DE102020209629A1

DE102020209629A1 - Kalibrierung einer Magnetresonanzvorrichtung und Abschätzen einer spezifischen Absorptionsrate

Info

Publication number: DE102020209629A1
Application number: DE102020209629.5A
Authority: DE
Inventors: Rene Gumbrecht
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2022-02-03
Also published as: US11567157B2; US20220034987A1

Abstract

Gemäß einem Verfahren zur Kalibrierung einer Magnetresonanzvorrichtung (1) mit einer Sendevorrichtung zum Erzeugen eines Anregungsfeldes, die ein erstes Sendespulenelement (3) und wenigstens ein zweites Sendespulenelement (3) beinhaltet, wird für eine erste Akquisitionsphase das erste Sendespulenelement (3) verstimmt und das wenigstens eine zweite Sendespulenelement (3) abgestimmt. Während der ersten Akquisitionsphase wird ein MR-Datensatz unter Verwendung der Sendevorrichtung akquiriert und für eine zweite Akquisitionsphase werden das erste Sendespulenelement (3) und das wenigstens eine zweite Sendespulenelement (3) abgestimmt. Während der zweiten Akquisitionsphase wird unter Verwendung der Sendevorrichtung wenigstens ein weiterer MR-Datensatz akquiriert. Mittels einer Recheneinheit (7) wird basierend auf dem MR-Datensatz und dem wenigstens einen weiteren MR-Datensatz ein Kalibrierungsfaktor zum Berechnen eines Gesamtspannungswerts an einem Einspeisepunkt (6) des ersten Sendespulenelements (3) aus Spannungswerten, die an einer Messstelle (5) einer elektrischen Versorgungsleitung (8) des ersten Sendespulenelements (3) messbar sind, bestimmt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung einer Magnetresonanzvorrichtung mit einer Sendevorrichtung zum Erzeugen eines Anregungsfeldes, die ein erstes Sendespulenelement und wenigstens ein zweites Sendespulenelement beinhaltet, wobei das erste Sendespulenelement mit dem wenigstens einen zweiten Sendespulenelement gekoppelt ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Abschätzen einer spezifischen Absorptionsrate für ein zu untersuchendes Objekt bei einer Untersuchung mit einer Magnetresonanzvorrichtung, eine Magnetresonanzvorrichtung sowie ein Computerprogrammprodukt.
Bei der Untersuchung mittels Magnetresonanztomografie wirkt hochfrequente elektromagnetische Strahlung auf den Körper der untersuchten Person. Das Gewebe kann sich dementsprechend abhängig von der jeweiligen spezifischen Absorptionsrate, SAR, also der pro Masse absorbierten elektromagnetischen Leistung, erwärmen. Es kann deshalb wünschenswert sein, die spezifische Absorptionsrate bei Untersuchungen mit Magnetresonanzvorrichtungen zu überwachen. Bei parallel transmittierenden Magnetresonanzsystemen werden mehrere Sendespulenelemente zum Erzeugen des hochfrequenten Anregungsfelds eingesetzt. Da die Felder der einzelnen Sendespulenelemente je nach Ansteuerung gegebenenfalls unterschiedlich interferieren können, ist in diesem Zusammenhang eine Überwachung der spezifischen Absorptionsrate besonders wünschenswert.
Bei bekannten Ansätzen zum Abschätzen der spezifischen Absorptionsrate werden Simulationsmodelle verwendet, anhand derer das gesamte System inklusive der zu untersuchenden Person und der verschiedenen Komponenten der Magnetresonanzvorrichtung simuliert wird, um aus entsprechenden Eingangsgrößen eine lokale spezifische Absorptionsrate im relevanten Bereich abzuschätzen. Als Eingangsgrößen werden hierzu die Einspeiseleistungen oder Einspeisespannungen verwendet, mit denen die einzelnen Sendespulenelemente zum Erzeugen des Anregungsfelds aktiv getrieben werden.
Dies hat zur Folge, dass sehr komplexe Simulationsmodelle eingesetzt werden müssen, die insbesondere auch abbilden müssen, wie aus den eingespeisten Leistungen beziehungsweise Spannungen anhand der Sendespulenelemente konkrete elektromagnetische Felder erzeugt werden, wie die elektromagnetischen Felder einzelner Sendespulenelemente sich gegenseitig beeinflussen und so weiter. Dies ist beispielsweise deshalb nachteilhaft, weil der Zusammenhang zwischen elektromagnetischem Feld, das von einem Sendespulenelement erzeugt wird, und der eingespeisten Spannung oder Leistung von der konkreten Lastsituation des Sendespulenelements abhängt, also davon, wie das konkrete Sendespulenelement genau mit den übrigen Sendespulenelementen koppelt, und welche Kopplung sich durch die zu untersuchende Person oder sonstige Komponenten des MR-Systems ergeben. Der Zusammenhang hängt also letztlich davon ab, welche Impedanzen sich in den Sendespulenelementen einstellen und welche Felder durch die jeweils eingespeisten Spannungen entstehen.
Die resultierende hohe Komplexität der zu verwendenden Simulationsmodelle beziehungsweise die begrenzte Leistungsfähigkeit solcher Modelle führt zu einem erhöhten Rechenaufwand zum Abschätzen der spezifischen Absorptionsrate beziehungsweise zu einer erhöhten Ungenauigkeit der abgeschätzten spezifischen Absorptionsrate. Allgemein geht damit ein erhöhter Aufwand einher, beispielsweise auch bezüglich der Erstellung und Validierung der Simulationsmodelle.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Konzept zum Bereitstellen von Eingangsgrößen für ein Simulationsmodell zum Abschätzen einer spezifischen Absorptionsrate bei der Untersuchung mittels einer Magnetresonanzvorrichtung anzugeben, durch das die Genauigkeit der Abschätzung erhöht werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch den jeweiligen Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Das verbesserte Konzept beruht auf der Idee, einen Kalibrierungsfaktor zu bestimmen beziehungsweise vorzugeben, anhand dessen Spannungswerte, die an einer Messstelle einer Versorgungsleitung eines Sendespulenelements gemessen werden können, in einen Gesamtspannungswert an einem Einspeisepunkt des Sendespulenelements überführt werden können. Der Gesamtspannungswert ist proportional zu einem in dem Sendespulenelement fließenden Strom, der wiederum proportional zu einem elektromagnetischen Feld ist, das durch das Sendespulenelement erzeugt wird.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein Verfahren zur Kalibrierung einer Magnetresonanzvorrichtung mit einer Sendevorrichtung, insbesondere einer Hochfrequenz-Sendevorrichtung, zum Erzeugen eines Anregungsfeldes angegeben. Die Sendevorrichtung weist ein erstes Sendespulenelement sowie ein zweites Sendespulenelement auf, wobei das erste Sendespulenelement mit dem wenigstens einen zweiten Sendespulenelement gekoppelt ist, insbesondere induktiv gekoppelt und/oder kapazitiv gekoppelt ist. Gemäß dem Verfahren wird, insbesondere mittels einer Abstimmvorrichtung der Magnetresonanzvorrichtung, das erste Sendespulenelement für eine erste Akquisitionsphase verstimmt und das wenigstens eine zweite Sendespulenelement wird für die erste Akquisitionsphase abgestimmt, insbesondere wird jedes zweite Sendespulenelement des wenigstens einen zweiten Sendespulenelements abgestimmt. Während der ersten Akquisitionsphase wird ein MR-Datensatz unter Verwendung der Sendevorrichtung akquiriert. Für eine zweite Akquisitionsphase werden, insbesondere mittels der Abstimmvorrichtung, das erste Sendespulenelement und das wenigstens eine zweite Sendespulenelement, insbesondere jedes zweite Sendespulenelement, abgestimmt. Während der zweiten Akquisitionsphase wird unter Verwendung der Sendevorrichtung wenigstens ein weiterer MR-Datensatz akquiriert. Mittels einer Recheneinheit wird basierend auf dem MR-Datensatz und dem wenigstens einen weiteren MR-Datensatz ein Kalibrierungsfaktor bestimmt. Der Kalibrierungsfaktor kann dabei zum Berechnen eines Gesamtspannungswerts an einem Einspeisepunkt des ersten Sendespulenelements aus Spannungswerten, die an einer Messstelle einer elektrischen Versorgungsleitung des ersten Sendespulenelements messbar sind, bestimmt werden. Hier und im Folgenden wird Magnetresonanz mit MR abgekürzt.
Mit anderen Worten verknüpft der Kalibrierungsfaktor den Gesamtspannungswert an dem Einspeisepunkt mit den an der Messstelle messbaren Spannungswerten.
Die Magnetresonanzvorrichtung ist insbesondere als Magnetresonanzvorrichtung zur parallelen Transmission ausgestaltet. Solche Vorrichtungen auch als Parallel-Transmit-Systeme oder Multi-Transmit-Systeme bezeichnet. Dabei können die Sendespulenelemente unabhängig voneinander betrieben werden, um so eine besonders flexible und genaue Definition des durch die Sendevorrichtung erzeugten Anregungsfelds zu erzeugen.
Die Magnetresonanztomografie oder sonstige Methoden zur magnetresonanzbasierten Untersuchung beruhen auf dem Konzept, Kernspins des zu untersuchenden Objekts mittels eines homogenen Grundmagnetfelds auszurichten und anhand des Anregungsfelds, welches ein zeitlich veränderliches elektromagnetisches und daher insbesondere magnetisches Feld enthält, zur Präzession anzuregen. Resonanzen der präzedierenden Spins können dann mittels einer Erfassungsvorrichtung der Magnetresonanzvorrichtung erfasst werden. Die Sendespulenelemente können dabei auch Teil der Erfassungsvorrichtung sein oder die Erfassungsvorrichtung kann separate Spulenelemente enthalten.
Das Anregungsfeld wird in der Regel auch als Hochfrequenzfeld, also HF-Feld oder RF-Feld bezeichnet. Das Anregungsfeld wird dabei insbesondere in Form eines oder mehrerer aufeinanderfolgender Hochfrequenzpulse, also HF-Pulse oder RF-Pulse erzeugt.
Der Einspeisepunkt, der auch als Feed-Port bezeichnet werden kann, des ersten Sendespulenelements entspricht insbesondere einem Anschluss des ersten Sendespulenelements zum Anschließen der elektrischen Versorgungsleitung, welche wiederum mit einem HF-Erzeugungssystem verbunden ist, welches die HF-Pulse oder Anregungspulse erzeugen oder über die Versorgungsleitung in das erste Sendespulenelement einspeisen kann. Durch die Verbindung des ersten Sendespulenelements mit der elektrischen Versorgungsleitung entstehen notwendigerweise Signalreflexionen, sodass Teile der eingespeisten Anregungspulse reflektiert werden können. Dies hat zur Folge, dass in einer konkreten Situation ein vorwärtslaufender Signalanteil sowie ein rückwärtslaufender oder reflektierender Signalanteil in der Versorgungsleitung vorhanden sind. Vorwärtslaufend bezeichnet hierbei die Richtung von dem HF-Erzeugungssystem in Richtung des ersten Sendespulenelements und rückwärtslaufend bezeichnet die entgegengesetzte Richtung. Diese beiden Signalanteile überlagern einander, sodass sich an dem Einspeisepunkt und an der Messstelle, die sich räumlich entfernt von dem Einspeisepunkt befindet, unterschiedliche Phasen zwischen dem vorwärtslaufenden Signalanteil und dem rückwärtslaufenden Signalanteil ergeben können.
Während der Gesamtspannungswert an dem Einspeisepunkt, also die Summe eines Vorwärtsspannungswerts des vorwärtslaufenden Signalanteils und eines Rückwärtsspannungswerts des rückwärtslaufenden Signalanteils an dem Einspeisepunkt proportional zu dem durch das erste Sendespulenelement fließenden Strom und dementsprechend zu dem durch das erste Sendespulenelement erzeugten elektromagnetischen Feld ist, gilt dies daher im Allgemeinen an der Messstelle nicht. Der grundsätzliche Zusammenhang zwischen dem Gesamtspannungswert an dem Einspeisepunkt und den gemessenen Spannungswerten an der Messstelle ist jedoch bekannt.
Insbesondere ist der Gesamtspannungswert durch den folgenden Zusammenhang gegeben: $U = α * U_{M,v} + (1 / α) * U_{M,r},$
wobei U den Gesamtspannungswert bezeichnet, α den Kalibrierungsfaktor, U_M,v den Spannungswert des vorwärtslaufenden Signalanteils an der Messstelle und U_M,r den Spannungswert des rückwärtslaufenden Signalanteils an der Messstelle bezeichnet.
Der Kalibrierungsfaktor, der insbesondere durch eine komplexe Zahl gegeben ist, ist dabei unabhängig von der Lastsituation konstant und hängt insbesondere nicht von den an der Messstelle messbaren Spannungswerten ab. Wurde der Kalibrierungsfaktor also einmal bestimmt, so kann aus dem obigen Zusammenhang auch in abweichenden Situationen aus den gemessenen Spannungswerten stets der Gesamtspannungswert berechnet werden, der wiederum aufgrund der Proportionalität zum Strom durch das erste Sendespulenelement als Eingangsgröße für ein Simulationsmodell zum Abschätzen der spezifischen Absorptionsrate verwendet werden kann.
Durch das verbesserte Konzept wird also die Lastabhängigkeit des Zusammenhangs zwischen eingespeister Leistung und erzeugtem elektromagnetischen Feld gewissermaßen aus der Simulation herausgenommen und durch die Bestimmung des Kalibrierungsfaktors ersetzt. Auch die Abhängigkeit von Eigenschaften der Sendespulenelemente, wie deren ohmscher Widerstand, sowie die Eigenschaften der Kopplung zwischen den Sendespulenelementen muss nicht mehr durch das Simulationsmodell abgebildet werden. Da der Kalibrierungsfaktor, wie beschrieben, auf Grundlage von MR-Datensätzen und gegebenenfalls gemessenen Spannungswerten beruht, wird dadurch eine zuverlässigere Eingangsgröße für das Simulationsmodell bereitgestellt, sodass genauere Simulationsergebnisse erreicht werden können und gegebenenfalls mit geringerem Rechenaufwand.
Dass das erste Sendespulenelement mit dem wenigstens einen zweiten Sendespulenelement gekoppelt ist, kann derart verstanden werden, dass das erste Sendespulenelement mit einem oder mit mehreren zweiten Sendespulenelementen des wenigstens einen zweiten Sendespulenelements gekoppelt ist. Die Kopplung kann dabei insbesondere induktiv erfolgen. Ein mittels eines Sendespulenelements erzeugtes veränderliches elektromagnetisches Feld induziert also in dem jeweils gekoppelten Sendespulenelement eine Spannung und umgekehrt. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine kapazitive Kopplung gegeben sein.
Zum Akquirieren des MR-Datensatzes beziehungsweise der weiteren MR-Datensätze unter Verwendung der Sendevorrichtung während der ersten beziehungsweise der zweiten Akquisitionsphase werden insbesondere jeweils einer oder mehrere Anregungspulse mittels der Sendevorrichtung, insbesondere mittels eines oder mehrerer der Sendespulenelemente, erzeugt und auf das zu untersuchende Objekt appliziert. Mittels der Erfassungsvorrichtung der Magnetresonanzvorrichtung werden in Antwort auf die Anregungspulse je nach verwendeter Pulssequenz MR-Signale erfasst und basierend auf den MR-Signalen wird, insbesondere mittels der Recheneinheit, der MR-Datensatz oder einer der weiten MR-Datensätze erzeugt. Die Sendevorrichtung und die Erfassungsvorrichtung können dabei teilweise gemeinsame Komponenten aufweisen, sodass Sendespulenelemente auch als Empfangsspulenelemente dienen können.
Das Verstimmen beziehungsweise Abstimmen eines Sendespulenelements kann hier und im Folgenden als resonantes Verstimmen beziehungsweise Abstimmen verstanden werden, sodass also die jeweilige Resonanzfrequenz des entsprechenden Sendespulenelements verstimmt beziehungsweise abgestimmt wird, insbesondere bezüglich einer Frequenz, insbesondere einer Trägerfrequenz, des Anregungsfelds. Dementsprechend wird in einem verstimmten Sendespulenelement, insbesondere dem während der ersten Akquisitionsphase verstimmten ersten Sendespulenelement, keine Spannung aufgrund von gekoppelten weiteren zweiten Sendespulenelementen erzeugt. Das verstimmte Sendespulenelement ist gewissermaßen von den übrigen Sendespulenelementen entkoppelt. Ein verstimmtes Sendespulenelement wird hier und im Folgenden auch nicht aktiv getrieben, es wird also keine Spannung oder Leistung eingespeist. Daraus kann im Umkehrschluss jedoch nicht gefolgert werden, dass ein abgestimmtes Sendespulenelement notwendiger Weise aktiv getrieben wird. Vielmehr können sich in einem abgestimmten Sendespulenelement, das nicht aktiv getrieben wird, aufgrund der Kopplung ebenfalls induzierte Spannungen aufbauen.
Dass ein Sendespulenelement verstimmt wird, kann hier und im Folgenden derart verstanden werden, dass es verstimmt wird, wenn es vor der Verstimmung abgestimmt war oder verstimmt bleibt, wenn es bereits verstimmt war. Entsprechendes gilt analog für das Abstimmen eines Sendespulenelements.
Während der gesamten ersten Akquisitionsphase bleibt das erste Sendespulenelement verstimmt und das wenigstens eine zweite Sendespulenelement bleibt abgestimmt. Entsprechend bleiben das erste Sendespulenelement und das wenigstens eine zweite Sendespulenelement während der gesamten zweiten Akquisitionsphase abgestimmt.
Dementsprechend wird wenigstens ein zweites Sendespulenelement während der ersten Akquisitionsphase aktiv getrieben, um den MR-Datensatz wie beschrieben zu akquirieren. Während der zweiten Akquisitionsphase werden das erste Sendespulenelement und/oder eines oder mehrere der zweiten Sendespulenelemente aktiv getrieben, um den wenigstens einen weiteren MR-Datensatz zu akquirieren. Die zweite Akquisitionsphase legt dabei nicht notwendigerweise zeitlich nach der ersten Akquisitionsphase.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Kalibrierung einer Magnetresonanzvorrichtung nach dem verbesserten Konzept wird zum Akquirieren des MR-Datensatzes, insbesondere während der ersten Akquisitionsphase, jedes zweite Sendespulenelement des wenigstens einen zweiten Sendespulenelements aktiv getrieben.
Wie oben erläutert wird das erste Sendespulenelement dagegen nicht aktiv getrieben, da dieses während der ersten Akquisitionsphase verstimmt ist. Da also durch das erste Sendespulenelement während der ersten Sendespulenelement weder durch aktives Treiben noch durch Kopplung mit dem wenigstens einen zweiten Sendespulenelement ein elektromagnetisches Feld erzeugt wird, wird sichergestellt werden, dass der MR-Datensatz vollständig unbeeinflusst von dem ersten Sendespulenelement oder dessen Eigenschaften ist.
Der ersten MR-Datensatz kann daher als Referenzdatensatz angesehen werden, mit dem der wenigstens eine weitere MR-Datensatz verglichen werden kann, um einen jeweiligen Beitrag, der auf das erste Sendespulenelement zurückgeht, zu quantifizieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält die zweite Akquisitionsphase einen Akquisitionsschritt, der dem ersten Sendespulenelement zugeordnet ist. Während des dem ersten Sendespulenelement zugeordneten Akquisitionsschritts wird ein weiterer MR-Datensatz des wenigstens einen weiteren MR-Datensatzes akquiriert, wobei das erste Sendespulenelement während des ihm zugeordneten Akquisitionsschritts aktiv getrieben wird und kein zweites Sendespulenelement des wenigstens einen zweiten Sendespulenelements aktiv getrieben wird.
Da sowohl das erste Sendespulenelemente als auch das wenigstens eine zweite Sendespulenelement während der zweiten Akquisitionsphase abgestimmt sind, geht das während des dem ersten Sendespulenelement zugeordneten Akquisitionsschritts erzeugte elektromagnetische Feld auf das erste Sendespulenelement und, per Kopplung, mindestens eines der zweiten Sendespulenelemente zurück.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform enthält die zweite Akquisitionsphase für jedes zweite Sendespulenelement des wenigstens einen zweiten Sendespulenelements einen dem jeweiligen zweiten Sendespulenelement zugeordneten Akquisitionsschritt. Während des dem jeweiligen zweiten Sendespulenelement zugeordneten Akquisitionsschritts wird ein jeweiliger weiterer MR-Datensatz des wenigstens einen weiteren MR-Datensatzes akquiriert, wobei das jeweilige zweite Sendespulenelement während des ihm zugeordneten Akquisitionsschritts aktiv getrieben wird, wohingegen kein weiteres zweites Sendespulenelement des wenigstens einen zweiten Sendespulenelements aktiv getrieben wird und auch das erste Sendespulenelements nicht aktiv getrieben wird.
Mit anderen Worten wird während jedes Akquisitionsschritts der zweiten Akquisitionsphase genau ein Sendespulenelement der Sendevorrichtung aktiv getrieben. Entweder wird das erste Sendespulenelement aktiv getrieben oder genau eines der zweiten Sendespulenelemente. Bezeichnet man mit N-1 die Anzahl der zweiten Sendespulenelemente, so werden in der zweiten Akquisitionsphase N weitere MR-Datensätze erzeugt, wobei zur Erzeugung jedes der N weiteren MR-Datensätze genau ein Sendespulenelement aktiv getrieben wird, nämlich das erste Sendespulenelement oder genau eines der zweiten Sendespulenelemente.
Da der MR-Datensatz während der ersten Akquisitionsphase ohne jeden Beitrag des ersten Sendespulenelements akquiriert wurde, kann jeder Wert des MR-Datensatzes als Linearkombination entsprechender Werte der weiteren MR-Datensätze ausgedrückt werden. Ein Wert kann dabei beispielsweise einem Wert eines entsprechenden Pixels oder Voxels in einem MR-Bild, einem Wert für einen bestimmten Punkt im k-Raum, und so weiter, entsprechen. Der konkrete Inhalt der MR-Datensätze ist für das verbesserte Konzept nicht ausschlaggeben. Insbesondere ist es nicht erforderlich, dass die MR-Datensätze oder die weiteren MR-Datensätze vollständigen MR-Bildern entsprechen.
Die MR-Datensätze und die weiteren MR-Datensätze können Teilen von MR-Bildern oder auch Teilen von k-Raumdatensätzen entsprechen. Erforderlich ist es lediglich, dass die Werte der MR-Datensätze und der weiteren MR-Datensätze sich abhängig von einer Veränderung des Anregungsfelds im Allgemeinen ebenfalls ändern.
Unter Ausnutzung des geschilderten linearen Zusammenhangs kann der Vorwärtsspannungswert des vorwärtslaufenden Signalanteils an der Messstelle basierend auf dem MR-Datensatz und dem wenigstens einen weiteren MR-Datensatz bestimmt werden. Mit anderen Worten können entsprechende Vorwärtsspannungswerte bestimmt werden welche zur Erzeugung des MR-Datensatzes aus der ersten Akquisitionsphase nötig wären, wenn alle Sendespulenelemente resonant abgestimmt sind. Beispielsweise kann dies durch die Lösung eines entsprechenden linearen Gleichungssystems erfolgen. Der Rückwärtsspannungswert des rückwärtslaufenden Signalanteils an der Messstelle kann dadurch bestimmt werden, dass das erste Sendespulenelement entsprechend dem bestimmten Vorwärtsspannungswert aktiv getrieben wird und der sich einstellende Rückwärtsspannungswert an der Messstelle gemessen wird. Alternativ kann der Rückwärtsspannungswert mittels der Recheneinheit basierend auf dem bestimmten Vorwärtsspannungswert und einer vorgegebenen Streumatrix bestimmt werden. Die Streumatrix beschreibt dabei das Verhalten der eingespeisten Anregungspulse an dem Übergang der Verbindungsleistung zu dem Einspeisepunkt.
Da durch die Entkopplung des ersten Sendespulenelements während der ersten Akquisitionsphase der Strom durch das erste Sendespulenelement ebenso wie der Gesamtspannungswert an der Einspeisestelle gleich null sein muss, und damit auch von dem erstem Sendespulenelement kein MR-wirksames Feld erzeugt wird, kann aus dem Zusammenhang zwischen Gesamtspannungswert und an der Messstelle gemessenen oder messbaren Spannungswerten der Kalibrierungsfaktor errechnet werden.
Solche Ausführungsformen haben den Vorteil, dass sich eine systematische Bestimmung des Kalibrierungsfaktors erlauben, ohne dass die weiteren MR-Datensätze explizit mit dem MR-Datensatz verglichen werden müssen, um den entkoppelten Zustand zu identifizieren. In derselben Weise können die entsprechenden Kalibrierungsfaktoren auch für alle zweiten Sendespulenelemente der Sendevorrichtung bestimmt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird zum Akquirieren des MR-Datensatzes während der ersten Akquisitionsphase ein zweites Sendespulenelement des wenigstens einen zweiten Sendespulenelements aktiv getrieben.
Während der zweiten Akquisitionsphase wird das erste Sendespulenelement aktiv getrieben, wobei eine Einspeiseleistung, und damit eine Einspeisespannung, iterativ verändert wird, bis der MR-Datensatz durch einen entsprechenden weiteren MR-Datensatz des wenigstens einen weiteren MR-Datensatzes reproduziert wird.
Wird bei abgestimmtem ersten Sendespulenelement in der zweiten Akquisitionsphase der MR-Datensatz aus der ersten Akquisitionsphase reproduziert, so ist sichergestellt, dass durch das erste Sendespulenelement kein elektromagnetisches Feld erzeugt wird. Ist dieser Zustand eingestellt, so können die Spannungswerte an der Messstelle gemessen werden und basierend darauf wie oben beschrieben der Kalibrierungsfaktor berechnet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens beinhalten die Spannungswerte, die an der Messstelle messbar sind den Vorwärtsspannungswert des vorwärtslaufenden Signalanteils an der Messstelle und den Rückwärtsspannungswert des rückwärtslaufenden Signalanteils an der Messstelle oder die an der Messstelle messbaren Spannungswerte sind gegeben durch den Vorwärtsspannungswert und den Rückwärtsspannungswert.
Zum Messen des Vorwärtsspannungswerts und des Rückwärtsspannungswerts kann insbesondere ein Richtkoppler verwendet werden, der an der Messstelle an die elektrische Versorgungsleitung angeschlossen ist beziehungsweise in die Versorgungsleitung integriert ist. Dadurch können vorwärtslaufender Signalanteil und rückwärtslaufender Signalanteil separat betrachtet und gemessen werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Gesamtspannungswert durch den Vorwärtsspannungswert, den Rückwärtsspannungswert und den Kalibrierungsfaktor gegeben.
Insbesondere ist der Gesamtspannungswert gleich einer Summe aus Vorwärtsspannungswert eines vorwärtslaufenden Signalanteils an dem Einspeisepunkt und eines Rückwärtsspannungswerts eines rückwärtslaufenden Signalanteils an dem Einspeisepunkt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Vorwärtsspannungswert mittels der Recheneinheit basierend auf dem MR-Datensatz und dem wenigstens einen weiteren MR-Datensatz bestimmt.
Dies kann insbesondere durch Lösen des linearen Gleichungssystems wie oben beschrieben erfolgen oder durch einen direkten Abgleich oder Vergleich des MR-Datensatzes mit dem jeweiligen weiteren MR-Datensatz der entsprechenden Iteration, wenn das oben beschriebene iterative Verfahren eingesetzt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Rückwärtsspannungswert mittels der Recheneinheit basierend auf dem bestimmten Vorwärtsspannungswert und einer vorgegebenen Streumatrix bestimmt.
Die Streumatrix beschreibt dabei das Verhalten eines eingespeisten Spannungspulses am Übergang zwischen Versorgungsleitung und Einspeisepunkt. Solche Ausführungsformen haben den Vorteil, dass der Rückwärtsspannungswert so nicht notwendiger Weise für jeden erforderlichen Fall gemessen werden muss.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das erste Sendespulenelement entsprechend dem bestimmten Vorwärtsspannungswert aktiv getrieben und der Rückwärtsspannungswert wird an der Messstelle gemessen.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein Verfahren zum Abschätzen einer spezifischen Absorptionsrate für ein zu untersuchendes Objekt bei einer Untersuchung mit einer Magnetresonanzvorrichtung angegeben, die eine Sendevorrichtung zum Erzeugen eines Anregungsfeldes beinhaltet. Die Sendevorrichtung weist ein erstes Sendespulenelement und wenigstens ein zweites Sendespulenelement auf, wobei das erste Sendespulenelement mit dem wenigstens einen zweiten Sendespulenelement gekoppelt ist, insbesondere induktiv und/oder kapazitiv. Gemäß dem Verfahren zum Abschätzen der spezifischen Absorptionsrate wird ein Verfahren zur Kalibrierung einer Magnetresonanzvorrichtung gemäß dem verbesserten Konzept durchgeführt. Mittels der Sendevorrichtung wird ein Anregungspuls auf das Objekt appliziert und während des Applizierens des Anregungspulses werden die an der Messstelle messbaren Spannungswerte gemessen. Mittels der Recheneinheit wird basierend auf den gemessenen Spannungswerten und dem Kalibrierungsfaktor der Gesamtspannungswert bestimmt. Der bestimmte Gesamtspannungswert wird mittels der Recheneinheit als Eingangsgröße für ein vorgegebenes Simulationsmodell zum Abschätzen der spezifischen Absorptionsrate verwendet.
Die Spannungswerte werden dabei insbesondere mittels eines Richtkopplers an der Messstelle gemessen.
Die Recheneinheit wendet das Simulationsmodell abhängig von der Eingangsgröße an, um die spezifische Absorptionsrate für das Objekt beziehungsweise eine lokale spezifische Absorptionsrate für einen Teilbereich des Objekts zu bestimmen.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch eine Magnetresonanzvorrichtung angegeben. Die Magnetresonanzvorrichtung weist eine Sendevorrichtung auf, die ein erstes Sendespulenelement und wenigstens ein zweites Sendespulenelement beinhaltet, wobei das erste Sendespulenelement mit dem wenigstens einen zweiten Sendespulenelement gekoppelt ist, insbesondere induktiv und/oder kapazitiv, und die Sendevorrichtung dazu eingerichtet ist, einen Anregungspuls auf ein zu untersuchendes Objekt zu applizieren. Die Magnetresonanzvorrichtung weist eine Messvorrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, während des Applizierens des Anregungspulses Spannungswerte an einer Messstelle einer elektrischen Versorgungsleitung für das erste Sendespulenelement zu messen. Die Magnetresonanzvorrichtung weist eine Recheneinheit auf, die dazu eingerichtet ist, basierend auf den gemessenen Spannungswerten und einem vorgegebenen Kalibrierungsfaktor einen Gesamtspannungswert an einem Einspeisepunkt des ersten Sendespulenelements zu bestimmen. Die Recheneinheit ist dazu eingerichtet, den Gesamtspannungswert als Eingangsgröße für ein vorgegebenes Simulationsmodell zu verwenden, um eine spezifische Absorptionsrate für das Objekt zu bestimmen.
Dabei ist die Magnetresonanzvorrichtung, insbesondere ein Richtkoppler der Magnetresonanzvorrichtung, mit der Versorgungsleitung verbunden oder in die Versorgungsleitung integriert, um die Spannungswerte an der Messstelle zu messen.
Der Kalibrierungsfaktor wurde insbesondere mittels eines Verfahrens zum Kalibrieren einer Magnetresonanzvorrichtung nach dem verbesserten Konzept bestimmt und auf einem Speicherelement der Magnetresonanzvorrichtung, insbesondere der Recheneinheit, gespeichert.
Insbesondere ist die Magnetresonanzvorrichtung dazu eingerichtet, ein Verfahren zum Kalibrieren der Magnetresonanzvorrichtung nach dem verbesserten Konzept auszuführen und den dadurch bestimmten Kalibrierungsfaktor auf dem Speicherelement zu speichern.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Magnetresonanzvorrichtung weist die Messvorrichtung eine Abstimmvorrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, für eine erste Akquisitionsphase das erste Sendespulenelement zu verstimmen und das wenigstens eine zweite Sendespulenelement abzustimmen. Die Magnetresonanzvorrichtung, insbesondere die Sendevorrichtung, eine Erfassungsvorrichtung der Magnetresonanzvorrichtung und die Recheneinheit, sind dazu eingerichtet, während der ersten Akquisitionsphase einen MR-Datensatz zu akquirieren. Die Abstimmvorrichtung ist dazu eingerichtet, für eine zweite Akquisitionsphase das erste Sendespulenelement und das wenigstens eine zweite Sendespulenelement abzustimmen. Die Magnetresonanzvorrichtung, insbesondere die Sendevorrichtung, die Erfassungsvorrichtung und die Recheneinheit, ist dazu eingerichtet, während der zweiten Akquisitionsphase wenigstens einen weiteren MR-Datensatz zu akquirieren. Die Recheneinheit ist dazu eingerichtet, basierend auf dem MR-Datensatz und dem wenigstens einen weiteren MR-Datensatz, den Kalibrierungsfaktor zum Berechnen des Gesamtspannungswerts an dem Einspeisepunkt des ersten Sendespulenelements aus Spannungswerten, die an der Messstelle messbar sind, zu bestimmen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Magnetresonanzvorrichtung einen Richtkoppler auf, der derart an der Versorgungsleitung angeordnet ist, um einen vorwärtslaufenden Signalanteil an der Messstelle von einem rückwärtslaufenden Signalanteil an der Messstelle zu separieren. Die Messvorrichtung enthält ein Messgerät, das dazu eingerichtet ist, einen Vorwärtsspannungswert des vorwärtslaufenden Signalanteils zu messen und einen Rückwärtsspannungswert des rückwärtslaufenden Signalanteils zu messen, um die Spannungswerte an der Messstelle zu messen. Mit anderen Worten beinhalten die an der Messstelle gemessenen Spannungswerte den Vorwärtsspannungswert und den Rückwärtsspannungswert beziehungsweise sind dadurch gegeben.
Weitere Ausführungsformen der Magnetresonanzvorrichtung nach dem verbesserten Konzept folgen direkt aus den verschiedenen Ausgestaltungsformen des Verfahrens zum Kalibrieren einer Magnetresonanzvorrichtung nach dem verbesserten Konzept und aus den verschiedenen Ausgestaltungsformen des Verfahrens zum Abschätzen einer spezifischen Absorptionsrate nach dem verbesserten Konzept und jeweils umgekehrt. Insbesondere kann die Magnetresonanzvorrichtung nach dem verbesserten Konzept dazu eingerichtet oder programmiert sein, ein Verfahren zum Kalibrieren einer Magnetresonanzvorrichtung nach dem verbesserten Konzept und/oder ein Verfahren zum Abschätzen einer spezifischen Absorptionsrate nach dem verbesserten Konzept durchzuführen oder die Magnetresonanzvorrichtung führt ein solches Verfahren durch.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird ein Computerprogramm mit Befehlen angegeben. Bei Ausführung der Befehle beziehungsweise des Computerprogramms durch eine Magnetresonanzvorrichtung nach dem verbesserten Konzept, insbesondere durch die Recheneinheit der Magnetresonanzvorrichtung, veranlassen die Befehle die Magnetresonanzvorrichtung dazu, ein Verfahren zum Kalibrieren einer Magnetresonanzvorrichtung nach dem verbesserten Konzept oder ein Verfahren zum Abschätzen einer spezifischen Absorptionsrate nach dem verbesserten Konzept durchzuführen.
Gemäß dem verbesserten Konzept wird auch ein computerlesbares Speichermedium angegeben, das ein Computerprogramm nach dem verbesserten Konzept speichert.
Computerprogramme und computerlesbare Speichermedien können dabei jeweils als Computerprogrammprodukte verstanden werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand konkreter Ausführungsbeispiele und zugehöriger schematischer Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführungsform einer Magnetresonanzvorrichtung nach dem verbesserten Konzept;
2 ein Ablaufdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens nach dem verbesserten Konzept; und
3 ein Ablaufdiagramm einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens nach dem verbesserten Konzept.

In 1 ist schematisch eine beispielhafte Ausführungsform einer Magnetresonanzvorrichtung 1 nach dem verbesserten Konzept dargestellt. Die Magnetresonanzvorrichtung 1 weist eine Scannerröhre 11, auch als Scanner-Bore bezeichnet, auf, sowie eine Grundfelderzeugungsvorrichtung (nicht dargestellt), um ein homogenes Grundmagnetfeld, auch als B0 bezeichnet, im Inneren der Scannerröhre 11 zu erzeugen. Die Magnetresonanzvorrichtung 1 weist außerdem eine Sendevorrichtung auf, um hochfrequente Anregungspulse zu erzeugen. Die Sendevorrichtung enthält dabei eine Vielzahl von Sendespulenelementen 3, die derart miteinander gekoppelt sind, beispielsweise induktiv, dass jedes Sendespulenelement 3 mit mindestens einem weiteren der Sendespulenelemente 3 gekoppelt ist.
Die Magnetresonanzvorrichtung 1 weist außerdem ein HF-Versorgungssystem 2 auf, um die Sendespulenelemente 3 aktiv zu treiben und dadurch die entsprechenden Anregungspulse zu erzeugen. Das HF-Versorgungssystem 2 beinhaltet eine Signalgeneratorstufe 10 und eine Verstärkerstufe 9. Außerdem beinhaltet das HF-Versorgungssystem 2 für jedes Sendespulenelement 3 eine entsprechende elektrische Versorgungsleitung 8, beispielsweise ein Koaxialkabel, welches einen Einspeisepunkt 6 des jeweiligen Sendespulenelements 3 mit der Verstärkerstufe 9 verbindet. Insbesondere kann die Verstärkerstufe 9 für jedes der Sendespulenelemente 3 eine Verstärkereinheit enthalten, die über die jeweilige Versorgungsleitung 8 mit dem entsprechenden Sendespulenelement 3 verbunden ist. Die Signalgeneratorstufe 10 kann in verschiedenen Ausführungsformen ebenfalls für jedes der Sendespulenelemente 3 eine entsprechende Generatoreinheit aufweisen.
Zum Erzeugen der Anregungspulse können die Sendespulenelemente 3 daher über die Signalgeneratorstufe 10 und die Verstärkerstufe 9 individuell und unabhängig voneinander angesteuert werden und so aktiv getrieben werden, indem über die entsprechende elektrische Versorgungsleitung 8 ein entsprechende HF-Pulse eingespeist werden.
Die Magnetresonanzvorrichtung 1 weist außerdem ein Steuerungssystem 7 auf, das mit der Verstärkerstufe 9 und der Signalgeneratorstufe 10 gekoppelt sein kann, um diese entsprechend anzusteuern.
Die Magnetresonanzvorrichtung 1 weist außerdem eine Erfassungsvorrichtung (nicht dargestellt) auf, um durch entsprechende Kernspinresonanzen erzeugte MR-Signale in Reaktion auf die applizierten HF-Pulse erfassen zu können. Die Erfassungsvorrichtung kann dabei ein oder mehrere separate Erfassungsspulenelemente beinhalten. Alternativ oder zusätzlich können die Sendespulenelemente 3 auch als Erfassungsspulenelemente dienen. Das Steuerungssystem 7 weist insbesondere eine Recheneinheit auf, die mit der Erfassungsvorrichtung gekoppelt ist, um die MR-Signale zu erhalten.
Außerdem weist die Magnetresonanzvorrichtung 1 eine Messvorrichtung 4 auf, die an jeweiligen Messstellen 5 der Versorgungsleitungen 8 angeordnet ist, um dementsprechende Spannungswerte eines jeweiligen vorwärtslaufenden Signalanteils sowie eines jeweiligen rückwärtslaufenden Signalanteils in jeder der Versorgungsleitungen 8 zu messen. Dazu kann die Messvorrichtung 4 für jede der Versorgungsleitungen 8 einen entsprechend angeordneten Richtkoppler aufweisen. Die Messvorrichtung 4 beziehungsweise die Richtkoppler sind ebenfalls mit dem Steuerungssystem 7, insbesondere mit der Recheneinheit verbunden, sodass die Recheneinheit die gemessenen Spannungswerte der vorwärtslaufenden und rückwärtslaufenden Signalanteile erhalten kann.
Die Funktion der Magnetresonanzvorrichtung 1 wird im Folgenden anhand beispielhafter Ausführungsformen von Verfahren zum Kalibrieren einer Magnetresonanzvorrichtung nach dem verbesserten Konzept beziehungsweise Verfahren zum Abschätzen einer spezifischen Absorptionsrate nach dem verbesserten Konzept genauer erläutert, insbesondere unter Bezugnahme auf die 2 und 3.
Als Vorwärtsspannungswert wird im Folgenden der Spannungswert des vorwärtslaufenden Signalanteils bezeichnet und als Rückwärtsspannungswert wird der Spannungswert des rückwärtslaufenden Signalanteils bezeichnet. Den beschriebenen Verfahren liegen außerdem insbesondere die folgenden Annahmen zugrunde. Es wird davon ausgegangen, dass an einer definierten Referenzebene eines Sendespulenelements 3 die Summe aus Vorwärtsspannungswert und Rückwärtsspannungswert jeweils proportional ist zu dem Strom in dem entsprechenden Sendespulenelement 3. Insbesondere gilt dies an dem jeweiligen Einspeisepunkt 6. Ferner wird angenommen, dass die Stromverteilung innerhalb eines Sendespulenelements 3 unabhängig von der konkreten Lastverteilung ist. Der Strom in dem Sendespulenelement 3 ist wiederum proportional zu dem magnetischen und elektrischen Feld, das von diesem Sendespulenelement 3 erzeugt wird und der Proportionalitätsfaktor ist von der konkreten Lastsituation ebenfalls unabhängig. Es wird außerdem angenommen, dass das mittels der Sendespulenelemente 3 erzeugte Magnetfeld, auch als B1 bezeichnet, beziehungsweise ein Anteil des Magnetfelds, beispielsweise ein positiv zirkular polarisierter Anteil, beispielsweise als B1+ bezeichnet, proportional ist zu den Magnetfeldern, die von den Sendespulenelementen 3 erzeugt werden und der Proportionalitätsfaktor ebenfalls unabhängig von der Lastsituation ist. Es wird außerdem angenommen, dass ein verstimmtes Sendespulenelement 3 kein elektromagnetisches Feld erzeugt.
Unter diesen Annahmen ist die Summe aus Vorwärtsspannungswert und Rückwärtsspannungswert eines gegebenen Sendespulenelements 3 in einer gegebenen aber nicht notwendigerweise bekannten Referenzebene beispielsweise proportional zu dem Magnetfeldanteil B1+, der von diesem Sendespulenelement 3 erzeugt wird und proportional zu dem entsprechenden elektrischen Feld. Es kann ohne Beschränkung der Allgemeinheit angenommen werden, dass der Proportionalitätsfaktor größer als Null ist.
Da die Referenzebene, an der die Proportionalität gegeben ist nicht notwendigerweise bekannt ist, ist es ein Ziel eines Verfahrens zur Kalibrierung nach dem verbesserten Konzept einen komplexen Kalibrierungsfaktor α zu finden, sodass $U = α * U_{M,v} + (1 / α) * U_{M,r} \sim B 1 + \sim E$
Wobei U als Gesamtspannungswert bezeichnet wird und U_M,v dem an der Messstelle 5 messbaren Vorwärtsspannungswert entspricht sowie U_M,r dem an der Messstelle 5 messbaren Rückwärtsspannungswert. Ist der Kalibrierungsfaktor α bekannt, so kann der Gesamtspannungswert für jede gemessene Kombination von U_M,v und U_M,r berechnet werden. Da der Gesamtspannungswert dann proportional zu dem Magnetfeld B1+ beziehungsweise dem elektrischen Feld ist, kann der Gesamtspannungswert U zur Simulation der spezifischen Absorptionsrate eines Objekts, das mit der Magnetresonanzvorrichtung 1 untersucht wird, verwendet werden.
Um den Wert von α zu bestimmen, wird gemäß dem verbesserten Konzept beispielsweise eine Situation reproduziert, in der für ein gegebenes Sendespulenelement 3 das erzeugte Feld gleich Null ist, wobei U_M,v von Null verschieden ist, sodass $α * U_{M,v} + (1 / α) * U_{M,r} = 0,$
und $α= {(- U_{M,r} / U_{M,v})}^{1 / 2} .$
Mit anderen Worten wird eine Situation nachgestellt, bei der die durch das betrachtete Sendespulenelement erzeugten Felder verschwinden.
In 2 ist ein Ablaufdiagramm einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zum Abschätzen einer spezifischen Absorptionsrate nach dem verbesserten Konzept dargestellt, wobei das Verfahren eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens zur Kalibrierung der Magnetresonanzvorrichtung 1 beinhaltet, dass durch die Verfahrensschritte S1 bis S5 repräsentiert wird.
Das Verfahren wird im Folgenden für ein konkretes Sendespulenelement 3 beschrieben. Für alle übrigen Sendespulenelemente 3 kann das Verfahren analog durchgeführt werden. Das betrachtete Sendespulenelement 3 wird auch als erstes Sendespulenelement bezeichnet und die übrigen Sendespulenelemente 3 werden auch als zweite Sendespulenelemente bezeichnet.
Im Schritt S1 wird mittels der Abstimmvorrichtung der Magnetresonanzvorrichtung 1 das erste Sendespulenelement 3 verstimmt und die zweiten Sendespulenelemente 3 werden jeweils resonant abgestimmt. In diesem Zustand wird ein MR-Datensatz akquiriert, wobei wenigstens eins der zweiten Sendespulenelemente 3 aktiv getrieben wird. Der MR-Datensatz beinhaltet dann keine Signale, die durch das erste Sendespulenelement 3 erzeugt wurden, da es verstimmt war.
Im Schritt S2 werden nun alle Sendespulenelemente 3, also das erste Sendespulenelement 3 und die zweiten Sendespulenelemente 3, resonant abgestimmt und die bezüglich S1 beschriebene Messung wird mehrmals wiederholt. Da nun alle Sendespulenelemente 3 resonant abgestimmt sind, erzeugt das erste Sendespulenelement 3 in dieser Situation auch dann ein Feld, wenn es nicht aktiv getrieben wird, da es mit wenigstens einem der zweiten Sendespulenelemente 3 gekoppelt ist. In jeder Iteration wird im Schritt S3 ein entsprechender weiterer MR-Datensatz erzeugt und mit dem MR-Datensatz aus Schritt S1 verglichen. Stimmen diese im Rahmen vorgegebener Toleranzen nicht überein, wird der Vorwärtsspannungswert des ersten Sendespulenelements 3 angepasst und Schritt S2 wird wiederholt. Diese iterativen Schritte werden durchgeführt, bis der MR-Datensatz aus Schritt S1 reproduziert wird. Ist dies der Fall, erzeugt das erste Sendespulenelement 3 kein Feld, obwohl der Vorwärtsspannungswert ungleich Null ist. Das erste Sendespulenelement 3 wurde also in einen vollständig entkoppelten Zustand versetzt.
In dieser Situation werden dann in Schritt S4 mittels der Messvorrichtung 4 der Vorwärtsspannungswert und der Rückwärtsspannungswert beispielsweise an der Messstelle 5 gemessen und in Schritt S5 kann basierend auf den gemessenen Spannungswerten der Kalibrierungsfaktor α gemäß der obenstehenden Gleichung bestimmt werden.
In derselben Weise können die entsprechenden Kalibrierungsfaktoren für alle weiteren Sendespulenelemente 3 bestimmt werden.
Wird nun das Objekt anhand der Magnetresonanzvorrichtung 1 untersucht, so können in Schritt S6 während des Applizierens eines entsprechenden Anregungspulses die jeweiligen Vorwärtsspannungswerte und die jeweiligen Rückwärtsspannungswerte an der Messstelle 5 mittels der Messvorrichtung 4 für jedes der Sendespulenelemente 3 gemessen werden und, da die Kalibrierungsfaktoren α bekannt sind, kann dadurch der jeweilige Gesamtspannungswert errechnet werden.
In Schritt S7 werden die Gesamtspannungswerte dann mittels der Recheneinheit einem vorgegebenen Simulationsmodell als Eingangsgrößen übergeben, die basierend darauf eine lokale spezifische Absorptionsrate in einem Zielbereich des Objekts berechnen. Dazu können bekannte Simulationsmodelle verwendet werden. Es sind beispielsweise kommerzielle Softwareprodukte für die elektromagnetische Simulationen bekannt, mit denen einmalig für jedes Sendespulenelement die spezifische Absorptionsrate simuliert werden kann. Das Simulationsmodell als solches ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung zielt vielmehr darauf ab, möglichst gut geeignete Eingangsgrößen zur Verfügung zu stellen, um die Abschätzung der spezifischen Absorptionsrate auf diesem Weg zu verbessern.
In 3 ist ein Ablaufdiagramm einer weiteren beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zum Abschätzen einer spezifischen Absorptionsrate nach dem verbesserten Konzept dargestellt, wobei auch hier die Schritte S1' bis S5' einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Kalibrieren der Magnetresonanzvorrichtung 1 nach dem verbesserten Konzept entsprechen.
In Schritt S1' wird für jedes Sendespulenelement 3 ein entsprechender MR-Datensatz erzeugt, wobei für jeden der so erzeugten MR-Datensätze genau ein Sendespulenelement 3 verstimmt wird und alle anderen Sendespulenelemente 3 resonant abgestimmt und aktiv getrieben sind.
Im Schritt S2' wird wiederum für jedes Sendespulenelement 3 ein weiterer MR-Datensatz erzeugt, wobei dieses Mal jeweils alle Sendespulenelemente 3 resonant abgestimmt sind, jedoch für jeden der weiteren MR-Datensätze nur genau eines der Sendespulenelemente 3 aktiv getrieben wird. In alternativen Ausführungen kann dieselbe Information erhalten werden, indem man linear unabhängige Ansteuerungen aufgenommen werden und dann auf die Einzelkanalansteuerung zurückgerechnet wird.
Um für eines der Sendespulenelemente 3 den Kalibrierungsfaktor α zu bestimmen, wird nun in Schritt S3' mittels der Recheneinheit das folgende lineare Gleichungssystem gelöst: $D 1 = M * V .$
Dabei entspricht D1 einem Vektor, der beispielsweise die MR-Signalintensitäten für jedes betrachtete Voxel desjenigen MR-Datensatzes aus Schritt S1' beinhaltet, bei dessen Erzeugung das betrachtete Sendespulenelement 3 verstimmt war. M entspricht einer Matrix, deren Spalten beispielsweise Vektoren mit MR-Signalintensitäten für jedes betrachtete Voxel der MR-Datensätze aus Schritt S2' beinhalten. V entspricht dem gesuchten unbekannten Vektor. Die Einträge des Vektors V sind dabei per Konstruktion gegeben durch die jeweiligen Vorwärtsspannungswerte der einzelnen Sendespulenelemente 3.
Nachdem das lineare Gleichungssystem gelöst ist, kann in Schritt S4' auch der Rückwärtsspannungswert für das betrachtete Sendespulenelement 3 gemessen oder basierend auf einer Streumatrix berechnet werden, sodass der jeweilige Kalibrierungsfaktor α in Schritt S5' wie oben beschrieben berechnet werden kann. In derselben Weise kann dies für alle übrigen Sendespulenelemente 3 erfolgen.
Die Schritte S6 und S7 entsprechen denjenigen, die bezüglich 3 beschrieben wurden.
Das Verfahren kann in verschiedenen Ausführungsformen weiter vereinfacht werden. Beispielsweise ist es nicht notwendig, für jeden MR-Datensatz ein volles MR-Bild zu erzeugen. Es ist im Allgemeinen ausreichend, genügend Daten zu ermitteln, um das lineare Gleichungssystem lösen zu können. Dies kann bereits mit wenigen Linien im k-Raum oder beispielsweise anhand eines einzelnen FID möglich sein. Außerdem können die Möglichkeiten zur räumlichen Codierung der Erfassungsvorrichtung ebenfalls genutzt werden, um weitere Informationen über die Feldverteilung zu erhalten.
Es ist außerdem nicht notwendigerweise erforderlich, den Vorwärtsspannungswert und den Rückwärtsspannungswert stets zu messen, da der Vorwärtsspannungswert aus den bekannten Systemeigenschaften gegebenenfalls auch vorhergesagt werden kann. Der Rückwärtsspannungswert kann gegebenenfalls von dem Vorwärtsspannungswert basierend auf einer vorab bestimmten Streumatrix bestimmt werden.
Die MR-Datensätze können unterschiedlichster Art sein. Die MR-Datensätze können beispielsweise anhand von Gradientenspinechoverfahren, GSE oder Echoplanarverfahren, EPI, erfasst werden oder es kann sich um B1-Maps handeln. Im Allgemeinen können alle von MR-Signalen abhängigen Daten verwendet werden, die eine signifikante Abhängigkeit von den angelegten Anregungsfeldern aufweisen.
Wie insbesondere hinsichtlich der Figuren beschrieben, wird durch das verbesserte Konzept eine Möglichkeit angegeben, Eingangsgrößen für Simulationsmodelle zum Abschätzen der spezifischen Absorptionsrate zur erzeugen, die eine genauere Abschätzung ermöglichen. In verschiedenen Ausführungsformen werden dazu die Messungen am Richtkoppler direkt angepasst, sodass Annahmen über die Sendespulenelemente oder Vergleichsmessungen entfallen können. Indem die Felder quasi direkt gemessen werden, können die damit verbundenen Unsicherheiten vermieden werden.

Claims

Verfahren zur Kalibrierung einer Magnetresonanzvorrichtung (1) mit einer Sendevorrichtung zum Erzeugen eines Anregungsfeldes, die ein erstes Sendespulenelement (3) und wenigstens ein zweites Sendespulenelement (3) beinhaltet, wobei das erste Sendespulenelement (3) mit dem wenigstens einen zweiten Sendespulenelement (3) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass - für eine erste Akquisitionsphase das erste Sendespulenelement (3) verstimmt wird und das wenigstens eine zweite Sendespulenelement (3) abgestimmt wird; - während der ersten Akquisitionsphase ein MR-Datensatz unter Verwendung der Sendevorrichtung akquiriert wird; - für eine zweite Akquisitionsphase das erste Sendespulenelement (3) und das wenigstens eine zweite Sendespulenelement (3) abgestimmt werden; - während der zweiten Akquisitionsphase unter Verwendung der Sendevorrichtung wenigstens ein weiterer MR-Datensatz akquiriert wird; und - mittels einer Recheneinheit (7) basierend auf dem MR-Datensatz und dem wenigstens einen weiteren MR-Datensatz ein Kalibrierungsfaktor zum Berechnen eines Gesamtspannungswerts an einem Einspeisepunkt (6) des ersten Sendespulenelements (3) aus Spannungswerten, die an einer Messstelle (5) einer elektrischen Versorgungsleitung (8) des ersten Sendespulenelements (3) messbar sind, bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Akquirieren des MR-Datensatzes jedes des wenigstens einen zweiten Sendespulenelements (3) aktiv getrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass - die zweite Akquisitionsphase einen dem ersten Sendespulenelement (3) zugeordneten Akquisitionsschritt enthält; - während des dem ersten Sendespulenelement (3) zugeordneten Akquisitionsschritts ein weiterer MR-Datensatz des wenigstens einen weiteren MR-Datensatzes akquiriert wird, wobei das erste Sendespulenelement (3) aktiv getrieben wird und keines des wenigstens einen zweiten Sendespulenelements (3) aktiv getrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass - die zweite Akquisitionsphase für jedes des wenigstens einen zweiten Sendespulenelements (3) einen dem jeweiligen zweiten Sendespulenelement (3) zugeordneten Akquisitionsschritt enthält; und - während des dem jeweiligen zweiten Sendespulenelement (3) zugeordneten Akquisitionsschritts ein jeweiliger weiterer MR-Datensatz des wenigstens einen weiteren MR-Datensatzes akquiriert wird, wobei das jeweilige zweite Sendespulenelement (3) aktiv getrieben wird und kein weiteres des wenigstens einen zweiten Sendespulenelements (3) aktiv getrieben wird und das erste Sendespulenelements (3) nicht aktiv getrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Akquirieren des MR-Datensatzes eines des wenigstens einen zweiten Sendespulenelements (3) aktiv getrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass während der zweiten Akquisitionsphase das erste Sendespulenelement (3) aktiv getrieben wird, wobei eine Einspeiseleistung iterativ verändert wird, bis der MR-Datensatz durch einen weiteren MR-Datensatz des wenigstens einen weiteren MR-Datensatzes reproduziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungswerte, die an der Messstelle (5) messbar sind einen Vorwärtsspannungswert eines vorwärtslaufenden Signalanteils an der Messstelle (5) und einen Rückwärtsspannungswert eines rückwärtslaufenden Signalanteils an der Messstelle (5) beinhalten.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtspannungswert durch den Vorwärtsspannungswert, den Rückwärtsspannungswert und den Kalibrierungsfaktor gegeben ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtspannungswert durch den Zusammenhang U ~ α*U_M,v + (1/ α)*U_M,r gegeben ist, wobei U den Gesamtspannungswert bezeichnet, α den Kalibrierungsfaktor bezeichnet, U_M,v den Spannungswert des vorwärtslaufenden Signalanteils an der Messstelle (5) bezeichnet und U_M,r den Spannungswert des rückwärtslaufenden Signalanteils an der Messstelle (5) bezeichnet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorwärtsspannungswert mittels der Recheneinheit (7) basierend auf dem MR-Datensatz und dem wenigstens einen weiteren MR-Datensatz bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass - der Rückwärtsspannungswert mittels der Recheneinheit (7) basierend auf dem bestimmten Vorwärtsspannungswert und einer vorgegebenen Streumatrix bestimmt wird; oder - zum Bestimmen des Rückwärtsspannungswerts das erste Sendespulenelement (3) entsprechend dem bestimmten Vorwärtsspannungswert aktiv getrieben wird und der Rückwärtsspannungswert an der Messstelle (5) gemessen wird.
Verfahren zum Abschätzen einer spezifischen Absorptionsrate für ein zu untersuchendes Objekt bei einer Untersuchung mit einer Magnetresonanzvorrichtung (1) mit einer Sendevorrichtung zum Erzeugen eines Anregungsfeldes, die ein erstes Sendespulenelement (3) und wenigstens ein zweites Sendespulenelement (3) beinhaltet, wobei das erste Sendespulenelement (3) mit dem wenigstens einen zweiten Sendespulenelement (3) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass - ein Verfahren zur Kalibrierung einer Magnetresonanzvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchgeführt wird; - mittels der Sendevorrichtung ein Anregungspuls auf das Objekt appliziert wird; - während des Applizierens des Anregungspulses die an der Messstelle (5) messbaren Spannungswerte gemessen werden; - mittels der Recheneinheit (7) basierend auf den gemessenen Spannungswerten und dem Kalibrierungsfaktor der Gesamtspannungswert bestimmt wird; und - der bestimmte Gesamtspannungswert mittels der Recheneinheit (7) als Eingangsgröße für ein vorgegebenes Simulationsmodell zum Abschätzen der spezifischen Absorptionsrate verwendet wird.
Magnetresonanzvorrichtung aufweisend eine Sendevorrichtung, die ein erstes Sendespulenelement (3) und wenigstens ein zweites Sendespulenelement (3) beinhaltet, wobei das erste Sendespulenelement (3) mit dem wenigstens einen zweiten Sendespulenelement (3) gekoppelt ist und die Sendevorrichtung dazu eingerichtet ist, einen Anregungspuls auf ein zu untersuchendes Objekt zu applizieren, dadurch gekennzeichnet, dass - die Magnetresonanzvorrichtung (1) eine Messvorrichtung (4) aufweist, die dazu eingerichtet ist, während des Applizierens des Anregungspulses Spannungswerte an einer Messstelle (5) einer elektrischen Versorgungsleitung (8) für das erste Sendespulenelement (3) zu messen; - die Magnetresonanzvorrichtung (1) eine Recheneinheit (7) aufweist, die dazu eingerichtet ist, basierend auf den gemessenen Spannungswerten und einem vorgegebenen Kalibrierungsfaktor einen Gesamtspannungswert an einem Einspeisepunkt (6) des ersten Sendespulenelements (3) zu bestimmen; und - die Recheneinheit (7) dazu eingerichtet ist, den Gesamtspannungswert als Eingangsgröße für ein vorgegebenes Simulationsmodell zu verwenden, um eine spezifische Absorptionsrate für das Objekt zu bestimmen.
Magnetresonanzvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass - die Messvorrichtung (4) einen Richtkoppler aufweist, der derart an der Versorgungsleitung (8) angeordnet ist, um einen vorwärtslaufenden Signalanteil an der Messstelle (5) von einem rückwärtslaufenden Signalanteil an der Messstelle (5) zu separieren; - die Messvorrichtung (4) ein Messgerät enthält, das dazu eingerichtet ist, einen Vorwärtsspannungswert des vorwärtslaufenden Signalanteils und einen Rückwärtsspannungswert des rückwärtslaufenden Signalanteils zu messen, um die Spannungswerte an der Messstelle (5) zu messen.
Computerprogrammprodukt mit Befehlen, die bei Ausführung durch eine Magnetresonanzvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 13 oder 14 die Magnetresonanzvorrichtung (1) dazu veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen.