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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Magnetresonanztomografiegerät zum Erzeugen von Tomografiedaten eines Untersuchungsobjektes in einem Magnetfeld mittels einer Pulssequenz und ein Verfahren zum Einstellen eines Magnetresonanztomografiegerätes.
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Um eine Magnetresonanzuntersuchung (MR-Untersuchung) zu planen und zu parametrisieren, existieren in heutigen Magnetresonanztomografiegeräten zahlreiche Einstellungsparameter (ca. 700 abhängige Parameter pro Messablauf), die Einfluss auf das Anregungsverhalten und das Endergebnis der Magnetresonanzmessung haben.
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Bei einem Softwareversionswechsel, einem Systemwechsel oder einer Systemänderung ist es nahezu unmöglich zu bestimmen, ob die neuen Einstellungen des Magnetresonanztomografiegerätes das vorherige Anregungsverhalten des Magnetresonanztomografiegeräts wiederspiegeln. Daher wird nach derartigen technischen Veränderungen des Magnetresonanztomografiegerätes versucht, die neuen Einstellungsparameter derart einzustellen, dass diese wieder konsistent zu den ursprünglichen Einstellungsparametern sind.
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Die Konsistenz der neuen Einstellungsparameter bedeutet, dass diese sich nicht gegenseitig ausschließen oder beeinflussen. Diese Vorgehensweise kann jedoch zu einem vollkommen anderen physikalischen Anregungsverhalten und anderen Messergebnissen als vor der Systemänderung führen. Das Grundprinzip bei der Wiederherstellung ist es, die Beeinflussung der physikalischen Eingabeparameter, wie beispielsweise der Anregung oder des Magnetfelds, so zu wählen, dass das resultierende Bild der Untersuchung entspricht und eine medizinische Diagnose möglich ist.
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Ein Sequenzentwickler, auch Parametrisierer genannt, prüft daher für jede der Änderungen der Hardware oder Software des Magnetresonanztomografiegeräts manuell das Anregungsverhalten und die Messergebnisse, beispielsweise durch Probandenmessungen. Dies geschieht mit dem Ziel, die zuvor automatisch angepassten, konsistenten Einstellungsparameter manuell wieder so einzupflegen und zu verändern, dass das Anregungsverhalten und das Messergebnis demjenigen vor der Systemänderung entsprechen.
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Dieses Verfahren ist aufwändig und fehleranfällig, da der Parametrisierer einen genauen Überblick über die Einstellungsparameter haben muss, um die automatisch durchgeführten Änderungen bewerten zu können und um zu beurteilen, welchen Einfluss die automatisch eingestellten Einstellungsparameter auf das Anregungsverhalten und die Messergebnisse haben.
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Die Druckschrift
US 2002/0198447 A1 betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von Scan-Parametern, die die Orientierung und den Ort von tomografischen Bildebenen bestimmen. Es wird eine Abbildung von gegenwärtigen Scan-Bilddaten auf vorherige Referenzscan-Bilddaten durch Ermitteln einer geometrischen Transformation vorgenommen, die die Unterschiede zwischen den beiden Bildern minimiert.
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Die Druckschrift
US 6.335.979 B1 betrifft medizinische bildgebende Geräte, wie beispielsweise ein Magnetresonanzdiagnosegerät. In diesem Magnetresonanzdiagnosegerät können eine Liste einer Vielzahl von Referenzbildern angezeigt werden.
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Die Druckschrift
DE 10 2008 014 737 A1 betrifft ein Verfahren zur Planung einer medizinischen Bildgebung. Bei diesem Verfahren werden Qualitätsparameter, die einer Bildaufnahme eine gewünschte Bildqualität zuordnen, über eine Einlesevorrichtung eingelesen.
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Die Druckschrift
JP H08-336504 A betrifft ein bildgebendes Magnetresonanzsystem. Ein Bildqualitätsparameter und ein Fotografieparameter sind in einem Speicher zur Parameteranzeige in einem vorgeschriebenen Format gespeichert. Wenn der Fotografieparameter geändert wird, wird eine Änderung des Bildqualitätsparameters berechnet.
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Die Druckschrift
JP 2004-201779 A betrifft ein bildgebendes Magnetresonanzsystem. Gemäß von Daten, die durch einen Benutzer eingegeben werden, wird ein Bildbetriebsparameter geändert und eine Änderungsrate einer Bildqualitätsauswertung aufgrund der Änderung eines Bildparameters wird berechnet.
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Es ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ein Magnetresonanztomografiegerät und ein Verfahren zum Einstellen eines Magnetresonanztomografiegeräts anzugeben, mit dem eine Einstellung von Parametern nach einer technischen Veränderung des Magnetresonanztomografiegerätes schneller und einfacher durchgeführt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch Gegenstände mit den Merkmalen nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Figuren, der Beschreibung und der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Magnetresonanztomografiegerät zum Erzeugen von Tomografiedaten eines Untersuchungsobjektes in einem Magnetfeld mittels einer Pulssequenz gelöst, mit einem Speicher zum Speichern von Referenztomografiedaten eines Referenzuntersuchungsobjektes, die Elemente eines Ortsfrequenzraums sind; einer Messeinrichtung zum Erzeugen der Tomografiedaten des Referenzuntersuchungsobjektes mittels der Pulssequenz, die Elemente des Ortsfrequenzraums sind; und einer Anpassungseinrichtung zum Verringern einer Abweichung zwischen den Tomografiedaten und den Referenztomografiedaten durch Anpassen eines physikalischen Parameters der Pulssequenz. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine schnelle und einfache Wiederinbetriebnahme des Magnetresonanztomografiegeräts nach einer technischen Änderung erreicht wird. Die Pulssequenz wird solange angepasst und verändert, bis die gewonnenen Tomographiedaten des Referenzuntersuchungsobjekts den vorgespeicherten Referenztomografiedaten des Referenzuntersuchungsobjekts entsprechen. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass auf eine Fourier-Transformation verzichtet werden kann und die Anpassung mit geringerem Rechenaufwand durchgeführt werden kann.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Magnetresonanztomografiegeräts ist der physikalische Parameter ein Pulsabstand zwischen zwei Pulsen der Pulssequenz. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich die Tomographiedaten durch eine einfach zu realisierende Maßnahme anpassen lassen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Magnetresonanztomografiegeräts ist der physikalische Parameter die Pulsfrequenz eines Pulses der Pulssequenz. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass das Anregungsverhalten des Untersuchungsobjektes beeinflusst werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Magnetresonanztomografiegeräts ist der physikalische Parameter die Leistung eines Pulses der Pulssequenz. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass das Anregungsverhalten beeinflusst werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Magnetresonanztomografiegeräts ist der physikalische Parameter die Stärke des Gradienten des Magnetfelds. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine Selektivität optimiert werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Magnetresonanztomografiegeräts ist der physikalische Parameter ein Ausleseverfahren der Pulssequenz. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass das Ausleseverhalten optimiert werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Magnetresonanztomografiegeräts ist die Anpassungseinrichtung ausgebildet, die Abweichung zwischen den Tomografiedaten und den Referenztomografiedaten auf Basis von Kontrastwerten oder Farbwerten zu bestimmen. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein genaues Maß für eine Abweichung zwischen Tomografiedaten und den Referenztomografiedaten erhalten wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Magnetresonanztomografiegeräts umfasst das Magnetresonanztomografiegerät eine Datenbank zum Speichern von Werten, die eine Änderung der Tomografiedaten in Abhängigkeit einer Änderung des physikalischen Parameters angeben. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Anpassung mit einer geringeren Anzahl von Iteration in kürzerer Zeit durchgeführt werden kann.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Einstellen eines Magnetresonanztomografiegerätes gelöst, mit den Schritten eines Speicherns von Referenztomografiedaten eines Referenzuntersuchungsobjektes, die Elemente eines Ortsfrequenzraums sind; eines Erzeugens von Tomografiedaten des Referenzuntersuchungsobjektes mittels einer Pulssequenz, die Elemente eines Ortsfrequenzraums sind; und eines Verringerns einer Abweichung zwischen den Tomografiedaten und den Referenztomografiedaten durch Anpassen eines physikalischen Parameters der Pulssequenz. Dadurch werden die gleichen technischen Vorteile wie durch das Magnetresonanztomografiegerät nach dem ersten Aspekt erreicht.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren den Schritt eines Bestimmens der Abweichung zwischen den Tomografiedaten und den Referenztomografiedaten auf Basis von Kontrastwerten oder Farbwerten. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass ein genaues Maß für die Abweichung zwischen den Tomografiedaten und den Referenztomografiedaten erhalten wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren den Schritt eines Bestimmens der Abweichung zwischen den Tomografiedaten und den Referenztomografiedaten auf Basis einer Bildanalyse im Ortsraum. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Tomographiebilder des Referenzuntersuchungsobjektes vor und nach einer Systemänderung angeglichen werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Schritt eines Verringerns der Abweichung auf Basis eines Wertes durchgeführt, der eine Änderung der Tomografiedaten in Abhängigkeit der Änderung des physikalischen Parameters angibt. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass ein genaues Maß für eine Abweichung zwischen Tomografiedaten und den Referenztomografiedaten erhalten wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens werden die Schritte des Erzeugens von Tomografiedaten des Referenzuntersuchungsobjektes mittels der Pulssequenz und der Schritt eines Verringerns der Abweichung durch Anpassen des physikalischen Parameters der Pulssequenz solange wiederholt, bis die Abweichung zwischen den Tomografiedaten und den Referenztomografiedaten ein lokales oder globales Minimum erreicht. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass gute Anpassungsergebnisse erhalten werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines Magnetresonanztomografiegeräts; und
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2 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einstellen eines Magnetresonanztomografiegeräts.
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1 ist eine schematische Ansicht eines Magnetresonanztomografiegeräts 100. Das Magnetresonanztomografiegerät 100 umfasst einen Magneten 111, in dessen Magnetfeld ein Untersuchungsobjekt 101 angeordnet ist. Für das Messverfahren des Magnetresonanztomografiegeräts 100 werden Pulssequenzen 103 verwendet, die zur Anregung des Untersuchungsobjektes 101 dienen.
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Eine Pulssequenz 103 ist eine Kombination aus Hochfrequenzimpulsen 113 und magnetischen Gradientenfeldern bestimmter Frequenz und Stärke, die vielfach in jeder Sekunde in vorgegebener Reihenfolge ein- und ausgeschaltet werden. Eine Pulssequenz 103 ist durch ein physikalisches Anregungsverfahren und ein Ausleseverfahren definiert. Das Sequenzverhalten kann durch physikalische Kenngrößen beschrieben werden, die die Pulssequenz 103 eindeutig erkennbar und unterscheidbar zu anderen Pulssequenzen 103 macht. Jede Pulssequenz 103 kann durch physikalische Parameter beeinflusst werden, die sich auf eine Anregung, ein Auslesen und ein Bildendergebnis auswirken. Im Allgemeinen ist eine große Anzahl unterschiedlicher Pulssequenzen 103 für Magnetresonanztomografiegeräte 100 bekannt, wie beispielsweise GRASS („Gradient Refocused Acquisition in the Steady State”), FISP („Fast Imaging with Steady state Precession”) oder SE („Spin-Echo”).
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Eine Messeinrichtung 107 des Magnetresonanztomografiegeräts 100 dient zum Erzeugen von Tomografiedaten des Untersuchungsobjektes 101 mittels der Pulssequenz 103. Zu diesem Zweck werden die von Empfangsspulen aufgenommenen Signale nach einer Anregung des Untersuchungsobjekts 101 digitalisiert. Die Tomographiedaten können durch eine Matrix gebildet werden, die einem visuellen Schnittbild des Untersuchungsobjektes 101 im Ortsraum entspricht. Die Tomographiedaten können auch durch eine Matrix im Ortsfrequenzraum (K-Raum) gebildet werden. Die Tomographiedaten aus dem Ortsfrequenzraum lassen sich mittels einer Fourier-Transformation in Tomographiedaten im Ortsraum transformieren.
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Das Magnetresonanztomografiegerät 100 umfasst einen digitalen Speicher 105, in dem Referenztomografiedaten eines Referenzuntersuchungsobjektes 101 abgelegt sind. Die Referenztomografiedaten werden beispielsweise durch eine Messung des Referenzuntersuchungsobjektes 101 vor einer Systemänderung gewonnen. Der Speicher 105 kann beispielsweise durch eine Festplatte oder einen Speicherbaustein gebildet werden. Das Referenzuntersuchungsobjekt 101 ist beispielsweise ein Patient oder ein künstlicher Körper, der zur Einstellung des Magnetresonanztomografiegeräts 100 verwendet wird.
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Bei einer Systemänderung, wie beispielsweise Hardware-Änderungen oder Software-Aktualisierungen, wird nicht die Vielzahl an Eingabeparametern in einen konsistenten Zustand gebracht, sondern die physikalischen Parameter der Pulssequenz 103 derart angepasst, dass die Referenztomografiedaten des Referenzuntersuchungsobjektes 101 vor der Systemänderung den Tomografiedaten des Referenzuntersuchungsobjektes 101 nach der Systemänderung entsprechen (”Physical Pulse Sequence Fitting”).
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Zu diesem Zweck umfasst das Magnetresonanztomografiegerät 100 eine Anpassungseinrichtung 109, die die physikalischen Parameter der Pulssequenz 103 derart verändert, dass sich eine Abweichung zwischen den Tomografiedaten und den Referenztomografiedaten verringert. Bei einer Systemänderung versucht die Software, die die Anpassungseinrichtung 109 bildet, primär nicht die Parameter der Pulssequenz 103 so zu verstellen, dass diese wieder konsistent sind, sondern so einzustellen, dass die neuen Parameter der Pulssequenz 103 den physikalischen Eigenschaften und Wirkungen der vorigen Pulssequenz 103 am nächsten kommen. Die Anpassungseinrichtung 109 kann in der neuen Systemumgebung einen neuen Parametersatz für die Pulssequenz 103 ermitteln, der die physikalische Wirkung der vorherigen Pulssequenz 103 am besten wiedergibt.
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Der oder die Parameter, die durch die Anpassungseinrichtung 109 verändert werden, können beispielsweise der zeitliche Pulsabstand zwischen zwei Pulsen 113 der Pulssequenz 103, die Pulsfrequenz eines oder mehrerer Pulse 113 der Pulssequenz 103, die Pulsanzahl der Pulssequenz 103, die Leistung eines oder mehrerer Pulse 113 der Pulssequenz 103, die Stärke eines Gradienten des Magnetfelds oder das Ausleseverfahren der Pulssequenz 103 sein. Im Allgemeinen kann auch jeder andere Parameter der Pulssequenz 103 durch die Anpassungseinrichtung 109 verändert werden. Die Anpassungseinrichtung 109 kann einen oder mehrere Parameter der Pulssequenz 103 verändern, um die Tomographiedaten den Referenztomographiedaten anzugleichen.
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Die Größe der Abweichung zwischen den Tomografiedaten und den Referenztomografiedaten kann beispielsweise auf Basis von Kontrastwerten oder Farbwerten ermittelt werden. Zudem ist es möglich, die Abweichung auf Basis eines Korrelationswertes zwischen den Tomografiedaten und den Referenztomografiedaten zu bestimmen. Zudem kann eine Bildanalyse eines Bildes durchgeführt werden, dass durch die Tomografiedaten erzeugt wird. Im Allgemeinen kann die Abweichung zwischen den Tomografiedaten und den Referenztomografiedaten durch ein beliebiges Maß angegeben werden, das die Abweichung quantifiziert.
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Um eine Anpassung durch die Anpassungseinrichtung 109 zu erleichtern, kann eine Datenbank vorgesehen sein, in der Werte abgelegt sind, die eine Änderung der Tomografiedaten in Abhängigkeit von einer Änderung des physikalischen Parameters angeben. Beispielsweise kann in der Datenbank ein Wert abgelegt sein, der die Änderung eines Kontrastwertes bei einer Änderung eines Pulsabstandes angibt. In der Datenbank können weitere Werte hinsichtlich eines Kontrastverhaltens, eines Pulses, einer Energie, einer Pulsfolge oder einer Ausleseart abgelegt sein. Im Allgemeinen kann die Datenbank Werte für jede Kombination aus Pulssequenz und Parameter umfassen. Die Eigenschaften einer Pulssequenz und deren Parameter, werden in der Datenbank zusammen mit deren Auswirkung auf die physikalischen Eigenschaften verpackt.
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Die Anpassungseinrichtung 109 kann auf die Werte in der Datenbank zugreifen und so die erforderliche Anpassung des physikalischen Parameters der Pulssequenz 103 berechnen. Dadurch kann in wenigen Iterationen eine Übereinstimmung der Tomographiedaten mit den Referenztomographiedaten erreicht werden. Bei einem Anpassungsalgorithmus, der anhand der Datenbank die Parameter derart anpassen kann, dass die physikalischen Eigenschaften der ursprünglichen Pulssequenz exakt nachgebildet werden, brauchen keine manuellen Probandenmessungen, Versuche oder Nachstellarbeiten durch einen Parametrisierer durchgeführt zu werden.
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2 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen eines Magnetresonanztomografiegerätes 100. In einem ersten Schritt S101 werden die Referenztomografiedaten eines Referenzuntersuchungsobjektes 101 gespeichert. Nach einer Systemänderung werden in Schritt S102 die Tomografiedaten des Referenzuntersuchungsobjektes 101 mittels einer Pulssequenz 103 erzeugt. Anschließend wird in Schritt S103 eine Abweichung zwischen den Tomografiedaten und den Referenztomografiedaten verringert, indem zumindest ein physikalischer Parameter der Pulssequenz 103 angepasst wird. Anschließend wird der Schritt S102 wiederholt, um neue Tomografiedaten des Referenzuntersuchungsobjektes 101 mittels der angepassten Pulssequenz 103 zu erhalten. Die Wiederholung kann solange durchgeführt werden, bis die Abweichung zwischen den Tomografiedaten und den Referenztomografiedaten ein lokales oder globales Minimum erreicht. Das Magnetresonanztomografiegerät 100 kann nach einer Systemänderung schnell wieder in Betrieb genommen werden, so dass eine enorme Zeitersparnis erreicht wird. Nichtsdestotrotz kann ein Parametrisierer kleinere Nachstellarbeiten durchführen. Ein weiterer Vorteil ist, dass weitere Nachstellarbeiten wieder in die Datenbank einfließen können, um den Algorithmus stetig zu verbessern. Ebenso kann die Datenbank zu einem Qualitätsanstieg bei Softwareaktualisierungen führen, da manuelle Nachstellarbeiten entfallen. Die Datenbank kann auch beim Benutzer verwendet werden, d. h. die Software beim Benutzer kann auch dessen Pulssequenzen und Parameter entsprechend anpassen.
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Die in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren.
