DE102015225546A1

DE102015225546A1 - Optimierung einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz

Info

Publication number: DE102015225546A1
Application number: DE102015225546.8A
Authority: DE
Inventors: David Grodzki
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2017-06-22
Also published as: US10281546B2; US20170176561A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung in der Magnetresonanztomographie zu einer Optimierung einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz mit einem dynamischen Magnetfeldgradienten, wobei eine Bildbasis und eine Gradientenbasis vorliegen, eine Basistransformation des dynamischen Magnetfeldgradienten von der Bildbasis in die Gradientenbasis ausgeführt wird, der dynamische Magnetfeldgradient in der Gradientenbasis optimiert wird und dieser im Rahmen einer optimierten Magnetresonanz-Steuerungssequenz ausgespielt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zu einer Optimierung einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Optimierungseinheit, ein Magnetresonanzgerät und ein Computerprogrammprodukt, die zu einer Ausführung des Verfahrens ausgelegt sind.
Bei Magnetresonanzgeräten wird üblicherweise das zu untersuchende Untersuchungsobjekt, beispielsweise ein Patient, mit Hilfe eines Hauptmagneten einem relativ hohen Hauptmagnetfeld, beispielsweise von 1,5 oder 3 Tesla, ausgesetzt. Zusätzlich wird mit Hilfe einer Gradienteneinheit ein Magnetfeldgradient angelegt. Über eine Hochfrequenzantenneneinheit 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 Hauptmagnetfelds verkippt werden. Bei der Relaxation der Kernspins werden Hochfrequenzsignale, so genannte Magnetresonanzsignale, abgestrahlt, die mittels geeigneter Empfangsantennen empfangen und dann weiterverarbeitet werden. Aus den so akquirierten Rohdaten können schließlich die gewünschten Bilddaten rekonstruiert werden.
Für eine bestimmte Messung ist damit eine bestimmte Magnetresonanz-Steuerungssequenz, auch Pulssequenz genannt, auszusenden, welche aus einer Folge von Hochfrequenzpulsen, insbesondere Anregungspulsen und Refokussierungspulsen sowie passend dazu koordiniert auszusendenden Gradientenpulsen besteht. Die Gradientenpulse erzeugen dynamische Magnetfeldgradienten in verschiedene Raumrichtungen, die zur Ortskodierung verwendet werden. 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 aufeinander folgen. Eine Vielzahl der Steuerparameter ist in der Regel in einem sogenannten Messprotokoll definiert, welches vorab erstellt wird und für eine bestimmte Messung beispielsweise aus einem Speicher abgerufen und ggf. vom Bediener vor Ort verändert werden kann, der zusätzliche Steuerparameter wie beispielsweise einen bestimmten Schichtabstand eines Stapels von auszumessenden Schichten, eine Schichtdicke etc. vorgeben kann. Auf Basis all dieser Steuerparameter wird dann eine Magnetresonanz-Steuerungssequenz berechnet.
Die Gradientenpulse und die entsprechenden Magnetfeldgradienten sind über die Gradientenamplitude G, über die Dauer und über die Flankensteilheit bzw. die erste Ableitung dG/dt der Pulsform, also des zeitlichen Verlaufes der Gradientenamplitude, üblicherweise auch als „Slew Rate” bezeichnet, definiert. Eine weitere wichtige Gradientengröße ist das magnetisch Moment, das Gradientenmoment, das durch das Integral der Gradientenamplitude über die Zeit definiert ist.
Während einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz werden die magnetischen Gradientenspulen, über die die Gradientenpulse ausgesandt werden, häufig und schnell umgeschaltet. Da die Zeitvorgaben innerhalb einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz meist sehr strikt sind und zudem die Gesamtdauer einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz, die die Gesamtdauer einer Untersuchung bestimmt, möglichst gering gehalten werden muss, müssen z. T. Gradientenstärken um die 40 mT/m und Slew Rates von bis zu 200 mT/m/ms erreicht werden. Insbesondere trägt eine derart hohe Flankensteilheit zu den bekannten Lärmerscheinungen während des Schaltens der Gradienten bei. Wirbelströme mit anderen Komponenten des Magnetresonanzgerätes, insbesondere dem Hochfrequenzschirm, sind ein Grund für diese Lärmbelästigungen. Daneben führen steile Flanken der Gradienten zu einem höheren Energieverbrauch und stellen zudem höhere Anforderungen an die Gradientenspulen und die weitere Hardware. Die sich schnell ändernden Magnetfeldgradienten führen zu Verzerrungen und Schwingungen in den Gradientenspulen und zur Übertragung dieser Energien an das Gehäuse. Durch Erwärmung der Spulen und die weiteren Komponenten kann es zudem zu einem hohen Helium-Boil-Off kommen.
Insbesondere um die Geräuschbelästigung zu reduzieren, wurden bereits verschiedene Lösungen beim Aufbau der Hardware vorgeschlagen, wie z. B. ein Vergießen oder Vakuumversiegeln der Gradientenspulen, oder Optimierungsverfahren für Magnetresonanz-Steuerungssequenzen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu einer Optimierung einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz anzugeben, wobei ein dynamischer Magnetfeldgradient besonders vorteilhaft modifiziert wird. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, eine Optimierungseinheit, ein Magnetresonanzgerät und ein Computerprogrammprodukt, die zur Ausführung des Verfahrens ausgebildet sind, anzugeben. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Optimierung einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz mit einer Bildbasis mit Bildbasisvektoren, mit einer Gradientenbasis mit Gradientenbasisvektoren und mit einem dynamischen Magnetfeldgradienten entlang eines Bildbasisvektors der Bildbasisvektoren umfasst die folgenden Schritte:

– Basistransformation des dynamischen Magnetfeldgradienten von der Bildbasis in die Gradientenbasis, wobei ein transformierter Magnetfeldgradient erzeugt wird,
– Optimierung des transformierten Magnetfeldgradienten in der Gradientenbasis anhand eines vorgegebenen Optimierungskriteriums, wobei ein optimierter Magnetfeldgradient erzeugt wird und
– Ausspielen der optimierten Magnetresonanz-Steuerungssequenz, welche den optimierten Magnetfeldgradienten umfasst.

Gradientenpulse und somit die Magnetfeldgradienten werden von mindestens einer Gradientenspule erzeugt und ausgesandt. Klinische Magnetresonanzgeräte können typischerweise Magnetfeldgradienten in drei Raumrichtungen erzeugen, wobei die Raumrichtungen durch die Position und Ausgestaltung der typischerweise drei Gradientenspulen vorgegebenen sind. Die drei Raumrichtungen sind üblicherweise orthogonal zueinander, werden als Gradientenbasisvektoren bezeichnet und definieren eine Gradientenbasis. Typischerweise beschreiben sie die horizontale, vertikale und eine dazu senkrechte Richtung, die parallel zum Hauptmagnetfeld des Magnetresonanzgerätes verläuft. Bei der Erzeugung eines einzelnen Magnetfeldgradienten in eine dieser drei Richtungen kann ein Gradientenpuls mit maximaler Gradientenamplitude von einer Gradientenspule erzeugt werden.
In der Magnetresonanz-Bildgebung werden Bilder meist in Form quader- oder zylinderförmiger Volumina aufgenommen, deren Orientierung typischerweise nicht an einen Gradientenbasisvektor der Gradientenbasis, sondern an die Anatomie des Patienten angepasst ist. Die Symmetrieachsen des Volumens sind vorzugsweise orthogonal zueinander und bilden die Bildbasisvektoren einer Bildbasis. Die Basistransformation beschreibt, wie die Gradientenbasis aus der Bildbasis hervorgeht. Die Basistransformation kann eine Rotation umfassen. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn zumindest ein Gradientenbasisvektor nicht zu genau einem Bildbasisvektor parallel ist. Zusätzlich kann die Basistransformation eine Translation umfassen. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die geometrische Mitte des aufzunehmenden Volumens nicht im Isozentrum der mindestens einen Gradientenspule liegt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt dann ausgeführt, wenn die Gradientenbasis nicht mit der Bildbasis übereinstimmt.
In der selektiven Magnetresonanzbildgebung unterscheidet man dabei typischerweise von der Auslese-, der Schichtselektions- und der Phasenkodierrichtung, die die Kodierungsschemata gemäß der Magnetresonanz-Steuerungssequenz entlang der drei Bildbasisvektoren angeben.
Die Planung von Magnetresonanz-Steuerungssequenzen erfolgt üblicherweise in der Bildbasis. In der Bildbasis sind die einzelnen Magnetfeldgradienten entlang der Bildbasisvektoren ausgerichtet und bei einer Visualisierung des Timings einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz in der Bildbasis kann der Betrachter einen schnellen Überblick über deren Funktionsweise und zeitliches Zusammenspiel erhalten. Gibt ein Benutzer des Magnetresonanzgerätes eine Änderung vor, die beispielsweise das Timing oder einen Magnetfeldgradienten einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz betreffen, so wird typischerweise die Änderung von einer Recheneinheit des Magnetresonanzgerätes in der Bildbasis umgesetzt und gegebenenfalls weitere Änderungen die Magnetresonanz-Steuerungssequenz betreffend veranlasst. Die Recheneinheit agiert hierbei typischerweise in der Bildbasis.
Typischerweise erzeugen Gradientenpulse Magnetfeldgradienten entlang von oder parallel zu Bildbasisvektoren und jedem Gradientenpuls kann insbesondere in der kartesischen Magnetresonanz-Bildgebung eine Funktion oder Aufgabe innerhalb der Magnetresonanz-Steuerungssequenz zugewiesen werden. Beispiele für eine solche Funktion sind die Schichtselektion oder die Phasenkodierung. Der zeitliche Verlauf der Gradientenpulse spiegelt sich in dem zeitlichen Verlauf der Amplitude der Magnetfeldgradienten wieder.
Bei der finalen Ansteuerung des Magnetresonanzgerätes, bei dem ein Bild vom Untersuchungsobjekt, also beispielsweise einem Phantom, einer Testperson oder einem Patienten, erzeugt wird, werden die Gradientenspulen so angesteuert, dass sie die vorgegebenen Magnetfeldgradienten entlang der Bildbasis erzeugen. Die vorgegebenen zeitlichen Amplitudenverläufe der Gradienten in der Bildbasis werden typischerweise in die Gradientenbasis überführt, sodass diese von der Gradienteneinheit des Magnetresonanzgerätes ausgespielt werden können. Diese Transformation wird üblicherweise von der Gradientensteuereinheit ausgeführt, der der hierfür erforderliche Zusammenhang zwischen der Bildbasis und der Gradientenbasis, meist in Form einer Matrix, vorliegt. Die Matrix kann weiteren Steuereinheiten des Magnetresonanzgerätes für weitere Berechnungen zur Verfügung gestellt werden. Die Bildbasis kann demnach von einem Benutzer des Magnetresonanzgerätes unabhängig von der Gradientenbasis gewählt werden. Für das Ausspielen eines Magnetfeldgradienten entlang eines Bildbasisvektors, ist typischerweise die Ansteuerung von Magnetfeldgradienten entlang mindestens zweier Gradientenbasisvektoren erforderlich, sofern die Basistransformation eine Rotation umfasst. Dies bedeutet typischerweise, dass mindestens zwei Gradientenspulen zum Ausspielen verwendet werden.
Als Ausgangspunkt des Verfahrens dient eine Magnetresonanz-Steuerungssequenz, die einen dynamischen Magnetfeldgradienten entlang eines Bildbasisvektors, also parallel zu einem Bildbasisvektor, aufweist.
Der dynamische Magnetfeldgradient ist entsprechend seines auslösenden Gradientenpulses temporär, hat also eine begrenzte Zeitdauer und ist bevorzugt dadurch gekennzeichnet, dass seine Amplitude zum Beginn und zum Ende der Zeitdauer null ist. Innerhalb dieser Zeitdauer weist der dynamische Magnetfeldgradient vorzugsweise eine variable Amplitude auf. Folglich hat der Magnetfeldgradient eine veränderliche Vektorlänge, jedoch eine konstante Richtung, die durch den Bildbasisvektor gegeben ist. Die Zeitdauer kann auch als Zeitintervall bezeichnet werden.
Es wurde festgestellt, dass die Effizienz einer Optimierung einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz stark von den Eigenschaften der zu optimierenden Magnetresonanz-Steuerungssequenz abhängt. Ebenso wurde erkannt, dass das gewählte Aufnahmevolumen, das die Bildbasis definiert, und insbesondere dessen Orientierung die Effizienz einer Optimierung von dynamischen Magnetfeldgradienten beeinflussen.
In einem ersten Verfahrensschritt, der beispielsweise von der Optimierungseinheit ausgeführt werden kann, wird eine Basistransformation des dynamischen Magnetfeldgradienten von der Bildbasis in die Gradientenbasis vorgenommen. Der räumliche Zusammenhang zwischen Bildbasis und Gradientenbasis kann hierfür bekannt und beispielsweise in einer Datenbank in einer Speichereinheit oder Recheneinheit hinterlegt sein. Die Datenbank kann der Optimierungseinheit den Zusammenhang zur Verfügung stellen oder die Optimierungseinheit kann auf Informationen der Datenbank zugreifen. Alternativ kann der räumliche Zusammenhang zwischen Bildbasis und Gradientenbasis bestimmt werden. Die Gradientenbasis ist anwendungsunabhängig und für ein Magnetresonanzgerät üblicherweise gegeben. Abhängig von dem, durch die bereitgestellte Magnetresonanz-Steuerungssequenz definierten, darzustellenden Volumen kann eine Recheneinheit des Magnetresonanzgerätes eine Abbildungsfunktion für die Basistransformation bestimmen und der Optimierungseinheit bereitstellen. Hierfür sind typischerweise einfache mathematische Berechnungen erforderlich. Es kann auch eine weitere Einheit, wie beispielsweise die Gradientensteuereinheit, diese Abbildungsfunktion, beispielsweise in Form einer Matrix, der Optimierungseinheit zur Verfügung stellen.
Die Optimierungseinheit führt die Basistransformation des dynamischen Magnetfeldgradienten aus. Nach der Basistransformation kann der resultierende transformierte Magnetfeldgradient als eine Linearkombination mindestens zweier Gradientenbasisvektoren beschrieben werden, sofern die Gradientenbasis und Bildbasis nicht durch eine Translation ineinander übergehen.
Der zeitliche Verlauf der Koordinaten des transformierten Magnetfeldgradienten in der Gradientenbasis gibt den Amplitudenverlauf vor, den die einzelnen Gradientenspulen während des Ausspielens der Magnetresonanz-Steuerungssequenz erzeugen.
In einem zweiten Verfahrensschritt wird eine Optimierung des transformierten Magnetfeldgradienten in der Gradientenbasis ausgeführt. Hierbei wird ein vorgegebenes Optimierungskriterium berücksichtigt. Es können auch zwei oder mehrere Optimierungskriterien vorgegeben sein, die bei der Optimierung berücksichtigt werden sollen. Bei Vorliegen von mehr als einem Optimierungskriterium sollten diese so gewählt sein, dass sich alle vorgegebenen Optimierungskriterien bei der Optimierung erfüllen lassen, und/oder vorzugsweise priorisiert sein. Eine Priorisierung der Optimierungskriterien gibt an, in welcher Reihenfolge und/oder mit welcher Wichtigkeit die Optimierungskriterien bei der Optimierung erfüllt werden sollen.
Ein Optimierungskriterium kann beispielsweise ein Ziel der Optimierung angeben. Beispiele für Ziele, die ein Optimierungskriterium verfolgen kann, sind:

– das Ausspielen der Magnetresonanz-Steuerungssequenz leiser zu gestalten,
– den Energieverbrauch zu reduzieren,
– Wirbelströme zu reduzieren.

Typischerweise induziert jeder Schaltvorgang einer Gradientenspule einen Wirbelstrom auf einer leitfähigen Struktur, die ausreichend nahe an der Gradientenspule positioniert ist, sodass die Magnetfeldänderung einen elektrischen Strom auf der Struktur induzieren kann. Wirbelströme können wiederum magnetische Wirbelfelder erzeugen, die die Homogenität der Magnetfelder während der Bildgebung beeinträchtigen können und somit die Bildqualität der resultierenden Bilder mindern können.
Des Weiteren kann ein Optimierungskriterium eine Randbedingung angeben, die bei der Optimierung eingehalten werden soll. Ein Optimierungskriterium umfassend eine Randbedingung liegt vorzugsweise zusätzlich zu einem Optimierungskriterium vor, welches ein Optimierungsziel angibt. Es können für eine Optimierung auch zwei oder mehrere Optimierungskriterien vorgegeben sein, die Randbedingungen vorgeben. Durch die Vorgabe einer Randbedingung soll typischerweise sichergestellt werden, dass die optimierte Magnetresonanz-Steuerungssequenz, umfassend den optimierten Magnetfeldgradienten, ausspielbar ist. Des Weiteren soll durch die Vorgabe von Randbedingungen typischerweise sichergestellt werden, dass bei der Optimierung keine Änderungen vorgenommen werden, die unerwünschte Auswirkungen beispielsweise auf die Aufnahmezeit oder die Bildqualität haben.
Da bei der Optimierung typischerweise nur das Zeitintervall betrachtet wird, das den dynamischen Magnetfeldgradienten umschließt, und der restliche Teil der Magnetresonanz-Steuerungssequenz in der ursprünglich bereitgestellten Form verbleibt und somit insbesondere nicht verändert wird, sind beispielsweise Randbedingungen betreffend die Dauer des optimierten Magnetfeldgradienten denkbar. Ebenso können Limitationen der Hardware anhand von Randbedingungen in einem Optimierungskriterium festgehalten werden. So kann durch ein Optimierungskriterium beispielsweise eine maximale Amplitude oder maximale Slew Rate für einen Magnetfeldgradienten bereitgestellt und bei der Optimierung berücksichtigt werden.
Die Optimierung wird vorzugsweise für jede Koordinate des transformierten Magnetfeldgradienten in der Gradientenbasis im gewählten Zeitintervall separat durchgeführt, also unabhängig von den anderen Koordinaten in der Gradientenbasis. Die Optimierung wird vorzugsweise mittels einer Rechnereinheit ausgeführt, der Eingangsparameter vorliegen und/oder über eine Eingangsschnittstelle übermittelt werden. Solche Eingangsparameter geben typischerweise Ausgangswerte und/oder Anleitungen zur Optimierung vor, also beispielsweise den zeitlichen Verlauf einer Amplitude eines Magnetfeldgradienten entlang eines Gradientenbasisvektors und/oder mindestens ein Optimierungskriterium. Des Weiteren können der Rechnereinheit für die Optimierung Algorithmen bereitgestellt werden oder die Rechnereinheit kann auf Algorithmen zugreifen, die beispielsweise vorgeben, wie eine Optimierung anhand der Eingangsparameter und/oder der Optimierungskriterien ausgeführt werden kann. Die Anwendung der Algorithmen auf die Eingangsparameter umfasst typischerweise Berechnungen. Nach Abschluss der Optimierung liegt typischerweise eine anhand mindestens eines Optimierungskriteriums optimierte Koordinate eines Magnetfeldgradienten entlang eines Gradientenbasisvektors in der Gradientenbasis vor und kann als Ausgangsparameter der Optimierung bezeichnet werden.
Die Optimierung zweier Koordinaten entlang zweier Gradientenbasisvektoren kann separat, jedoch simultan erfolgen. Das Ziel der Optimierung ist vorzugsweise das bestmögliche Erfüllen des mindestens einen Optimierungskriteriums.
Nach dem Abschluss der Optimierung erfolgt der dritte Verfahrensschritt, das Ausspielen der optimierten Magnetresonanz-Steuerungssequenz. Die optimierte Magnetresonanz-Steuerungssequenz umfasst den optimierten Magnetfeldgradienten, während Bestandteile der Magnetresonanz-Steuerungssequenz, die außerhalb des Zeitintervalls, das den dynamischen Magnetfeldgradienten umfasst, liegen, vorzugsweise in der ursprünglichen Form beibehalten und ausgespielt werden. Die optimierte Magnetresonanz-Steuerungssequenz umfasst insbesondere den optimierten Magnetfeldgradienten anstelle des ursprünglichen Magnetfeldgradienten. Die Dauer des Zeitintervalls ist vorzugsweise von der Optimierung nicht betroffen.
Das Ausspielen der optimierten Magnetresonanz-Steuerungssequenz kann einerseits bedeuten, dass das Magnetresonanzgerät die Gradienteneinheit und die Hochfrequenzantenneneinheit entsprechend der Vorgabe der optimierten Magnetresonanz-Steuerungssequenz ansteuert und die Messung startet. Hierzu kann die Optimierungseinheit die optimierte Magnetresonanz-Steuerungssequenz an die Steuereinheit des Magnetresonanzgerätes übermitteln und es kann direkt anschließend die Aufnahme des Untersuchungsobjektes erfolgen. In diesem Fall bedeutet die Ansteuerung folglich, dass direkt Strom in den Gradientenspulen induziert wird und HF- und Magnetfeldgradienten entsprechend der optimierten Magnetresonanz-Steuerungssequenz erzeugt werden.
Andererseits kann das Ausspielen auch ein Bereitstellen der optimierten Magnetresonanz-Steuerungssequenz durch die Optimierungseinheit sein, sodass das Ergebnis der Optimierung weiteren Einheiten, wie beispielsweise der Gradientensteuereinheit, des Magnetresonanzgerätes zur Verfügung gestellt werden und von diesen verwendet werden kann. Der Zeitpunkt der Verwendung der optimierten Magnetresonanz-Steuerungssequenz muss nicht bekannt oder bestimmt sein. Diese Form des Ausspielens ist typischerweise gegeben, wenn die Optimierungseinheit nicht in das Magnetresonanzgerät integriert ist und/oder die vorhergehenden Verfahrensschritte auf Basis der ursprünglichen Magnetresonanz-Steuerungssequenz ausgeführt werden, wobei die Ansteuerung eines Magnetresonanzgerätes, also eine Messung mit der optimierten Magnetresonanz-Steuerungssequenz, zu einem späteren Zeitpunkt geschehen soll. Vorzugsweise kann die optimierte Magnetresonanz-Steuerungssequenz nicht nur einem, sondern weiteren Magnetresonanzgeräten zur Verfügung gestellt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren beschränkt sich nicht auf die Optimierung eines Magnetfeldgradienten einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz. Vielmehr können der erste und der zweite Verfahrensschritt für mehrere Magnetfeldgradienten umfassende Zeitintervalle ausgeführt werden, bevor das Ausspielen erfolgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet unter anderen Vorteilen den Vorteil, dass aufgrund der Optimierung der Magnetresonanz-Steuerungssequenz in der Gradientenbasis die Wirksamkeit, bzw. die Effizienz der Optimierung weniger von der Position oder der Orientierung des Untersuchungsbereiches abhängt als bei einer Optimierung in der Bildbasis und anschließendem Ausspielen der Magnetresonanz-Steuerungssequenz in der Gradientenbasis. Folglich ist das Optimierungsergebnis weniger stark abhängig von der einzelnen Messung. Die Optimierungskriterien werden beim Ausspielen der Magnetresonanz-Steuerungssequenz vorzugsweise besser erfüllt, da die Optimierung in der Basis erfolgt, in der die Magnetfeldgradienten final ausgespielt werden. Das Verfahren ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn sich die Gradientenbasis und die Bildbasis stark unterscheiden und/oder wenn sich der Amplitudenverlauf der Magnetfeldgradienten bei der Basistransformation von der Bild- in die Gradientenbasis stark ändert.
Ist beispielsweise beim Ausspielen ein weicherer Verlauf der Gradientenamplitude entlang aller Gradientenbasisvektoren erwünscht, als ihn die Magnetresonanz-Steuerungssequenz in der ursprünglich bereitgestellten Form nach Transformation in die Gradientenbasis aufweist, so ist die Erfüllung des Optimierungskriteriums in der Bildbasis nicht sinnvoll. Würde die Optimierung entsprechend dem Optimierungskriterium in der Bildbasis ausgeführt werden, so würde durch die Transformation in die Gradientenbasis, in der die finale Ausspielung der Magnetfeldgradienten erfolgt, der zeitliche Verlauf der Gradientenamplitude verändert werden. Starke Änderungen wären insbesondere zu erwarten, wenn die Bildbasis aus der Gradientenbasis durch Rotation hervorgeht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens weist die Magnetresonanz-Steuerungssequenz zusätzlich zum dynamischen Magnetfeldgradienten einen weiteren dynamischen Magnetfeldgradienten entlang eines weiteren Bildbasisvektors der Bildbasisvektoren auf, welcher basistransformiert und optimiert wird und nach der Optimierung zumindest teilweise gleichzeitig zum optimierten Magnetfeldgradienten ausgespielt wird.
Eine Magnetresonanz-Steuerungssequenz umfasst typischerweise mehr als einen Magnetfeldgradienten, wobei sich verschiedene Magnetfeldgradienten entlang verschiedener Bildbasisvektoren zumindest teilweise zeitlich überlappen können. Überlappt sich ein weiterer dynamischer Magnetfeldgradient mit dem dynamischen Magnetfeldgradienten, bedeutet dies, dass die beiden dynamischen Magnetfeldgradienten zumindest teilweise gleichzeitig ausgespielt werden. Dabei ist der weitere dynamische Magnetfeldgradient entlang eines weiteren Bildbasisvektors ausgerichtet, der vorzugsweise ungleich dem Bildbasisvektor ist, an dem der dynamische Magnetfeldgradient ausgerichtet ist, und das erfindungsgemäße Verfahren kann zu einer Optimierung auf den weiteren dynamischen Magnetfeldgradienten ausgeweitet werden.
Analog zur Optimierung eines dynamischen Magnetfeldgradienten liegt der weitere dynamische Magnetfeldgradient zunächst in der Bildbasis vor. Der weitere dynamische Magnetfeldgradient beschreibt den zeitlichen Verlauf der Gradientenamplitude entlang eines weiteren Bildbasisvektors. Dem weiteren dynamischen Magnetfeldgradienten ist ebenso eine Zeitdauer zugeordnet und es existiert ein weiteres Zeitintervall, das den weiteren dynamischen Magnetfeldgradienten umfasst. Die Optimierungseinheit kann dieses weitere Zeitintervall auswählen und den zeitlichen Verlauf der Gradientenamplitude innerhalb des weiteren Zeitintervalls von der Bildbasis in die Gradientenbasis transformieren. Der resultierende weitere transformierte Magnetfeldgradient kann analog zum transformierten Magnetfeldgradienten anhand eines vorgegebenen Optimierungskriteriums optimiert werden. Das berücksichtigte Optimierungskriterium kann sich von dem Optimierungskriterium, das für die Optimierung des transformierten Magnetfeldgradienten herangezogen wird, unterscheiden oder auch gleich diesem sein. Die Anzahl der berücksichtigten Optimierungskriterien kann bei der Optimierung der beiden transformierten Magnetfeldgradienten gleich oder unterschiedlich sein. Typischerweise gelten für die Optimierungen gleiche Optimierungskriterien.
Die Optimierung des Weiteren transformierten Magnetfeldgradienten erfolgt in der Gradientenbasis. Typischerweise werden nach Abschluss der Optimierung beider Magnetfeldgradienten in der ursprünglichen Magnetresonanz-Steuerungssequenz die vom Zeitintervall und weiteren Zeitintervall umfassten und für die Optimierung herangezogenen Magnetfeldgradienten durch die beiden optimierten Magnetfeldgradienten ersetzt. Anschließend erfolgt die Ausspielung der Magnetresonanz-Steuerungssequenz umfassend beide optimierten Magnetfeldgradienten, wobei die optimierten Magnetfeldgradienten entsprechend des Überlappes beider Zeitintervalle zumindest teilweise gleichzeitig ausgespielt werden.
Wird nur ein dynamischer Magnetfeldgradient in der Gradientenbasis optimiert, obwohl dieser zumindest teilweise mit einem weiteren zeitlich überlappt, so überlappt sich in der Gradientenbasis auch der optimierte Magnetfeldgradient mit dem nicht optimierten. Die mögliche Superposition entlang mindestens eines Gradientenbasisvektors würde dann typischerweise dazu führen, dass die Optimierungskriterien entlang dieses Gradientenbasisvektors nicht erfüllt sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens

– weist die Magnetresonanz-Steuerungssequenz zusätzlich zum dynamischen Magnetfeldgradienten einen weiteren dynamischen Magnetfeldgradienten entlang eines weiteren Bildbasisvektors der Bildbasisvektoren auf,
– umfasst die Basistransformation des dynamischen Magnetfeldgradienten eine Basistransformation des Weiteren dynamischen Magnetfeldgradienten von der Bildbasis in die Gradientenbasis und eine Generierung eines vereinigten Magnetfeldgradienten in der Gradientenbasis,
– und die Optimierung des transformierten Magnetfeldgradienten umfasst eine Optimierung des vereinigten Magnetfeldgradienten.

Zu Beginn des Verfahrens gemäß dieser Ausführungsform liegen insbesondere ein dynamischer Magnetfeldgradient und ein weiterer dynamischer Magnetfeldgradient in der Bildbasis vor, die sich temporär überlappen. Vorzugsweise sind die beiden Magnetfeldgradienten entlang unterschiedlicher Bildbasisvektoren ausgerichtet.
Das weitere Zeitintervall, das einen den weiteren dynamischen Magnetfeldgradienten umfassenden Ausschnitt des zeitlichen Verlaufes der Magnetresonanz-Steuerungssequenz angibt, kann sich folglich mindestens teilweise mit dem Zeitintervall überschneiden, das den dynamischen Magnetfeldgradienten umfasst. Die beiden Zeitintervalle können auch gleich sein oder das eine kann das andere umfassen. Die Vereinigungsmenge der beiden Zeitintervalle kann als Gesamtzeitintervall bezeichnet werden. Im folgenden Verfahren werden insbesondere die dynamischen Magnetfeldgradienten innerhalb des Gesamtzeitintervalls betrachtet. Vorzugsweise sind dies genau die beiden oben erläuterten dynamischen Magnetfeldgradienten. Es können weitere Magnetfeldgradienten im Gesamtzeitintervall vorhanden sein, die analog zum weiteren dynamischen Magnetfeldgradienten im folgenden Verfahren berücksichtigt werden.
Es wird vorzugsweise das Gesamtzeitintervall ausgewählt und eine Basistransformation beider dynamischer Magnetfeldgradienten vorgenommen, wobei die zugrunde liegende Funktion, die die Basistransformation beschreibt, für beide dynamischen Magnetfeldgradienten übereinstimmt. Sind die beiden Magnetfeldgradienten in der Bildbasis entlang unterschiedlicher Bildbasisvektoren ausgerichtet, so kann diese Unterscheidung durch die Basistransformation in der Gradientenbasis verschwinden. Umfasst die Basistransformation eine Rotation, so kann ein Magnetfeldgradient typischerweise entlang mindestens zweier Gradientenbasisvektoren beschrieben werden. Durch die zeitliche Überlappung der beiden Magnetfeldgradienten können sie sich in der Gradientenbasis überlagern, es kann also bei mindestens einem Gradientenbasisvektor zu einer Superposition von Magnetfeldgradienten kommen, die ursprünglich entlang verschiedener Bildbasisvektoren gegeben waren.
Der vereinigte Magnetfeldgradient entsteht insbesondere durch eine Superposition der basistransformierten Anteile des dynamischen Magnetfeldgradienten und der basistransformierten Anteile des weiteren dynamischen Magnetfeldgradienten. Der vereinigte Magnetfeldgradient umfasst folglich typischerweise die im Gesamtzeitintervall liegenden Magnetfeldgradienten in der Gradientenbasis. Die Optimierung des vereinigten Magnetfeldgradienten kann analog zur Optimierung des transformierten Magnetfeldgradienten in der Gradientenbasis, also analog zum zweiten Verfahrensschritt, ausgeführt werden.
Unabhängig von einer möglichen Superposition entlang eines Gradientenbasisvektors wird eine Optimierung des vereinigten Magnetfeldgradienten vorzugsweise für den zeitlichen Verlauf der Amplitude des vereinigten Magnetgradientenfeldes entlang jedes Gradientenbasisvektors separat ausgeführt. Die Optimierung bezieht sich folglich typischerweise jeweils auf den zeitlichen Verlauf der Magnetfeldamplitude entlang eines Gradientenbasisvektors und berücksichtigt vorzugsweise keine weiteren Koordinaten des vereinigten Magnetfeldgradienten. Die Optimierung der verschiedenen Koordinaten des vereinigten Magnetfeldgradienten kann separat, also einzeln, jedoch simultan erfolgen. Bei der Optimierung der Koordinaten des vereinigten Magnetfeldgradienten können die gleichen oder verschiedene Optimierungskriterien berücksichtigt werden und nach Abschluss der Optimierung liegt vorzugsweise ein optimierter vereinigter Magnetfeldgradient vor.
Da sich die Optimierung auf den vereinigten Magnetfeldgradienten bezieht und in der Gradientenbasis ausgeführt wird, liegt insbesondere der optimierte vereinigte Magnetfeldgradient in der Form vor, in der die Gradientenspulen angesteuert werden. Es kommt vorzugsweise nach der Optimierung zu keiner weiteren Überlagerung oder Superposition mit bei der Optimierung noch nicht berücksichtigten Magnetfeldgradienten. Folglich wird bei der Optimierung vorzugsweise sichergestellt, dass der zeitliche Verlauf der Amplituden der Magnetfeldgradienten die Optimierungskriterien entlang aller Gradientenbasisvektoren erfüllt und in dieser Form ausgespielt werden kann. Der Optimierung des vereinigten Magnetfeldgradienten folgt typischerweise keine Superposition weiterer Magnetfeldgradienten vor dessen Ausspielen, sodass das Optimierungsergebnis nicht negativ beeinflusst werden kann.
Bei der Optimierung bleibt typischerweise das Gesamtzeitintervall unverändert. Vorzugsweise erfolgt die Optimierung so, dass auch die im Zeitintervall und im weiteren Zeitintervall zu erzeugenden Gradientenmomente konstant gehalten werden.
Der optimierte vereinigte Magnetfeldgradient wird anschließend im Rahmen einer den optimierten vereinigten Magnetfeldgradienten umfassenden Magnetresonanz-Steuerungssequenz ausgespielt.
Der Vorteil der Verwendung und Optimierung eines vereinigten Magnetfeldgradienten liegt darin, dass zwei oder mehr zumindest teilweise gleichzeitig auszuspielende Magnetfeldgradienten gemeinsam optimiert werden können, wodurch die Optimierungskriterien besser erreicht werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der zu optimierende dynamische Magnetfeldgradient anhand eines bereitgestellten Auswahlkriteriums ermittelt, wobei zumindest ein bereitgestelltes Auswahlkriterium aus folgender Liste ausgewählt wird:

– ein zeitlicher Verlauf der Amplitude des dynamischen Magnetfeldgradienten,
– eine Slew Rate des dynamischen Magnetfeldgradienten,
– simultane Bestandteile der Magnetresonanz-Steuerungssequenz.

Magnetresonanz-Steuerungssequenzen verfügen in der Regel über eine Vielzahl von dynamischen Magnetfeldgradienten. Prinzipiell kann für jeden dynamischen Magnetfeldgradienten das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Optimierung angewandt werden, wobei das Verfahren entsprechend für jeden Magnetfeldgradienten wiederholt wird.
Es ist vorteilhaft, einzelne Magnetfeldgradienten zu selektieren und die Magnetresonanz-Steuerungssequenz zu optimieren, indem die Magnetfeldgradienten in den entsprechenden Zeitintervallen durch optimierte Magnetfeldgradienten ersetzt werden. Darüber hinaus können für verschiedene Magnetfeldgradienten beispielsweise unterschiedliche Optimierungskriterien angewandt werden. Vorzugsweise reflektiert das Auswahlkriterium für zu optimierende Magnetfeldgradienten auch das Optimierungskriterium, das bei der Optimierung berücksichtigt wird. Es können bei der Selektion auch zwei oder mehr Auswahlkriterien berücksichtigt werden.
Das Auswahlkriterium steht vorzugsweise der Optimierungseinheit zur Verfügung, die auf Grundlage des Auswahlkriteriums die zu optimierenden Magnetfeldgradienten auswählt. Die Optimierungseinheit kann die Auswahl vorzugsweise auf Grundlage des mindestens einen Auswahlkriteriums treffen.
Ein typisches Auswahlkriterium ist der zeitliche Verlauf der Amplitude des dynamischen Magnetfeldgradienten, also die Einhüllende des Gradientenpulses. Beispielsweise kann als Kriterium gewählt sein, dass diese von Null verschieden sein soll. So kann beispielsweise ein Magnetfeldgradient detektiert werden.
Als ein weiteres Auswahlkriterium kann die Slew Rate des dynamischen Magnetfeldgradienten herangezogen werden. Die Slew Rate eines Magnetfeldgradienten ist typischerweise ein Maß für die Beanspruchung von Gradientenspulen. Ebenso können mit einer höheren Slew Rate die Wirbelfelder und/oder die Lautstärke während einer Magnetresonanzmessung steigen. Es ist vorteilhaft, als Auswahlkriterium einen Grenzwert für die Slew Rate anzugeben, sodass ein Magnetfeldgradient mit einer den Grenzwert übersteigenden Slew Rate ausgewählt und optimiert wird.
Als ein weiteres Auswahlkriterium können simultane Bestandteile der Magnetresonanz-Steuerungssequenz herangezogen werden. Magnetresonanz-Steuerungssequenzen umfassen HF- und Gradientenpulse entlang verschiedener Achsen, die einem strengen Timing folgen und sich teilweise überlappen. Folglich kann aufgrund von simultanen Bestandteilen von Magnetresonanz-Steuerungssequenzen und dem Timing auf Eigenschaften der Magnetfeldgradienten rückgeschlossen werden.
Es sind auch weitere dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Auswahlkriterien denkbar.
Die Optimierungseinheit selektiert Magnetfeldgradienten gemäß mindestens einem der vorangehenden Auswahlkriterien. Abhängig vom Auswahlkriterium, das gewählt wird, kann es vorteilhaft sein, das Auswahlkriterium auf die Magnetfeldgradienten in der Bildbasis und/oder Gradientenbasis anzuwenden. So ist es insbesondere bei der Analyse des zeitlichen Verlaufs der Amplitude des dynamischen Magnetfeldgradienten oder bei der Analyse der Slew Rate vorteilhaft, die Magnetfeldgradienten in der Gradientenbasis zu betrachten, die von der Gradienteneinheit ausgespielt werden sollen. Folglich kann, abhängig von dem gewählten Auswahlkriterium, vor der Anwendung des Auswahlkriteriums eine Basistransformation der Magnetfeldgradienten vorteilhaft sein.
Der Vorteil dieses Vorgehens liegt darin, dass aufgrund der Vorgabe eines Auswahlkriteriums zu optimierende Magnetfeldgradienten automatisch bestimmt werden können, wodurch sichergestellt ist, dass alle für ein Optimierungskriterium relevanten Magnetfeldgradienten ausgewählt und optimiert werden und die resultierende optimierte Magnetresonanz-Steuerungssequenz die Optimierungskriterium bestmöglich erfüllt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird bei der Optimierung des transformierten Magnetfeldgradienten als vorgegebenes Optimierungskriterium in der Gradientenbasis zumindest eines der folgenden Kriterien verwendet:

– Konstanthalten des magnetisches Momentes des transformierten Magnetfeldgradienten,
– Konstanthalten von definierten Fixpunkten des zeitlichen Verlaufes der Amplitude des transformierten Magnetfeldgradienten.

Wie bereits beschrieben können Optimierungskriterien Ziele oder Randbedingungen für die Optimierung beschreiben, die bei der Optimierung berücksichtigt werden. Die dargestellten Optimierungskriterien geben Randbedingungen an, deren Einhaltung bei der Optimierung sicherstellt, dass die optimierte Magnetresonanz-Steuerungssequenz ausspielbar ist und die Qualität der aus der Messung resultierenden Magnetresonanz-Bilder erhalten bleibt.
Als Optimierungskriterium kann die Bedingung gelten, dass das magnetische Moment des transformierten Magnetfeldgradienten bei der Optimierung konstant gehalten werden soll, also durch die Optimierung nicht verändert werden soll. Der transformierte Magnetfeldgradient ist in der Gradientenbasis angegeben, also in der Basis, in der die Optimierung und das Ausspielen erfolgt. Durch das Konstanthalten des magnetischen Momentes in der Gradientenbasis kann beispielsweise sichergestellt werden, dass beim Ausspielen der optimierten Magnetresonanz-Steuerungssequenz im Gegensatz zur ursprünglichen Magnetresonanz-Steuerungssequenz keine Phasenverschiebungen oder weitere die Bildqualität negativ beeinflussende Effekte auftreten.
Alternativ oder zusätzlich können im Rahmen eines Optimierungskriteriums definierte Fixpunkte des zeitlichen Verlaufes der Amplitude des transformierten Magnetfeldgradienten in der Gradientenbasis konstant gehalten werden. Es sind Fixpunkte für die Einhüllenden vorzugsweise aller Gradientenpulse entlang vorzugsweise aller Gradientenbasisvektoren in der Gradientenbasis gegeben oder definiert, die jeweils für einen Zeitpunkt innerhalb einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz die Magnitude mindestens eines zu dem Zeitpunkt auftretenden, noch nicht optimierten Magnetfeldgradienten vorzugsweise entlang aller drei Gradientenbasisvektoren festhalten. Die Magnitude oder die Magnituden sollen an dem Zeitpunkt durch die Optimierung nicht verändert werden.
Der Vorteil der Wahl eines solchen Optimierungskriteriums liegt darin, dass sichergestellt werden kann, dass grundlegende Eigenschaften der Magnetresonanz-Steuerungssequenz bei der Optimierung beibehalten werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird nach der Optimierung des transformierten Magnetfeldgradienten und vor dem Ausspielen der Magnetresonanz-Steuerungssequenz eine Basisrücktransformation des optimierten Magnetfeldgradienten von der Gradientenbasis in die Bildbasis ausgeführt, wobei ein rücktransformierter optimierter Magnetfeldgradient in der Bildbasis erzeugt wird, der ausgespielt wird.
Die transformierten Magnetfeldgradienten werden in der Gradientenbasis optimiert. Die finale Ausspielung der zugehörigen Gradientenpulse, also die Ansteuerung der Gradientenspulen erfolgt typischerweise auch in der Gradientenbasis. Dennoch kann es vorteilhaft sein, eine Rücktransformation der optimierten Magnetfeldgradienten in die Bildbasis vorzunehmen. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die Optimierungseinheit unabhängig von der Magnetresonanz-Steuerungssequenz und/oder dem Ablauf einer Magnetresonanzmessung agieren kann. Dies trifft beispielsweise zu, wenn die Optimierungseinheit von einem Benutzer des Magnetresonanzgerätes ausgewählt oder abgeschaltet werden kann und/oder die Optimierungseinheit dazu ausgebildet ist, eine beliebige auszuspielende Magnetresonanz-Steuerungssequenz zu optimieren, indem gemäß vorhergehenden Erläuterungen ein Magnetfeldgradient entsprechend mindestens eines Auswahlkriteriums ausgewählt und unter Berücksichtigung mindestens eines Optimierungskriteriums optimiert wird. Wird anschließend an die Optimierung eine Rücktransformation vorgenommen, so ist das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig von einem herkömmlichen Verfahren, bei dem ein Anwender eine Magnetresonanz-Steuerungssequenz vorgibt und gegebenenfalls Änderungen daran vornehmen kann. Das erfindungsgemäße Verfahren, die Optimierung, stellt somit einen Zwischenschritt dar, der in das herkömmliche Verfahren integriert werden kann, sofern dies beispielsweise durch den Anwender vorgegeben wird.
Der Vorteil der Basisrücktransformation liegt demnach darin, dass das Verfahren zu einer Optimierung einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz als ein optionaler Zwischenschritt in einen herkömmlichen Ablauf zur Planung und/oder Ausführung einer Magnetresonanzmessung integriert werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der optimierte Magnetfeldgradient, der nach der Optimierung in der Gradientenbasis vorliegt, direkt in der Gradientenbasis ausgespielt.
Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verzichtet folglich auf eine Rücktransformation der optimierten Magnetfeldgradienten in die Bildbasis. Vielmehr können die optimierten Magnetfeldgradienten vorzugsweise in der Gradientenbasis in die Magnetresonanz-Steuerungssequenz integriert werden und in Form der in der Gradientenbasis vorliegenden optimierten Magnetresonanz-Steuerungssequenz direkt, also ohne weitere Basistransformation, ausgespielt werden. Hierfür ist es vorteilhaft, bei der Basistransformation des mindestens einen dynamischen Magnetfeldgradienten von der Bild- in die Gradientenbasis nicht nur den zu optimierenden dynamischen Magnetfeldgradienten zu berücksichtigen, sondern alle auszuspielenden Magnetfeldgradienten, die durch die Magnetresonanz-Steuerungssequenz gegeben sind. Entsprechend umfasst das Gesamtintervall, für das die Basistransformation ausgeführt wird, vorzugsweise die gesamte Magnetresonanz-Steuerungssequenz, während für die Optimierung einzelner Magnetfeldgradienten Zeitintervalle ausgewählt werden, die Teilmengen des Gesamtzeitintervalls sind.
Der Vorteil des direkten Ausspielens liegt darin, dass die Effizienz des Verfahrens durch das Weglassen der Basistransformation und der Basisrücktransformation gesteigert wird.
Des Weiteren geht die Erfindung aus von einer Optimierungseinheit zur Optimierung einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz eines Magnetresonanzgerätes. Die Optimierungseinheit weist eine Recheneinheit auf, die dazu ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Die Optimierungseinheit ist somit dazu ausgebildet, ein Verfahren zu einer Optimierung einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz auszuführen.
Dafür umfasst die Optimierungseinheit eine Transformationseinheit, welche dazu ausgebildet ist, eine Basistransformation eines dynamischen Magnetfeldgradienten von der Bildbasis in die Gradientenbasis vorzunehmen und einen transformierten Magnetfeldgradienten zu erzeugen.
Weiterhin umfasst die Optimierungseinheit eine Gradientenoptimierungseinheit, die dazu ausgebildet ist, eine Optimierung eines transformierten Magnetfeldgradienten in der Gradientenbasis anhand eines vorgegebenen Optimierungskriteriums auszuführen und einen optimierten Magnetfeldgradienten zu erzeugen.
Die Erfindung ermöglicht die Optimierung einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz entlang der Koordinatenachsen, entlang derer die Ausspielung der Magnetresonanz-Steuerungssequenz erfolgt. Die Wirksamkeit der Optimierung, die vorteilhafterweise den zeitlichen Verlauf der Gradienten optimiert, wird erhöht und die Effizienz der Optimierung ist weniger stark abhängig von der Position und der Orientierung des Untersuchungsbereiches, als bei einer Optimierung in der Bildbasis. Vorgegebene Optimierungskriterien können besser erreicht werden, insbesondere, wenn sich Bildbasis und Gradientenbasis stark voneinander unterscheiden, beispielsweise durch Rotation ineinander übergehen. Die Optimierungseinheit kann bei der Optimierung der Magnetresonanz-Steuerungssequenz nicht nur einen, sondern mehrere dynamische Magnetfeldgradienten berücksichtigen, auch wenn diese zeitlich überlagert vorliegen. Vorteilhafterweise ist die Optimierungseinheit dazu ausgebildet, die zu optimierenden dynamischen Magnetfeldgradienten automatisch entsprechend vorgegebener Auswahlkriterien zu selektieren, wodurch unabhängig von der gegebenen Magnetresonanz-Steuerungssequenz ein konsistentes Optimierungsergebnis erzielt werden kann. Ebenso können durch die Wahl von Optimierungskriterien Ziele der Optimierung definiert werden oder Randbedingungen für die Optimierung bereitgestellt werden, sodass grundlegende Eigenschaften einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz während der Optimierung nicht verändert werden können. Die Optimierungseinheit kann die Optimierung optional als einen Zwischenschritt einer Vorgabe, Planung und Ausführung einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz nach Vorgabe eines Anwenders ausführen. Alternativ kann ein direktes Ausspielen der Magnetresonanz-Steuerungssequenz in der Gradientenbasis die Effizienz der Erfindung erhöhen.
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Optimierungseinheit sind analog zu den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet. Die Optimierungseinheit kann weitere Steuerungskomponenten aufweisen, welche zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens nötig und/oder vorteilhaft sind. Auch kann die Optimierungseinheit dazu ausgebildet sein, Steuerungssignale an ein Magnetresonanzgerät zu senden und/oder Steuerungssignale zu empfangen und/oder zu verarbeiten, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Vorzugsweise ist die Optimierungseinheit Teil der Steuereinheit des Magnetresonanzgeräts und vorzugsweise relativ eng dem Hochfrequenzantenneneinheit und/oder dem Gradientenspuleneinheit vorgeschaltet. Auf einer Speichereinheit der Optimierungseinheit können Computerprogramme und weitere Software gespeichert sein, mittels derer ein Prozessor der Optimierungseinheit einen Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens automatisch steuert und/oder ausführt.
Das erfindungsgemäße Magnetresonanzgerät weist eine Optimierungseinheit auf. Damit ist das erfindungsgemäße Magnetresonanzgerät dazu ausgebildet, mit der Optimierungseinheit ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Die Optimierungseinheit kann in das Magnetresonanzgerät integriert sein. Die Optimierungseinheit kann auch separat von dem Magnetresonanzgerät installiert sein. Die Optimierungseinheit kann mit dem Magnetresonanzgerät verbunden sein.
Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt ist direkt in einen Speicher einer programmierbaren Recheneinheit eines Magnetresonanzgeräts ladbar und weist Programmcode-Mittel auf, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Recheneinheit des Magnetresonanzgeräts ausgeführt wird. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren schnell, identisch wiederholbar und robust ausgeführt werden. Das Computerprogrammprodukt ist so konfiguriert, dass es mittels der Recheneinheit die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführen kann. Die Recheneinheit muss dabei jeweils die Voraussetzungen wie beispielsweise einen entsprechenden Arbeitsspeicher, eine entsprechende Grafikkarte oder eine entsprechende Logikeinheit aufweisen, so dass die jeweiligen Verfahrensschritte effizient ausgeführt werden können. Das Computerprogrammprodukt ist beispielsweise auf einem computerlesbaren Medium gespeichert oder auf einem Netzwerk oder Server hinterlegt, von wo es in den Prozessor einer lokalen Recheneinheit geladen werden kann, der mit dem Magnetresonanzgerät direkt verbunden oder als Teil des Magnetresonanzgeräts ausgebildet sein kann. Weiterhin können Steuerinformationen des Computerprogrammprodukts auf einem elektronisch lesbarer Datenträger gespeichert sein. Die Steuerinformationen des elektronisch lesbaren Datenträgers können derart ausgestaltet sein, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Recheneinheit eines Magnetresonanzgeräts ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführen. Beispiele für elektronische lesbare Datenträger sind eine DVD, ein Magnetband oder einen USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software (vgl. oben), gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen (Software) von dem Datenträger gelesen und in eine Steuerung und/oder Recheneinheit eines Magnetresonanzgeräts gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen der vorab beschriebenen Verfahren durchgeführt werden.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines Magnetresonanzgeräts, der erfindungsgemäßen Optimierungseinheit, des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts und des erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukts entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Optimierung einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz, welche vorab im Detail ausgeführt sind. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen können ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände übertragen werden und umgekehrt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen.
Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzgerät in einer schematischen Darstellung,
2 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 ein weiteres Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
4 ein Diagramm einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz in der Bildbasis,
5 ein Diagramm einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz in der Gradientenbasis und
6 ein Diagramm einer optimierten Magnetresonanz-Steuerungssequenz in der Gradientenbasis.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzgerät 11 zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Darstellung. Das Magnetresonanzgerät 11 umfasst eine von einer Magneteinheit 13 gebildeten Detektoreinheit mit einem Hauptmagneten 17 zu einem Erzeugen eines starken und insbesondere konstanten Hauptmagnetfelds 18. Zudem weist das Magnetresonanzgerät 11 einen zylinderförmigen Patientenaufnahmebereich 14 zu einer Aufnahme eines Patienten 15 auf, wobei der Patientenaufnahmebereich 14 in einer Umfangsrichtung von der Magneteinheit 13 zylinderförmig umschlossen ist.
Der Patient 15 kann mittels einer Patientenlagerungsvorrichtung 16 des Magnetresonanzgeräts 11 in den Patientenaufnahmebereich 14 geschoben werden. Die Patientenlagerungsvorrichtung 16 weist hierzu einen Patiententisch auf, der bewegbar innerhalb des Magnetresonanzgeräts 11 angeordnet ist. Die Position und Orientierung des Ausschnittes des Patienten 15, der anhand des Magnetresonanzgerätes 11 dargestellt werden soll, ist durch die Bildbasis 37 definiert. Die Magneteinheit 13 ist mittels einer Gehäuseverkleidung 31 des Magnetresonanzgeräts nach außen abgeschirmt.
Die Magneteinheit 13 weist weiterhin eine Gradientenspuleneinheit 19 mit einer Gradientenspule 21 zu einer Erzeugung von Magnetfeldgradienten auf, die für eine Ortskodierung während einer Bildgebung verwendet werden. Die Gradientenspuleneinheit 19 wird mittels einer Gradientensteuereinheit 28 angesteuert. Im Isozentrum der Gradientenspuleneinheit 19 ist eine Gradientenbasis 36 lokalisiert, die Gradientenbasisvektoren entlang der zu erzeugenden Magnetfeldgradienten aufweist. Des Weiteren weist die Magneteinheit 13 eine Hochfrequenzantenneneinheit 20, welche im gezeigten Fall als fest in das Magnetresonanzgerät 10 integrierte Körperspule ausgebildet ist, und eine Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 zu einer Anregung einer Polarisation, die sich in dem von dem Hauptmagneten 17 erzeugten Hauptmagnetfeld 18 einstellt, auf. Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 wird von der Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 angesteuert und strahlt hochfrequente Hochfrequenz-Pulse in einen Untersuchungsraum, der im Wesentlichen von dem Patientenaufnahmebereich 14 gebildet ist, ein.
Zu einer Steuerung des Hauptmagneten 17, der Gradientensteuereinheit 28 und der Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 weist das Magnetresonanzgerät 11 eine Steuereinheit 24 auf. Die Steuereinheit 24 steuert zentral das Magnetresonanzgerät 11, wie beispielsweise das Durchführen von Magnetresonanz-Steuerungssequenzen. Steuerinformationen wie beispielsweise Bildgebungsparameter, sowie rekonstruierte Magnetresonanz-Bilder können auf einer Anzeigeeinheit 25, beispielsweise auf zumindest einem Monitor, des Magnetresonanzgeräts 11 für einen Benutzer angezeigt werden. Zudem weist das Magnetresonanzgerät 11 eine Eingabeeinheit 26 auf, mittels derer Informationen und/oder Bildgebungsparameter während eines Messvorgangs von einem Benutzer eingegeben werden können. Die Steuereinheit 24 kann die Gradientensteuereinheit 28 und/oder Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 und/oder die Anzeigeeinheit 25 und/oder die Eingabeeinheit 26 umfassen.
Das Magnetresonanzgerät 11 weist weiterhin eine Optimierungseinheit 30 auf, welche eine nicht weiter dargestellte Recheneinheit zur Optimierung von Bildgebungsparametern von Magnetresonanz-Steuersequenzen aufweist. Die Optimierungseinheit 30 umfasst dazu weiterhin eine Transformationseinheit 32 und eine Gradientenoptimierungseinheit 33. Das Magnetresonanzgerät 11, insbesondere die Optimierungseinheit 30, ist zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet.
Das dargestellte Magnetresonanzgerät 11 kann selbstverständlich weitere Komponenten umfassen, die Magnetresonanzgeräte 11 gewöhnlich aufweisen. Eine allgemeine Funktionsweise eines Magnetresonanzgeräts 11 ist zudem dem Fachmann bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung der weiteren Komponenten verzichtet wird.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren wird ausgeführt, um eine Magnetresonanz-Steuerungssequenz an gegebene Optimierungskriterien anzupassen und um sicherzustellen, dass die Optimierungskriterien auch beim Ausspielen der Magnetresonanz-Steuerungssequenz eingehalten werden. Hierzu wird entsprechend der folgenden Verfahrensschritte vorgegangen.
Ausgangspunkt des Verfahrens ist eine Magnetresonanz-Steuerungssequenz mit einem dynamischen Magnetfeldgradienten entlang eines Bildbasisvektors der Bildbasisvektoren, die in einer ursprünglichen Form vorliegt. Die Magnetresonanz-Steuerungssequenz kann auch einen weiteren dynamischen Magnetfeldgradienten entlang eines weiteren Bildbasisvektors umfassen, der in den folgenden Verfahrensschritten analog zum dynamischen Magnetfeldgradienten berücksichtigt wird. Des Weiteren ist eine Gradientenbasis 36 mit Gradientenbasisvektoren gegeben. In Verfahrensschritt 100 erfolgt eine Basistransformation des dynamischen Magnetfeldgradienten von der Bildbasis 37 in die Gradientenbasis 36, wobei ein transformierter Magnetfeldgradient erzeugt wird, der in der Gradientenbasis 36 vorliegt. Verfahrensschritt 100 wird vorzugsweise durch die Transformationseinheit 32 ausgeführt. In Verfahrensschritt 200 erfolgt die Optimierung des transformierten Magnetfeldgradienten anhand eines vorgegebenen Optimierungskriteriums, wobei ein optimierter Magnetfeldgradient erzeugt wird. Die Optimierung wird vorzugsweise von der Gradientenoptimierungseinheit 33 ausgeführt und es kann bei der Optimierung auch mehr als ein Optimierungskriterium berücksichtigt werden, sofern mehr als ein Optimierungskriterium bereitgestellt wird. Vorzugsweise wird zumindest eines der folgenden Kriterien als Optimierungskriterium verwendet:

– Konstanthalten des magnetisches Momentes des transformierten Magnetfeldgradienten
– Konstanthalten von definierten Fixpunkten des zeitlichen Verlaufes der Amplitude des transformierten Magnetfeldgradienten.

In Verfahrensschritt 300 folgt das Ausspielen der optimierten Magnetresonanz-Steuerungssequenz, welche den optimierten Magnetfeldgradienten umfasst. Umfasst die Magnetresonanz-Steuerungssequenz einen weiteren dynamischen Magnetfeldgradienten, der in den Verfahrensschritten 100 und 200 analog zum dynamischen Magnetfeldgradienten berücksichtigt wurde, so wird auch dieser beim Ausspielen der optimierten Magnetresonanz-Steuerungssequenz vorzugsweise mit ausgespielt. Gegebenenfalls kann dabei der weitere optimierte dynamische Magnetfeldgradient zumindest teilweise gleichzeitig mit dem optimierten Magnetfeldgradienten ausgespielt werden.
3 zeigt ein weiteres Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das in 2 dargestellte Ablaufdiagramm durch zusätzliche Schritte erweitert wird.
Ausgangspunkt des Verfahrens ist ebenso eine Magnetresonanz-Steuerungssequenz mit einem dynamischen Magnetfeldgradienten entlang eines Bildbasisvektors der Bildbasisvektoren, die in einer ursprünglichen Form vorliegt. Die Magnetresonanz-Steuerungssequenz umfasst optional einen weiteren dynamischen Magnetfeldgradienten entlang eines weiteren Bildbasisvektors. Bei Vorliegen eines weiteren dynamischen Magnetfeldgradienten kann dieser in den folgenden Verfahrensschritten wie beschrieben berücksichtigt werden.
Das Verfahren beginnt mit Verfahrensschritt 90, bei dem ein zu optimierender dynamischer Magnetfeldgradient anhand eines bereitgestellten Auswahlkriteriums ermittelt wird, wobei zumindest ein bereitgestelltes Auswahlkriterium aus folgender Liste ausgewählt wird:

Ein weiterer dynamischer Magnetfeldgradient kann, gegebenenfalls bei Erfüllung zumindest eines der bereitgestellten Auswahlkriterien, ebenso für das weitere Verfahren ausgewählt werden.
Diese Auswahl kann beispielsweise von der Optimierungseinheit 30 ausgeführt werden. Es folgt Verfahrensschritt 100, wobei eine Basistransformation des dynamischen Magnetfeldgradienten von der Bildbasis 37 in die Gradientenbasis 36 erfolgt, wobei ein transformierter Magnetfeldgradient erzeugt wird. Bei Vorliegen des Weiteren dynamischen Magnetfeldgradienten kann Verfahrensschritt 100 Verfahrensschritt 110, die Basistransformation des weiteren dynamischen Magnetfeldgradienten von der Bildbasis 37 in die Gradientenbasis 36, und/oder Verfahrensschritt 120, die Generierung eines vereinigten Magnetfeldgradienten in der Gradientenbasis 36, umfassen.
Im sich anschließenden Verfahrensschritt 200 erfolgt die Optimierung des transformierten Magnetfeldgradienten anhand eines vorgegebenen Optimierungskriteriums, wobei ein optimierter Magnetfeldgradient erzeugt wird. Bei Vorliegen eines vereinigten Magnetfeldgradienten kann Verfahrensschritt 200 Verfahrensschritt 210, die Optimierung des vereinigten Magnetfeldgradienten, umfassen. Der resultierende optimierte Magnetfeldgradient umfasst dann typischerweise den optimierten vereinigten Magnetfeldgradienten.
Nach der Optimierung kann Verfahrensschritt 300 ausgeführt werden, wobei die optimierte Magnetresonanz-Steuerungssequenz, welche den optimierten Magnetfeldgradienten umfasst, ausgespielt wird. Optional kann nach Verfahrensschritt 200 auch Verfahrensschritt 250 ausgeführt werden, wobei nach der Optimierung des transformierten Magnetfeldgradienten und vor dem Ausspielen der Magnetresonanz-Steuerungssequenz eine Basisrücktransformation des optimierten Magnetfeldgradienten von der Gradientenbasis in die Bildbasis ausgeführt wird, wobei ein rücktransformierter optimierter Magnetfeldgradient in der Bildbasis erzeugt wird. Die Ausspielung des rücktransformierten optimierten Magnetfeldgradienten kann in Verfahrensschritt 350 erfolgen, wobei beispielsweise eine optimierte Magnetresonanz-Steuerungssequenz, welche den rücktransformierten optimierten Magnetfeldgradienten umfasst, ausgespielt wird.
Das erläuterte Verfahren beschreibt demnach eine Optimierung, die weitgehend unabhängig vom Verhältnis der Bildbasis 37 zur Gradientenbasis 36 ist und insbesondere für Bilder, deren Orientierung relativ zur Gradientenbasis 36 gekippt ist, kann eine verbesserte Optimierung erzielt werden. Als Ziel der Optimierung wird typischerweise eine Reduzierung der Geräusche, der Wirbelfelder oder des Energieverbrauchs während einer Magnetresonanzmessung angegeben. Das Verfahren kann unabhängig von der zu optimierenden Magnetresonanz-Steuerungssequenz eingesetzt werden.
4 zeigt ein Diagramm einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz, die zu einer Aufnahme eines Untersuchungsbereiches geeignet ist, wobei die Magnetfeldgradienten in der Bildbasis 37 angegeben sind. Die Magnetresonanz-Steuerungssequenz liegt in ihrer ursprünglichen Form vor. Die horizontale Achse beschreibt dabei einen zeitlichen Verlauf, wohingegen in vertikaler Richtung die Amplituden der HF-Pulse (HF, 40) und Magnetfeldgradienten aufgetragen sind. Die Magnetfeldgradienten sind entlang der Bildbasisvektoren (Ga, Gb, Gc) angegeben. Der Magnetfeldgradient 50 entlang eines ersten Basisvektors (Ga), die Magnetfeldgradienten 60 und 61 entlang eines zweiten Basisvektors (Gb) und der Magnetfeldgradient 70 entlang eines dritten Basisvektors (Gc) liegen in ihrer ursprünglichen Form vor. Die einzelnen Magnetfeldgradienten dienen verschiedenen Funktionen, so wird Magnetfeldgradient 70 zur Schichtselektion, die Magnetfeldgradienten 60 und 61 zur Phasenkodierung und Magnetfeldgradient 50 als Auslesegradient verwendet. Das Zeitintervall 80 bezeichnet einen Ausschnitt des temporären Verlaufes der Magnetfeldgradienten, in dem sich die Magnetfeldgradienten 50, 60, 61 und 70 zumindest teilweise überlappen. Würde die Magnetresonanz-Steuerungssequenz in der in 4 dargestellten Form ausgespielt werden, so würden die Magnetfeldgradienten 50, 60, 61 und 70 zumindest teilweise gleichzeitig ausgespielt werden. Die Optimierungseinheit 30 kann beispielsweise aufgrund eines oder mehrerer bereitgestellter Auswahlkriterien die Magnetfeldgradienten 50, 60, 61 und 70 als zu optimierende Magnetfeldgradienten identifizieren. Das diese Magnetfeldgradienten umfassende Zeitintervall ist das Zeitintervall 80. Die durch die Bildbasisvektoren (Ga, Gb, Gc) definierte Bildbasis 37, in der die vorliegenden Magnetfeldgradienten angegeben sind, unterscheidet sich beispielsweise durch eine Rotation um 45° von der Gradientenbasis 36.
5 zeigt ein Diagramm einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz in der Gradientenbasis 36. Es stellt die in 4 in der Bildbasis dargestellte Magnetresonanz-Steuerungssequenz in der Gradientenbasis 36 dar, wobei die Bildbasis 37 aus der Gradientenbasis 36 durch eine Rotation um 45° hervorgeht. Der zeitliche Verlauf der Amplituden der in 4 dargestellten dynamischen Magnetfeldgradienten ist in 5 basistransformiert, also entlang der Gradientenbasisvektoren (Gx, Gy, Gz) dargestellt. Die Magnetresonanz-Steuerungssequenz weist in der Bildbasis 37 den dynamischen Magnetfeldgradienten 50 entlang Ga und die weiteren dynamischen Magnetfeldgradienten 60, 61 und 70 entlang Gb und Gc auf. Bei der Basistransformation werden zusätzlich zum Magnetfeldgradienten 50 die weiteren dynamischen Magnetfeldgradienten 60, 61 und 70 berücksichtigt, sodass die resultierenden Magnetfeldgradienten 52, 62, 63 und 72 zusammen den vereinigten Magnetfeldgradienten bilden, der entlang den Gradientenbasisvektoren in die Koordinaten des vereinigten Magnetfeldgradienten 52, 62, 63 und 72 aufgeteilt ist. Die dargestellten Amplitudenverläufe unterscheiden sich von denen in der entsprechenden Bildbasis 37. Es ist keine eindeutige Funktionszuordnung der Magnetfeldgradienten möglich. Beispielsweise umfasst der transformierte Magnetfeldgradient 52 nicht nur Beiträge des Magnetfeldgradienten 50, sondern auch des Weiteren dynamischen Magnetfeldgradienten 60 und/oder 70.
6 zeigt ein Diagramm einer optimierten Magnetresonanz-Steuerungssequenz in der Gradientenbasis. Dabei wurden die im Zeitintervall 80 liegenden Koordinaten des vereinigten Magnetfeldgradienten 52, 62, 63 und 72 gemäß mindestens einem vorgegebenen Optimierungskriterium optimiert. Würde die Magnetresonanz-Steuerungssequenz wie in 6 angegeben ausgespielt werden, so würden sich die optimierten Magnetfeldgradienten 54, 64, 65 und 74 zumindest teilweise gleichzeitig ausgespielt werden. Die Optimierung der Koordinaten des vereinigten Magnetfeldgradienten 52, 62, 63 und 72 ist gleichbedeutend mit der Optimierung des vereinigten Magnetfeldgradienten entlang der einzelnen Gradientenbasisvektoren Gx, Gy und Gz. Die Optimierung erfolgt typischerweise für die einzelnen Koordinaten des vereinigten Magnetfeldgradienten in der Gradientenbasis 36 separat.
Ein bei der Optimierung berücksichtigtes Optimierungskriterium ist beispielsweise eine Glättung des zeitlichen Verlaufes der Amplituden der Magnetfeldgradienten. Dies bedeutet insbesondere, dass der Betrag der ersten Ableitung der Amplituden nach der Zeit verringert werden soll. Dadurch sollen die Geräusche, die Wirbelfelder und der Energieverbrauch beim Ausspielen der Magnetresonanz-Steuerungssequenz reduziert werden. Die optimierten Magnetfeldgradienten 54, 64, 65 und 74 weisen weniger steile Flanken auf, der Verlauf der Amplitude wird demnach glatter.
Die Optimierung kann folgendermaßen erfolgen: Das erste Gradientenmoment innerhalb der Zeitintervalls 80 entlang jedes Gradientenbasisvektors (Gx, Gy, Gz) wird bestimmt und der Gradientenverlauf wird unter Einhaltung des bestimmten Gradientenmomentes innerhalb des Zeitintervalls 80 optimiert, also beispielsweise glatter gemacht. Die Glättung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein Spline vierter Ordnung mit dem gewünschten Gradientenmoment bestimmt und verwendet wird. Darüber hinaus kann bei der Optimierung das zweite Gradientenmoment berücksichtigt werden. Dieser Verfahrensschritt wird für alle im Zeitintervall 80 liegenden Magnetfeldgradienten entlang der jeweiligen Gradientenbasisvektoren (Gx, Gy, Gz) ausgeführt.
In der Gradientenbasis 36 ergibt sich beispielsweise für den transformierten Magnetfeldgradienten 52 einen unregelmäßigen Verlauf der Gradientenamplitude, insbesondere mit einer stark alternierenden ersten Ableitung. Der optimierte Magnetfeldgradient 54 weist einen glatteren Amplitudenverlauf auf als der transformierte Magnetfeldgradient 52.
Eine Optimierung, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den vorgestellten Optimierungskriterien ausgeführt wird, kann folglich auch für Untersuchungsbereiche, deren Bildbasis 37 sich erheblich von der Gradientenbasis 36 unterscheidet, wirksam ausgeführt werden. Da das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig von der zu optimierenden Magnetresonanz-Steuerungssequenz ist, können die Anforderungen der Magnetresonanz-Steuerungssequenz an die Gradientenspuleneinheit 19 eines Magnetresonanzgerätes 11 durch die Wahl entsprechender Optimierungskriterien reduziert werden, was bei der Entwicklung neuer Magnetresonanzgeräte berücksichtigt werden kann. Darüber hinaus können geringere Wirbelströme weniger Artefakte in den resultierenden Bildern und eine Reduzierung der Lautstärke eine Steigerung des Komforts für den Patienten 15 sein.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren zu einer Optimierung einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz mit einer Bildbasis mit Bildbasisvektoren, mit einer Gradientenbasis mit Gradientenbasisvektoren und mit einem dynamischen Magnetfeldgradienten entlang eines Bildbasisvektors der Bildbasisvektoren mit folgenden Schritten: – Basistransformation des dynamischen Magnetfeldgradienten von der Bildbasis in die Gradientenbasis, wobei ein transformierter Magnetfeldgradient erzeugt wird, – Optimierung des transformierten Magnetfeldgradienten in der Gradientenbasis anhand eines vorgegebenen Optimierungskriteriums, wobei ein optimierter Magnetfeldgradient erzeugt wird und – Ausspielen der optimierten Magnetresonanz-Steuerungssequenz, welche den optimierten Magnetfeldgradienten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Magnetresonanz-Steuerungssequenz zusätzlich zum dynamischen Magnetfeldgradienten einen weiteren dynamischen Magnetfeldgradienten entlang eines weiteren Bildbasisvektors der Bildbasisvektoren aufweist, welcher basistransformiert und optimiert wird und nach der Optimierung zumindest teilweise gleichzeitig zum optimierten Magnetfeldgradienten ausgespielt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Magnetresonanz-Steuerungssequenz zusätzlich zum dynamischen Magnetfeldgradienten einen weiteren dynamischen Magnetfeldgradienten entlang eines weiteren Bildbasisvektors der Bildbasisvektoren aufweist, wobei die Basistransformation des dynamischen Magnetfeldgradienten eine Basistransformation des weiteren dynamischen Magnetfeldgradienten von der Bildbasis in die Gradientenbasis und eine Generierung eines vereinigten Magnetfeldgradienten in der Gradientenbasis umfasst, wobei die Optimierung des transformierten Magnetfeldgradienten eine Optimierung des vereinigten Magnetfeldgradienten umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zu optimierende dynamische Magnetfeldgradient anhand eines bereitgestellten Auswahlkriteriums ermittelt wird, wobei zumindest ein bereitgestelltes Auswahlkriterium aus folgender Liste ausgewählt wird: – ein zeitlicher Verlauf der Amplitude des dynamischen Magnetfeldgradienten, – eine Slew Rate des dynamischen Magnetfeldgradienten, – simultane Bestandteile der Magnetresonanz-Steuerungssequenz.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei der Optimierung des transformierten Magnetfeldgradienten als vorgegebenes Optimierungskriterium in der Gradientenbasis zumindest eines der folgenden Kriterien verwendet wird: – Konstanthalten des magnetisches Momentes des transformierten Magnetfeldgradienten, – Konstanthalten von definierten Fixpunkten des zeitlichen Verlaufes der Amplitude des transformierten Magnetfeldgradienten.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei nach der Optimierung des transformierten Magnetfeldgradienten und vor dem Ausspielen der Magnetresonanz-Steuerungssequenz eine Basisrücktransformation des optimierten Magnetfeldgradienten von der Gradientenbasis in die Bildbasis ausgeführt wird, wobei ein rücktransformierter optimierter Magnetfeldgradient in der Bildbasis erzeugt wird, der ausgespielt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der optimierte Magnetfeldgradient, der nach der Optimierung in der Gradientenbasis vorliegt, direkt in der Gradientenbasis ausgespielt wird.
Optimierungseinheit mit einer Recheneinheit, die zu einer Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche zu einer Optimierung einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz ausgelegt ist.
Magnetresonanzgerät, das eine Optimierungseinheit nach Anspruch 8 umfasst.
Computerprogrammprodukt, welches ein Programm umfasst und direkt in einem Speicher einer programmierbaren Recheneinheit eines Optimierungseinheit ladbar ist, mit Programmmitteln, um ein Verfahren zu einer Optimierung einer Magnetresonanz-Steuerungssequenz nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen, wenn das Programm in der Recheneinheit des Optimierungseinheit ausgeführt wird.