DE102016206069A1

DE102016206069A1 - Bestimmung einer Shimeinstellung

Info

Publication number: DE102016206069A1
Application number: DE102016206069.4A
Authority: DE
Inventors: Ralf Ladebeck; Daniel Niederlöhner; Johann Sukkau
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2016-04-12
Filing date: 2016-04-12
Publication date: 2017-10-12
Also published as: US20170293004A1; US10429465B2

Abstract

Es wird ein Verfahren zu einer Bestimmung einer Shimeinstellung zur Erhöhung einer Homogenität eines Hauptmagnetfeldes eines Magnetresonanzgerätes mittels einer Shimeinheit gemäß den folgenden Verfahrensschritten vorgeschlagen: – Erfassen von einer Information über eine Abhängigkeit von einem induzierten Feld der Shimeinheit von einer gesetzten Shimeinstellung, – Aufnahme einer ersten Feldkarte, – Bestimmung einer ersten Shimeinstellung für die Shimeinheit basierend auf der ersten Feldkarte, – Aufnahme einer zweiten Feldkarte während einer Ansteuerung der Shimeinheit gemäß der ersten Shimeinstellung, – Bestimmung eines von der Shimeinheit mit der ersten Shimeinstellung induzierten Feldes basierend auf der ersten Feldkarte und der zweiten Feldkarte, – Bestimmung von einer zweiten Shimeinstellung für die Shimeinheit basierend auf dem bestimmten induzierten Feld und der erfassten Information.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Magnetresonanzgerät, ein Computerprogrammprodukt sowie einen computerlesbaren Datenträger zu einer Bestimmung einer Shimeinstellung zur Erhöhung einer Homogenität eines Hauptmagnetfeldes eines Magnetresonanzgerätes mittels einer Shimeinheit.
In einem Magnetresonanzgerät wird üblicherweise der zu untersuchende Körper eines Untersuchungsobjektes, insbesondere eines Patienten, mit Hilfe eines Hauptmagneten einem relativ hohen Hauptmagnetfeld, beispielsweise von 1,5 oder 3 oder 7 Tesla, ausgesetzt. Zusätzlich werden mit Hilfe einer Gradientenspuleneinheit Gradientenpulse ausgespielt. Über eine Hochfrequenzantenneneinheit werden dann mittels geeigneter Antenneneinrichtungen hochfrequente Hochfrequenz-Pulse, beispielsweise Anregungspulse, ausgesendet, was dazu führt, dass die Kernspins bestimmter, durch diese Hochfrequenz-Pulse resonant angeregter Atome um einen definierten Flipwinkel gegenüber den Magnetfeldlinien des Hauptmagnetfelds verkippt werden. Bei der Relaxation der Kernspins werden Hochfrequenz-Signale, so genannte Magnetresonanz-Signale, abgestrahlt, die mittels geeigneter Hochfrequenzantennen empfangen und dann weiterverarbeitet werden. Aus den so akquirierten Rohdaten können schließlich die gewünschten Bilddaten rekonstruiert werden.
Für eine bestimmte Messung ist daher eine bestimmte Magnetresonanz-Sequenz, auch Pulssequenz genannt, auszusenden, welche aus einer Folge von Hochfrequenz-Pulsen, beispielsweise Anregungspulsen und Refokussierungspulsen, sowie passend dazu koordiniert auszusendenden Gradientenpulsen in verschiedenen Gradientenachsen entlang verschiedener Raumrichtungen besteht. Zeitlich passend hierzu werden Auslesefenster gesetzt, welche die Zeiträume vorgeben, in denen die induzierten Magnetresonanz-Signale erfasst werden.
Bei der Magnetresonanz-Bildgebung mittels eines Magnetresonanzgeräts ist die Homogenität eines Hauptmagnetfelds in einem Untersuchungsvolumen von großer Bedeutung. Bereits bei kleinen Abweichungen der Homogenität kann es zu großen Abweichungen in einer Frequenzverteilung der Kernspins kommen, so dass qualitativ minderwertige Magnetresonanz-Bilddaten aufgenommen werden.
Um die Homogenität im Untersuchungsvolumen zu verbessern sind Shimeinheiten bekannt. Wird ein Magnetresonanzgerät an seinen Bestimmungsort installiert, so können in der Umgebung vorhandene Felder die Homogenität des Hauptmagnetfelds, insbesondere um ein Isozentrum des Magnetresonanzgeräts herum, einschränken. Daher wird bei Installation und Inbetriebnahme eines Magnetresonanzgeräts, häufig im Zusammenhang mit Messungen, die Shimeinheit so eingestellt, dass eine möglichst optimale Homogenität hergestellt ist. Somit werden bei der Installation und Inbetriebnahme des Magnetresonanzgeräts Basisshimeinstellungen berechnet.
Eine weitere Inhomogenitätsquelle stellt jedoch das aufzunehmende Untersuchungsobjekt an sich dar. Wird beispielsweise eine zu untersuchende Person in das Magnetresonanzgerät eingebracht, so stört die Materie des Körpers die Homogenität erneut. Um diesem Problem zu begegnen, ist es bekannt, eine justierbare Shimeinheit zu verwenden. Insbesondere sind hierzu Shimeinheiten bekannt, die, mit verschiedenen Shimströmen angesteuert, verschiedene Kompensationsmagnetfelder erzeugen, um die Homogenität zu verbessern.
Die justierbare Shimeinheit kann in das Magnetresonanzgerät integriert und von dessen Gehäuse umschlossen sein oder auch in eine Lokalspule integriert sein. Lokalspulen sind an der Körperoberfläche eines Patienten oder in geringer Entfernung, beispielsweise bis zu 5 cm, davon, positionierbar. Typische Lokalspulen sind Empfangsspulen zur Detektion der Magnetresonanz-Signale. Es gibt auch Lokalspulen, die, meist zusätzlich, eine Hochfrequenzantenneneinheit umfassen und dazu ausgebildet sind, Hochfrequenz-Pulse auszusenden. Derartige Spulen werden auch als lokale Sendespulen oder als lokale Sende-/Empfangsspulen bezeichnet und können eine justierbare Shimeinheit umfassen. Typischerweise wird eine in eine Lokalspule integrierte justierbare Shimeinheit zusätzlich zu einer justierbaren Shimeinheit verwendet, welche derart angeordnet ist, dass sie vom Gehäuse des Magnetresonanzgerätes umschlossen wird.
Um die Störungen des zu untersuchenden Objekts zu shimmen, ist es üblich, zunächst bei Ansteuerung der Shimeinheit mittels der während der Installation und Inbetriebnahme der Magnetresonanzeinrichtung gewonnenen Basisshimeinstellungen unter Verwendung des Magnetresonanzgeräts selber eine Messung der Feldverteilung vorzunehmen, wenn die zu untersuchende Person in einen Patientenaufnahmebereich des Magnetresonanzgeräts eingebracht wurde. Danach werden, ausgehend von den Basisshimeinstellungen, mittels einer Recheneinheit unter Berücksichtigung der gemessenen Feldverteilung Shimeinstellungen ermittelt. Unter Verwendung der Shimeinstellungen wird dann die Shimeinheit angesteuert, um eine möglichst optimale Homogenität zu erzielen. Derartige Basisshimeinstellungen existieren typischerweise für Shimeinheiten, welche nicht in Lokalspulen integriert sind.
Shimeinheiten, welche in Lokalspulen integriert sind, erzeugen meist lokale und/oder räumlich stark variierende Kompensationsfelder, welche einer starken räumlichen Modulation unterworfen sind. Geringe räumliche Änderungen derartiger Shimeinheiten, beispielsweis Verschiebungen um einige Millimeter, und/oder geringe Abweichungen zwischen einer angelegten und einer realisierten Shimeinstellung, verursachen teils derartige Differenzen zwischen einem erwünschten und einem erzeugten Kompensationsfeld, sodass die Erhöhung der Homogenität des Hauptmagnetfeldes geringer als erwartet sein kann, bzw. diese sogar verschlechtern kann. Folglich ist eine genaue Bestimmung der Shimeinstellung, insbesondere bei Shimeinheiten, welche in Lokalspulen integriert sind, essentiell.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu einer besonders genauen Bestimmung einer Shimeinstellung zur Erhöhung einer Homogenität eines Hauptmagnetfeldes eines Magnetresonanzgerätes mittels einer Shimeinheit anzugeben. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein Magnetresonanzgerät, ein Computerprogrammprodukt sowie einen computerlesbaren Datenträger, 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 Bestimmung einer Shimeinstellung zur Erhöhung einer Homogenität eines Hauptmagnetfeldes eines Magnetresonanzgerätes mittels einer Shimeinheit umfasst die folgenden Verfahrensschritte:

– Erfassen von einer Information über eine Abhängigkeit von einem induzierten Feld der Shimeinheit von einer gesetzten Shimeinstellung,
– Aufnahme einer ersten Feldkarte,
– Bestimmung einer ersten Shimeinstellung für die Shimeinheit basierend auf der ersten Feldkarte,
– Aufnahme einer zweiten Feldkarte während einer Ansteuerung der Shimeinheit gemäß der ersten Shimeinstellung,
– Bestimmung eines von der Shimeinheit mit der ersten Shimeinstellung induzierten Feldes basierend auf der ersten Feldkarte und der zweiten Feldkarte,
– Bestimmung von einer zweiten Shimeinstellung für die Shimeinheit basierend auf dem bestimmten induzierten Feld und der erfassten Information.

Eine Shimeinheit umfasst typischerweise eine oder mehrere elektrische Leitungen und/oder Shimspulen. Jede Leitung und/oder Shimspule kann vorzugsweise mit einem individuellen Shimstrom angesteuert werden. Ein Shimstrom erzeugt ein Magnetfeld, welches sich dem, gegebenenfalls durch die Materie des Untersuchungsobjekts modulierten, Hauptmagnetfeld überlagert. Vorzugsweise werden in den Shimeinheiten mittels Shimströmen Kompensationsfelder erzeugt, welche vorzugsweise die Homogenität des Hauptmagnetfeldes erhöhen.
Eine Shimeinstellung kann eine Einstellung für eine Ansteuerung von einer Shimeinheit, insbesondere von zumindest einer elektrischen Shimspule, des Magnetresonanzgeräts umfassen. Eine Shimeinstellung kann eine Zuordnung von zumindest einem elektrischen Strom, insbesondere einem Shimstrom, für zumindest eine von der Shimeinheit umfasste Leitungen und/oder Shimspule umfassen. Eine Shimeinstellung kann einen Parameter oder ein Parameterset umfassen, welches ein Maß für die Ansteuerung zumindest einer Shimeinheit ist. Die Shimeinstellungen können insbesondere eine, möglicherweise zeitabhängige, Stromverteilung zumindest eines Shimstroms in zumindest einer Shimeinheit festlegen.
Eine Shimeinheit kann anhand der Shimeinstellung angesteuert werden. Hierfür kann beispielsweise eine Shim-Steuereinheit die Shimeinheit mit dem/den durch die Shimeinstellung festgelegtem/festgelegten Strom/Strömen beaufschlagen. Dies induziert typischerweise ein Feld. Das induzierte Feld hängt typischerweise von der gesetzten Shimeinstellung, also der Shimeinstellung, mit welcher die Shimeinheit angesteuert wird, und der Shimeinheit selbst ab.
Das Erfassen der Information kann bedeuten, dass die Information der Recheneinheit bereitgestellt wird, beispielsweise indem sie in die Recheneinheit geladen wird. Das Erfassen der Information kann bedeuten, dass die Information aus einer Datenbank geladen wird. Die Information kann auf einer Speichereinheit hinterlegt sein, welche vom Magnetresonanzgerät umfasst wird oder einem externen Datenträger oder Speichermedium zugeordnet ist. Das Erfassen der Information kann durch eine Bestimmung der Abhängigkeit des induzierten Feldes erfolgen, beispielsweise mittels der Recheneinheit des Magnetresonanzgerätes basierend auf Daten, welche der Recheneinheit, beispielsweise mittels einer Speichereinheit oder einem externen Speichermedium wie einem Datenträger, bereitgestellt werden.
Die Abhängigkeit des induzierten Feldes kann beispielsweise analytisch, numerisch oder experimentell bestimmt werden. Eine analytische oder numerische Bestimmung der Abhängigkeit erfolgt typischerweise für jede zu produzierende oder zu fertigende Shimeinheit. Es kann eine experimentelle Überprüfung eines von einer gefertigten Shimeinheit induzierten Feldes erfolgen. Zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Information umfassend die Abhängigkeit zwischen einem induzierten Feld der Shimeinheit und einer gesetzten Shimeinstellung erfasst. Die Abhängigkeit kann in Form einer Funktion und/oder einer Wertetabelle gegeben sein.
Eine Feldkarte gibt typischerweise die räumliche Feldverteilung, also die Stärke oder ein Maß für die Stärke des statischen Hauptmagnetfeldes als Funktion des Ortes an. Die Feldkarte ist demnach eine Funktion des Hauptmagnetfeldes in Abhängigkeit des Ortes. Zur Aufnahme einer Feldkarte wird typischerweise eine geeignete Magnetresonanz-Sequenz ausgespielt und die entsprechenden Daten aufgenommen und verarbeitet, sodass die räumliche Feldverteilung bestimmt werden kann. Befindet sich ein Untersuchungsobjekt im Patientenaufnahmebereich des Magnetresonanzgerätes, so wird das Hauptmagnetfeld durch eine durch das Untersuchungsobjekt induzierte Modulation verändert. Um derartige Modulationen bei Durchführung einer Untersuchung des Untersuchungsobjektes zu vermeiden, ist für die Kenntnis der realen Feldverteilung die Aufnahme einer Feldkarte erforderlich, wobei sich während der Aufnahme der Feldkarte das Untersuchungsobjekt im Patientenaufnahmebereich des Magnetresonanzgerätes befindet, vorzugsweise an der Position, an welcher die Aufnahme von Bilddaten erfolgen soll. Eine Feldkarte kann für eine Schicht oder ein Volumen aufgenommen werden. Vorzugsweise wird die Feldkarte im Bereich des Untersuchungsvolumens aufgenommen.
Falls eine Basisshimeinstellung für die Shimeinheit vorhanden ist, so wird die Shimeinheit bei Aufnahme der ersten Feldkarte typischerweise anhand der Basisshimeinstellung angesteuert. Existiert keine Basisshimeinstellung, so erfolgt die Aufnahme der ersten Feldkarte typischerweise, ohne dass die Shimeinheit ein Feld induziert.
Basierend auf der ersten Feldkarte wird eine erste Shimeinstellung für die Shimeinheit bestimmt. Die Feldkarte liegt vorzugsweise in Form einer Datenmenge vor, welche der Bestimmungseinheit des Magnetresonanzgerätes über einen Eingang der Bestimmungseinheit bereitgestellt werden kann. Es existiert vorzugsweise ein erster Algorithmus, welcher in der Bestimmungseinheit ausgeführt werden kann. Dieser erste Algorithmus verwendet die Datenmenge vorzugsweise als Eingangsparameter und berechnet und/oder bestimmt eine erste Shimeinstellung. Der erste Algorithmus ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die erste Shimeinstellung derart bestimmt wird, dass bei Ansteuerung der Shimeinheit anhand der ersten Shimeinstellung die Homogenität des Hauptmagnetfeldes in Anwesenheit des Untersuchungsobjektes verbessert, also erhöht wird. Die Information über eine Abhängigkeit von einem induzierten Feld der Shimeinheit von einer gesetzten Shimeinstellung wird der Bestimmungseinheit hierfür vorzugsweise derart bereitgestellt, dass der erste Algorithmus darauf zugreifen kann und/oder diese Information als Eingangsparameter verwenden kann. Mit Kenntnis der Abhängigkeit kann das durch eine erste Shimeinstellung und die Shimeinheit zu erwartende induzierte Feld antizipiert werden. Dieses kann sich vom dem induzierten Feld unterscheiden, welches bei Ansteuerung der Shimeinheit mittels der ersten Shimeinstellung erzeugt wird. Diese Information über die Abhängigkeit erlaubt gegebenenfalls eine verbesserte Bestimmung der ersten Shimeinstellung. Die erste Shimeinstellung kann als Ausgangsparameter über einen Ausgang der Bestimmungseinheit dem weiteren Verfahren bereitgestellt werden. Insbesondere kann die erste Shimeinstellung der Shim-Steuereinheit bereitgestellt werden, welche bei Bedarf die Shimeinheit gemäß der ersten Shimeinstellung ansteuert.
Analog zur Aufnahme der ersten Feldkarte wird eine zweite Feldkarte aufgenommen, wobei sich die Aufnahmen darin unterscheiden, dass bei Aufnahme der zweiten Feldkarte die Shimeinheit gemäß der ersten Shimeinstellung angesteuert wird. Vorzugsweise unterscheiden sich die beiden Aufnahmen ausschließlich in der Ansteuerung der Shimeinheit. Insbesondere die Positionen des Untersuchungsobjektes und der Shimeinheit stimmen bei beiden Aufnahmen überein.
Die Bestimmungseinheit ist vorzugsweise dazu ausgebildet, basierend auf der ersten Feldkarte und der zweiten Feldkarte das durch die Shimeinheit mit der ersten Shimeinstellung induzierte Feld zu bestimmen. Die erste Feldkarte und die zweite Feldkarte werden dabei vorzugsweise einem zweiten Algorithmus bereitgestellt, welcher von der Bestimmungseinheit ausgeführt werden kann. Die erste Feldkarte und/oder die zweite Feldkarte können der Bestimmungseinheit vorzugsweise über deren Eingang bereitgestellt werden und/oder die erste Feldkarte kann der Bestimmungseinheit von der Bestimmung der ersten Shimeinstellung bekannt sein, indem sie beispielsweise in einer Speichereinheit der Bestimmungseinheit hinterlegt ist. Der zweite Algorithmus kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass das durch die Shimeinheit induzierte Feld aus einer Differenz der ersten Feldkarte und der zweiten Feldkarte bestimmt wird. Das derart bestimmte induzierte Feld stellt somit die Änderung dar, welche durch die Ansteuerung der Shimeinheit gemäß der ersten Shimeinstellung erzeugt wird. Das derart bestimmte induzierte Feld liegt typischerweise in Form einer Feldverteilung vor. Das derart bestimmte induzierte Feld kann sich von dem Feld unterscheiden, welches aufgrund der Kenntnis der Information der Abhängigkeit durch eine erste Shimeinstellung und die Shimeinheit zu erwarten wäre. Es wurden beispielsweise die folgenden Optionen als mögliche Ursachen identifiziert:

– Fertigungstoleranzen bei der Fertigung der Shimeinheit,
– ungenaue Positionierung der Shimeinheit bzw. einer die Shimeinheit umfassenden Lokalspule,
– Verformung der Shimeinheit bzw. einer die Shimeinheit umfassenden Lokalspule aufgrund des Gewichtes des Untersuchungsobjektes.

Der abschließende Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht eine Bestimmung der zweiten Shimeinstellung für die Shimeinheit vor, wobei das bestimmte induzierte Feld und die erfasste Information berücksichtigt wird. Vorzugsweise wird auch die erste Shimeinstellung berücksichtigt. Die Bestimmung der zweiten Shimeinstellung wird vorzugsweise von der Bestimmungseinheit mittels eines dritten Algorithmus ausgeführt. Aufgrund der Kenntnis des bestimmten induzierten Feldes und der ersten Shimeinstellung kann die reale Wirkung der Shimeinheit bestimmt werden. Ein mögliches Ziel der zweiten Shimeinstellung ist, dass eine Abweichung der realen Wirkung von der aufgrund der erfassten Information zu erwartende Wirkung der Shimeinheit durch die Ansteuerung der Shimeinheit gemäß der zweiten Shimeinstellung ausgeglichen wird und die reale Homogenität des Hauptmagnetfeldes erhöht wird.
Die erfassten Informationen können zusätzlich zur Abhängigkeit von einem induzierten Feld der Shimeinheit von einer gesetzten Shimeinstellung weitere Daten umfassen. Beispielsweise können die weiteren Daten eine Abhängigkeit einer räumlichen Position der Shimeinheit von einem Gewicht der Untersuchungsposition umfassen. Ebenso ist denkbar, dass die zweite Shimeinstellung und/oder weitere bei Ausführung des Verfahrens bestimmte Einstellungen und/oder Werte an eine Analyseeinheit übermittelt werden, welche die Daten statistisch bewertet und/oder akkumuliert und gegebenenfalls zukünftigen Verfahren bereitstellt. Ebenso ist denkbar, dass die Analyseeinheit mittels eines vierten, selbstlernenden Algorithmus basierend auf den akkumulierten Daten und patientenspezifischen Daten eine verbesserte erste Shimeinstellung bestimmt, sodass die Bestimmung einer zweiten Shimeinstellung obsolet ist.
Für eine verbesserte Bestimmung einer Shimeinstellung ist eine iterative Anwendung des Verfahrens denkbar. So kann auf die Bestimmung der zweiten Shimeinstellung eine Aufnahme einer dritten Feldkarte erfolgen, wobei während der Aufnahme der dritten Feldkarte die Shimeinheit gemäß der zweiten Shimeinstellung angesteuert wird. Basierend auf vorherigen Erkenntnissen und der dritten Feldkarte kann das durch die mittels der zweiten Shimeinstellung angesteuerte Shimeinheit induzierte Feld bestimmt werden. Basierend auf dem bestimmten induzierten Feld und der erfassten Information kann eine dritte Shimeinstellung für die Shimeinheit bestimmt werden. Diese Verfahrensschritte können iterativ wiederholt werden.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der Bestimmung einer genauen Shimeinstellung für die Shimeinheit. Herkömmlich ist das von einer Shimeinheit erzeugte, erwartete Feld aus numerischen Berechnungen bekannt. Diese Berechnungen gelten typischerweise bei seriell gefertigten Shimeinheiten, wie es üblich ist, für alle Shimeinheiten der Serie. Das von einer einzelnen Shimeinheit erzeugte, erwartete Feld wird typischerweise nicht individuell für diese Shimeinheit vermessen, da dies insbesondere zeit- und kostenaufwändig ist. Herkömmlich basiert auf einer derartigen Berechnung, in seltenen Fällen auch auf einer derartigen individuellen Vermessung einer Shimeinheit, die Bestimmung der Shimeinstellung, wobei eine bestimmte Position der Shimeinheit angenommen wird. Die Position ist typischerweise aufgrund der Bauweise des Magnetresonanzgerätes und/oder der Positionierung der Shimeinheit, beispielsweise mittels einer Patientenlagerungsvorrichtung, nur näherungsweise bekannt. Basierend auf diesen Informationen erfolgt herkömmlich die Bestimmung einer Shimeinstellung, wobei

– die exakte Position der Shimeinheit (relativ zum Untersuchungsobjekt),
– die Umsetzung einer Shimeinstellung durch die Shimeinheit,
– Einflüsse des Patienten auf die Shimeinheit, wie beispielsweise dessen Gewicht, und
– Fertigungstoleranzen bei fehlender individueller Vermessung

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Verifikation des von der Shimeinheit tatsächlich erzeugten Feldes und berücksichtigt diese Erkenntnis bei der Bestimmung der finalen, typischerweise der zweiten, Shimeinstellung. Dadurch können Faktoren, die das von der Shimeinheit tatsächlich erzeugte Feld beeinflussen, individuell bei jeder Untersuchung berücksichtigt werden. Diese Faktoren können spezifisch für die verwendete Shimeinheit und/oder spezifisch für die einzelne Untersuchungssituation sein. So ist die Kenntnis der exakten Position der Shimeinheit zu Beginn des Verfahrens vorzugsweise nicht erforderlich, da das Verfahren daraus resultierende Differenzen kompensiert. Ebenso wird die Umsetzung einer Shimeinstellung durch die Shimeinheit verifiziert und Einflüsse des Patienten auf die Shimeinheit, wie beispielsweise dessen Gewicht, berücksichtigt. Fertigungstoleranzen können kompensiert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist demnach robust hinsichtlich einer Vielzahl äußerer Einflüsse, die die Wirkung einer Shimeinheit beeinflussen können. Das Verfahren beschreibt demnach typischerweise eine Anpassung der Shimeinheit an die individuelle Untersuchung, sodass die räumliche Position des von der Shimeinheit erzeugten Feldes vorzugsweise optimal auf das Untersuchungsobjekt und dessen Position abgestimmt ist. Der Vorteil ist typischerweise besonders ausgeprägt bei Shimeinheiten, welche sehr lokale Felder erzeugen, welche Felder einer starken räumlichen Modulation unterworfen sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens werden in einem weiteren Verfahrensschritt Bilddaten eines Untersuchungsobjektes erfasst, während die Shimeinheit gemäß der zweiten Shimeinstellung angesteuert wird. Der weitere Verfahrensschritt wird typischerweise nach dem Verfahrensschritt einer Bestimmung von einer zweiten Shimeinstellung ausgeführt. Typischerweise werden Magnetresonanzgeräte dazu verwendet, Bilddaten eines Untersuchungsobjektes zu erfassen. Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelte Shimeinstellung kann bei Verwendung zur Ansteuerung der Shimeinheit in Anwesenheit eines Untersuchungsobjektes das Hauptmagnetfeld im Untersuchungsbereich besonders gut homogenisieren. Ein homogenes Hauptmagnetfeld trägt typischerweise zu einer hohen Qualität der mittels der Magnetresonanzbildgebung erzeugten Bilddaten bei. Eine Ansteuerung der Shimeinheit gemäß der zweiten Shimeinstellung während der Akquisition der Bilddaten des Untersuchungsobjektes kann demnach sicherstellen, dass das Hauptmagnetfeld zum Zeitpunkt der Akquisition homogen ist und die mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren bestimmte Shimeinstellung zur Erhöhung der Homogenität Anwendung findet. Der Vorteil dieser Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, dass die Qualität der derart erfassten Bilddaten besonders gut ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Bestimmung der zweiten Shimeinstellung eine Berechnung eines induzierten Feldes für die erste Shimeinstellung der Shimeinheit basierend auf der erfassten Information und einen Vergleich des berechneten induzierten Feldes mit dem bestimmten induzierten Feld.
Die erfasste Information umfasst die Abhängigkeit von einem induzierten Feld der Shimeinheit von einer gesetzten Shimeinstellung. Folglich kann anhand der ersten Shimeinstellung und mittels Kenntnis der Abhängigkeit das bei Ansteuerung der Shimeinheit gemäß der ersten Shimeinstellung induzierte Feld berechnet werden. Eine derartige Berechnung kann auch als Simulation bezeichnet werden. Das derartig berechnete Feld kann als das aufgrund der erfassten Informationen zu erwartende Feld bezeichnet werden. Da die erfassten Informationen dem berechneten Feld zugrunde liegen, reflektiert das berechnete Feld die in den erfassten Informationen zugrundeliegenden Eigenschaften der Shimeinheit: basieren die erfassten Informationen beispielsweise auf numerischen Berechnungen, so gibt das berechnete Feld das auf den numerischen Berechnungen basierende theoretische Feld an. Basieren die erfassten Informationen beispielsweise auf Messungen für die individuelle, verwendete Shimeinheit, so werden beispielsweise Fertigungstoleranzen der verwendeten Spule berücksichtigt. Da die exakte Position der Shimeinheit typischerweise nicht bekannt ist, da beispielsweise das Untersuchungsobjekt eine Verformung verursacht und/oder bei einer in eine Lokalspule integrierten Shimeinheit die Position der Lokalspule nur im Rahmen der Genauigkeit der Kenntnis der Position der Patientenlagerungsvorrichtung angegeben werden kann, weicht das berechnete induzierte Feld typischerweise vom bestimmten induzierten Feld ab.
Bei dem Vergleich des berechneten induzierten Feldes mit dem bestimmten induzierten Feld werden typischerweise Ähnlichkeiten und/oder Unterschiede der Felder festgestellt. Es kann beispielsweise anhand einer Differenz des berechneten Feldes und des bestimmten induzierten Feldes eine Abweichung bestimmt werden. Die zweite Shimeinstellung wird vorzugsweise derart bestimmt, dass die Abweichung zwischen dem berechneten induzierten Feld und dem bestimmten induzierten Feld kompensiert wird. Dies bedeutet insbesondere, dass die Abweichung des Feldes, welches bei Ansteuerung der Shimeinheit gemäß der zweiten Shimeinstellung erzeugt werden würde, von dem gemäß der erfassten Information und der zweiten Shimeinstellung zu erwartenden Feldes, von der Bestimmungseinheit vorzugsweise quantifizierbar ist und bei Wahl der zweiten Shimeinstellung berücksichtigt wird. Das bei Ansteuerung der Shimeinheit gemäß der zweiten Shimeinstellung erzeugte Feld entspricht vorzugsweise dem gemäß der erfassten Information und der ersten Shimeinstellung zu erwartenden Feld.
Der Vorteil dieser Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, dass die für die Bestimmung der zweiten Shimeinstellung zugrunde liegenden Informationen für eine möglichst exakte Berechnung, bzw. Simulation des zu erwartenden Feldes verwendet werden, wodurch die zweite Shimeinstellung besonders genau bestimmt werden kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens erfolgt der Vergleich des berechneten induzierten Feldes mit dem bestimmten induzierten Feld mittels Regressionsanalyse unter Berücksichtigung zumindest einer Variable für eine räumliche Verschiebung und/oder für eine skalare Amplitudenmodulation. Der Vergleich verfolgt vorzugsweise das Ziel, die Abweichung zwischen dem berechneten induzierten Feld und dem bestimmten induzierten Feld möglichst genau zu bestimmen. Der Vergleich verfolgt vorzugsweise das Ziel, aus der Abweichung eine erste Funktion abzuleiten, welche erste Funktion eine quantitative Relation zwischen dem bestimmten induzierten Feld und dem berechneten induzierten Feld angibt. Die erste Funktion beschreibt vorzugsweise eine Abbildung, welche dazu ausgebildet ist, eine Kongruenz zwischen dem berechneten induzierten Feld und dem bestimmten induzierten Feld zu erzeugen. Die Bestimmung der ersten Funktion basiert vorzugsweise auf einer Regressionsanalyse. Als verwendete Variable wird bevorzugt zumindest eine Raumrichtung von drei den Raum aufspannenden Raumrichtungen für eine Translation und/oder ein Skalar für eine Modulation der Amplitude, also der Stärke, des bei Ansteuerung der Shimeinheit gemäß einer Shimeinstellung erzeugten Feldes gewählt. Der Vorteil dieser Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, dass beim Vergleich der Unterschied zwischen den beiden Feldern besonders genau quantifiziert werden kann. Die weitere Bestimmung der zweiten Shimeinstellung kann basierend auf den quantitativen Ergebnissen ausgeführt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist die Shimeinheit eine lokale Shimeinheit, welche an verschiedenen Positionen relativ zum Magnetresonanzgerät positionierbar ist. Eine lokale Shimeinheit ist typischerweise nicht vom Gehäuse eines Magnetresonanzgerätes umschlossen. Eine lokale Shimeinheit kann vorzugsweise an einer beliebigen Position im Patientenaufnahmebereich positioniert werden, vorzugsweise in der Nähe der Körperoberfläche des Patienten, also des Untersuchungsobjektes. Die lokale Shimeinheit wird vorzugsweise gemeinsam mit dem Untersuchungsobjekt in den Patientenaufnahmebereich eingebracht und ist in einer festen Position relativ zum Patienten angebracht. Gemeinsam mit dem Untersuchungsobjekt kann die lokale Shimeinheit mittels der Patientenlagerungsvorrichtung in den Patientenaufnahmebereich eingebracht werden. Die lokale Shimeinheit ist demnach typischerweise näher an der Körperoberfläche des Untersuchungsobjektes positioniert als eine Shimeinheit, welche vom Gehäuse des Magnetresonanzgerätes umschlossen ist und damit typischerweise außerhalb des Patientenaufnahmebereiches positioniert ist. Eine lokale Shimeinheit ist vorzugsweise derart ausgestaltet, dass die bei ihrer Ansteuerung induzierten Felder eine geringe Reichweite von beispielsweise bis zu 10 cm aufweisen und typischerweise starken lokalen Veränderungen unterworfen sind. Eine derartige Shimeinheit kann demnach dazu geeignet sein, lokale und/oder räumlich stark variierende Abweichungen der Homogenität des Hauptmagnetfeldes, welche beispielsweise durch ein Untersuchungsobjekt induziert werden, zu kompensieren. Hierfür ist eine Positionierung an der Körperoberfläche essentiell. Die exakte Position einer lokalen Shimeinheit ist typischerweise bei Positionierung des Patienten nicht exakt bestimmbar. Wird bei Verwendung einer derartigen lokalen Shimeinheit gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgegangen, so können Abweichungen des induzierten Feldes aufgrund von Fertigungstoleranzen und/oder einer ungenauen Positionierung besonders genau kompensiert werden. Erst das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht den effizienten Einsatz einer lokalen Shimeinheit, welche dazu ausgebildet ist, lokale, also räumlich stark variierende, Änderungen des Hauptmagnetfeldes zu kompensieren.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist die lokale Shimeinheit in eine lokale Sendespule integriert. Lokale Sendespulen weisen typischerweise einen Eingang für einen Sendekanal auf und sind typischerweise auch zum Signalempfang ausgebildet. Das Ziel der Verwendung einer lokalen Sendespule ist typischerweise eine Erzeugung eines besonders homogenen Feldes, welches durch Anregungspulse erzeugt wird, in einem begrenzten Untersuchungsbereiches des Untersuchungsobjektes. Der Untersuchungsbereich ist dabei vorzugsweise durch das Volumen der Lokalspule limitiert. Im Untersuchungsbereich ist zusätzlich zur Homogenität des Feldes, welches durch Anregungspulse erzeugt wird, die Homogenität des Hauptmagnetfeldes typischerweise essentiell. Bei Verwendung einer lokalen Sendespule ist der Anspruch an die Qualität der Bilddaten des Untersuchungsbereiches typischerweise überdurchschnittlich hoch, weshalb in die lokale Sendespule vorzugsweise eine lokale Shimeinheit integriert ist. Analog zur lokalen Shimeinheit ist unter beschriebenen Umständen die Kompensation von Abweichungen des induzierten Feldes aufgrund einer nicht exakt bekannten Position der Shimeinheit typischerweise besonders relevant, weshalb erst das erfindungsgemäße Verfahren den effizienten Einsatz einer lokalen Sendespule ermöglicht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird basierend auf der ersten Feldkarte eine dritte Shimeinstellung für eine weitere Shimeinheit bestimmt.
Die weitere Shimeinheit ist vorzugsweise derart angeordnet, dass die weitere Shimeinheit vom Gehäuse des Magnetresonanzgerätes umschlossen wird. Die weitere Shimeinstellung ist vorzugsweise an einer festen Position relativ zum Magnetresonanzgerät angeordnet. Für die weitere Shimeinheit existiert vorzugsweise eine Basisshimeinstellung. Die weitere Shimeinheit wird vorzugsweise bei Aufnahme der ersten Feldkarte gemäß der Basisshimeinstellung angesteuert. Dem Verfahren wird vorzugsweise eine weitere Information bereitgestellt oder die weitere Information wird bei einem Verfahrensschritt erfasst, wobei die weitere Information eine Abhängigkeit von einem induzierten Feld der weitere Shimeinheit von einer gesetzten Shimeinstellung umfasst. Vorzugsweise wird im Verlauf des Verfahrens davon ausgegangen, dass das basierend auf der weiteren Information und einer weiteren Shimeinstellung, beispielsweise der dritten Shimeinstellung, für die weitere Shimeinheit berechnete Feld mit dem bei Ansteuerung der weiteren Shimeinheit gemäß der weiteren Shimeinstellung induzierten Feld übereinstimmt. Basierend auf der ersten Feldkarte wird vorzugsweise zusätzlich zur Bestimmung der ersten Shimeinstellung für die Shimeinheit die dritte Shimeinstellung für die weitere Shimeinheit bestimmt. Die erste Shimeinstellung und die dritte Shimeinstellung werden vorzugsweise gemeinsam und derart bestimmt, dass gemäß der erfassten Information und der weiteren Information bei gleichzeitiger Ansteuerung der Shimeinheit gemäß der ersten Shimeinstellung und der weiteren Shimeinheit gemäß der dritten Shimeinstellung die Homogenität des Hauptmagnetfeldes im Untersuchungsbereich möglichst hoch ist.
Die Aufnahme der zweiten Feldkarte erfolgt vorzugsweise während der Ansteuerung der Shimeinheit gemäß der ersten Shimeinstellung und der Ansteuerung der weiteren Shimeinheit gemäß der dritten Shimeinstellung. Bei Bestimmung des von der Shimeinheit mit der ersten Shimeinstellung induzierten Feldes basierend auf der ersten Feldkarte und der zweiten Feldkarte wird vorzugsweise das in der zweiten Feldkarte durch die weitere Shimeinheit gemäß der dritten Shimeinstellung erzeugte und/oder gegebenenfalls das in der ersten Feldkarte durch die weitere Shimeinheit gemäß der Basisshimeinstellung erzeugte Feld berücksichtigt.
Der Vorteil dieser Ausführungsform des Verfahrens besteht darin, dass zwei Shimeinheiten zur Erhöhung der Homogenität des Hauptmagnetfeldes simultan verwendet werden können. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Hauptmagnetfeld starke Abweichungen der Homogenität aufweist, welche mittels der Shimeinheit nicht zu kompensieren sind. Durch die vorzugsweise Ansteuerung der weiteren Shimeinheit gemäß der dritten Shimeinstellung bei Aufnahme der zweiten Feldkarte werden typischerweise die starken Abweichungen der Homogenität des Hauptmagnetfeldes bereits kompensiert. Folglich kann eine verbesserte Kompensation lokal begrenzter Abweichungen der Homogenität des Hauptmagnetfeldes im Untersuchungsbereich bei Bestimmung der zweiten Shimeinstellung erfolgen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens erfolgt eine Bestimmung einer vierten Shimeinstellung für eine weitere Shimeinheit basierend auf dem bestimmten induzierten Feld und der erfassten Information.
Gemäß dieser Ausführungsform kann basierend auf der ersten und der zweiten Feldkarte und der erfassten Information und gegebenenfalls der weiteren Information eine zweite Shimeinstellung für die Shimeinheit und eine vierte Shimeinstellung für die weitere Shimeinheit bestimmt werden. Die zweite und die vierte Shimeinstellung werden vorzugsweise simultan bestimmt. Die zweite und die vierte Shimeinstellung werden vorzugsweise derart bestimmt, dass die Homogenität des Hauptmagnetfeldes in Anwesenheit des Untersuchungsobjektes bei Ansteuerung der Shimeinheit gemäß der zweiten Shimeinstellung und Ansteuerung der weiteren Shimeinheit gemäß der vierten Shimeinstellung möglichst hoch ist. Vorzugsweise werden bei Ausführung des weiteren Verfahrensschrittes zur Erfassung von Bilddaten eines Untersuchungsobjektes die Shimeinheit gemäß der zweiten Shimeinstellung und die weitere Shimeinheit gemäß der vierten Shimeinstellung angesteuert. Eine derartige Optimierung der Ansteuerung der Shimeinheiten basierend auf zumindest zwei variablen Shimeinstellungen, also der zweiten und der vierten Shimeinstellung, kann die resultierende Homogenität verbessern.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird bei Bestimmung der ersten und/oder zweiten und/oder dritten und/oder vierten Shimeinstellung eine Position der Shimeinheit relativ zur weiteren Shimeinheit berücksichtigt. Vorzugsweise wird zusätzlich die Position der Shimeinheit zum Untersuchungsobjekt und/oder zu einem Fixpunkt des Magnetresonanzgerätes berücksichtigt. Eine derart ausgeführte Bestimmung einer Shimeinstellung erhöht deren Genauigkeit.
Das erfindungsgemäße Magnetresonanzgerät weist eine Shimeinheit und eine Recheneinheit mit einer Bestimmungseinheit auf, welche zu einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche zu einer Bestimmung einer Shimeinstellung zur Erhöhung einer Homogenität eines Hauptmagnetfeldes des Magnetresonanzgerätes ausgelegt ist. Damit ist das erfindungsgemäße Magnetresonanzgerät dazu ausgebildet, mit der Bestimmungseinheit ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Dafür weist die Bestimmungseinheit typischerweise einen Eingang, eine Prozessoreinheit und einen Ausgang auf. Über den Eingang können der Bestimmungseinheit Information über eine Abhängigkeit von einem induzierten Feld der Shimeinheit von der gesetzten Shimeinstellung und/oder die Feldkarten und/oder Daten, welche zur Bestimmung von Feldkarten erforderlich sind, bereitgestellt werden. Weitere, im Verfahren benötigte Funktionen, Algorithmen oder Parameter können der Bestimmungseinheit über den Eingang bereitgestellt werden. Die Prozessoreinheit ist dazu ausgebildet, eine Shimeinstellung und/oder ein von der Shimeinheit gemäß einer Shimeinstellung induziertes Feld, zu bestimmen. Die bestimmten Shimeinstellungen können über den Ausgang bereitgestellt werden. Die Bestimmungseinheit kann in das Magnetresonanzgerät integriert sein. Die Bestimmungseinheit kann auch separat von dem Magnetresonanzgerät installiert sein. Die Bestimmungseinheit kann mit dem Magnetresonanzgerät verbunden sein.
Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgerätes sind analog zu den Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet. Das Magnetresonanzgerät kann weitere Steuerungskomponenten aufweisen, welche zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens nötig und/oder vorteilhaft sind. Auch kann das Magnetresonanzgerät dazu ausgebildet sein, Steuerungssignale zu senden und/oder Steuerungssignale zu empfangen und/oder zu verarbeiten, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen. Vorzugsweise ist die Bestimmungseinheit Teil der Recheneinheit des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts. Auf einer Speichereinheit der Recheneinheit können Computerprogramme und weitere Software gespeichert sein, mittels derer die Prozessoreinheit der Bestimmungseinheit einen Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens automatisch steuert und/oder ausführt.
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, 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.
Des Weiteren geht die Erfindung aus von einem computerlesbaren Datenträger, auf dem ein Programm hinterlegt ist, das zu einer Ausführung eines Verfahrens zu einer Bestimmung einer Shimeinstellung zur Erhöhung einer Homogenität eines Hauptmagnetfeldes, vorgesehen ist.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts, des erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukts und des erfindungsgemäßen computerlesbaren Datenträgers entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu einer Bestimmung einer Shimeinstellung, 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 ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzgerät 11 zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Darstellung. Das Magnetresonanzgerät 11 umfasst eine von einer Magneteinheit 13 gebildeten Detektoreinheit mit einem Hauptmagneten 17 zu einem Erzeugen eines starken und insbesondere konstanten Hauptmagnetfelds 18. Zudem weist das Magnetresonanzgerät 11 einen zylinderförmigen Patientenaufnahmebereich 14 zu einer Aufnahme eines Patienten 15 auf, wobei der Patientenaufnahmebereich 14 in einer Umfangsrichtung von der Magneteinheit 13 zylinderförmig umschlossen ist. Der Patient 15 kann mittels einer Patientenlagerungsvorrichtung 16 des Magnetresonanzgeräts 11 in den Patientenaufnahmebereich 14 geschoben werden. Die Patientenlagerungsvorrichtung 16 weist hierzu einen Patiententisch auf, der bewegbar innerhalb des Magnetresonanzgeräts 11 angeordnet ist. Die Magneteinheit 13 ist mittels einer Gehäuseverkleidung 31 des Magnetresonanzgeräts nach außen abgeschirmt. Die Magneteinheit 13 weist weiterhin eine Gradientenspuleneinheit 19 auf, die für eine Ortskodierung während einer Bildgebung verwendet werden. Die Gradientenspuleneinheit 19 wird mittels einer Gradientensteuereinheit 28 angesteuert.
Das Magnetresonanzgerät 11 weist eine lokale Sendespule 12 auf, welche den Kopf des Patienten 15 umgibt. Eine Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 ist dazu ausgebildet, eine Anregung einer Polarisation, die sich in dem von der lokalen Sendespule 12 umgebenen Bereich einstellt, mittels der lokalen Sendespule 12 zu induzieren. Dabei werden hochfrequente Hochfrequenz-Pulse in dem Bereich eingestrahlt. In die lokale Sendespule 12 kann auch eine Signalempfangseinheit integriert sein. Des Weiteren weist die Magneteinheit 13 eine Hochfrequenzantenneneinheit 20, welche im gezeigten Fall als fest in das Magnetresonanzgerät 11 integrierte Körperspule ausgebildet ist. Die Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 kann alternativ zur lokalen Sendespule 12 zu einer Anregung einer Polarisation, die sich in dem von dem Hauptmagneten 17 erzeugten Hauptmagnetfeld 18 einstellt, die Hochfrequenzantenneneinheit 20 ansteuern. Dabei werden hochfrequente Hochfrequenz-Pulse in einen Untersuchungsraum, der im Wesentlichen von dem Patientenaufnahmebereich 14 gebildet ist, eingestrahlt. Die lokale Sendespule 12 weist eine Shimeinheit 21 in Form einer lokalen Shimeinheit auf, welche mittels der Patientenlagerungsvorrichtung 16 an verschiedenen Positionen relativ zum Magnetresonanzgerät 11, insbesondere relativ zu dem Isozentrum des Patientenaufnahmebereichs 14, positionierbar ist. Die lokale Shimeinheit ist dabei in die lokale Sendespule 12 integriert. Das Magnetresonanzgerät weist eine weitere Shimeinheit 22 auf. Die weitere Shimeinheit 22 ist vorzugsweise in einer fixen Position relativ zum Magnetresonanzgerät 11, insbesondere relativ zu dem Isozentrum des Patientenaufnahmebereichs 14, angeordnet. Die Shimeinheit 21 und die weitere Shimeinheit 22 können mittels der Shim-Steuereinheit 30 gemäß gesetzter Shimeinstellungen angesteuert werden.
Zu einer Steuerung des Hauptmagneten 17, der Gradientensteuereinheit 28 und der Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 weist das Magnetresonanzgerät 11 eine Recheneinheit 24 auf. Die Recheneinheit 24 steuert zentral das Magnetresonanzgerät 11, wie beispielsweise das Durchführen von MR-Steuerungssequenzen. Steuerinformationen wie beispielsweise Bildgebungsparameter, sowie rekonstruierte Bilddaten 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 Recheneinheit 24 kann die Gradientensteuereinheit 28 und/oder Hochfrequenzantennensteuereinheit 29 und/oder die Anzeigeeinheit 25 und/oder die Eingabeeinheit 26 umfassen. Die Recheneinheit 24 umfasst weiterhin eine Bestimmungseinheit 33. Das Magnetresonanzgerät 11 ist somit zusammen mit der Bestimmungseinheit 33 zur Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt.
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.
Ein hierin beschriebenes Verfahren kann auch in Form eines Computerprogrammprodukts vorliegen, das das jeweilige Verfahren auf einer Recheneinheit 24 implementiert, wenn es auf der Recheneinheit 24 ausgeführt wird. Ebenso kann ein computerlesbarer Datenträger 23 mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen vorliegen, welche zumindest ein solches eben beschriebenes Computerprogrammprodukt umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers 23 in einer Recheneinheit 24 eines Magnetresonanzgeräts 11 das beschriebene Verfahren durchführen.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren zur Bestimmung einer Shimeinstellung zur Erhöhung der Homogenität des Hauptmagnetfeldes 18 des Magnetresonanzgerätes 11 mittels einer Shimeinheit 21 erfolgt folgendermaßen: Zunächst wird in Verfahrensschritt 100 eine Information 101 über eine Abhängigkeit von einem induzierten Feld der Shimeinheit 21 von einer gesetzten Shimeinstellung erfasst. Die Information kann beispielsweise von dem computerlesbaren Datenträger 23 an die Bestimmungseinheit 33 übermittelt werden oder auf einer Speichereinheit der Recheneinheit 24 hinterlegt sein. Die erfasste Information 101 ist vorzugsweise derart erfasst, dass die Bestimmungseinheit 33 im weiteren Verlauf des Verfahrens darauf zugreifen kann.
Im darauf folgenden Verfahrensschritt 200 erfolgt die Aufnahme einer ersten Feldkarte 201, welche die räumliche Verteilung des Hauptmagnetfeldes 18 vorzugsweise im von der lokalen Sendespule 12 umgebenen Bereich oder in einem Teil des Patientenaufnahmebereichs 14 angibt. Basierend auf der ersten Feldkarte 201 wird in Verfahrensschritt 300 die erste Shimeinstellung 301 für die Shimeinheit 21 bestimmt. Dabei wird vorzugsweise die Position der Shimeinheit 21 relativ zum Magnetresonanzgerät 11 berücksichtigt. Das Ziel der Bestimmung ist typischerweise eine Erhöhung der Homogenität des Hauptmagnetfeldes 18, wenn die Shimeinheit 21 gemäß der ersten Shimeinstellung 301 angesteuert wird. In Verfahrensschritt 400 folgt die Aufnahme einer zweiten Feldkarte 401, wobei während der Aufnahme die Shimeinheit 21 gemäß der ersten Shimeinstellung 301 angesteuert wird. Im folgenden Verfahrensschritt 500 wird basierend auf der ersten Feldkarte 201 und der zweiten Feldkarte 401 ein von der Shimeinheit 21 mit der ersten Shimeinstellung 301 induziertes Feld 501 bestimmt.
Basierend auf dem bestimmten induzierten Feld 501 und der erfassten Information 101 wird eine zweite Shimeinstellung 601 in Verfahrensschritt 600 bestimmt. Die Bestimmung der zweiten Shimeinstellung 601 umfasst vorzugsweise eine Berechnung eines induzierten Feldes für die erste Shimeinstellung 301 der Shimeinheit 21 basierend auf der erfassten Information 101 und einen Vergleich des berechneten induzierten Feldes mit dem bestimmten induzierten Feld 501. Der Vergleich erfolgt vorzugsweise mittels Regressionsanalyse unter Berücksichtigung zumindest einer Variable für eine räumliche Verschiebung und/oder für eine skalare Amplitudenmodulation. In Verfahrensschritt 600 wird vorzugsweise die Position der Shimeinheit 21 relativ zum Magnetresonanzgerät 11 und/oder relativ zum Patienten 15 berücksichtigt. Optional können in dem weiteren Verfahrensschritt 700 Bilddaten des Untersuchungsobjektes, insbesondere des Patienten 15, erfasst werden, wobei während der Erfassung der Bilddaten die Shimeinheit 21 gemäß der zweiten Shimeinstellung 601 angesteuert wird.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Ablaufdiagramm der zweiten Ausführungsform basiert auf dem Ablaufdiagramm der ersten Ausführungsform und ergänzt dieses um weitere Verfahrensschritte. Es geht im Vergleich zur ersten Ausführungsform von einer weiteren Shimeinheit 22 aus. Die weitere Shimeinheit 22 ist vorzugsweise in das Magnetresonanzgerät 11 integriert und/oder unbeweglich angeordnet.
Analog zur Bestimmung der ersten Shimeinstellung 301 für die Shimeinheit 21 in Verfahrensschritt 300 kann in Verfahrensschritt 310 basierend auf der ersten Feldkarte 201 eine dritte Shimeinstellung 311 für die weitere Shimeinheit 22 bestimmt werden. Die Verfahrensschritte 300 und 310 können simultan erfolgen. Gemäß der zweiten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Aufnahme der zweiten Feldkarte 401 in Verfahrensschritt 400, während zusätzlich zur Ansteuerung der Shimeinheit 21 gemäß der ersten Shimeinstellung 301 die weitere Shimeinheit 22 gemäß der dritten Shimeinstellung 311 angesteuert wird.
Analog zur Bestimmung der zweiten Shimeinstellung 601 für die Shimeinheit 21 in Verfahrensschritt 600 kann in Verfahrensschritt 610 basierend auf dem bestimmten induzierten Feld 501 und der erfassten Information 101 eine vierte Shimeinstellung 611 für die weitere Shimeinheit 22 bestimmt werden. Die Verfahrensschritte 600 und 610 können simultan erfolgen. Vorzugsweise wird bei Bestimmung der ersten 301 und/oder zweiten 601 und/oder dritten 311 und/oder vierten Shimeinstellung 611 eine Position der Shimeinheit 21 relativ zur weiteren Shimeinheit 22 berücksichtigt.
Wird der optionale Verfahrensschritt 700 zur Erfassung von Bilddaten ausgeführt, so werden während der Erfassung der Bilddaten vorzugsweise die Shimeinheit 21 gemäß der zweiten Shimeinstellung 601 und die weitere Shimeinheit 22 gemäß der vierten Shimeinstellung 611 angesteuert.
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 Bestimmung einer Shimeinstellung zur Erhöhung einer Homogenität eines Hauptmagnetfeldes (18) eines Magnetresonanzgerätes (11) mittels einer Shimeinheit (21) gemäß den folgenden Verfahrensschritten: Erfassen von einer Information (101) über eine Abhängigkeit von einem induzierten Feld der Shimeinheit (21) von einer gesetzten Shimeinstellung, Aufnahme einer ersten Feldkarte (201), Bestimmung einer ersten Shimeinstellung (301) für die Shimeinheit (21) basierend auf der ersten Feldkarte (201), Aufnahme einer zweiten Feldkarte (401) während einer Ansteuerung der Shimeinheit (21) gemäß der ersten Shimeinstellung (301), Bestimmung eines von der Shimeinheit (21) mit der ersten Shimeinstellung (301) induzierten Feldes (501) basierend auf der ersten Feldkarte (201) und der zweiten Feldkarte (401), Bestimmung von einer zweiten Shimeinstellung (601) für die Shimeinheit (21) basierend auf dem bestimmten induzierten Feld (501) und der erfassten Information (101).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in einem weiteren Verfahrensschritt (700) Bilddaten eines Untersuchungsobjektes erfasst werden, während die Shimeinheit (21) gemäß der zweiten Shimeinstellung (601) angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bestimmung der zweiten Shimeinstellung (601) eine Berechnung eines induzierten Feldes für die erste Shimeinstellung (301) der Shimeinheit (21) basierend auf der erfassten Information (101) und einen Vergleich des berechneten induzierten Feldes mit dem bestimmten induzierten Feld (501) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Vergleich des berechneten induzierten Feldes mit dem bestimmten induzierten Feld (501) mittels Regressionsanalyse unter Berücksichtigung zumindest einer Variable für eine räumliche Verschiebung und/oder für eine skalare Amplitudenmodulation erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Shimeinheit (21) eine lokale Shimeinheit ist, welche an verschiedenen Positionen relativ zum Magnetresonanzgerät (11) positionierbar ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die lokale Shimeinheit in eine lokale Sendespule (12) integriert ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei basierend auf der ersten Feldkarte (201) eine dritte Shimeinstellung (311) für eine weitere Shimeinheit (22) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Bestimmung von einer vierten Shimeinstellung (611) für eine weitere Shimeinheit (222) basierend auf dem bestimmten induzierten Feld (501) und der erfassten Information (101) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei bei Bestimmung der ersten (301) und/oder zweiten (601) und/oder dritten (311) und/oder vierten (611) Shimeinstellung eine Position der Shimeinheit (21) relativ zur weiteren Shimeinheit (22) berücksichtigt wird.
Magnetresonanzgerät (11) mit einer Shimeinheit (21) und mit einer Recheneinheit (24), welche zu einer Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche zu einer Bestimmung einer Shimeinstellung zur Erhöhung einer Homogenität eines Hauptmagnetfeldes (18) des Magnetresonanzgerätes (11) ausgelegt ist.
Computerprogrammprodukt, welches ein Programm umfasst und direkt in einem Speicher einer programmierbaren Recheneinheit (24) eines Magnetresonanzgerätes (11) ladbar ist, mit Programmmitteln, um ein Verfahren zu einer Bestimmung einer Shimeinstellung zur Erhöhung einer Homogenität eines Hauptmagnetfeldes (18) des Magnetresonanzgerätes (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen, wenn das Programm in der Recheneinheit (24) des Magnetresonanzgerätes (11) ausgeführt wird.
Computerlesbarer Datenträger (23), auf dem ein Programm hinterlegt ist, das zu einer Bestimmung einer Shimeinstellung zur Erhöhung einer Homogenität eines Hauptmagnetfeldes (18) eines Magnetresonanzgerätes (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 vorgesehen ist.