte eingehalten werden, was in 2 mit „j“ gekennzeichnet ist, wird das Verfahren beendet. Falls die physiologischen Grenzwerte nicht eingehalten werden, was in 2 mit „n“ gekennzeichnet ist, werden bei dem Schritt 2.IV Einflussparameter der Messsequenz geändert und der vorhergehende Prüfschritt, d.h. Schritt 2.III wiederholt. Bei den Einflussparametern kann es sich beispielsweise um die Gradientenanstiegsrate, die Echozeit und die Repetitionszeit handeln.
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Die für das Verfahren zu verwendenden Modellfunktionen sind durch die implementierten Verfahren zur Einhaltung der Patientensicherheit bereits vorgegeben. Für die periphere Nervenstimulation kann beispielsweise das SAFE-Modell verwendet werden oder auch einfachere Modelle, die auf der zeitlichen Änderung der Magnetfelder (dB/dt) beruhen. Für die Energiedeposition können beispielsweise direkt die Vorgaben aus der IEC 60601-2-33 oder auch komplexere Wärmefluss/Ratenmodelle verwendet werden.
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In 3 ist ein Flussdiagramm gezeigt, das ein Verfahren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Bei dem Schritt 3.I wird die Messsequenz in verschiedene Gruppen von einander ähnlichen Teilmodulen unterteilt. Beispielsweise kann ein Teilmodul einen Pulssequenzabschnitt mit der Länge einer Repetitionszeit TR einer Gradientenecho- oder Spinechobildgebung umfassen oder durch die Aufnahme einer Schicht mittels echoplanarer Bildgebung festgelegt sein. Bei dem Schritt 3.II wird dasjenige Teilmodul, das potenziell die stärkste physiologische Belastung erzeugen wird, identifiziert. Zum Beispiel kann die stärkste physiologische Belastung bei Aufnahme der äußeren k-Raum-Zeilen, d.h. Anwendung der stärksten Phasenkodierungsgradienten auftreten. In einem Schritt 3.III wird der Messablauf des Teilmoduls derart bestimmt, dass Hardware-Limitierungen eingehalten werden. Dies wird zunächst ohne Berücksichtigung von physiologischen Limitierungen durchgeführt. Bei dem Schritt 3.IV wird mittels der Modellfunktion(en) geprüft, ob physiologische Grenzwerte eingehalten werden. Falls die Grenzwerte eingehalten werden, was in der 2 mit „j“ gekennzeichnet ist, geht das Verfahren mit dem Schritt 3.VI weiter. Falls die physiologischen Grenzwerte nicht eingehalten werden, werden in einem Schritt 3.V Einflussparameter verändert. Beispielsweise wird die Gradientenanstiegsrate reduziert. Anschließend wird der Schritt 3.IV wiederholt. Falls die physiologischen Grenzwerte eingehalten werden, was in der 2 mit „j“ gekennzeichnet ist, geht das Verfahren mit dem Schritt 3.VI weiter. Bei dem Schritt 3.VI wird überprüft, ob das geprüfte Teilmodul mit der vorgegebenen Wiederholrate mindestens so oft wie vorgegeben wiederholt werden kann, ohne physiologische Limitierungen zu überschreiten. Falls das der Fall ist, was in der 2 mit „j“ gekennzeichnet ist, ist das Verfahren beendet. Falls die physiologischen Limitierungen überschritten werden, was in 2 mit „n“ gekennzeichnet ist, kann in dem Schritt 3.VII die Wiederholrate reduziert werden. Dies kann beispielsweise durch Einfügen und/oder Verlängern einer Pause geschehen. Weiterhin kann das Teilmodul weiter durch Veränderung des Einflussparameters hinsichtlich niedriger physiologischer Belastungen verändert werden. Anschließend kann Schritt 3.VI wiederholt werden.
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Das gestaffelte Vorgehen bei den Schritten 3.III und 3.IV ist möglich, da eine Reduktion der physiologischen Belastung nicht zu einer Beschleunigung der Sequenz führt, sondern typischerweise zu einer Verlängerung der Teilmodule, was auch die Hardwarebelastung reduziert. Die Schritte 3.III und 3.IV können alternativ je nach Implementation auch zusammen durchgeführt werden. Sofern die Überschreitung von physiologischen Limitierungen von bestimmten Parametern abhängt (beispielsweise dem Ergebnis von Justagemessungen), so können diese Parameter bereits vor Beginn der Protokollbearbeitung ermittelt werden. Beispielsweise können die relevanten Justagemessungen bereits beim Einfahren des Patienten auf der Liege für die jeweilige Tischposition ermittelt und gespeichert werden, so dass sie bei Bedarf abrufbar sind. Alternativ können – gegebenenfalls abhängig von Registrierungsdaten des Patienten wie Größe, Gewicht, Alter, Geschlecht, Lagerung etc. – die benötigten Parameter über heuristische Annahmen ermittelt werden. Diese Vorgehensweise ist insbesondere sinnvoll für SAR-Limitierungen. Unter Umständen kann das Teilmodul mit der stärksten Stimulation in Schritt 3.II nicht ad hoc ermittelt werden. Beispielsweise kann dies der Fall sein, wenn in der 3D-Bildgebung zwei Phasenkodierungsgradienten gleichzeitig verwendet werden und – wie bei der elliptischen Abtastung – nicht beide Gradienten gleichzeitig ihr jeweiliges Maximum annehmen. In diesem Fall können die Schritte 3.III bis 3.V auch wiederholt mit unterschiedlichen Teilmodulen ausgeführt werden. Sofern physiologische Limitierungen unmittelbar von der Lagerung des Patienten abhängen, kann dies direkt berücksichtigt werden. Wichtig ist dies beispielsweise bei peripheren Nervenstimulationen, bei denen das Stimulationspotenzial eines Gradientenpulses von der Lage seiner Achse relativ zum Patienten abhängt. Die Änderung der Schichtorientierung des Messprotokolls durch den Benutzer könnte so beispielsweise zu einer Überschreitung von Limitierungen führen, und die Messsequenz könnte automatisch entsprechende Änderungen des Ablaufs vornehmen. Alternativ könnte die Messsequenz von vornherein den Messablauf so vorsehen, dass die physiologischen Limitierungen für beliebige Schichtorientierungen eingehalten werden, indem beispielsweise eine oder mehrere voraussichtlich „maximal belastende“ Orientierungen getestet werden. In diesem Fall würde also das Messprotokoll derart festgelegt werden, dass die physiologischen und/oder hardwarespezifischen Grenzwerte in jedem Fall eingehalten würden, unabhängig davon, welche Schichtorientierung für die Messung gewählt wird.
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Die Überprüfung des Überschreitens von Limitierungen kann bereits während der Bearbeitung des Protokolls durch den Benutzer erfolgen. Wird die Überprüfung in die Berechnung der erlaubten Parameterbereiche integriert („Binärsuche“), werden Protokollparameter, die zu einer Überschreitung führen würden, beispielsweise durch das bereits existierende Framework entsprechend begrenzt. Unter dem bereits existierenden Framework ist die bisher bzw. aktuell implementierte Architektur oder eine mögliche Architektur von Sequenz und Bedienschnittstelle zu verstehen. Im Rahmen der aktuellen Architektur werden für jeden Messparameter „grüne“, „rote“ und „graue“ Wertebereiche angezeigt. Der Benutzer kann einen Wert im „grünen“ Bereich wählen, ohne dass Anpassungen anderer Parameter notwendig sind. Bei Wahl eines Werts im „roten“ Bereich kennt das System Lösungsstrategien, die mit automatischer Anpassung anderer Parameter zu einem gültigen, d.h. ausführbaren, Messprotokoll führen. Werte im „grauen“ Bereich sind nicht realisierbar und darum auch nicht anwählbar. Durch Integration des erfindungsgemäßen Verfahrens in diese Architektur kann der Benutzer unmittelbar sehen, welche Parameter er, auch unter Berücksichtigung physiologischer Limitierungen, tatsächlich einstellen kann bzw. welche weiteren Parameteränderungen bei Anwahl der „roten“ Bereiche automatisch vorgenommen werden müssen. Im klassischen Sequenzkonzept vorhandene Strategien zur Auflösung von Parameterkonflikten (z.B. „TE kann reduziert werden wenn gleichzeitig TR erhöht wird“) können in adaptierter Weise weiterverwendet werden. Da zur Berechnung der erlaubten Bereiche viele (Größenordnung: 30–100) Parametervariationen in für den Benutzer vernachlässigbarer Zeit (z.B. < 300ms) getestet werden müssen, darf die Überprüfung einer Parametereinstellung nicht länger als etwa 2ms dauern.
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Falls längere Überprüfungszeiten notwendig sind, muss das Framework erweitert werden, um die Überprüfung nach der Berechnung der erlaubten Bereiche einmal für die neuen Parameter durchzuführen. In diesem Fall weiß der Benutzer erst nach Eingabe des neuen Wertes, ob das Protokoll die Limitierungen einhält oder überschreitet. Im Falle einer Überschreitung der Limitierungen kann entweder ein Benutzerdialog mit Korrekturvorschlägen angezeigt werden oder es können vordefinierte Strategien automatisch mit oder ohne Notifizierung des Benutzers ausgeführt werden. Diese Methode ist sinnvoll wenn die Überprüfung und Berechnung der Vorschläge innerhalb von ca. 200ms möglich ist.
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Ist nur die Überprüfung, aber nicht die Berechnung der Vorschläge, innerhalb von 200ms möglich, kann die Berechnung, um nicht die interaktive Bearbeitung zu stören, manuell vom Benutzer gestartet werden. Als Planungshilfe wird dem Benutzer die Belastung durch ein UI-Element (Element einer Benutzeroberfläche = user interface) mitgeteilt, z.B. in Form einer quantitativen Anzeige (z.B. die Stimulation in Prozent der maximal zulässigen Stimulation ähnlich der heutigen SAR-Anzeige) oder in Form einer Ampel. Zeigt die Anzeige eine Grenzwertüberschreitung, so kann der Benutzer entweder die Parameteränderungen rückgängig machen („undo“ im Editor), die Belastung durch geeignete Parameteränderung wieder reduzieren, oder die Vorschlagsberechnung beispielsweise durch mouse-click auf die Anzeige manuell starten.
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Durch die Aufteilung der Messung in Teilmodule hält sich der Rechenaufwand zur Evaluierung des Überschreitens physiologischer Limitierungen in Grenzen. Darüber hinaus hilft die aktuell verfügbare Rechnerleistung, die notwendigen Rechenschritte hinreichend schnell (d.h. während der Protokollbearbeitung durch den Benutzer) zu absolvieren. Natürlich müssen in dem Schritt 3.III nicht zwingend die Grenzen der Hardware vollständig ausgenutzt werden – man kann immer noch zumindest einige funktionelle Untermodule mit konservativen Einstellungen konfigurieren, um so die Häufigkeit, mit der der Schritt 3.IV durchgeführt werden muss, zu reduzieren. Um die Komplexität bei der Berechnung eines mit physiologischen Limitierungen konformen Messablaufs zu reduzieren, kann ein gewisser Sicherheitsabstand vom tatsächlichen Grenzwert bei der Auswertung der Modellfunktion(en) vorgesehen werden. Beispielsweise nutzt man die Grenzwerte nur zu 90% aus – auf diese Weise können kleinere Beiträge aus dem Messablauf (beispielsweise HF-Pulse mit geringer Energiedosis oder Gradientenpulse mit kleiner Amplitude) bei den Berechnungen zunächst ignoriert werden, ohne dass es später durch diese Beiträge zu einer Überschreitung von Limitierungen kommt.
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In den 4 und 5 sind zwei konkrete Beispiele veranschaulicht, bei denen das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung kommen kann. Das in 4 veranschaulichte Ausführungsbeispiel ist auf die echoplanare Diffusionsbildgebung EPI (EPI = echo planar imaging) gerichtet. Das zentrale Teilmodul der echoplanaren Diffusionsbildgebung besteht aus folgenden Funktionsgruppen: Diffusions-Kodierungsmodul, EPI-Auslesemodul und Pause. Im Diffusions-Kodierungsmodul werden wenige (beispielsweise 2–4) Gradientenpulse mit hoher Amplitude appliziert. Im EPI-Auslesemodul werden dagegen eine größere Anzahl (beispielsweise 32–256) von Gradientenpulsen mit alternierender Polarität und moderater Amplitude in sehr kurzer zeitlicher Abfolge appliziert. Zunächst wird beispielsweise in einem Schritt 4.I nur das EPI-Auslesemodul betrachtet. Die Amplitude der Gradientenpulse berechnet sich im einfachsten Fall direkt aus den Protokollparametern wie dem FOV und der Matrixgröße. Bei dem Schritt 4.II (entspricht 3.II und 3.III) wird die maximale Gradientenanstiegsrate gewählt, um einen möglichst kurzen Echozug (und damit geringe Bildverzerrungen) zu erhalten. Danach wird bei dem Schritt 4.III (entspricht Schritt 3.IV) mit Hilfe der Modellfunktion überprüft, ob der EPI-Auslesezug Stimulationslimitierungen überschreitet. Im Falle einer Überschreitung, was in 4 mit „n“ gekennzeichnet ist, wird die Gradientenanstiegsrate bei dem Schritt 4.IV (entspricht Schritt 3.V) reduziert und zu dem Schritt 4.III zurückgekehrt. Die Gradientenrate wird letztlich soweit reduziert (und implizit der Echo-Abstand vergrößert), bis die Limitierungen eingehalten werden, was in 4 mit „j“ gekennzeichnet ist. Bei dem Schritt 4.V (entspricht Schritt 3.I und 3.II) wird das Diffusions-Kodierungsmodul hinzugenommen. Man prüft nun wieder mit Hilfe der Modellfunktion, ob die sukzessive Abfolge Diffusions-Kodierungsmodul + EPI-Auslesemodul zu einer Überschreitung der Stimulationslimitierungen führt, d.h. die Stimulationslimitierungen nicht eingehalten sind (entspricht Schritt 3.IV). Falls die Stimulationslimitierungen nicht eingehalten sind, was in 4 mit „n“ gekennzeichnet ist, können die Gradientenanstiegsraten des Diffusionsmoduls in einem Schritt 4.VI reduziert werden (und implizit die Echozeit TE verlängert werden). Es wird dann zu dem Schritt 4.V zurückgekehrt. Die Gradientenraten werden letztlich so weit reduziert, bis die Limitierungen eingehalten werden, was in 4 mit „j“ gekennzeichnet ist (entspricht Schritt 3.V). Wenn die Stimulationslimitierungen eingehalten werden, wird in einem Schritt 4.VII, wieder mit Hilfe von Modellfunktionen, geprüft, ob die gesetzte Pause zwischen einer Abfolge von Diffusionsmodulen und EPI-Auslesemodulen ausreichend lang ist, um die Abfolge aus Diffusionsmodulen und EPI-Auslesemodulen unter Beachtung der Stimulationslimitierungen so oft zu wiederholen, wie vom Messprotokoll vorgesehen (entspricht Schritt 3.VI). Wenn dies nicht der Fall ist, was in 4 mit „n“ gekennzeichnet ist, wird gegebenenfalls die Pause in einem Schritt 4.VIII entsprechend zeitlich verlängert (entspricht Schritt 3.VII). Anschließend wird zu Schritt 4.VII zurückgekehrt. Falls nun die Stimulationslimitierungen eingehalten werden, was in 4 mit „j“ gekennzeichnet ist, ist das Verfahren erfolgreich beendet. Je nach Anwendung kann in dem Schritt 4.VIII, wenn das Diffusions- und das EPI-Auslesemodul simultan betrachtet werden, auch die Gradientenanstiegsrate des EPI-Auslesemoduls verlängert werden, wenn sich auch damit das Einhalten der Limitierungen erreichen lässt. Je nach Situation und Anforderungen des Benutzers kann so entweder ein möglichst kurzer Auslesezug (wenig Verzerrungen) oder eine möglichst kurze Echozeit (hohes SNR = hohes Signalrauschverhältnis) oder eine möglichst kurze Pause (kurze Messzeit) erreicht werden.
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Bei dem in 5 veranschaulichten Ausführungsbeispiel werden SAR-bedingte Limitierungen berücksichtigt. Bei dieser Anwendung sind die Zeitkonstanten des Modells in der Regel länger. So kann nach der IEC 60601-2-33 bei dem in 4 veranschaulichten Ausführungsbeispiel über einen Zeitraum von 10 Sekunden ein höherer mittlerer Energieeintrag in den Körper erfolgen als bei dem in 5 veranschaulichten Beispiel über einen Zeitraum von 6 Minuten. Eine hinsichtlich SAR, insbesondere bei höheren Feldstärken, häufig limitierte TSE-Sequenz umfasst die Funktionsmodule: Anregung, Auslesezug und Pause. Eine entsprechende Einteilung in Teilmodule kann in einem Schritt 5.I vorgenommen werden. Die Dauer eines solchen Teilmoduls beträgt wenige Millisekunden bis hin zu einigen hundert Millisekunden. Mittels der Modellfunktion(en) kann man nun beispielsweise in einem Schritt 5.II ermitteln, welche Anzahl N solcher Teilmodule unmittelbar nacheinander appliziert werden kann, ohne Kurzzeit-SAR-Limitierungen zu überschreiten. Ferner kann in einem Schritt 5.III berechnet werden, welche Pause nach N Teilmodulen vorgesehen werden muss, um Langzeit-SAR-Limitierungen einzuhalten. Damit kann die Messung in einem entsprechenden „Burst“-Modus mit kurzen „Aktivitäts“-Phasen (N Teilmodule), unterbrochen durch moderate Pausen, durchgeführt werden. Vorteilhaft kann ein solcher Burst-Modus beispielsweise mit der Atemtriggerung oder mit der Atemanhaltetechnik abgestimmt sein: die immanenten Messpausen werden so gleichzeitig zum Einhalten der physiologischen Limitierungen genutzt, und in den Aktivitätsphasen kann trotzdem mit maximaler Mess-Leistung gearbeitet werden.
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Gemäß dem beschriebenen Verfahren werden physiologische Limitierungen bei der Einstellung eines optimierten Messablaufs berücksichtigt. Dabei werden bereits während der Vorberechnung des Ablaufs von Messereignissen (z.B. Gradientenpulse oder HF-Pulse) die Limitierungen geprüft und, wenn nötig, Anpassungen vorgenommen. Die Berechnungsaufwände können unter Verwendung von Vorwissen über die von einzelnen Sequenzteilen generierte Belastung sowie unter Verwendung von Vorwissen über den Sequenzablauf minimiert werden.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die Merkmale sämtlicher Ausführungsbeispiele oder in Figuren offenbarter Weiterbildungen in beliebiger Kombination verwendet werden können.
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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. Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass sich das erfindungsgemäße Verfahren bei beliebigen Pulssequenzen anwenden lässt. 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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008015261 B4 [0007]
- DE 199113547 A1 [0008]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- „Siemens Technik Report“, Jahrgang 5, Nr.16, April 2002, Seite 40ff [0012]
- IEC 60601-2-33 [0015]
- IEC 60601-2-33 [0053]
- IEC 60601-2-33 [0061]
