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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Magnetresonanzvorrichtung, eine Magnetresonanzvorrichtung und ein Computerprogrammprodukt.
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In der Medizintechnik zeichnet sich die Bildgebung mittels Magnetresonanz (MR), auch Magnetresonanztomographie (MRT, engl. Magnetic Resonance Imaging, MRI) genannt, durch hohe Weichteilkontraste aus. Hierbei werden mit Hilfe einer Magnetresonanzvorrichtung hochfrequente (HF, engl. radiofrequency, RF) Anregungspulse zur Erzeugung eines HF-Feldes (auch B1-Feld genannt) und Gradientenpulse zur Erzeugung eines magnetischen Feldgradienten in einen Untersuchungsbereich eingestrahlt, in dem sich ein Untersuchungsobjekt befindet. Das Untersuchungsobjekt kann beispielsweise ein Patient sein. Dadurch werden im Untersuchungsobjekt ortskodierte Echosignale ausgelöst, die oftmals auch Magnetresonanzsignale genannt werden. Die Magnetresonanzsignale werden als Messdaten von der Magnetresonanzvorrichtung empfangen und zur Rekonstruktion von Magnetresonanzabbildungen verwendet.
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Oftmals werden zur Anregung oder Präparation meist (> 99%) mehr oder weniger statische HF-Pulse verwendet, z.B. sogenannte Sinc-Pulse, die sich für eine Messung nur in Phase, Frequenz, Bandweite und Amplitude unterscheiden.
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Neben diesen Pulsen gibt es auch die sogenannten dynamischen Pulse, insbesondere Mehrkanal- bzw. pTx-Pulse, die sich an bestimmte B0-, B1-Verteilungen und/oder Zielzustände im Ortsraum anpassen. Beispielsweise können pTx-Pulse so designt werden, dass sie für eine gleichmäßige B1-Verteilung im Messvolumen oder für ein gezieltes Anregen von Muster im Untersuchungsobjekt sorgen.
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Jedoch kann die Vorbereitung von dynamischen Pulsen eine recht lange Zeitdauer in Anspruch nehmen. Zum einen werden üblicherweise zusätzliche Messungen durchgeführt, wie beispielsweise die Messung von B1- und/oder B0-Feldkarten (oftmals einige Sekunden dauernd), und zum anderen benötigt die Berechnung der Pulse eine gewisse Rechenzeit, die zur Messzeit der eigentlichen Hauptmessung hinzukommt.
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Als Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann angesehen werden, die Messzeit bei Magnetresonanzmessungen mit dynamischen Pulsen zu reduzieren. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Demnach wird ein Verfahren zum Betrieb einer Magnetresonanzvorrichtung vorgeschlagen. Dabei wird eine Vormessung mittels der Magnetresonanzvorrichtung durchgeführt, wobei das Durchführen der Vormessung ein Erfassen von Vormessdaten des Untersuchungsobjekts umfasst. Die Vormessdaten werden ausgewertet, um eine Auswertungsinformation zu ermitteln. Anhand der Auswertungsinformation wird bestimmt, ob eine Messung einer B1-Feldkarte durchzuführen ist. Vorteilhafterweise kann verneinendenfalls auf eine (zeitaufwändige) Messung einer B1-Feldkarte verzichtet werden.
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Demgegenüber wird gemäß dem Stand der Technik insbesondere bei (Haupt)Messungen, in denen ein dynamischer Puls verwendet werden soll, standardmäßig eine B1-Feldkarte gemessen. Gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren wird vor einer möglichen Messung einer B1-Feldkarte dagegen untersucht, ob diese tatsächlich benötigt wird, um bestenfalls auf sie zu verzichten, um Zeit zu sparen. Diese Entscheidung wird auf Grundlage der Vormessdaten getroffen.
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Eine B1-Feldkarte (engl. B1 field map), oder kurz: B1-Karte (engl. B1 map) ist vorzugsweise eine, insbesondere räumliche, Repräsentation eines B1-Feldes. Vorzugsweise deckt die B1-Feldkarte den räumlichen Bereich ab, aus dem in einer Hauptmessung Magnetresonanzsignale erfasst werden.
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Vormessdaten sind insbesondere Daten, die vor einer Hauptmessung erfasst werden. Die Hauptmessung ist vorzugsweise geeignet, diagnostisch auswertbare und/oder bildgebende Magnetresonanzsignale zu erfassen. Insbesondere beschreiben die Vormessdaten zumindest einen Teil des Untersuchungsobjekts und/oder bilden es ab. Vorzugsweise werden aus den in der Hauptmessung erfassten Magnetresonanzsignale eine oder mehrere Magnetresonanzabbildungen erzeugt.
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Vormessdaten können beispielsweise umfassen:
- • Daten zur Lokalisierung eines Untersuchungsobjekts innerhalb der Magnetresonanzvorrichtung, sogenannte Localizer-Daten, und/oder
- • Daten zur, insbesondere automatischen, Ausrichtung von Messbereichen, z.B. einer Messschicht und/oder eines Messvolumens relativ zum Untersuchungsobjekt, für eine Hauptmessung, sogenannte AutoAlign-Daten, und/oder
- • Daten zur Bestimmung einer Ausleuchtung einer Hochfrequenzantennenanordnung, insbesondere einer Empfindlichkeit ihrer Sende- und/oder Empfangsspulen, der Magnetresonanzvorrichtung, sogenannte Spulenempfindlichkeits-Daten und/oder
- • Daten zur Abstimmung der Magnetresonanzvorrichtung, insbesondere der Hochfrequenzantennenanordnung, auf die Resonanzfrequenz des magnetischen Hauptfeldes (Larmor-Frequenz), sogenannte Frequenzjustage-Daten, und/oder
- • Daten zur Homogenisierung des B0-Feldes, sogenannte B0-Shimmung-Daten.
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Geeignete Vormessdaten zum Ermitteln der Auswertungsinformation durch Auswerten der Vormessdaten sind insbesondere Localizer-Daten und/oder AutoAlign-Daten und/oder Spulenempfindlichkeits-Daten. Vorteilhafterweise weisen AutoAlign-Daten einen definierten (Bild-)Kontrast auf und das Protokoll zur Aufnahme der AutoAlign-Daten kann von einem Bedienpersonal der Magnetresonanzvorrichtung nicht verändert werden. Dadurch können die Vermessdaten vorteilhafterweise besonders reproduzierbar erfasst werden.
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Insbesondere sind die Vormessdaten zum Ermitteln der Auswertungsinformation geeignet, daraus anatomische Eigenschaften des Untersuchungsobjekts zu ermitteln. Insbesondere sind die Vormessdaten zum Ermitteln der Auswertungsinformation geeignet, Vergleichsbereiche zu ermitteln, wobei den Vergleichsbereichen zuordbare Vormessdaten eine Abschätzung eines räumlichen Verlaufs eines B1-Feldes ermöglichen. Beispielsweise können in den Vergleichsbereichen Pixel und/oder Voxel einer Magnetresonanzabbildung liegen, die aus den Vormessdaten berechnet werden können und/oder den Vormessdaten entsprechen.
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Die Vormessdaten können insbesondere aus während der Vormessung erfassten Magnetresonanzsignalen ermittelte Bilddaten umfassen. Vorzugsweise umfassen die Vormessdaten ein, insbesondere zweidimensionales, Magnitudenbild. Vorteilhafterweise können damit anatomische Eigenschaften des Untersuchungsobjekts besonders gut ermittelt werden.
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Vorteilhafterweise ist die räumliche Auflösung der Vormessdaten ähnlich, insbesondere identisch, mit etwaigen während der Hauptmessung erfassten Hauptmessdaten. Vorteilhafterweise sind die Vormessdaten möglichst reproduzierbar. Vorteilhafterweise wird zum Erfassen der Vormessdaten ein festes und/oder unverändertes Protokoll verwendet. Dadurch kann die Notwendigkeit einer B1-Feldkartenerfassung für die Hauptmessung besonders zuverlässig bestimmt werden.
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Das Auswerten der Vormessdaten kann insbesondere eine Analyse der Vormessdaten umfassen. Das Auswerten der Vormessdaten und/oder das Ermitteln der Auswertungsinformation und/oder das Bestimmen, ob eine Messung einer B1-Feldkarte durchzuführen ist, anhand der Auswertungsinformation kann insbesondere mittels einer Systemsteuereinheit der Magnetresonanzvorrichtung durchgeführt werden. Die Systemsteuereinheit kann insbesondere einen oder mehrere Prozessoren und/oder ein oder mehrere Speichermodule umfassen.
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Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner ein Festlegen, dass eine nach der Vormessung durchzuführende Hauptmessung eine Messung des Untersuchungsobjekts mittels zumindest eines dynamischen Pulses umfasst. Gerade für das Bestimmen des zumindest einen dynamischen Pulses können die Eigenschaften des B1-Feldes besonders wichtig sein. Insbesondere bei Vorliegen eines B1-Feldes mit hoher Inhomogenität kann die Berücksichtigung dieser Inhomogenität bei dem Bestimmen des zumindest einen dynamischen Pulses besonders vorteilhaft sein. Dagegen kann bei Vorliegen eines B1-Feldes mit geringer Inhomogenität bei dem Bestimmen des zumindest einen dynamischen Pulses diese Inhomogenität vernachlässigt werden.
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Als dynamischer Puls kann insbesondere ein HF-Sendepuls angesehen werden, dessen Phase und/oder Amplitude sich im zeitlichen Verlauf des Pulses ändert, während mittels einer Gradientenspuleneinheit der Magnetresonanzvorrichtung eine, insbesondere vorbestimmte, Gradiententrajektorie abgetastet wird. Insbesondere erfolgt die Abtastung der Gradiententrajektorie zeitlich mit der Variation von Phase und/oder Amplitude des HF-Sendepulses.
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Es ist auch denkbar, die Gesamtheit aus HF-Sendepuls und Gradiententrajektorie als dynamischen Puls zu betrachten. Dann wäre der HF-Sendepuls ein Teil des dynamischen Pulses.
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„pTx“ steht hierbei für „paralleles Senden“, engl. „parallel transmission“. Ein pTx-Puls kann mehrere Teilpulse umfassen, die parallel, insbesondere gleichzeitig, durch jeweils eine Sendespule einer Hochfrequenzantenneneinheit der Magnetresonanzvorrichtung gesendet werden. Jeder Sendespule kann wiederum ein Sendekanal zugeordnet werden. Dabei können sich die Teilpulse insbesondere in ihrer Form und/oder Amplitude und/oder Phase unterscheiden. Ferner können die Teilpulse eine zeitliche Verzögerung zueinander aufweisen. Beispielsweise setzt sich ein emittierbarer HF-Sendepuls aus mehreren Teilpulsen zusammen, die voneinander abweichen und jeweils durch eine Sendespule einer mehrkanaligen Sendespulenanordnung der Hochfrequenzantenneneinheit gesendet werden können. Vorzugsweise sind zumindest ein Teil der mehreren Teilpulse, insbesondere alle Teilpulse, dynamische Pulse.
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Durch einen dynamischen Puls kann vorteilhafterweise das dadurch erzeugte B1-Feld präziser kontrolliert werden; eine solche Kontrolle kann insbesondere vorteilhaft sein bei Anwendungen mit reduziertem Sichtfeld, geformten Sättigungsbändern oder zur Reduktion der spezifischen Absorptionsrate (engl. specific absorption rate, SAR). Insbesondere können mit einem pTx-Puls Magnetfeldinhomogenitäten ausgeglichen werden (beispielsweise im Rahmen eines „HF-Shimming“), das vor allem bei höheren Feldstärken des Hauptmagnetfelds ab 7 Tesla besonders vorteilhaft sein kann.
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Bei einem Senden eines dynamischen Pulses, insbesondere eines pTx-Pulses, lässt sich vorteilhafterweise eine vorbestimmte räumliche Verteilung der Anregung als zusätzlicher Freiheitsgrad durch Interferenz der Signale der Mehrzahl an Sendekanälen über eine Mehrzahl an Sendespulen der Hochfrequenzantenneneinheit erzielen, die beim Bestimmen des dynamischen Pulses beispielsweise durch Variation von Phase und Amplitude eingestellt wird.
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Die zumindest eine Form und/oder Amplitude und/oder Phase des HF-Sendepulses bzw. eines Teilpulses kann beispielsweise einer Form und/oder Amplitude und/oder Phase eines Spannungspulses, der an die jeweilige Sendespule angelegt wird, und/oder eines Strompulses, der durch die Sendespule fließt, entsprechen.
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Die zumindest eine Form und/oder Amplitude und/oder Phase des Gradientenpulses kann beispielsweise einer Form und/oder Amplitude und/oder Phase eines Spannungspulses, der an die Gradientenspuleneinheit angelegt wird, und/oder eines Strompulses, der durch die Gradientenspuleneinheit fließt, entsprechen.
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Vorzugsweise weist die Magnetresonanzvorrichtung eine Hauptmagneten zu einem Erzeugen eines Hauptmagnetfelds auf, wobei die Feldstärke des Hauptmagnetfeldes weniger als 3 Tesla, insbesondere weniger als 2 Tesla beträgt. Gerade bei solchen niedrigen Feldstärken kann das vorgeschlagene Verfahren zum Betrieb der Magnetresonanzvorrichtung besonders effektiv eingesetzt werden, weil die dort auftretenden B1-Effekte oftmals so langwellig sind, dass eine Messung einer B1-Karte nicht unbedingt notwendig ist.
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Falls eine Messung einer B1-Feldkarte durchzuführen ist, umfasst das Verfahren vorzugsweise ein Durchführen einer Messung einer B1-Feldkarte mittels der Magnetresonanzvorrichtung, ein Bestimmen des zumindest einen dynamischen Pulses unter Berücksichtigung der B1-Feldkarte und ein Durchführen der Hauptmessung des Untersuchungsobjekts mittels der Magnetresonanzvorrichtung unter Verwendung von dem zumindest einen dynamischen Puls.
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Vorzugsweise decken die Vormessdaten ein Sichtfeld der Vormessung ab, wobei das Auswerten der Vormessdaten ein Ermitteln von Signalintensitätsschwankungen innerhalb des Sichtfeldes der Vormessung umfasst.
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Unter dem Sichtfeld (engl. field of view, FOV) kann insbesondere ein zu messender Bildbereich verstanden werden. Der zu messende Bildbereich kann beispielsweise quadratisch ein. Die Größe des Sichtfeldes kann beispielsweise in „mm × mm“ ausgedrückt werden. Je kleiner das Sichtfeld, umso höher ist üblicherweise die räumliche Auflösung, wenn bei gleicher Matrixgröße die Voxel kleiner werden (Pixelgröße = FOV/Matrix). Kleinere Voxel beinhalten normalerweise jedoch weniger Signal.
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Die Ermittlung der Signalintensitätsschwankungen kann beispielsweise mithilfe eines Filters und/oder Schwellwertes erfolgen. Je größer die Signalintensitätsschwankungen, umso größer ist üblicherweise der Nutzen, der aus einer Messung einer B1-Feldkarte erwächst, insbesondere bei einem Bestimmen eines dynamischen Pulses.
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Vorzugsweise ist eine Messung einer B1-Feldkarte durchzuführen ist, wenn die Signalintensitätsschwankungen ein vorgegebenes Maß überschreitet. Dieses Maß kann insbesondere abhängig von einer Verteilung, insbesondere einer Dichte und/oder Häufigkeit und/oder einer Periodizität, und/oder einer Stärke Signalintensitätsschwankungen sein.
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Vorzugsweise umfasst das Auswerten der Vormessdaten einen Vergleich von Signalintensitäten in Vergleichsbereichen, insbesondere Bildbereichen, mit vergleichbarer Struktur und/oder stofflicher Zusammensetzung, insbesondere mit gleichen Stoffen, innerhalb des Untersuchungsobjekts. Insbesondere wird die Homogenität der Signalintensität in den Vergleichsbereichen verglichen. Beispielsweise können gleiche Stoffe in den Vergleichsbereichen Fett, Muskelgewebe und/oder Liquor sein.
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Die Vergleichsbereiche können insbesondere dadurch gekennzeichnet sein, dass in ihnen Signalinformationen wie Mittelwerte mit verglichen werden können. Dabei ist ein Bereich einer Mittelung vorzugsweise klein gegenüber üblichen B1-Effekten sind. Beispielsweise weist ein solcher Bereich eine maximale Ausdehnung von 2x2 cm auf.
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Insbesondere bei niedrigen Feldstärken des Hauptmagnetfeldes der Magnetresonanzvorrichtung erstrecken sich die die B1-Effekte üblicherweise über einen größeren Bildbereich.
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Insbesondere können die Vergleichsbereiche durch eine Segmentierung eines aus den Vormessdaten berechneten Bildes bestimmt werden. Insbesondere können die Vergleichsbereiche mittels einer Mustererkennung und/oder Landmarkenerkennung bestimmt werden.
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Beispielsweise kann ein Vergleichsbereich eine Gehirnhälfte mit einer Hirnsubstanz sein. Ein solcher Vergleichsbereich kann beispielsweise anhand von Landmarken oder dem Identifizieren von Bereichen gleicher Stoffe (insbesondere mittels aus den Vormessdaten bestimmter Anatomieinformation) bestimmt werden.
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Das Auswerten der Vormessdaten kann insbesondere eine Mustererkennung und/oder Landmarkenerkennung umfassen, anhand derer Stoffe innerhalb des Untersuchungsobjekts zugeordnet werden.
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Vorzugsweise kann das das Auswerten der Vormessdaten ein Anwenden einer trainierten Funktion auf die Vormessdaten zur Erzeugung der Auswertungsinformation umfassen.
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Die trainierte Funktion kann insbesondere durch einen Machine-Learning-Algorithmus trainiert sein. Die trainierte Funktion kann insbesondere mittels Trainingsdaten trainiert sein, die geeignete Datenpaaren aus Trainings-Vormessdaten und Trainings-Entscheidungsdaten. Vorzugsweise umfassen die Trainings-Entscheidungsdaten eine Information, ob bei Vorliegen der zugehörigen Trainings-Vormessdaten eine Messung einer B1-Feldkarte durchzuführen ist.
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Falls eine Messung einer B1-Feldkarte nicht durchzuführen ist, umfasst das Verfahren vorzugsweise ein Bestimmen zumindest eines dynamischen Pulses (ohne dass vorher eine B1-Feldkarte gemessen wurde) und ein Durchführen der Hauptmessung des Untersuchungsobjekts mittels der Magnetresonanzvorrichtung unter Verwendung von dem zumindest einen dynamischen Puls.
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Vorteilhafterweise kann in diesem Fall auf die Messung der B1-Feldkarte verzichtet und so die Gesamtuntersuchungszeit des Untersuchungsobjekts reduziert werden.
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Falls eine Messung einer B1-Feldkarte nicht durchzuführen ist, umfasst das Verfahren insbesondere ein Bestimmen zumindest eines dynamischen Pulses unter Berücksichtigung der Auswertungsinformation und/oder einer aus den Vormessdaten ermittelten Feldinformation.
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Die aus den Vormessdaten ermittelten Feldinformation kann insbesondere eine anhand den Vormessdaten abgeschätzte B1-Feldverteilung umfassen. Statt einer eigens gemessenen B1-Feldkarte kann also eine abgeschätzte B1-Feldkarte zum Einsatz kommen.
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Beispielsweise kann die ermittelte Feldinformation eine homogene Feldverteilung sein, d.h. es wird eine homogene Feldverteilung angenommen.
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Vorzugsweise umfasst das Ermitteln der Feldinformation ein Anwenden einer trainierten auf die Vormessdaten zur Erzeugung der Feldinformation, insbesondere einer B1-Feldkarte.
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Die trainierte Funktion kann insbesondere durch einen Machine-Learning-Algorithmus trainiert sein. Die trainierte Funktion kann insbesondere mittels Trainingsdaten trainiert sein, die geeignete Datenpaaren aus Trainings-Vormessdaten und Trainings-Feldinformationen umfassen. Vorzugsweise umfasst eine Trainings-Feldinformation eine Tranings-B1-Feldkarte. Insbesondere wird die trainierte Funktion aus geeigneten Datenpaaren aus Vormessdaten und zugehörigen B1-Feldkarten trainiert.
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Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass die Vormessdaten Daten zumindest einer Probe umfassen, wobei die Auswertung der Vormessdaten eine Auswertung von Signalintensitäten der zumindest einen Probe umfasst.
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Die zumindest eine Probe ist vorteilhafterweise MR-sichtbar, insbesondere anhand von Magnetresonanzsignalen detektierbar.
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Die zumindest eine Probe ist während der Vormessung vorzugsweise in einem Sichtfeld der Vormessung angeordnet. Die zumindest eine Probe ist beispielsweise in oder an einer Spule, insbesondere Lokalspule, der Magnetresonanzvorrichtung angeordnet.
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Ferner wird eine Magnetresonanzvorrichtung vorgeschlagen, die ausgebildet ist, ein vorangehend beschriebenes Verfahren auszuführen. Die Vorteile der vorgeschlagenen Magnetresonanzvorrichtung entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer Magnetresonanzvorrichtung, welche vorab im Detail ausgeführt sind. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen können ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände übertragen werden und umgekehrt.
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Ferner wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, das ein Programm umfasst und direkt in einen Speicher einer programmierbaren Systemsteuereinheit einer Magnetresonanzvorrichtung ladbar ist und Programmmittel, z.B. Bibliotheken und Hilfsfunktionen, aufweist, um ein vorgeschlagenes Verfahren zum Betrieb einer Magnetresonanzvorrichtung auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Systemsteuereinheit der Magnetresonanzvorrichtung ausgeführt wird. Das Computerprogrammprodukt kann dabei eine Software mit einen Quellcode, der noch kompiliert und gebunden oder der nur interpretiert werden muss, oder einen ausführbaren Softwarecode umfassen, der zur Ausführung nur noch in die Systemsteuereinheit zu laden ist. Durch das Computerprogrammprodukt kann das erfindungsgemäße Verfahren schnell, identisch wiederholbar und robust ausgeführt werden. Das Computerprogrammprodukt ist so konfiguriert, dass es mittels der Systemsteuereinheit die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführen kann. Die Systemsteuereinheit muss dabei jeweils die Voraussetzungen wie beispielsweise einen entsprechenden Arbeitsspeicher, eine entsprechende Grafikkarte oder eine entsprechende Logikeinheit aufweisen, so dass die jeweiligen Verfahrensschritte effizient ausgeführt werden können. Das Computerprogrammprodukt ist beispielsweise auf einem computerlesbaren Medium gespeichert oder auf einem Netzwerk oder Server hinterlegt, von wo es in den Prozessor einer lokalen Systemsteuereinheit geladen werden kann, der mit der Magnetresonanzvorrichtung direkt verbunden oder als Teil der Magnetresonanzvorrichtung ausgebildet sein kann. Weiterhin können Steuerinformationen des Computerprogrammprodukts auf einem elektronisch lesbaren Datenträger gespeichert sein.
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Die Steuerinformationen des elektronisch lesbaren Datenträgers können derart ausgestaltet sein, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Systemsteuereinheit einer Magnetresonanzvorrichtung ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführen. Beispiele für elektronische lesbare Datenträger sind eine DVD, ein Magnetband oder einen USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software, gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen von dem Datenträger gelesen und in eine Systemsteuereinheit der Magnetresonanzvorrichtung gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen der vorab beschriebenen Verfahren durchgeführt werden. So kann die Erfindung auch von dem besagten computerlesbaren Medium und/oder dem besagten elektronisch lesbaren Datenträger ausgehen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
- 1 eine Magnetresonanzvorrichtung in einer schematischen Darstellung,
- 2 ein Verfahren zum Betrieb einer Magnetresonanzvorrichtung,
- 3 eine Repräsentation von Vormessdaten.
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In 1 ist eine Magnetresonanzvorrichtung 10 schematisch dargestellt. Die Magnetresonanzvorrichtung 10 umfasst eine Magneteinheit 11, die einen Hauptmagneten 12 zu einem Erzeugen eines starken und insbesondere zeitlich konstanten Hauptmagnetfelds 13 aufweist. Zudem umfasst die Magnetresonanzvorrichtung 10 einen Patientenaufnahmebereich 14 zu einer Aufnahme eines Patienten 15. In der Nähe des Patienten 15 sind zwei Proben 26 angeordnet. Der Patientenaufnahmebereich 14 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist zylinderförmig ausgebildet und in einer Umfangsrichtung von der Magneteinheit 11 zylinderförmig umgeben. Grundsätzlich ist jedoch eine davon abweichende Ausbildung des Patientenaufnahmebereichs 14 jederzeit denkbar. Der Patient 15 kann mittels einer Patientenlagerungsvorrichtung 16 der Magnetresonanzvorrichtung 10 in den Patientenaufnahmebereich 14 geschoben werden. Die Patientenlagerungsvorrichtung 16 weist hierzu einen innerhalb des Patientenaufnahmebereichs 14 bewegbar ausgestalteten Patiententisch 17 auf.
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Die Magneteinheit 11 weist weiterhin eine Gradientenspuleneinheit 18 zu einer Erzeugung von Magnetfeldgradienten auf, die für eine Ortskodierung während einer Bildgebung verwendet werden. Die Gradientenspuleneinheit 18 wird mittels einer Gradientensteuereinheit 19 der Magnetresonanzvorrichtung 10 gesteuert. Die Magneteinheit 11 umfasst weiterhin eine Hochfrequenzantenneneinheit 20, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel als fest in die Magnetresonanzvorrichtung 10 integrierte Körperspule ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die Hochfrequenzantenneneinheit 20 mehrere Sendespulen auf, so dass die Magnetresonanzvorrichtung 10 ausgebildet ist, pTx-Pulse zu erzeugen.
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Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 wird von einer Hochfrequenzantennensteuereinheit 21 der Magnetresonanzvorrichtung 10 gesteuert und strahlt hochfrequente Magnetresonanzsequenzen in einen Untersuchungsraum ein, der im Wesentlichen von einem Patientenaufnahmebereich 14 der Magnetresonanzvorrichtung 10 gebildet ist. Dadurch stellt sich dem von dem Hauptmagneten 12 erzeugten Hauptmagnetfeld 13 eine Anregung von Atomkernen ein. Durch Relaxation der angeregten Atomkerne werden Magnetresonanzsignale erzeugt. Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 ist zum Empfang der Magnetresonanzsignale ausgebildet.
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Zu einer Steuerung des Hauptmagneten 12, der Gradientensteuereinheit 19 und zur Steuerung der Hochfrequenzantennensteuereinheit 21 weist die Magnetresonanzvorrichtung 10 eine Systemsteuereinheit 22 auf. Die Systemsteuereinheit 22 steuert zentral die Magnetresonanzvorrichtung 10, wie beispielsweise das Durchführen einer vorbestimmten bildgebenden Gradientenechosequenz. Zudem umfasst die Systemsteuereinheit 22 eine nicht näher dargestellte Auswerteeinheit zu einer Auswertung der Magnetresonanzsignale, die während der Magnetresonanzuntersuchung erfasst werden.
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Des Weiteren umfasst die Magnetresonanzvorrichtung 10 eine Benutzerschnittstelle 23, die mit der Systemsteuereinheit 22 verbunden ist. Steuerinformationen wie beispielsweise Bildgebungsparameter, sowie rekonstruierte Magnetresonanzabbildungen können auf einer Anzeigeeinheit 24, beispielsweise auf zumindest einem Monitor, der Benutzerschnittstelle 23 für ein medizinisches Bedienpersonal angezeigt werden. Weiterhin weist die Benutzerschnittstelle 23 eine Eingabeeinheit 25 auf, mittels der Informationen und/oder Parameter während eines Messvorgangs von dem medizinischen Bedienpersonal eingegeben werden können.
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In 2 ist ein Verfahren zum Betrieb der Magnetresonanzvorrichtung 10 dargestellt. In S10 wird festgelegt, dass nach einer Vormessung eine Hauptmessung des Patienten 15 durchgeführt wird, wobei bei der Hauptmessung zumindest ein dynamischer Puls, insbesondere pTx-Puls, eingesetzt wird.
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In S20 wird eine Vormessung mittels der Magnetresonanzvorrichtung 10 durchgeführt, wobei das Durchführen der Vormessung ein Erfassen von Vormessdaten des Patienten 15 umfasst.
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In S30 wird eine Auswertungsinformation ermittelt, indem die Vormessdaten ausgewertet werden.
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In S40 wird anhand der Auswertungsinformation ermittelt, ob eine Messung einer Bl-Feldkarte durchzuführen ist.
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Falls gemäß S40 keine Messung einer Bl-Feldkarte durchzuführen ist, wird in S50 zumindest ein dynamischer Puls bestimmt. In S60 wird die Hauptmessung des Patienten 15 mittels der Magnetresonanzvorrichtung 10 unter Verwendung des in S60 bestimmten zumindest einen dynamischen Pulses durchgeführt.
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Falls gemäß S40 eine Messung einer Bl-Feldkarte durchzuführen ist, wird in S70 eine Bl-Feldkarte mittels der Magnetresonanzvorrichtung 10 gemessen. Unter Berücksichtigung der in S70 gemessenen Bl-Feldkarte wird in S80 zumindest ein dynamischer Puls bestimmt. In S60 wird die Hauptmessung des Untersuchungsobjekts mittels der Magnetresonanzvorrichtung 10 unter Verwendung des in S80 bestimmen zumindest einen dynamischen Pulses durchgeführt.
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Das vorgeschlagene Verfahren, insbesondere S20, S30, und S40 ermöglichen es, die Notwendigkeit einer Bl-Feldkarte zur Vorbereitung eines dynamischen Pulses abzuschätzen; in vielen Fällen, insbesondere bei niedrigen Feldstärken des Hauptmagnetfelds 13 von beispielsweise 1.5 T oder weniger, kann damit auf eine tatsächliche Akquisition dieser Bl-Feldkarte verzichtet werden. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass für die genannte Abschätzung Daten aus in S20 bereits erfolgten Messungen in S30 ausgewertet werden. Die Auswertung in S30 kann durch geeignete Analyse dieser Daten auch direkt Rückschluss auf eine grobe B1-Feldverteilung gezogen werden, welche zur Berechnung gewisser Kategorien der dynamischen Pulse ausreichend sein kann.
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Die Vormessung in S20 steht vorzugsweise am Beginn einer MR-Untersuchung eines Patienten 15. Die Vormessung umfasst beispielsweise Messungen zur Frequenzjustage, Spulen-Ausleuchtung, Shim, usw. Immer noch im Rahmen der Vormessung, folgt danach erste bildgebende (jedoch nicht diagnostische) Messung meist eine Localizer-Messung oder eine AutoAlign-Messung, mit denen eine Übersicht des zu messenden Bereiches des Patienten 15 erstellt wird. Als Ergebnis der Vormessung liegen Vormessdaten vor.
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Zur Auswertung der Vormessdaten in S30 gibt es mehrere Möglichkeiten. Beispielsweise können über geeignete Filter und Schwellwerte Intensitätsschwankungen ausfindig machen, welche Rückschlüsse auf die vorliegende B1-Verteilung geben. Insbesondere je nach Schwere und Häufigkeit der Abweichungen kann entschieden werden, ob eine tatsächliche Akquisition einer Bl-Feldkarte notwendig ist oder ob beispielsweise eine homogene Näherung die Realität ausreichend gut wiedergibt. Dabei können beispielsweise Voruntersuchungen (wie der Localizer) dahingehend ausgewertet werden, dass die Signalintensitäten in Bereichen mit gleichen Stoffen verglichen werden, wie beispielsweise Bereiche mit Fett, Muskelgewebe oder Liquor etc. Dabei können insbesondere Verfahren zur Muster- und Landmarkenerkennungen (wie z.B. für AutoAlign) eingesetzt werden, anhand derer beispielsweise Stoffe im Patienten 15 zugeordnet werden können.
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Eine andere Möglichkeit zur Auswertung der Vormessdaten in S30 umfasst einen Einsatz einer trainierten Funktion, insbesondere eines neuronales Netzes. Die Funktion bzw. das Netz kann insbesondere durch geeignete Datenpaare aus Voraufnahmen und zugehörigen B1-Feldkarten trainiert werden, um im Anwendungsfall die Lokalizer- und/oder AutoAlign-Daten nach Notwendigkeit einer Erfassung einer Bl-Feldkarte zu klassifizieren; dazu kann insbesondere ein Klassifizierungs-Algorithmus (engl. classification algorithm) eingesetzt werden.
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Vor allem die Verwendung einer trainierten Funktion ermöglicht neben der Bereitstellung einer Grundlage für die Entscheidung in S40 auch ein Erstellen einer genäherten B1-Verteilung. Beispielsweise kann die trainierten Funktion durch eine geeignete Struktur und entsprechende Trainingsdaten eine Näherung der Bl-Feldkarte ermitteln, die in S50 eingesetzt werden kann; dazu kann insbesondere ein Regressions-Algorithmus (engl. regression algorithm) eingesetzt werden. Aber auch ohne Verwendung einer trainierten Funktion ist es denkbar, anhand der Vormessdaten eine Abschätzung für die B1-Verteilung, insbesondere aus einer Analyse der Intensitätsabweichungen, zu treffen.
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Gemäß einem weiteren möglichen Aspekt können MR-sichtbare Proben 25 im Umfeld des zu untersuchenden Objektes, also des Patienten 15, zu platziert werden (beispielsweise in einer in 1 nicht dargestellten Lokalspuke, die am Patienten 15 unmittelbar angeordnet werden kann) und die Signalintensität dieser Proben in den Vormessdaten, insbesondere in S30, auszuwerten.
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Anhand von 3 soll beispielhaft eine Auswertung von Vormessdaten in S30 dargestellt werden. Hierbei decken Vormessdaten ein Sichtfeld FOV der Vormessung aus S20 ab. Beim Auswerten der Vormessdaten in S30 werden Signalintensitätsschwankungen innerhalb des Sichtfeldes FOV der Vormessung ermittelt. Dargestellt ist schematisch ein Gehirn des Patienten 15 mit einer linken Gehirnhälfte und einer rechten Gehirnhälfte. Die zu den Gehirnhälften zugehörigen Bereiche A1 und A2 können beispielsweise mittels einer Mustererkennung und/oder Landmarkenerkennung ermittelt werden.
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Beim Auswerten der Vormessdaten in S30 werden von Signalintensitäten in Vergleichsbereichen des Patienten 15 mit vergleichbarer Struktur und/oder stofflicher Zusammensetzung verglichen. Die Bereiche A1 und A2 sind solche Vergleichsbereiche. Falls die Signalintensitätsschwankungen ein vorgegebenes Maß überschreiten, wird in S70 eine Bl-Feldkarte gemessen.
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Das Auswerten der in 3 dargestellten Vormessdaten kann auch mit Hilfe eines neuronalen Netzes erfolgen. Insbesondere kann eine trainierte Funktion auf die Vormessdaten angewendet werden, um die Auswertungsinformation in S30 zu erzeugen.
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Insbesondere dann, wenn gemäß S40 eine Messung einer B1-Feldkarte nicht durchzuführen ist, kann unter Berücksichtigung der Auswertungsinformation und/oder einer aus den Vormessdaten ermittelten Feldinformation in S50 zumindest ein dynamischer Puls erzeugt werden. Auch dabei zur Ermittlung der Feldinformation kann eine trainierte Funktion eingesetzt werden.
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Die durch die Abbildung gemäß 3 dargestellten Vormessdaten umfassen auch Daten zweier Proben 26 mit den zugehörigen Bereichen A3 und A4. Auch diese Bereiche A3 und A4 können als Vergleichsbereiche dienen. Die Auswertung der der Vormessdaten kann eine Auswertung von Signalintensitäten der Proben 26 in den zugehörigen Bereichen A3 und A4 umfassen.
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Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Verfahren sowie bei der dargestellten Magnetresonanzvorrichtung 10 lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass die betreffenden Komponenten aus mehreren zusammenwirkenden Teil-Komponenten bestehen, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.
