DE102019115506A1

DE102019115506A1 - Bestimmung von Termen höherer Ordnung der dreidimensionalen Gradientenimpulsantwortfunktion

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Publication number: DE102019115506A1
Application number: DE102019115506.1A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Erwin Rahmer; Tim Nielsen; Peter Boernert
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2019-06-07
Publication date: 2019-12-12
Also published as: US10890638B2; JP7491670B2; JP2024056688A; US20190377044A1; JP2019213852A; EP3581955A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt ein medizinisches Instrument (100, 400) umfassend ein Magnetresonanz-Bildgebungssystem (102) mit einer Bildgebungszone (108) bereit. Das Magnetresonanz-Bildgebungssystem umfasst ein Gradientenspulensystem (110, 112) mit drei orthogonalen Gradientenspulen (110).Die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen bewirkt, dass ein Prozessor, der das medizinische Instrument steuert, Folgendes ausführt: wiederholtes (200) Steuern des Magnetresonanz-Bildgebungssystems mit den Kalibrierimpulssequenzbefehlen (142), um die Magnetresonanz-Kalibrierdaten für mehrere Schichten (124) unter Verwendung von mindestens einer der drei orthogonalen Gradientenspulen zu erfassen, um das Schichtauswahlgradientenmagnetfeld zu erzeugen; Berechnen (202) einer Fourier-Transformation (146) der Magnetresonanz-Kalibrierdaten für jedes der Voxel der mehreren Schichten in den Phasenkodierrichtungen; Berechnen (204) einer Erweiterung (148) der Fourier-transformierten Magnetresonanz-Kalibrierdaten in Kugelfunktionen; und Berechnen (206) einer dreidimensionalen Gradientenimpulsantwortfunktion (150) für die mindestens eine der drei orthogonalen Gradientenspulen unter Verwendung der Erweiterung in Kugelfunktionen. Die Kalibrierimpulssequenzbefehle sind konfiguriert, um Magnetresonanz-Kalibrierdaten (144) von einem Magnetresonanz-Bildgebungsphantom (118) in der Bildgebungszone gemäß mit einem Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsprotokoll mit zweidimensionaler Phasenkodierung senkrecht zu einem Schichtauswahlgradientenmagnetfeld zu erfassen. Das Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsprotokoll ist konfiguriert, um durch die zweidimensionale Phasenkodierung in Voxel unterteilte Schichten zu erfassen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft Magnetresonanzbildgebung, insbesondere die Bestimmung der Gradientenimpulsantwortfunktion.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein großes statisches Magnetfeld wird von Magnetresonanztomographen (MRT) verwendet, um die Kernspins der Atome als Teil des Verfahrens zur Erzeugung von Bildern im Körper eines Patienten auszurichten. Dieses große statische Magnetfeld wird als B0-Feld bezeichnet.
Während eines MRT-Scans bewirken Hochfrequenz- (HF)-Impulse, die durch eine Senderspule erzeugt werden, Störungen des lokalen Magnetfeldes, und von den Kernspins emittierte HF-Signale werden von einer Empfängerspule erfasst. Diese HF-Signale werden als Magnetresonanzdaten aufgezeichnet und können verwendet werden, um die MRT-Bilder zu konstruieren. Dieses übertragene Magnetfeld wird als B 1-Feld bezeichnet.
Zur Unterscheidung verschiedener Orte werden räumlich und zeitlich abhängige Gradientenmagnetfelder einer Bildgebungszone überlagert. Das Variieren des Gradientenmagnetfelds ermöglicht eine räumliche Kodierung der HF-Signale, die von den Kernspins emittiert werden. Die Gradientenmagnetfelder in Verbindung mit den Hochfrequenzimpulsen definieren Pfade im k-Raum, entlang derer die Magnetresonanzdaten abgetastet werden.
Der Magazinartikel Alley et. al. „Gradient Characterization using a Fourier-Transform Technique“ Magnetic Resonance in Medicine (Gradientencharakterisierung unter Verwendung einer Fourier-Transformationstechnik, Magnetresonanz in der Medizin), 39:581-587 (1998), offenbart die Verwendung einer Fourier-Transformationsanalyse zur direkten Messung der k-Raum-Bahn, die durch eine beliebige Gradientenwellenform erzeugt wird.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung stellt ein medizinisches Instrument, ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt in den unabhängigen Ansprüchen bereit. Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die Charakterisierung der räumlichen und zeitlichen Feldantwort eines MRT-Gradientensystems auf eine Bedarfswellenform ist zum Optimieren einer Gradientenspulengestaltung, zur ordnungsgemäßen Systemkalibrierung und somit zum Erzielen einer optimalen Bildqualität wichtig. Die Messung der Gradientenimpulsantwortfunktion (GIRF) ist ein effizienter Weg für eine Breitbandcharakterisierung der Antwort. Während phantombasierte Verfahren in der Regel auf 1D-Charakterisierung beschränkt sind, erfordern auf Feldsonden basierende 3D-Charakterisierungsansätze teure zusätzliche Hardware (Feldkamera) und sind bei ihrer Verwendung unflexibel. Ausführungsformen können eine effiziente phantombasierte Messsequenz bereitstellen, die die Schichtauswahl mit Phasenkodierung kombiniert, um die räumlichen 3D-Informationen über eine große Bandbreite zu liefern.
In einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein medizinisches Instrument umfassend ein Magnetresonanz-Bildgebungssystem, das eine Bildgebungszone aufweist, bereit. Das Magnetresonanz-Bildgebungssystem umfasst ferner ein Gradientenspulensystem zum Erzeugen eines Gradientenmagnetfelds in der Bildgebungszone. Das Gradientenspulensystem umfasst drei orthogonale Gradientenspulen. Das heißt, jede der Gradientenspulen erzeugt ein Gradientenmagnetfeld, das im Wesentlichen oder für praktische Zwecke orthogonal zueinander ist.
Das Magnetresonanz-Bildgebungssystem umfasst ferner einen Speicher zum Speichern von maschinenausführbaren Anweisungen und Kalibrierimpulssequenzbefehlen. Die Kalibrierimpulssequenzbefehle sind konfiguriert, um die Magnetresonanz-Kalibrierdaten von einem Magnetresonanz-Bildgebungsphantom in der Bildgebungszone gemäß einem Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsprotokoll zu erfassen. Das Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsprotokoll verwendet eine zweidimensionale Phasenkodierung senkrecht zu einem Schichtauswahlgradientenmagnetfeld. Das Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsprotokoll ist konfiguriert, um durch die zweidimensionale Phasenkodierung in Voxel unterteilte Schichten zu erfassen.
Das Magnetresonanz-Bildgebungssystem umfasst ferner einen Prozessor zum Steuern des Magnetresonanz-Bildgebungssystems. Die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen bewirkt, dass der Prozessor das Magnetresonanz-Bildgebungssystem mit den Kalibrierimpulssequenzbefehlen wiederholt steuert, um die Magnetresonanz-Kalibrierdaten für mehrere Schichten unter Verwendung von mindestens einer der drei orthogonalen Gradientenspulen zu erfassen, um das Schichtauswahlgradientenmagnetfeld zu erzeugen. Die Kalibrierung kann praktisch für jede der drei Gradientenspulen ausgeführt werden. Die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen bewirkt ferner, dass der Prozessor eine Fourier-Transformation der Magnetresonanz-Kalibrierdaten für jedes der Voxeln der mehreren Schichten in der Phasenkodierrichtung berechnet.
Die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen bewirkt ferner, dass der Prozessor eine Erweiterung der Fourier-transformierten Magnetresonanz-Kalibrierdaten in Kugelfunktionen berechnet. Die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen bewirkt ferner, dass der Prozessor eine dreidimensionale Gradientenimpulsantwortfunktion für die mindestens eine der drei orthogonalen Gradientenspulen unter Verwendung der Erweiterung in Kugelfunktionen berechnet. Diese Ausführungsform kann vorteilhaft sein, da es ein Mittel zum Bereitstellen von dreidimensionalen Termen höherer Ordnung der Gradientenimpulsantwortfunktionen für die drei orthogonalen Gradientenspulen bereitstellen kann. Die Verwendung der Phasenkodierung in den beiden Richtungen senkrecht zum Schichtauswahlgradientenmagnetfeld unterteilt jede Schicht in eine Anzahl von kleineren Volumina. Normalerweise kann die Verwendung von Schichten in der Gradientenauswahlrichtung nur zum Berechnen der Gradientenimpulsantwortfunktion für eine einzige Richtung verwendet werden, wobei dreidimensionale Terme höherer Ordnung nicht berechnet werden können. Die Verwendung der zweidimensionalen räumlichen Phasenkodierung ermöglicht die dreidimensionale Charakterisierung.
In einigen Ausführungsformen kann das Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsprotokoll ein Dünnschicht-Magnetresonanz-Bildgebungsprotokoll sein, bei dem die Schichttrennung derart gewählt wird, dass nur wenige Schichten erfasst werden müssen und sich eine kurze Scanzeit ergibt. Die Schichten können dünn sein, um einen Phasenverschiebungseffekt zu vermeiden. Wenn nur zwei Schichten verwendet werden, wird das Verfahren auch als Duyn's-Verfahren bezeichnet, das sich nur auf eine Bestimmung der Termen 0. oder 1. Ordnung beschränkt.
In einer anderen Ausführungsform ist das Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsprotokoll derart konfiguriert, dass die schrägen Schichten gemessen werden, wobei alle drei Gradientenspulen zur gleichen Zeit aktiv sind. Diese Konfiguration kann bei der Bildgebung verwendet werden und kann daher eine zusätzliche Wechselwirkung zwischen den Spulen sein, die im isolierten Betrieb einer Gradientenspule nicht auftritt.
In einer anderen Ausführungsform enthält der Speicher ferner Bildgebungsimpulssequenzbefehle zum Erfassen von Magnetresonanz-Bildgebungsdaten aus der Bildgebungszone gemäß einem bildgebenden Magnetresonanz-Bildgebungsprotokoll. Die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen bewirkt ferner, dass der Prozessor das Magnetresonanz-Bildgebungssystem mit den Bildgebungsimpulssequenzbefehlen steuert, um die Bildgebungsmagnetresonanzdaten zu erfassen. Die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen bewirkt ferner, dass der Prozessor ein Magnetresonanzbild von den Magnetresonanz-Bildgebungsdaten rekonstruiert.
In einer anderen Ausführungsform umfasst die Rekonstruktion des Magnetresonanzbildes das Korrigieren des Magnetresonanzbildes unter Verwendung von Termen höherer Ordnung der dreidimensionalen Gradientenimpulsantwortfunktion. Diese Ausführungsform kann vorteilhaft sein, da sie für eine verbesserte Qualität des Magnetresonanzbildes sorgen kann.
In einer anderen Ausführungsform bewirkt die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen ferner, dass der Prozessor die Bildgebungsimpulssequenzbefehle unter Verwendung der Gradientenimpulsantwortfunktion für mindestens eine der drei orthogonalen Gradientenspulen korrigiert. Dies kann als Korrektur der dynamischen Steuerung der orthogonalen Spulen beeinflusst werden, um einen Kreuztermgradienten zu unterdrücken. Dies kann durch Betrachten der Kreuzordnungsterme der dreidimensionalen Gradientenimpulsantwortfunktion bestimmt werden. Terme höherer Ordnung, wie etwa die Terme der 2. und 3 Ordnung, könnten in der gleichen Weise durch dynamische Steuerung von Ausgleichsspulen höherer Ordnung kompensiert werden.
In einer anderen Ausführungsform bewirkt die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen ferner, dass der Prozessor die Bildgebungsimpulssequenzbefehle unter Verwendung der dreidimensionalen Gradientenimpulsantwortfunktion für die mindestens eine der drei orthogonalen Gradientenspulen korrigiert, indem die orthogonalen Gradientenspulen zur Unterdrückung von Kreuztermen getrieben werden.
In einer anderen Ausführungsform bewirkt die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen ferner, dass der Prozessor die Bildgebungsimpulssequenzbefehle durch Einstellen von Ausgleichsspulen höherer Ordnung für die Unterdrückung von unerwünschten Antworttermen höherer Ordnung korrigiert.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Magnetresonanz-Bildgebungssystem ein Hochfrequenzsystem mit mehreren Empfangsspulen.
In einer anderen Ausführungsform ist das Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsprotokoll ein SENSE-Magnetresonanz-Bildgebungsprotokoll, das die mehreren Empfangsspulen verwendet. Dies kann vorteilhaft sein, da es für eine beschleunigte Messung der Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsdaten sorgen kann.
In einer anderen Ausführungsform bewirkt die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen, dass der Prozessor die Anzahl der mehreren Schichten und eine Anzahl zweidimensionaler Phasenkodierungsschritte gemäß einem geplanten Magnetresonanz-Bildgebungsprotokoll einstellt. Dies kann vorteilhaft sein, da die Kalibrierung der dreidimensionalen Gradientenimpulsantwortfunktion geplant werden kann oder für ein bestimmtes Magnetresonanz-Bildgebungsprotokoll eingestellt werden kann. Dies kann zum Einstellen der Bildgebung verwendet werden, wenn die Größe und Position von Untervolumina geändert wird. Dies kann auch für die Bildraumkombination von Signalen von verschiedenen Empfangskanälen verwendet werden. Im Prinzip kann eine Kalibrierung für alle Bildgebungssequenzen, unabhängig von deren Sichtfeld (FoV) oder Auflösung, verwendet werden. Wenn jedoch eine Bildgebungssequenz Probleme mit Wirbelströmen bei bestimmten Zeitkonstanten aufweist, kann es vorteilhaft sein, die Kalibrierung für diesen Spektralbereich zu optimieren.
In einer anderen Ausführungsform sind die Kalibrierimpulssequenzbefehle zum gleichzeitigen Anregen von zwei oder mehreren der mehreren Schichten unter Verwendung einer Mehrband-Dünnschichtanregung konfiguriert. Dies kann vorteilhaft sein, da es für eine Beschleunigung der Messung der Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsdaten sorgen kann.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Magnetresonanz-Bildgebungssystem eine dedizierte Empfangsspule, deren Wirkung auf die Gradientenantwort zu testen ist. Dies kann vorteilhaft sein, da, wenn dies auf diese Weise erfolgt, die Kalibrierung der dreidimensionalen Gradientenimpulsantwortfunktionen die Wirkung der dedizierten Empfangsspule auf die Gradientenimpulsantwortfunktion automatisch berücksichtigt. Dies kann dazu führen, dass die Qualität des Magnetresonanzbildes stark verbessert wird.
In einer anderen Ausführungsform bewirkt die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen ferner, dass der Prozessor eine B0-Homogenitätskarte der Bildgebungszone empfängt. Die Berechnung der Fourier-Transformation der Magnetresonanz-Kalibrierdaten für jedes der Voxel der mehreren Schichten in Phasenkodierrichtungen wird unter Verwendung der B0-Homogenitätskarte korrigiert. B0-Homogenität kann bei der Phasenkodierung Fehler verursachen. Die Verwendung der B0-Homogenitätskarte kann eine verbesserte Bestimmung der dreidimensionalen Gradientenimpulsantwortfunktionen bereitstellen.
In einer anderen Ausführungsform umfasst das medizinische Instrument ferner eines von Folgendem: ein nuklearmedizinisches Bildgebungssystem, ein Positronenemissionstomographiesystem, ein Einzelphotonenemissionstomographiesystem, ein Computertomographie-Bildgebungssystem, ein Strahlentherapiesystem, und ein LINAC-System. Diese Ausführungsform kann vorteilhaft sein, da die zusätzliche Ausrüstung, die zum Hinzufügen eines zusätzlichen Bildgebungs- und/oder Strahlentherapiesystems verwendet wird, Unterschiede in der dreidimensionalen Gradientenimpulsantwortfunktion verursachen kann.
In einer anderen Ausführungsform ist das Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsprotokoll ein Gradientenimpuls-Magnetresonanz-Bildgebungsprotokoll. Die Gradientenimpulssequenz kann einen aktiven Gradienten zur Schichtauswahl aufweisen und dann die anderen beiden Gradienten zur Phasenkodierung verwenden. Der Auslesegradient kann auch den gleichen Gradienten wie für die Schichtauswahl verwenden. Das Gradientenimpuls-Magnetresonanzprotokoll kann einen dedizierten Ausleseimpuls für die Kalibrierung aufweisen.
In einer anderen Ausführungsform wird der Gradientenechoimpulssequenz-Befehlsauslesegradient durch den Schichtauswahlgradienten erzeugt. Der Auslesegradient ist einer der Folgenden: ein Chirp-Auslesegradient, ein dreieckiger Auslesegradient, eine alternierende Kombination aus einem Chirp-Auslesegradienten und einem dreieckigen Auslesegradienten, und eine dedizierte Wellenform, die berechnet wird, um eine maximale spektrale Intensität bei einer gewählten Bandbreite von Interesse zu erreichen.
In einem anderen Gesichtspunktstellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines medizinischen Instrumentes umfassend ein Magnetresonanz-Bildgebungssystem mit einer Bildgebungszone bereit. Das Magnetresonanz-Bildgebungssystem umfasst ein Gradientenspulensystem zum Erzeugen eines Gradientenmagnetfelds in der Bildgebungszone. Das Gradientenspulensystem umfasst drei orthogonale Gradientenspulen. Das Verfahren umfasst das wiederholte Steuern des Magnetresonanz-Bildgebungssystems mit den Kalibrierimpulssequenzbefehlen, um die Magnetresonanz-Kalibrierdaten für mehrere Schichten unter Verwendung von mindestens einer der drei orthogonalen Gradientenspulen zu erfassen, um das Schichtauswahlgradientenmagnetfeld zu erzeugen.
Die Kalibrierimpulssequenzbefehle sind konfiguriert, um Magnetresonanz-Kalibrierdaten vom Magnetresonanz-Bildgebungsphantom in der Bildgebungszone gemäß einem Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsprotokoll mit zweidimensionaler Phasenkodierung senkrecht zu einem Schichtauswahlgradientenmagnetfeld zu erfassen. Die Kalibrierimpulssequenzbefehle sind konfiguriert, um durch die zweidimensionale Phasenkodierung in Voxel unterteilte Schichten zu erfassen. Das Verfahren umfasst ferner das Berechnen einer Fourier-Transformation der Magnetresonanz-Kalibrierdaten für jedes der Voxel der mehreren Schichten in Phasenkodierrichtungen. Das Verfahren umfasst ferner das Berechnen einer Erweiterung der Fourier-transformierten Magnetresonanz-Kalibrierdaten in Kugelfunktionen. Das Verfahren umfasst ferner das Berechnen einer dreidimensionalen Gradientenimpulsantwortfunktion für die mindestens eine der drei orthogonalen Gradientenspulen unter Verwendung der Erweiterung in Kugelfunktionen.
In einem anderen Gesichtspunkt stellt die Erfindung ein Computerprogrammprodukt bereit, das maschinenausführbare Anweisungen zum Ausführen durch einen Prozessor zum Steuern eines medizinischen Instrumentes umfasst. Das medizinische Instrument umfasst ein Magnetresonanz-Bildgebungssystem mit einer Bildgebungszone. Das Magnetresonanz-Bildgebungssystem umfasst ein Gradientenspulensystem zum Erzeugen eines Gradientenmagnetfelds in der Bildgebungszone. Das Gradientenspulensystem umfasst drei orthogonale Gradientenspulen. Die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen bewirkt, dass der Prozessor das Magnetresonanz-Bildgebungssystem mit den Kalibrierimpulssequenzbefehlen wiederholt steuert, um die Magnetresonanz-Kalibrierdaten von mehreren Schichten unter Verwendung von mindestens einer der drei orthogonalen Gradientenspulen zu erfassen, um das Schichtauswahlgradientenmagnetfeld zu erzeugen. Die Kalibrierimpulssequenzbefehle sind konfiguriert, um die Magnetresonanz-Kalibrierdaten von einem Magnetresonanz-Bildgebungsphantom in der Bildgebungszone gemäß einem Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsprotokoll mit zweidimensionaler Kodierung senkrecht zu einem Schichtauswahlgradientenmagnetfeld zu erfassen. Das Magnetresonanz-Bildgebungsprotokoll ist konfiguriert, um durch die zweidimensionale Phasenkodierung in Voxel unterteilte Schichten zu erfassen.
Die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen bewirkt ferner, dass der Prozessor eine Fourier-Transformation der Magnetresonanz-Kalibrierdaten für mindestens eines der Voxel der mehreren Schichten in den Phasenkodierrichtungen berechnet. Die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen bewirkt ferner, dass der Prozessor eine Erweiterung der Fourier-transformierten Magnetresonanz-Kalibrierdaten in Kugelfunktionen berechnet. Die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen bewirkt ferner, dass der Prozessor eine dreidimensionale Gradientenimpulsantwortfunktion für die mindestens eine der drei orthogonalen Gradientenspulen unter Verwendung der Erweiterung in Kugelfunktionen berechnet.
Es versteht sich, dass eine oder mehrere der zuvor genannten Ausführungsformen der Erfindung kombiniert werden können, solange sich die kombinierten Ausführungsformen nicht gegenseitig ausschließen.
Wie der Fachmann erkennen wird, können Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung als eine Einrichtung, ein Verfahren oder ein Computerprogrammprodukt verkörpert sein. Dementsprechend können Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung die Form einer vollständigen Hardware-Ausführungsform, einer vollständigen Software-Ausführungsform (einschließlich Firmware, residenter Software, Mikrocode usw.) oder einer Ausführungsform, die Software- und Hardware-Aspekte kombiniert, annehmen, die alle hierin allgemein als „Schaltung“, „Modul“ oder „System“ bezeichnet werden können. Darüber hinaus können Aspekte der vorliegenden Erfindung die Form eines Computerprogrammprodukts annehmen, das in einem oder mehreren computerlesbaren Medien mit darauf verkörpertem computerausführbaren Code verkörpert ist.
Es kann jede Kombination aus einem oder mehreren computerlesbaren Medien verwendet werden. Das computerlesbare Medium kann ein computerlesbares Signalmedium oder ein computerlesbares Speichermedium sein. Ein ‚computerlesbares Speichermedium‘, wie hierin verwendet, bezieht jedes gegenständliche Speichermedium ein, das Anweisungen speichern kann, die durch einen Prozessor einer Rechenvorrichtung ausführbar sind. Das computerlesbare Speichermedium kann als ein computerlesbares nicht-flüchtiges Speichermedium bezeichnet werden. Das computerlesbare Speichermedium kann auch als ein gegenständliches computerlesbares Medium bezeichnet werden. In manchen Ausführungsformen kann ein computerlesbares Speichermedium auch in der Lage sein, Daten zu speichern, auf die durch den Prozessor der Rechenvorrichtung zugegriffen werden kann. Beispiele von computerlesbaren Speichermedien schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf: eine Diskette, ein magnetisches Festplattenlaufwerk, eine Solid-State-Festplatte, Flash-Speicher, ein USB-Stick, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (Random Access Memory (RAM)), einen Nur-Lese-Speicher (Read Only Memory (ROM)), eine optische Platte, eine magnetooptische Platte, und die Registerdatei des Prozessors. Beispiele von optischen Laufwerken schließen Compact Disks (CD) und Digital Versatile Disks (DVD), zum Beispiel CD-ROM-, CD-RW-, CD-R-, DVD-ROM-, DVD-RW- oder DVD-R-Disketten ein. Der Begriff computerlesbares Speichermedium bezieht sich auch auf verschiedene Arten von Aufzeichnungsmedien, auf die von der Computervorrichtung über ein Netzwerk oder eine Kommunikationsverbindung zugegriffen werden kann. Zum Beispiel können Daten über ein Modem, über das Internet oder über ein lokales Netzwerk abgerufen werden. Ein computerausführbarer Code, der auf einem computerlesbaren Medium ausgebildet ist, kann unter Verwendung jedes geeigneten Mediums übertragen werden, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, drahtlose, drahtgebundene, optische Faserkabel, HF usw. oder jede geeignete Kombination des Vorstehenden.
Ein computerlesbares Signalmedium kann ein verbreitetes Datensignal mit darin ausgebildetem computerausführbarem Code einschließen, zum Beispiel im Basisband oder als Teil einer Trägerwelle. Ein solches verbreitetes Signal kann jede einer Vielfalt von Formen annehmen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, elektromagnetische, optische oder jede geeignete Kombination davon. Ein computerlesbares Signalmedium kann ein beliebiges computerlesbares Medium sein, das kein computerlesbares Speichermedium ist und das ein Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem Anweisungsausführungssystem, einer solchen Einrichtung, oder Vorrichtung kommunizieren, verbreiten oder transportieren kann.
„Computerhauptspeicher“ oder „Hauptspeicher“ ist ein Beispiel eines computerlesbaren Speichermediums. Ein Computerhauptspeicher ist ein beliebiger Speicher, der für einen Prozessor direkt zugänglich ist. „Computerdatenspeicher“ oder „Datenspeicher“ ist ein weiteres Beispiel eines computerlesbaren Speichermediums. Computergestützte Speicherung ist ein beliebiges nicht-flüchtiges computerlesbares Speichermedium. In einigen Ausführungsformen kann das Computerspeichermedium auch Computerspeicher oder umgekehrt sein.
Ein „Prozessor“, wie hierin verwendet, bezieht eine elektronische Komponente ein, die in der Lage ist, ein Programm oder eine maschinenausführbare Anweisung oder computerausführbaren Code auszuführen. Bezugnahmen auf die Rechenvorrichtung, die „einen Prozessor“ umfasst, sollten so interpretiert werden, dass sie möglicherweise mehr als einen Prozessor oder Verarbeitungskern enthalten. Der Prozessor kann beispielsweise ein Mehrfachkernprozessor sein. Ein Prozessor kann sich auch auf eine Ansammlung von Prozessoren in einem einzelnen Computersystem oder unter mehreren Computersystemen verteilt beziehen. Der Begriff Rechenvorrichtung sollte auch so interpretiert werden, dass er sich möglicherweise auf eine Ansammlung oder ein Netzwerk aus Rechenvorrichtungen mit jeweils einem Prozessor oder Prozessoren bezieht. Der computerausführbare Code kann durch mehrere Prozessoren ausgeführt werden, die sich innerhalb der gleichen Rechenvorrichtung befindet oder der sogar über mehrere Rechenvorrichtungen verteilt sein kann.
Computerausführbarer Code kann maschinenausführbare Anweisungen oder ein Programm umfassen, das bewirkt, dass der Prozessor einen Aspekt der vorliegenden Erfindung durchführt. Computerausführbarer Code zum Ausführen von Operationen für Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung kann in einer beliebigen Kombination von einer oder mehreren Programmiersprachen, einschließlich einer objektorientierten Programmiersprache, wie beispielsweise Java, Smalltalk, C++ oder Ähnliche, und herkömmlicher prozeduraler Programmiersprachen, wie beispielsweise C- oder ähnlicher Programmiersprachen geschrieben und in maschinenausführbare Anweisungen kompiliert werden. In manchen Fällen kann der computerausführbare Code in der Form einer übergeordneten Sprache oder in einer vorkompilierten Form vorliegen und in Verbindung mit einem Interpreter verwendet werden, der die maschinenausführbaren Anweisungen im laufenden Betrieb erzeugt.
Der computerausführbare Code kann vollständig auf dem Computer des Benutzers, teilweise auf dem Computer des Benutzers, als eigenständiges Software-Paket, teilweise auf dem Computer des Benutzers und teilweise auf einem entfernten Computer oder vollständig auf dem entfernten Computer oder Server ausgeführt werden. In dem letzteren Szenario kann der entfernte Computer mit dem Computer des Benutzers über jede Art von Netzwerk verbunden sein, einschließlich eines lokalen Netzwerks (local area network (LAN)) oder eines Weitverkehrsnetzwerks (wide area network (WAN)), oder die Verbindung kann mit einem externen Computer (z. B. über das Internet unter Verwendung eines Internet-Dienstanbieters) erfolgen.
Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf Flussdiagramme und/oder Blockdiagramme von Verfahren, Einrichtungen (Systeme) und Computerprogrammprodukten gemäß Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Es versteht sich, dass jeder Block oder ein Abschnitt der Blöcke des Flussdiagramms, der Veranschaulichungen und/oder der Blockdiagramme durch Computerprogrammanweisungen in Form von computerausführbarem Code, falls zutreffend, implementiert werden kann. Es versteht sich ferner, dass, wenn sich nicht gegenseitig ausschließend, Kombinationen von Blöcken in den verschiedenen Flussdiagrammen, Veranschaulichungen und/oder Blockdiagrammen kombiniert werden können. Diese Computerprogrammanweisungen können einem Prozessor eines Universalcomputers, Spezialcomputers, oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungseinrichtung zur Herstellung einer Maschine bereitgestellt werden, so dass die Anweisungen, die über den Prozessor des Computers oder einer anderen programmierbaren Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt werden, Mittel zum Implementieren der Funktionen/Handlungen, die in dem Block oder den Blöcken des Flussdiagramms und/oder des Blockdiagramms angegeben sind, erzeugen.
Diese Computerprogrammanweisungen können auch in einem computerlesbaren Medium gespeichert sein, das einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungseinrichtung oder andere Vorrichtungen anweisen kann, auf eine bestimmte Weise zu funktionieren, so dass die in dem computerlesbaren Medium gespeicherten Anweisungen einen Herstellungsgegenstand erzeugen können, einschließlich Anweisungen, welche die Funktion/Handlung implementieren, die in dem Block oder den Blöcken des Flussdiagramms und/oder des Blockdiagramms angegeben sind.
Die Computerprogrammanweisungen können auch auf einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungseinrichtung oder andere Vorrichtungen geladen werden, um eine Reihe von Betriebsschritten auf dem Computer, der anderen programmierbaren Datenverarbeitungseinrichtung oder den anderen Vorrichtungen durchzuführen, um einen computerimplementierten Prozess so zu erzeugen, dass die Anweisungen, die auf dem Computer oder der anderen programmierbaren Einrichtung ausgeführt werden, Prozesse zum Implementieren der Funktionen/Handlungen bereitstellen, die in dem Block oder den Blöcken des Flussdiagramms und/oder des Blockdiagramms angegeben sind.
Eine „Benutzerschnittstelle“, wie hierin verwendet, ist eine Schnittstelle, die es einem Benutzer oder Bediener ermöglicht, mit dem Computer oder Computersystem zu interagieren. Eine „Benutzerschnittstelle“ kann auch als eine „menschliche Schnittstellenvorrichtung“ bezeichnet werden. Eine Benutzerschnittstelle kann dem Bediener Informationen oder Daten bereitstellen und/oder Informationen oder Daten vom Bediener empfangen. Eine Benutzerschnittstelle kann eine Eingabe von einem Bediener ermöglichen, die durch den Computer empfangen werden soll und kann dem Benutzer eine Ausgabe von dem Computer bereitstellen. Mit anderen Worten kann die Benutzerschnittstelle einem Betreiber ermöglichen, einen Computer zu steuern oder zu manipulieren, und die Schnittstelle kann es dem Computer erlauben, die Wirkungen der Steuerung oder Manipulation des Bedieners anzuzeigen. Die Anzeige von Daten oder Informationen auf einem Bildschirm oder einer graphischen Benutzeroberfläche ist ein Beispiel für das Bereitstellen von Informationen für einen Bediener. Das Empfangen von Daten durch eine Tastatur, Maus, Trackball, Touchpad, Zeigestock, Graphik-Tablet, Joystick, Gamepad, Webcam, Headset, Pedale, drahtgebundener Handschuh, Fernbedienung und Beschleunigungsmesser sind alle Beispiele für Benutzerschnittstellenkomponenten, die das Empfangen von Informationen oder Daten von einem Bediener ermöglichen.
Eine „Hardware-Schnittstelle“, wie hierin verwendet, bezieht eine Schnittstelle ein, die es dem Prozessor eines Computersystems ermöglicht, mit einer externen Rechenvorrichtung und/oder -einrichtung zu interagieren und/oder diese zu steuern. Eine Hardware-Schnittstelle kann es einem Prozessor erlauben, Steuersignale oder Anweisungen an eine externen Rechenvorrichtung und/oder -einrichtung zu senden. Eine Hardware-Schnittstelle kann es einem Prozessor auch ermöglichen, Daten mit einer externen Rechenvorrichtung und/oder -einrichtung auszutauschen. Beispiele einer Hardware-Schnittstelle schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf: einen universellen seriellen Bus, IEEE-1394-Anschluss, parallelen Anschluss, IEEE-1284-Anschluss, seriellen Anschluss, RS-232-Anschluss, IEEE-488-Anschluss, Bluetooth-Verbindung, drahtlose lokale Netzwerkverbindung, TCP/IP-Verbindung, Ethernet-Verbindung, Steuerspannungsschnittstelle, MIDI-Schnittstelle, analoge Eingabeschnittstelle und digitale Eingabeschnittstelle.
Eine „Anzeige“ oder „Anzeigevorrichtung“, wie hierin verwendet, bezieht eine Ausgabevorrichtung oder eine Benutzerschnittstelle ein, die zum Anzeigen von Bildern oder Daten angepasst ist. Eine Anzeige kann visuelle, Audio- und oder taktile Daten ausgeben. Beispiele für eine Anzeige schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf:

einen Computermonitor, einen Fernsehschirm, einen Touchscreen, eine taktile elektronische Anzeige, einen Braille-Bildschirm,
eine Kathodenstrahlröhre (CRT), eine Speicherröhre, eine bistabile Anzeige, ein elektronisches Papier, eine Vektoranzeige, einen Flachbildschirm, eine Vakuumfluoreszenzanzeige (VF), Anzeigen Licht emittierender Dioden (LED-Anzeigen), eine Elektrolumineszenzanzeige (ELD), Plasmabildschirmanzeigen (PDP), eine Flüssigkristallanzeige (LCD), Anzeigen organischer Licht emittierender Dioden (OLED), einen Projektor und eine an einem Kopf angebrachte Anzeige.

Magnetresonanz (MR)-Daten sind hierin als die aufgezeichneten Messungen von Hochfrequenzsignalen definiert, die von Atomspins unter Verwendung der Antenne einer Magnetresonanzeinrichtung während eines MRT-Scans emittiert werden. Magnetresonanz-Kalibrierdaten und Magnetresonanz-Bildgebungsdaten sind beides Beispiele von Magnetresonanzdaten. Ein Magnetresonanzbild ist hierin als die rekonstruierte zwei- oder dreidimensionale Visualisierung anatomischer Daten, die in den MRT-Daten enthalten sind, definiert. Diese Visualisierung kann unter Verwendung eines Computers durchgeführt werden.
Figurenliste
In den folgenden bevorzugten Ausführungsformen wird die Erfindung nur in beispielhafter Weise und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 veranschaulicht ein Beispiel eines medizinischen Instrumentes;
2 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zum Betreiben des Magnetresonanz-Bildgebungssystems von 1 veranschaulicht;
3 zeigt eine weitere Ansicht des medizinischen Instrumentes von 1;
4 veranschaulicht ein weiteres Beispiel eines medizinischen Instrumentes;
5 vergleicht die Schichtauswahl für die Messung von Gradientenimpulsantwortfunktionen mit und ohne Verwendung von zweidimensionaler Phasenkodierung
6 veranschaulicht einen Abschnitt einer Impulssequenz zum Messen der Gradientenimpulsantwortfunktion und ihrer Terme höherer Ordnung dar;
7 zeigt eine Fotografie eines Phantoms in einem Magnetresonanz-Bildgebungssystem und eine Schichtauswahl des Phantoms zum Messen der Gradientenimpulsantwortfunktion;
8 Grafische Darstellung der Phase und der Amplitude für den $Y_{- 1}^{1}$
Term der Gradientenimpulsübertragungsfunktion, welcher der Kreuzterm 1. Ordnung in x-Richtung nach y- und z-Kanalanregung ist;
9 Grafische Darstellung der Phase und der Amplitude für den $Y_{0}^{1}$
Term der Gradientenimpulsübertragungsfunktion, welcher der Kreuzterm 1. Ordnung in y-Richtung nach x- und z-Kanalanregung ist;
10 Grafische Darstellung der Phase und der Amplitude für den $Y_{1}^{1}$
Term der Gradientenimpulsübertragungsfunktion, welcher der Kreuzterm 1. Ordnung in z-Richtung nach x- und y-Kanalanregung ist;
11 Grafische Darstellung der Phase und Amplitude für den $Y_{0}^{2}$
Term der Gradientenimpulsübertragungsfunktion zur Anregung auf allen drei Gradientenkanälen;
12 Grafische Darstellung der Phase und Amplitude für den $Y_{- 1}^{3}$
Term der Gradientenimpulsübertragungsfunktion zur Anregung auf allen drei Gradientenkanälen;
13 Grafische Darstellung der Phase und Amplitude für den $Y_{0}^{3}$
Term der Gradientenimpulsübertragungsfunktion zur Anregung auf allen drei Gradientenkanälen; und
14 Grafische Darstellung der Phase und Amplitude für den $Y_{1}^{3}$
Term der Gradientenimpulsübertragungsfunktion zur Anregung auf allen drei Gradientenkanälen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Gleiche nummerierte Elemente in diesen Figuren sind entweder äquivalente Elemente oder führen die gleiche Funktion durch. Elemente, die zuvor erläutert wurden, werden in späteren Figuren nicht unbedingt erörtert, wenn die Funktion äquivalent ist.
1 veranschaulicht ein Beispiel eines medizinischen Instrumentes 100. Das medizinische Instrument 100 umfasst ein Magnetresonanz-Bildgebungssystem 102. Das Magnetresonanz-Bildgebungssystem 102 umfasst einen Magneten 104.
Der Magnet 104 ist ein supraleitender Magnet eines zylindrischen Typs mit einer Bohrung 106 hindurch. Die Verwendung von anderen Arten von Magneten ist auch möglich, zum Beispiel ist es auch möglich, sowohl einen geteilten zylindrischen Magneten als auch einen so genannten offenen Magneten zu verwenden. Ein geteilter zylindrischer Magnet ist ähnlich einem standardmäßigen zylindrischen Magneten, außer dass der Kryostat in zwei Sektionen geteilt worden ist, um Zugang zu der Isoebene des Magneten zu erlauben, solche Magneten können zum Beispiel in Verbindung mit einer Strahlentherapie mit geladenen Teilchen verwendet werden. Ein offener Magnet weist zwei Magnetsektionen auf, eine über der anderen mit einem Zwischenraum dazwischen, der groß genug ist um ein Subjekt aufzunehmen: die Anordnung des Bereichs der zwei Sektionen ist ähnlich der einer Helmholtzspule. Offene Magnete sind beliebt, weil das Subjekt weniger eingeschränkt ist. Innerhalb des Kryostaten des zylindrischen Magneten besteht eine Sammlung von supraleitenden Spulen. Innerhalb der Bohrung 106 des zylindrischen Magneten 104 befindet sich eine Bildgebungszone 108, wo das Magnetfelds ausreichend starke und gleichförmig ist, um eine Magnetresonanz-Bildgebung durchzuführen. Eine Region von Interesse 109 ist innerhalb der Bildgebungszone 108 gezeigt. Die Magnetresonanz-Bildgebungsdaten, die typischerweise für den Bereich von Interesse erfasst werden. Ein Phantom 118 ist derart dargestellt, dass es von einem Subjektträger 120 getragen wird, so dass sich mindestens ein Abschnitt des Phantoms 118 innerhalb der Bildgebungszone 108 und der Region von Interesse 109 befindet.
Innerhalb der Bohrung 106 des Magneten gibt es auch einen Satz von Gradientenspulen 110, der zur Erfassung von vorläufigen Magnetresonanz-Bildgebungsdaten verwendet wird, um magnetische Spins innerhalb der Bildgebungszone 108 des Magneten 104 räumlich zu kodieren. Der Satz von Gradientenspulen 110 ist mit einem Magnetfeldgradientenspulenverstärker 112 verbunden. Der Satz von Gradientenspulen 110 soll stellvertretend sein. In der Regel enthält der Satz von Gradientenspulen 110 drei separate Sätze von Spulen zum räumlichen Kodieren in drei orthogonalen räumlichen Richtungen. Eine Stromversorgung für Magnetfeldgradientenspulen liefert Strom an den Satz von Gradientenspulen. Der Strom, der an den Satz von Gradientenspulen 110 geliefert wird, wird als eine Funktion der Zeit gesteuert und kann eine Rampenform aufweisen oder gepulst sein.
Die Gradientenspulen 110 stellen drei getrennte Sätze orthogonaler Gradientenspulen dar, um ein Gradientenmagnetfeld in der Bildgebungszone 108 zu erzeugen. Die z-Achse 122 ist in der Abbildung gezeigt. Die x- und y-Achsen sind nicht dargestellt. Sie sind orthogonal zueinander und zur y-Achse 122.
Der Magnetfeldgradientenspulenverstärker 112 ist konfiguriert, um jeden der Sätze von Gradientenspulen getrennt mit Strom zu versorgen. Der Magnetfeldgradientenspulenverstärker 112 kann ein Stromsensorsystem (nicht dargestellt) zum Messen des Stroms aufweisen, der jedem des Satzes von Gradientenspulen 110 zugeführt wird. Das Stromsensorsystem könnte beispielsweise Teil des Magnetfeldgradientenspulenverstärkers 112 sein, oder es könnte auch im Satz von Gradientenspulen 110 integriert sein.
Angrenzend an die Bildgebungszone 108 befinden sich zwei Hochfrequenzspulen, eine Körperspule 114 und eine Oberflächenspule 115. Wie oben angeführt, können beide 114, 115 zum Manipulieren der Ausrichtung magnetischer Spins innerhalb der Bildgebungszone 108 und zum Empfangen von Funkübermittlungen von Spins auch innerhalb der Bildgebungszone 108 verwendet werden. Jede Hochfrequenzantenne kann mehrere Spulenelemente enthalten. Die Hochfrequenzantenne kann auch als ein Kanal oder eine Antenne bezeichnet werden. Beide Hochfrequenzspulen 114, 115 sind mit einem Hochfrequenz-Transceiver 116 verbunden. Jede Hochfrequenzspule 114, 115 und der Hochfrequenz-Transceiver 116 können durch separate Sende- und Empfangsspulen und einen separaten Sender und Empfänger ersetzt werden. Es versteht sich, dass die Hochfrequenzspulen 114, 115 und der Hochfrequenz-Transceiver 116 stellvertretend sind. Die Hochfrequenzspulen 114, 115 können auch für eine dedizierte Sendeantenne und eine dedizierte Empfangsantenne stehen. Gleichermaßen kann der Transceiver 116 auch für einen separaten Sender und Empfänger stehen. Die Hochfrequenzspulen 114, 115 können auch mehrere Empfangs-/Sendeelemente aufweisen, und der Hochfrequenz-Transceiver 116 kann mehrere Empfangs-/Sendekanäle aufweisen. Wenn zum Beispiel eine Parallelbildgebungstechnik wie SENSE durchgeführt wird, könnte jede Hochfrequenzspule 114, 115 mehrere Spulenelemente aufweisen.
Innerhalb der Bohrung 106 des Magneten 104 kann eine Körperspule 114 und eine Oberflächenspule 115 gesehen werden. In verschiedenen Beispielen können die eine oder die andere oder beide dieser Spulen 114, 115 vorhanden sein. Die Durchführung der Kalibrierung unter Verwendung der Körperspule 114 mit der vorhandenen Oberflächenspule 115 kann vorteilhaft sein, da das Vorhandensein der Oberflächenspule 115 die dreidimensionale Gradientenimpulsantwortfunktion modifizieren kann. Zusätzlich zum Platzieren einer Oberflächenspule 115 in der Bohrung 106 können auch verschiedene andere Geräte oder Befestigungsvorrichtungen dort platziert werden.
Ein Magnetresonanzphantom 118 wurde in der Bohrung 106 des Magneten platziert. Das Phantom 118 befindet sich mindestens teilweise in der Bildgebungszone 108. In diesem Beispiel ist der Magnet 104 zylindersymmetrisch und die z-Achse 122 ist gekennzeichnet. Als ein Beispiel könnte die z-Achse als die Richtung für das Schichtauswahlgradientenmagnetfeld ausgewählt werden. In der Bildgebungszone 108 befindet sich ein Bereich von Interesse 109. Im Bereich von Interesse 109 ist eine Anzahl von Schichten 124, die senkrecht zur z-Achse 122 sind. Die x- und y-Achsen werden in 1 nicht gezeigt, aber sind senkrecht zur z-Achse 122. Die Gradientenspulen, die den x- und y-Richtungen entsprechen, können für die zweidimensionale Phasenkodierung der Schichten 124 verwendet werden Der Transceiver 116 und die Gradientensteuereinheit 112 sind als mit einer Hardware-Schnittstelle 128 eines Computersystems 126 verbunden gezeigt. Das Computersystem umfasst ferner einen Prozessor 130, der mit dem Hardware-System 128, einem Speicher 134 und einer Benutzerschnittstelle 132 in Kommunikation steht. Der Speicher 134 kann jede Kombination von Speicher sein, die für den Prozessor 130 zugänglich ist. Dies kann solche Dinge wie einen Hauptspeicher, Cache-Speicher und auch nichtflüchtigen Speicher wie Flash-RAM, Festplatten oder andere Datenspeichervorrichtungen einschließen. In manchen Beispielen kann der Speicher 134 als ein nicht-flüchtiges computerlesbares Medium in Betracht gezogen werden. Der Speicher 134 ist als maschinenausführbare Anweisungen 140 enthaltend dargestellt. Die maschinenausführbaren Anweisungen 140 ermöglichen es dem Prozessor 130, den Betrieb und die Funktion des Magnetresonanz-Bildgebungssystems 100 zu steuern. Die maschinenausführbaren Anweisungen 140 können dem Prozessor 130 auch ermöglichen, verschiedene Datenanalyse- und Berechnungsfunktionen auszuführen. Die maschinenausführbaren Anweisungen 140 ermöglichen dem Prozessor 130, das Magnetresonanz-Bildgebungssystem 102 und etwaige andere Komponenten des medizinischen Instrumentes 100 zu steuern. Der Computerspeicher 134 ist ferner so dargestellt, dass er Kalibrierimpulssequenzbefehle 142 enthält. Die Impulssequenzbefehle sind zum Steuern des Magnetresonanz-Bildgebungssystems 100 konfiguriert, um Magnetresonanz-Kalibrierdaten 144 zu erfassen.
Die Magnetresonanz-Kalibrierdaten 144, die mit den Kalibrierimpulssequenzbefehlen 142 erfasst wurden, sind als im Speicher 134 gespeichert gezeigt. Die Kalibrierimpulssequenzbefehle 142 sind zum Steuern des Magnetresonanz-Bildgebungssystems 102 konfiguriert, um die Magnetresonanz-Kalibrierdaten 144 gemäß einem Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsprotokoll zu erfassen, das eine zweidimensionale Phasenkodierung senkrecht zum Schichtauswahlgradientenmagnetfeld 122 aufweist. Das Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsprotokoll ist ferner konfiguriert, um die durch die zweidimensionale Phasenkodierung in Voxel unterteilte Schichten 124 zu erfassen. Der Kalibrierungsablauf kann natürlich auch für die x- und y-Gradienten als der Schichtauswahlgradient wiederholt werden.
Der Speicher 134 ist ferner so gezeigt, dass er eine Fourier-Transformation der Magnetresonanz-Kalibrierdaten 146 enthält, die aus den Magnetresonanz-Kalibrierdaten 144 berechnet werden. Der Speicher 134 ist ferner so gezeigt, dass er eine Erweiterung der Fourier-transformierten Magnetresonanz-Kalibrierdaten in Kugelfunktionen 148 enthält. Der Speicher wird dann ferner so gezeigt, dass er die dreidimensionale Gradientenimpulsantwortfunktion 150 enthält, die aus den Kugelfunktionen 148 berechnet worden ist.
2 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Betreiben des medizinischen Instrumentes 100 von 1 veranschaulicht. Zunächst steuert der Prozessor 130 in Schritt 200 wiederholt das Magnetresonanz-Bildgebungssystem 102, um die Magnetresonanz-Kalibrierdaten 144 unter Verwendung der Kalibrierimpulssequenzbefehle 142 zu erfassen. Dann wird in Schritt 202 die Fourier-Transformation 146 der Magnetresonanz-Kalibrierdaten für jedes der Voxel der mehreren Schichten in den Phasenkodierrichtungen berechnet. In Schritt 204 wird dann die Erweiterung 148 der Fourier-transformierten Magnetresonanz-Kalibrierdaten in Kugelfunktionen berechnet. Schließlich wird in Schritt 206 die dreidimensionale Gradientenimpulsantwortfunktion 150 unter Verwendung der Erweiterung 148 berechnet.
3 zeigt eine weitere Ansicht des medizinischen Instrumentes 100 von 1. In diesem Beispiel ist das Phantom 109 entfernt worden und durch ein Subjekt 300 ersetzt worden.
Der Speicher 134 ist ferner so gezeigt, dass er Bildgebungsimpulssequenzbefehle 320 enthält. Die Bildgebungsimpulssequenzbefehle 320 sind zum Steuern des Magnetresonanz-Bildgebungssystems 102 konfiguriert, um Magnetresonanz-Bildgebungsdaten zu erfassen. Der Speicher 134 ist ferner so gezeigt, dass er Magnetresonanz-Bildgebungsdaten 322 enthält, die durch Steuern des Magnetresonanz-Bildgebungssystems 102 mit den Bildgebungsimpulssequenzbefehlen 320 erfasst wurden. Der Speicher 134 ist ferner so gezeigt, dass er ein Magnetresonanzbild 324 enthält, das aus den Magnetresonanz-Bildgebungsdaten 322 rekonstruiert wurde.
Die dreidimensionale Gradientenimpulsantwortfunktion 150 kann auf verschiedene Weise verwendet werden, um die Qualität des Magnetresonanzbildes 324 zu verbessern. In einem Beispiel werden die Impulssequenzbefehle 320 modifiziert, indem die dreidimensionale Gradientenimpulsantwortfunktion 150 vor dem Erfassen der Magnetresonanz-Bildgebungsdaten 322 verwendet wird. Zum Beispiel könnte dies bewirken, dass eine dynamische Steuerung der orthogonalen Spulen Kreuztermgradienten unterdrückt. Die dreidimensionale Gradientenimpulsantwortfunktion 150 enthält Terme höherer Ordnung, welche durch dynamische Steuerung der Ausgleichsspulen höherer Ordnung korrigiert werden könnten, so dass diese Korrektur der Impulssequenz besser als bei herkömmlichen Magnetresonanz-Bildgebungssystemen sein kann. Zusätzlich kann, nachdem das Magnetresonanzbild 324 rekonstruiert worden ist, eine Kenntnis des dreidimensionalen Feldes, das durch die Gradientenspulen 110 erzeugt wurde, verwendet werden, um Verzerrungen beim Rekonstruktionsprozess des Magnetresonanzbildes 324 zu korrigieren.
4 veranschaulicht ein weiteres Beispiel des medizinischen Instrumentes 400. Das medizinische Instrument 400 ist identisch mit dem medizinischen Instrument 100, das in 1 und 3 veranschaulicht wird, ausgenommen, dass es zusätzlich eine zusätzliche medizinische Vorrichtung 402 enthält. Die medizinische Vorrichtung 402 könnte zum Beispiel ein nuklearmedizinisches Bildgebungssystem, ein Positronenemissionstomographiesystem, ein Einzelphotonenemissionstomographiesystem, ein Computertomographie-Bildgebungssystem, ein Strahlentherapiesystem oder ein LINAC-System sein. Es gibt einen zusätzlichen Bereich 404 in der Bildgebungszone 108. Der zusätzliche Bereich 404 kann ein zusätzlicher Bereich sein, in dem medizinische Bildgebungsdaten unter Verwendung der medizinischen Vorrichtung 402 erfasst werden, oder ein Bereich, der behandelt wird, wenn die medizinische Vorrichtung 402 ein Strahlentherapiesystem oder ein LINAC-System ist. Der Speicher 134 ist ferner so gezeigt, dass er Steuerbefehle 406 enthält, die es dem Prozessor 130 ermöglichen, den Betrieb und die Funktion der medizinischen Vorrichtung 402 zu steuern.
Wie zuvor erwähnt wurde, ist die Charakterisierung der 3 D-Feldantwort eines MRT-Gradientensystems für eine richtige Systemkalibrierung wichtig, um eine optimale Bildqualität sicherzustellen.
Ein Ansatz besteht darin, nach der Anwendung eines Testgradienten mehrere 2D-Bildschnitte eines Phantoms zu verwenden. Jedoch kann dieser Ansatz nur langlebige Wirbelströme (> ~3 ms) charakterisieren, da eine HF-Anregung zwischen den Testgradienten und der Datenerfassung eingesetzt werden muss. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahren ist, dass es extrem langsam ist.
Ein leistungsstarker Ansatz für die 3D-Charakterisierung ist die Erfassung der Gradientenimpulsantwortfunktion (GIRF) unter Verwendung eines Satzes von verteilten MRT-Sonden. Sie ermöglicht eine Erweiterung des räumlichen Antwortmusters in Kugelfunktionen bis zu dritter Ordnung oder höher. Nachteile dieses Verfahrens sind:

- Es erfordert sehr teure zusätzliche Hardware (die Feldsonden + Spektrometer = Feldkamera),
- Das Verbinden der Feldkamera mit der standardmäßigen Bildgebungssoftware/- Hardware kann schwierig sein (insbesondere in Hinblick auf die standardmäßige Wirbelstromkompensation/Vorverzerrung)
- Die Feldsonden und ihre Schaltung in der Bohrung können die Gradientenfelder ändern und können auch Übertragung + B1 beeinflussen.

Ein alternativer Ansatz ist die phantombasierte Messung der GIRF unter Verwendung eines Dünnschichtverfahrens. Dieses Verfahren liefert derzeit allerdings nur Informationen 0. Ordnung (ΔB0) und direkte Terme 1. Ordnung (Gxx, Gyy, Gzz), aber keine Kreuzterme (z. B. Gxy) oder Informationen höherer Ordnung.
Noch ein weiteres Verfahren der Gradientencharakterisierung ist ein phantombasiertes Verfahren, das nicht selektive Anregung, gefolgt von 3D-Phasenkodierung und Anwendung eines Testgradienten, während der Datenerfassung verwendet. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Testgradientenwellenform mit der Anzahl von Phasenkodierungsschritten gekoppelt ist, die notwendig sind, um eine Intra-Voxel-Phasenverschiebung zu vermeiden. Diese Kopplung schränkt die verwendbaren Testgradienten stark ein oder führt zu extrem langen Scanzeiten.
Beispiele können eine Erweiterung des phantombasierten Dünnschichtverfahrens durch Hinzufügen von 2D-Phasenkodierung bereitstellen. Dies ermöglicht eine Charakterisierung von Kreuztermen 1. Ordnung sowie von räumlichen Komponenten höherer Ordnung. Das Verfahren ist schnell und kann auch schnell abklingende Wirbelströme charakterisieren. Es ermöglicht eine 3D-Charakterisierung der Gradientenantwort in der wahren Messeinstellung: werden dedizierte Empfangsspulen verwendet, so wird deren Auswirkung auf die Gradientenantwort in die Messung eingeschlossen. Ferner werden unerwünschte Effekte, die sich aus dem Vorhandensein von Feldsonden und deren Schaltungen in der Bohrung ergeben, vermieden. Beispiele können das Problem lösen, wobei derzeit dedizierte Feldkameras, die aus einem Satz von lokalen Feldsonden und geeigneten Spektrometern bestehen, zur Charakterisierung von räumlichen Termen 2. oder höherer Ordnung notwendig sind. Die Charakterisierung dieser Terme ist insbesondere für die Charakterisierung von Gradientenspulen in Hybridsystemen von Interesse, z. B. MR-PET- oder MR-LINAC-System, wo notwendige Kompromisse direkte Auswirkungen auf die Bildqualität haben. Kommerzielle Feldkameras sind teuer (mehrere hunderttausend Euro), weisen eine gesonderte Evaluierungssoftware auf und erfordern somit zusätzlichen Schnittstellenaufwand mit der MRT-Scanner-Software, wenn die Messungen für Korrekturen bei der Rekonstruktion verwendet werden sollen. Im Gegensatz dazu kann eine auf phantombasierende Messkalibriermessung, die auf Standard-MRT-Sequenzsoftware beruht, einfach integriert werden und für die gesamte installierte Scannerbasis verfügbar gemacht werden.
In den Beispielen kann eine oder können mehrere der folgenden Merkmale enthalten sein:

- Beispiele können zusätzliche Phasenkodierung (in der Schicht) zu den herkömmlichen Dünnschichtverfahren zur Gradientencharakterisierung hinzufügen. Unter Verwendung von 2D-Raumphasenkodierung wird somit eine effiziente 3D-Charakterisierung der Gradientenantwort innerhalb eines ziemlich kurzen Phantomscans erzielt.
- Die erfassten Daten werden entlang der Phasenkodierrichtungen Fouriertransformiert, was die zeitliche Signalentwicklung für jedes Voxel in einer Schicht ergibt.

Dies kann weitere zusätzliche Merkmale erleichtern:

- Das herkömmliche Dünnschichtverfahren hängt von einem guten Feldausgleich ab, was ein limitierender Faktor für Phantomgröße und Schichtpositionen ist. Mit der vorgeschlagenen Raumkodierung in der Ebene ist die Größe eines einzelnen Voxels (anstelle der gesamten Schicht) die effektive Skala für die Ausgleichsanforderungen. Statische Feldinhomogenitäten zwischen Voxeln können in der Datenanalyse nachträglich korrigiert werden.
- Räumliche Kodierung von Teilvolumina ermöglicht ferner eine Bild-Raum-Kombination des Signals von verschiedenen Empfangskanälen, die höher als die der aktuellen Kombination ist, die auf einer Hauptkomponentenanalyse basiert.
- Größe und Position von Teilvolumina können eingestellt werden, indem die Anzahl von Schichten sowie die Anzahl von Phasenkodierungsschritten in der Schicht geändert wird.
- Da Schicht- und Teilvolumenkodierung einer suboptimalen Systemkalibrierung ausgesetzt werden kann, kann eine iterative Messprozedur angewendet werden, die aus wiederholten Messungen der GIRF kombiniert mit der Verbesserung von Wirbelstromkompensationsparametern basierend auf der letzten GIRF-Messung besteht.
- Zum Beschleunigen der vorgeschlagenen Phasenkodierung kann das Verfahren mit einer parallelen Bildgebung basierend auf einem SENSE-Schema kombiniert werden.
- Das Verfahren kann auch mit Mehrband-Dünnschichtanregung kombiniert werden, um die GIRF zu messen

Verglichen mit herkömmlichen phantombasierten 1D-Ansätzen können Beispiele zusätzliche Phasenkodiergradienten bereitstellen, die auf den Gradientenachsen orthogonal zur Testgradientenachse eingeführt werden (siehe 5 unten). Für die Auswertung werden Fourier-Transformationen entlang der Phasenkodierachse ausgeführt, so dass die zeitliche Phasenentwicklung für jedes kodierte Teilvolumen erhalten wird. Aus den bekannten Positionen der Teilvolumina können die räumlichen Antwortmuster erhalten werden, z. B. durch eine Erweiterung in Kugelfunktionen. Aus der Phasenentwicklung können die Gradientenimpulsantwortfunktion (GIRF) und die jeweiligen Spektren, die Gradientenmodulationsübertragungsfunktionen (GMTF), unter Verwendung einer Standardverarbeitung erhalten werden, die anderswo beschrieben ist. Die GMTF ist die Fourier-Transformation der GIRF.
5 zeigt zwei Bilder. Das erste Bild 500 veranschaulicht den herkömmlichen Dünnschichtansatz 500 zum Berechnen einer Gradientenimpulsantwortfunktion, 502 veranschaulicht den Dünnschichtansatz mit zweidimensionaler Phasenkodierung zum Berechnen einer dreidimensionalen Gradientenimpulsantwortfunktion. Im Bild 500 wird das Phantom 118 unter Verwendung mehrerer Schichten 124' abgebildet, die keine Phasenkodierung aufweisen. Im Bild 500 gibt es zusätzlich zur Schichtauswahlrichtung 504 eine Phasenkodierung in zwei Richtungen 506, 508 innerhalb jeder der Schichten 124. Dies unterteilt jede der Schichten 124 effektiv in mehrere Voxel.
6 zeigt ein Beispiel von Kalibrierimpulssequenzbefehlen 142. In diesem Zeitdiagramm sehen wir das Zeitdiagramm für den Gradienten in der Schichtauswahlrichtung 504 und auch in den beiden Phasenkodierrichtungen 506 und 508. Der Schichtauswahlrichtungsimpulsgradient 504 umfasst einen Schichtauswahlgradientenimpuls 600 und einen Auslesegradientenimpuls 602 zum Prüfen der Reaktion des Gradientensystems. Die Gradienten für die Phasenkodierung 506 und 508 umfassen beide Phasenkodierungsgradientenimpulse 604. Die Impulssequenz in 6 ist eine teilweise Impulssequenz und zeigt nur die Gradienten von einer Auslese, die für alle Phasenkodierungsschritte, Schichten und Gradientenausrichtungen für eine vollständige GIRF-Kalibrierungssequenz wiederholt werden muss.
7 zeigt zwei Bilder. Bild 700 ist eine Fotografie eines Phantoms im Magnetresonanz-Bildgebungssystem 102. Bild 702 zeigt ein Diagramm, das die Schichtauswahl für das Phantom 118 veranschaulicht, das in Fotografie 700 gezeigt ist.
Die 8 bis 10 und 11 bis 14 zeigen jeweils Kreuzterme 1. Ordnung und ausgewählte Terme 2. und 3. Ordnung. Diese Informationen sind vergleichbar mit dem, was unter Verwendung einer Hardware-Feldkamera erhalten werden kann, und können für eine Breitband-Gradientenkettencharakterisierung bis zu höheren räumlichen Ordnungen verwendet werden.
Die 8 bis 10 zeigen lineare Kreuzterme orthogonal zu den jeweiligen Anregungsachsen, die aus einer Messung mit 4 Schichten und 5 x 5-Phasenkodierungsschritten auf einem 3.0-Tesla-System abgeleitet wurden. „Richtung“ in der Legende bezieht sich auf die Achse der Gradientenanregung, während der Kugelfunktionsbegriff in Klammern in den Graphentiteln den räumlichen Gradiententerm, der dargestellt ist, bezeichnet. Die 8, 9 und 10 zeigen lineare Kreuzterme orthogonal zu den jeweiligen Anregungsachsen, die aus einer Messung mit vier Schichten und 5 x 5-Phasenkodierungsschritten auf dem in 7 gezeigten System abgeleitet wurden. 8 zeigt die Größe und Phase für die $Y_{0}^{1}$
Kugelfunktionen der Gradientenmodulationsübertragungsfunktion für die y-Richtung 800 und die z-Richtung 802. 9 zeigt die $y_{0}^{1}$
Kugelfunktionen in der Größe und in der Phase für die x-Richtung 900 und die z-Richtung 802. 10 zeigt die $Y_{1}^{1}$
Kugelfunktion für die Gradientenmodulationsübertragungsfunktion in der x-Richtung 900 und der y-Richtung 800 für die Phase und die Größe
Die 11 bis 14 zeigen GMTFs für ausgewählte Kugelfunktionsterme höherer Ordnung, die aus einer Messung mit 5 x 5-Phasenkodierungsschritten auf dem 3.0-Tesla-System abgeleitet wurden. 11 zeigt die Gradientenmodulationsübertragungsfunktion für ausgewählte Kugelfunktionen höherer Ordnung in Hinblick auf die Messungen, die in 7-10 veranschaulicht wurden. Diese werden alle für die x-Richtung 900, y-Richtung 800 und z-Richtung 802 gezeigt. In 11-14 werden Werte für Größenordnung und Phase gezeigt. 11 zeigt die $Y_{0}^{2}$
Kugelfunktion, 12 zeigt die $Y_{- 1}^{3}$
Kugelfunktion, 13 zeigt die $Y_{0}^{3}$
Kugelfunktion, und 14 zeigt die $Y_{1}^{3}$
Kugelfunktion.
Die Informationen, die aus der 3D-Gradientensystemcharakterisierung gewonnen werden, können verwendet werden, um die Gradientenspulengestaltung zu verbessern. Sie können auch zum Verbessern der Systemkalibrierung (Wirbelstromkompensation) verwendet werden, was insbesondere wünschenswert ist, wenn mit anspruchsvollen Gradientenwellenformen gemessen wird, wie in Diffusions- oder nicht-kartesischen Scans. Die Bildrekonstruktion könnte verbessert werden, indem tatsächliche k-Raum-Koordinaten verwendet werden, die aus GMTFs berechnet werden, anstatt die nominelle k-Raum-Bahn zu verwenden.
Beispiele könnten als Zusatz für Kunden verwendet werden, die eine höchste Gradientenwiedergabetreue erfordern (z. B. für nicht-kartesische Bildgebung) oder um zu einem Teil der Standardkalibrierungsprozedur von MRT-Systemen werden.
Obgleich die Erfindung im Detail in den Zeichnungen und der vorangehenden Beschreibung dargestellt und beschrieben wurde, ist eine derartige Darstellung und Beschreibung als veranschaulichend oder beispielhaft und nicht als einschränkend zu betrachten; die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt.
Weitere Variationen der offenbarten Ausführungsformen können vom Fachmann, der die beanspruchte Erfindung umsetzt, aus einem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der anhängigen Ansprüche verstanden und bewirkt werden. In den Patentansprüchen schließt das Wort „umfassen“ andere Elemente oder Schritte nicht aus, und der unbestimmte Artikel „ein“, „eine“ oder „eines“ schließt eine Mehrzahl nicht aus. Ein einzelner Prozessor oder eine andere Einheit kann die Funktionen mehrerer in den Ansprüchen genannter Elemente erfüllen. Die bloße Tatsache, dass bestimmte Maßnahmen in voneinander verschiedenen abhängigen Ansprüchen aufgeführt sind, weist nicht darauf hin, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht von Vorteil sein könnte. Ein Computerprogramm kann auf einem geeigneten Medium, wie beispielsweise einem optischen Speichermedium oder einem Solid-State-Medium, das zusammen mit oder als Teil anderer Hardware geliefert wird, gespeichert/verteilt werden, kann jedoch auch in anderen Formen verteilt werden, wie beispielsweise über das Internet oder andere drahtgebundene oder drahtlose Telekommunikationssysteme. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen des Umfangs auszulegen.
Bezugszeichenliste

100: medizinisches Instrument
102: Magnetresonanz-Bildgebungssystem
104: Magnet
106: Bohrung des Magneten
108: Bildgebungszone
109: Region von Interesse
110: Satz von Gradientenspulen
112: Magnetfeldgradientenspulenverstärker
113: Stromsensorsystem
114: Körperspule
115: Oberflächenspule
116: Transceiver
118: Phantom
120: Subjektträger
122: z-Achse
124: Schicht
124': Schicht
126: Computersystem
128: Hardware-Schnittstelle
130: Prozessor
132: Benutzerschnittstelle
134: Computerspeicher
140: maschinenausführbare Anweisungen
142: Kalibrierimpulssequenzbefehle
144: Magnetresonanz-Kalibrierdaten
146: Fourier-Transformation von Magnetresonanz-Kalibrierdaten
148: Erweiterung von Fourier-transformierten Magnetresonanz-Kalibrierdaten in Kugelfunktionen
150: Dreidimensionale Gradientenimpulsantwortfunktion
200: wiederholtes Steuern des Magnetresonanz-Bildgebungssystems mit den Kalibrierimpulssequenzbefehlen, um die Magnetresonanz-Kalibrierdaten für mehrere Schichten unter Verwendung von mindestens einer der drei orthogonalen Gradientenspulen zu erfassen, um das Schichtauswahlgradientenmagnetfeld zu erzeugen
202: Berechnen einer Fourier-Transformation der Magnetresonanz-Kalibrierdaten für jedes der Voxel der mehreren Schichten in Phasenkodierrichtungen
204: Berechnen einer Erweiterung der Fourier-transformierten Magnetresonanz-Kalibrierdaten in Kugelfunktionen
206: Berechnen einer dreidimensionalen Gradientenimpulsantwortfunktion für die mindestens eine der drei orthogonalen Gradientenspulen unter Verwendung der Erweiterung in Kugelfunktionen
300: Subjekt
320: Bildgebungsimpulssequenzbefehle
322: Magnetresonanz-Bildgebungsdaten
324: Magnetresonanzbild
400: medizinisches Instrument
402: medizinische Vorrichtung
404: zusätzlicher Bereich
406: Steuerbefehle
500: Dünnschicht-Ansatz
502: Dünnschicht-Ansatz mit 2D-Phasenkodierung
504: Schichtauswahlrichtung
506: erste Phasenkodierrichtung
508: zweite Phasenkodierrichtung
600: Schichtauswahlgradientenimpuls
602: Auslesegradientenimpuls
604: Phasenkodierungsgradientenimpulse
700: Fotografie des Phantoms in MR-System
702: Diagramm, das Schichtauswahl anzeigt.
800: y-Richtung
802: z-Richtung
900: x-Richtung

Claims

Medizinisches Instrument (100, 400) umfassend ein Magnetresonanz-Bildgebungssystem (102) mit einer Bildgebungszone (108), wobei das Magnetresonanz-Bildgebungssystem Folgendes umfasst: - ein Gradientenspulensystem (110, 112) zum Erzeugen eines Gradientenmagnetfeldes in der Bildgebungszone, wobei das Gradientenspulensystem drei orthogonale Gradientenspulen (110) umfasst; - einen Speicher (134) zum Speichern von maschinenausführbaren Anweisungen (140) und Kalibrierimpulssequenzbefehlen (142), wobei die Kalibrierimpulssequenzbefehle konfiguriert sind, um Magnetresonanz-Kalibrierdaten (144) von einem Magnetresonanz-Bildgebungsphantom (118) in der Bildgebungszone gemäß einem Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsprotokoll mit zweidimensionaler Phasenkodierung senkrecht zu einem Schichtauswahlgradientenfeld zu erfassen, wobei das Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsprotokoll konfiguriert ist, um Schichten zu erfassen, die durch die zweidimensionale Phasenkodierung in Voxel unterteilt sind; - einen Prozessor (134) zum Steuern des Magnetresonanz-Bildgebungssystems, wobei die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen bewirkt, dass der Prozessor Folgendes ausführt: - wiederholtes (200) Steuern des Magnetresonanz-Bildgebungssystems mit den Kalibrierimpulssequenzbefehlen (142), um die Magnetresonanz-Kalibrierdaten für mehrere Schichten (124) unter Verwendung von mindestens einer der drei orthogonalen Gradientenspulen zu erfassen, um das Schichtauswahlgradientenmagnetfeld zu erzeugen; - Berechnen (202) einer Fourier-Transformation (146) der Magnetresonanz-Kalibrierdaten für jedes der Voxel der mehreren Schichten in den Phasenkodierrichtungen; - Berechnen (204) einer Erweiterung (148) der Fourier-transformierten Magnetresonanz-Kalibrierdaten in Kugelfunktionen; und - Berechnen (206) einer dreidimensionalen Gradientenimpulsantwortfunktion (150) für die mindestens eine der drei orthogonalen Gradientenspulen unter Verwendung der Erweiterung in Kugelfunktionen.
Medizinisches Instrument nach Anspruch 1, wobei der Speicher ferner Bildgebungsimpulssequenzbefehle zum Erfassen von Magnetresonanz-Bildgebungsdaten aus der Bildgebungszone gemäß einem bildgebenden Magnetresonanz-Bildgebungsprotokoll enthält, wobei die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen ferner bewirkt, dass der Prozessor Folgendes ausführt: - Steuern des Magnetresonanz-Bildgebungssystems mit den Bildgebungsimpulssequenzbefehlen (320), um die Magnetresonanz-Bildgebungsdaten zu erfassen; und - Rekonstruieren eines Magnetresonanzbildes (324) aus den Magnetresonanz-Bildgebungsdaten.
Medizinisches Instrument nach Anspruch 2, wobei die Rekonstruktion des Magnetresonanzbildes das Korrigieren des Magnetresonanzbildes unter Verwendung von Termen höherer Ordnung der dreidimensionalen Gradientenimpulsfunktion umfasst.
Medizinisches Instrument nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen ferner bewirkt, dass der Prozessor die Bildgebungsimpulssequenzbefehle unter Verwendung der dreidimensionalen Gradientenimpulsantwortfunktion für die mindestens eine der drei orthogonalen Gradientenspulen korrigiert, indem er orthogonale Gradientenspulen zu einer Unterdrückung von Kreuztermen treibt oder Ausgleichsspulen höherer Ordnung zur Unterdrückung von unerwünschten Termen höherer Ordnung einstellt.
Medizinisches Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Magnetresonanzbildgebung ein Hochfrequenzsystem mit mehreren Empfangsspulen umfasst.
Medizinisches Instrument nach Anspruch 5, wobei das Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsprotokoll ein SENSE-Magnetresonanz-Bildgebungsprotokoll ist, das die mehreren Empfangsspulen verwendet.
Medizinisches Instrument nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen bewirkt, dass der Prozessor eine Anzahl der mehreren Schichten und eine Anzahl zweidimensionaler Phasenkodierungsschritte gemäß einem geplanten Magnetresonanz-Bildgebungsprotokoll einstellt.
Medizinisches Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kalibrierimpulssequenzbefehle zum Anregen von zwei oder mehreren der mehreren Schichten unter gleichzeitiger Verwendung einer Mehrband-Dünnschichtanregung konfiguriert sind.
Medizinisches Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Magnetresonanz-Bildgebungssystem eine dedizierte Empfangsspule umfasst, die verwendet wird, um die Magnetresonanz-Kalibrierdaten zu erfassen, damit Auswirkungen der dedizierten Empfangsspule in der dreidimensionalen Gradientenimpulsantwortfunktion belegt werden.
Medizinisches Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen ferner bewirkt, dass der Prozessor eine B0-Homogenitätskarte der Bildgebungszone empfängt, wobei die Berechnung der Fourier-Transformation der Magnetresonanz-Kalibrierdaten für jedes Voxel der mehreren Schichten in Phasenkodierrichtungen unter Verwendung der B0-Homogenitätskarte korrigiert wird.
Medizinisches Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das medizinische Instrument ferner eines von Folgendem umfasst: ein nuklearmedizinisches Bildgebungssystem, ein Positronenemissionstomographiesystem, ein Einzelphotonenemissionstomographiesystem, ein Computertomographie-Bildgebungssystem, ein Strahlentherapiesystem und ein LINAC-System.
Medizinisches Instrument nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsprotokoll eines von Folgendem ist: ein Dünnschicht-Magnetresonanz-Bildgebungsprotokoll, ein Gradientenimpuls-Magnetresonanz-Bildgebungsprotokoll und Kombinationen davon.
Medizinisches Instrument nach Anspruch 12, wobei das Gradientenimpuls-Magnetresonanz-Bildgebungsprotokoll einen Auslesegradienten (602), der durch den Schichtauswahlgradienten erzeugt wird, wobei der Auslesegradient einer der Folgenden ist: ein Chirp-Auslesegradient, ein dreieckiger Auslesegradient, eine abwechselnde Kombination eines Chirp-Auslesegradienten und eines dreieckigen Auslesegradienten, und eine bestimmte Wellenform umfasst, die berechnet wird, um maximale spektrale Intensität bei einer gewählten Bandbreite von Interesse zu erhalten.
Verfahren zum Betreiben eines medizinischen Instrumentes (100, 400) umfassend ein Magnetresonanz-Bildgebungssystem (102) mit einer Bildgebungszone (108), wobei das Magnetresonanz-Bildgebungssystem ein Gradientenspulensystem (110, 112) zum Erzeugen eines Gradientenmagnetfeldes in der Bildgebungszone umfasst, wobei das Gradientenspulensystem drei orthogonale Gradientenspulen (110) umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: - wiederholtes (200) Steuern des Magnetresonanz-Bildgebungssystems mit Kalibrierimpulssequenzbefehlen (142), um die Magnetresonanz-Kalibrierdaten für mehrere Schichten (124) unter Verwendung von mindestens einer der drei orthogonalen Gradientenspulen zu erfassen, um das Schichtauswahlgradienten-Magnetfeld zu erzeugen, wobei die Kalibrierimpulssequenzbefehle konfiguriert sind, um Magnetresonanz-Kalibrierdaten von einem Magnetresonanz-Bildgebungsphantom (108) in der Bildgebungszone gemäß einem Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsprotokoll mit zweitdimensionaler Phasenkodierung senkrecht zu einem Schichtauswahlgradientenmagnetfeld zu erfassen, wobei die Kalibrierimpulssequenzbefehle konfiguriert sind, um durch die zweidimensionale Phasenkodierung in Voxel unterteilte Schichten zu erfassen; - Berechnen (202) einer Fourier-Transformation (146) der Magnetresonanz-Kalibrierdaten für jedes der Voxel der mehreren Schichten in den Phasenkodierrichtungen; - Berechnen (204) einer Erweiterung (148) der Fourier-transformierten Magnetresonanz-Kalibrierdaten in Kugelfunktionen; und - Berechnen (206) einer dreidimensionalen Gradientenimpulsantwortfunktion (150) für die mindestens eine der drei orthogonalen Gradientenspulen unter Verwendung der Erweiterung in Kugelfunktionen.
Computerprogrammprodukt umfassend maschinenausführbare Anweisungen (140) zur Ausführung durch einen Prozessor (130), der konfiguriert ist, um ein medizinisches Instrument (100, 400) zu steuern, wobei das medizinische Instrument ein Magnetresonanz-Bildgebungssystem (102) mit einer Bildgebungszone (108) umfasst, wobei das Magnetresonanz-Bildgebungssystem ein Gradientenspulensystem (110, 112) zum Erzeugen eines Gradientenmagnetfeldes in der Bildgebungszone umfasst, wobei das Gradientenspulensystem drei orthogonale Gradientenspulen (110) umfasst, wobei die Ausführung der maschinenausführbaren Anweisungen bewirkt, dass der Prozessor Folgendes ausführt: - wiederholtes (200) Steuern des Magnetresonanz-Bildgebungssystems mit den Kalibrierimpulssequenzbefehlen, um Magnetresonanz-Kalibrierdaten (144) für mehrere Schichten (124) unter Verwendung von mindestens einer der drei orthogonalen Gradientenspulen zu erfassen, um das Schichtauswahlgradienten-Magnetfeld zu erzeugen, wobei die Kalibrierimpulssequenzbefehle konfiguriert sind, um Magnetresonanz-Kalibrierdaten von einem Magnetresonanz-Bildgebungsphantom (108) in der Bildgebungszone gemäß einem Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsprotokoll mit zweitdimensionaler Phasenkodierung senkrecht zu einem Schichtauswahlgradientenmagnetfeld zu erfassen, wobei das Kalibriermagnetresonanz-Bildgebungsprotokoll konfiguriert ist, um durch die zweidimensionale Phasenkodierung in Voxel unterteilte Schichten zu erfassen; - Berechnen (202) einer Fourier-Transformation (146) der Magnetresonanz-Kalibrierdaten für jedes der Voxel der mehreren Schichten in den Phasenkodierrichtungen; - Berechnen (204) einer Erweiterung (148) der Fourier-transformierten Magnetresonanz-Kalibrierdaten in Kugelfunktionen; und - Berechnen (206) einer dreidimensionalen Gradientenimpulsantwortfunktion (150) für die mindestens eine der drei orthogonalen Gradientenspulen unter Verwendung der Erweiterung in Kugelfunktionen.