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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 wird typischerweise ein Patient in einem Untersuchungsraum einer MR-Vorrichtung positioniert. Während einer MR-Messung werden gemäß einem MR-Protokoll, insbesondere einer MR-Sequenz, üblicherweise mit Hilfe einer Hochfrequenzantenneneinheit einer MR-Vorrichtung hochfrequente (HF, engl. RF) Sendepulse in den Patienten eingestrahlt. Durch die erzeugten Sendepulse werden im Patienten Kernspins angeregt, wodurch durch Gradientenpulse ortskodierte MR-Signale ausgelöst werden. Die MR-Signale werden von der MR-Vorrichtung als MR-Daten empfangen und zur Rekonstruktion von MR-Abbildungen verwendet.
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Zum Betrieb der Hochfrequenzantenneneinheit umfasst die MR-Vorrichtung üblicherweise einen oder mehrere Hochfrequenzverstärker, die ein den Sendepuls beschreibendes Signal verstärken. Das durch den Hochfrequenzverstärker verstärkte Signal wird an eine oder mehrere Antennen der Hochfrequenzantenneneinheit übermittelt, so dass diese den gewünschten Sendepuls abstrahlen können. Üblicherweise ist ein solcher Hochfrequenzverstärker ausgebildet, eine bestimmte Menge an elektrischer Ladung, insbesondere in einem oder mehreren Kondensatoren, zu speichern und bei Bedarf, insbesondere bei Ausgabe eines Sendepulses durch die Hochfrequenzantenneneinheit, in kurzer Zeit abzurufen. Der Hochfrequenzverstärker ist jedoch insbesondere hinsichtlich seiner Ausgabeleistung limitiert, d.h. bei Anwendung einer MR-Sequenz stellt die verfügbare Ausgabeleistung eine einzuhaltende Randbedingung dar, die abhängig von der MR-Vorrichtung, insbesondere von der Beschaffenheit der MR-Vorrichtung, ist.
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Durch Absorption der Sendepulse im Körper des Patienten wird Energie, insbesondere Wärmeenergie, in den Körper des Patienten eingebracht. Die spezifische Absorptionsrate (SAR) darf vorgegebene Grenzwerte nicht übersteigen, um die Sicherheit des Patienten nicht zu gefährden. Somit stellt die spezifische Absorptionsrate bei Anwendung einer MR-Sequenz eine einzuhaltende Randbedingung dar, die abhängig vom Patienten ist.
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Darüber hinaus sind weitere Randbedingungen denkbar, die bei Anwendung eines MR-Messprotokolls zur Aufnahme von MR-Daten eines Patienten mittels einer MR-Vorrichtung einzuhalten sind.
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Als Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann angesehen werden, ein Verfahren bereitzustellen, dass eine zuverlässige und/oder effiziente Einhaltung zumindest einer Randbedingung bei Anwendung eines MR-Messprotokoll ermöglicht. 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 zur Prüfung eines MR-Messprotokolls vorgeschlagen. Das MR-Messprotokoll ist geeignet zur Aufnahme von MR-Daten eines Patienten mittels einer MR-Vorrichtung. Dabei wird geprüft, ob bei Anwendung des MR-Messprotokolls zumindest eine Randbedingung eingehalten wird. Gemäß dem Verfahren wird ein initiales MR-Messprotokoll bereitgestellt. Ferner wird zumindest eine, insbesondere leistungslimitierende, Randbedingung, die insbesondere abhängig von dem Patienten und/oder der MR-Vorrichtung ist, bereitgestellt. Anhand des initialen MR-Messprotokolls werden zumindest zwei Teilprotokolle erzeugt. Jedes der zumindest zwei Teilprotokolle wird geprüft, ob bei Anwendung der jeweiligen Teilprotokolls die zumindest eine Randbedingung eingehalten wird.
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Das initiale MR-Messprotokoll kann beispielsweise mittels einer Bereitstellungseinheit der MR-Vorrichtung bereitgestellt werden. Beispielsweise kann ein MR-Messprotokoll aus einer Datenbank abgerufen werden und/oder durch eine Eingabeeinheit der MR-Vorrichtung eingegeben und/oder modifiziert werden.
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Ein MR-Messprotokoll, insbesondere das initiale MR-Messprotokoll, kann insbesondere ein MR-Bildgebungsprotokoll sein. Ein MR-Messprotokoll, insbesondere das initiale MR-Messprotokoll, kann insbesondere eine oder mehrere MR-Sequenzen, insbesondere MR-Pulssequenzen umfassen. Das MR-Messprotokoll kann insbesondere einen, vorzugsweise vollständigen, Satz an, vorzugsweise optimierten, Parametern für eine bestimmte Untersuchungsart umfassen. Das Messprotokoll kann beispielsweise Angaben über ein Sichtfeld (engl. field of view, FOV) und/oder eine Auflösung der durchzuführenden MR-Messung umfassen.
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Die Erzeugung der zumindest zwei Teilprotokolle anhand des initialen MR-Messprotokolls kann insbesondere eine Aufspaltung und/oder Separierung des initialen MR-Messprotokolls in zwei Teilprotokolle umfassen. Beispielsweise kann das initialen MR-Messprotokoll mehrere MR-Sequenzen, insbesondere eine erste MR-Sequenz und eine zweite MR-Sequenz, umfassen, die gemäß dem initialen MR-Messprotokoll nacheinander auszuführen sind. Ein erstes der zumindest zwei Teilprotokolle kann beispielsweise die erste MR-Sequenz umfassen; ein zweites der zumindest zwei Teilprotokolle kann beispielsweise die zweite MR-Sequenz umfassen. Insbesondere können die mehreren MR-Sequenzen des initialen MR-Messprotokolls zur Aufnahme von MR-Daten für verschiedene Zwecke geeignet sein. Beispielsweise können mit der ersten MR-Sequenz Referenzdaten aufgenommen werden und mit der zweiten MR-Sequenzen Bilddaten. (Die Referenzdaten und die Bilddaten sind verschiedene Arten von MR-Daten.) Insbesondere stellen die zumindest zwei Teilprotokolle verschiedene Teile eines Aufnahmeverfahrens dar, das durch das initiale MR-Messprotokoll beschrieben wird.
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Die Prüfung jedes der zumindest zwei Teilprotokolle auf Einhaltung der zumindest einen Randbedingung ist insbesondere eine separate und/oder getrennte und/oder individuelle und/oder unabhängige Prüfung des jeweiligen Teilprotokolls. Beispielsweise wird ein erstes Teilprotokoll separat und/oder getrennt und/oder unabhängig vom zweiten Teilprotokoll geprüft. Insbesondere wird jedes der zumindest zwei Teilprotokolle für sich geprüft, ob bei seiner Anwendung die zumindest eine Randbedingung eingehalten wird. Beispielsweise wird bei der Prüfung anhand einer Laufzeitinformation aller HF-Pulse des (Teil)Protokolls geprüft, ob ein Hochfrequenzverstärker zu einer bestimmten Zeit überlastet wird oder nicht.
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Vorteilhafterweise lassen sich durch die getrennte Prüfung der zumindest zwei Teilprotokolle komplexe Abhängigkeiten zwischen Teilen des Aufnahmeverfahrens vermeiden. Vorteilhafterweise besteht dennoch genug Spielraum, um die Bildgebung so effizient wie möglich zu gestalten. Vorteilhafterweise kann dadurch vermieden werden, eine Benutzerschnittstelle mit einer Vielzahl an Parametern zu überladen.
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Falls die Prüfung ergibt, dass die zumindest eine Randbedingung für ein Teilprotokoll der zumindest zwei Teilprotokolle nicht eingehalten wird, erfolgt vorteilhafterweise eine Anpassung des Teilprotokolls, so dass bei Anwendung des Teilprotokolls die zumindest eine Randbedingung eingehalten wird.
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Vorzugsweise erfolgt die Anpassung des Teilprotokolls separat und/oder getrennt und/oder individuell und/oder unabhängig. Vorzugsweise erfolgt die Anpassung des Teilprotokolls separat und/oder getrennt und/oder individuell und/oder unabhängig von einer etwaigen Anpassung eines anderen Teilprotokolls. Insbesondere wird jedes anzupassende Teilprotokoll unabhängig von möglicherweise anderen anzupassenden Teilprotokollen angepasst. Insbesondere erfolgt die Anpassung des Teilprotokolls (in analoger Weise zur Prüfung des Teilprotokolls) für sich.
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Vorzugsweise werden für die Anpassung des Teilprotokolls vorbestimmte Werte von Anpassungsparametern vorgegeben, wie beispielsweise ein minimaler Flipwinkel, eine maximale Repetitionszeit (TR) und/oder ein minimaler Aufnahmebereich. Der minimale Aufnahmebereich kann beispielsweise durch eine minimale Anzahl an aufzunehmenden k-Raum-Linien definiert sein. Ferner kann eine Reihenfolge vorgegeben sein, in welcher die vorbestimmten Anpassungsparameter zur Einhaltung der zumindest einen Randbedingung geändert werden. Insbesondere wird die Anpassung des Teilprotokolls beendet, wenn nach Änderung eines Anpassungsparameters die Einhaltung der zumindest einen Randbedingung erreicht worden ist. Eine Änderung gemäß der Reihenfolge nachfolgender Anpassungsparameter wird demnach nicht durchgeführt. Beispielsweise wird zuerst der Flipwinkel als Anpassungsparameter geändert; sollte die Änderung des Flipwinkels noch nicht dazu führen, dass die zumindest eine Randbedingung eingehalten wird, wird danach beispielsweise TR geändert, um die Einhaltung zu erreichen.
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Vorzugsweise wird eine Variation mehrerer Anpassungsparameter (wie beispielsweise Flipwinkel, TR und/oder Aufnahmebereich) durchgeführt, um zu erreichen, dass bei Anwendung des Teilprotokolls die zumindest eine Randbedingung eingehalten wird.
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Die zumindest eine Randbedingung kann insbesondere eine leistungslimitierende Randbedingung sein oder eine leistungslimitierende Randbedingung umfassen. Eine solche Randbedingung kann beispielsweiseweise eine Leistungsgrenze, insbesondere eine maximale Leistungsfähigkeit, eines Hochfrequenzverstärkers der MR-Vorrichtung beschreiben. Eine solche Randbedingung kann insbesondere eine elektrische Wiederaufladefähigkeit und/oder eine maximale elektrische Aufladekapazität und/oder eine Begrenzung zur Vermeidung einer Überhitzung eines Hochfrequenzverstärkers der MR-Vorrichtung beschreiben. Je großzügiger ein Hochfrequenzverstärker dimensioniert ist, desto weniger schnell stößt er üblicherweise an seine Leistungsgrenzen.
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Die Wiederaufladefähigkeit kann insbesondere durch eine Rate beschrieben werden, mit der eine elektrische Wiederaufladung des Hochfrequenzverstärkers erfolgt. Diese kann beispielsweise in der Einheit Coulomb/Sekunden ausgedrückt werden. Die maximale elektrische Aufladekapazität kann insbesondere durch die maximale elektrische Ladung beschrieben werden, die (temporär) gespeichert und zum Senden von Sendepulsen abgebaut werden kann. Diese kann beispielsweise in der Einheit Coulomb ausgedrückt werden.
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Eine weitere möglich auf die MR-Vorrichtung bezogene Randbedingung ist die Einhaltung maximaler Stärken von Magnetfeldgradienten und/oder Änderungsraten (engl. slew rate) von Magnetfeldgradienten, die die MR-Vorrichtung in der Lage ist, zu applizieren. Eine Magnetfeldstärke wird üblicherweise in der Einheit „mT/m“ ausgedrückt; eine Änderungsrate des Magnetfelds wird üblicherweise in der Einheit „T/m/s“ ausgedrückt.
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Die zumindest eine Randbedingung kann insbesondere eine maximale spezifische Absorptionsrate des Patienten beschreiben. Eine spezifische Absorptionsrate kann insbesondere dadurch patientenspezifisch sein, indem sie abhängig von einer Masse des Patienten ist. Eine weitere mögliche auf den Patienten bezogene Randbedingung ist die Vermeidung einer zu starken Stimulation, insbesondere Nervenstimulation, insbesondere periphere Nervenstimulation (PNS), des Patienten durch Applikation von Magnetfeldgradienten.
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Die spezifische Absorptionsrate kann insbesondere die pro Zeiteinheit und pro Kilogramm Körpergewicht absorbierte hochfrequente Energie nach HF-Einstrahlung sein. Die Absorption der HF-Energie kann zur Erwärmung des Körpergewebes des Patienten führen. Bei unzulässig hoher lokaler Konzentration von HF-Energie können HF-Verbrennungen auftreten (lokale SAR). Bei gleichmäßiger Verteilung der HF-Energie über den ganzen Körper ist die Belastung der Thermoregulation bzw. des Herzkreislaufsystems des Patienten maßgeblich (Ganzkörper-SAR). Die zumindest eine Randbedingung kann beispielsweise ein Kurzzeit-SAR-Limit, insbesondere ein 1s-SAR-Limit, umfassen.
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Vorzugsweise umfassen die zumindest zwei Teilprotokolle ein Teilprotokoll zur Aufnahme von Referenzdaten, wobei die Referenzdaten zur Durchführung einer MR-Aufnahmebeschleunigungstechnik geeignet sind. Vorzugsweise umfassen die Referenzdaten MR-Aufnahmedaten von Referenzlinien im k-Raum.
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Vorzugsweise umfassen die zumindest zwei Teilprotokolle ein Teilprotokoll zur Aufnahme von Bilddaten, wobei die Bilddaten zur Rekonstruktion zumindest einer MR-Abbildung unter Berücksichtigung der Referenzdaten geeignet sind. Ein solches Teilprotokoll zur Aufnahme von Bilddaten umfasst vorzugsweise eine Bildgebungssequenz. Vorzugsweise können aus den Bilddaten eine oder mehrere MR-Abbildungen rekonstruiert werden. Dabei enthalten die Bilddaten üblicherweise die wesentlichen diagnostischen Informationen des Patienten in den MR-Abbildungen. Dagegen werden die Referenzdaten vorzugsweise nur hilfsweise zur Rekonstruktion der Bilddaten eingesetzt.
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Die MR-Aufnahmebeschleunigungstechnik kann beispielsweise eine parallele Bildgebungstechnik umfassen. Durch die Verwendung von parallelen Bildgebungstechniken mit mehreren parallel arbeitenden Empfangsspulen (Parallel Acquisition Techniques, PAT) bei der MR-Bildgebung kann vorteilhafterweise die Erfassungszeit der Bilddaten deutlich verringert werden oder bei gleicher Akquisitionszeit eine deutlich höhere Auflösung erreicht werden. Dies geschieht vorzugsweise, indem eine verringerte Anzahl von k-Raumlinien in beispielsweise der Phasenkodierrichtung im Ortsfrequenzraum aufgenommen wird, als dies üblicherweise notwendig ist, um das Nyquist-Theorem zu erfüllen. Derartige Techniken sind unter der Bezeichnung „partielle parallele Akquisition (PPA)“ bekannt. Um aus diesen unterabgetasteten k-Raumdaten MR-Abbildungen mit der gleichen Auflösung zu rekonstruieren, werden gemäß einem Teilprotokoll der zumindest zwei Teilprotokolle vorzugsweise unterabgetastete und somit unvollständige Bilddaten mithilfe einer Anordnung von mehreren Empfangsspulen erfasst.
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Ferner werden gemäß einem weiteren Teilprotokoll der zumindest zwei Teilprotokolle Referenzdaten, insbesondere Referenzlinien erfasst. Die Referenzlinien werden vorzugsweise jeweils von jeder der mehreren Empfangsspulen erfasst und dienen vorzugsweise als Kalibrierungsdatenpunkte, um die unvollständigen Datensätze unterschiedlicher Empfangsspulen zur Erzeugung von vollständigen Bilddaten aneinander anzupassen. Die Referenzlinien können beispielsweise mit niedriger Frequenz in einem mittleren Bereich des k-Raums erfasst werden. Im Stand der Technik sind entsprechende Rekonstruktionsverfahren, welche in der Regel algebraische Verfahren sind, bekannt, beispielsweise SENSE (Sensitive Encoding) und GRAPPA (Generalized Autocalibration PPA).
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Die MR-Aufnahmebeschleunigungstechnik kann ferner beispielsweise eine Simultaneous Multi-Slice (SMS) Technik und/oder eine Deep Resolve Technik umfassen.
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Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner eine Erzeugung eines, insbesondere einzigen, finalen MR-Messprotokolls anhand der geprüften und gegebenenfalls angepassten zumindest zwei Teilprotokolle. Vorteilhafterweise kann dadurch das finale MR-Messprotokoll wie jedes gewöhnliche MR-Messprotokoll von der MR-Vorrichtung verarbeitet werden. Vorteilhafterweise ist dadurch keine weitere Anpassung der Verarbeitung der MR-Messprotokolle und/oder Verarbeitung von durch die MR-Messprotokolle beschriebenen Steuerdaten notwendig. Ein etwaiger Modifikationsaufwand der MR-Vorrichtung kann vorteilhafterweise geringgehalten werden.
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Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner eine Aufnahme von MR-Daten des Patienten gemäß den geprüften und gegebenenfalls angepassten zumindest zwei Teilprotokollen, insbesondere gemäß dem finalen MR-Messprotokoll. Vorteilhafterweise können anhand der MR-Daten eine oder mehrere MR-Abbildungen rekonstruiert werden.
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Vorzugsweise erfolgt die Erzeugung der zumindest zwei Teilprotokolle anhand des initialen MR-Messprotokolls und die Prüfung jedes der zumindest zwei Teilprotokolle, ob bei Anwendung der jeweiligen Teilprotokolls die zumindest eine Randbedingung eingehalten wird, nur dann, wenn eine vorangehende Prüfung des initialen MR-Messprotokolls ergibt, dass bei Anwendung des initialen MR-Messprotokolls die zumindest eine Randbedingung nicht eingehalten wird.
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Vorteilhafterweise kann dadurch die Erzeugung der zumindest zwei Teilprotokolle anhand des initialen MR-Messprotokolls und die Prüfung jedes der zumindest zwei Teilprotokolle, ob bei Anwendung der jeweiligen Teilprotokolls die zumindest eine Randbedingung eingehalten wird, vermieden werden.
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Ferner wird eine MR-Vorrichtung vorgeschlagen, die ausgebildet ist, ein vorab beschriebenes Verfahren zur Prüfung eines MR-Messprotokolls durchzuführen. Die MR-Vorrichtung umfasst dazu vorzugsweise eine Recheneinheit mit ein oder mehreren Prozessoren und/oder Speichermodulen. Die Recheneinheit kann beispielsweise als Teil einer Systemsteuereinheit der MR-Vorrichtung ausgebildet sein.
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Die Vorteile der vorgeschlagenen MR-Vorrichtung entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des vorgeschlagenen Verfahrens zur Prüfung eines MR-Messprotokolls zur Aufnahme von MR-Daten eines Patienten mittels einer MR-Vorrichtung, ob bei Anwendung des MR-Messprotokolls zumindest eine Randbedingung eingehalten wird, 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 MR-Vorrichtung ladbar ist und Programmmittel, z.B. Bibliotheken und Hilfsfunktionen, aufweist, um ein vorgeschlagenes Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Systemsteuereinheit der MR-Vorrichtung 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.
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Durch das Computerprogrammprodukt kann das vorgeschlagene Verfahren vorteilhafterweise schnell, identisch wiederholbar und robust ausgeführt werden. Das Computerprogrammprodukt ist vorzugsweise so konfiguriert, dass es mittels der Systemsteuereinheit die vorgeschlagenen Verfahrensschritte ausführen kann. Die Systemsteuereinheit weist dabei jeweils die Voraussetzungen wie beispielsweise einen entsprechenden Arbeitsspeicher, eine entsprechende Grafikkarte oder eine entsprechende Logikeinheit auf, so dass die jeweiligen Verfahrensschritte effizient ausgeführt werden können.
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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 MR-Vorrichtung direkt verbunden oder als Teil der MR-Vorrichtung ausgebildet sein kann. Weiterhin können Steuerinformationen des Computerprogrammprodukts auf einem elektronisch lesbaren Datenträger gespeichert sein. Die Steuerinformationen des elektronisch lesbaren Datenträgers können derart ausgestaltet sein, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Systemsteuereinheit einer MR-Vorrichtung ein vorgeschlagenes Verfahren durchführen.
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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 MR-Vorrichtung gespeichert werden, können alle vorgeschlagenen Ausführungsformen der vorab beschriebenen Verfahren durchgeführt werden.
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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 MR-Vorrichtung,
- 2 ein Verfahren zur Prüfung eines MR-Messprotokolls,
- 3 ein Konflikt bei Nichteinhaltung einer Randbedingung,
- 4 ein Modifikationsverlauf eines initialen MR-Messprotokolls.
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In 1 ist eine MR-Vorrichtung 10 schematisch dargestellt. Die MR-Vorrichtung 10 umfasst eine Magneteinheit 11, die einen Hauptmagneten 12 zu einem Erzeugen eines starken und insbesondere zeitlich konstanten Hauptmagnetfelds 13 aufweist. Zudem umfasst die MR-Vorrichtung 10 einen Patientenaufnahmebereich 14 zu einer Aufnahme eines Patienten 15. 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 MR-Vorrichtung 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 MR-Vorrichtung 10 gesteuert. Die Magneteinheit 11 umfasst weiterhin eine Hochfrequenzantenneneinheit 20, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel als fest in die MR-Vorrichtung 10 integrierte Körperspule ausgebildet ist. Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 wird von einer Hochfrequenzantennensteuereinheit 21 der MR-Vorrichtung 10 gesteuert und strahlt hochfrequente MR-Sequenzen in einen Untersuchungsraum ein, der im Wesentlichen von einem Patientenaufnahmebereich 14 der MR-Vorrichtung 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 MR-Signale erzeugt. Die Hochfrequenzantenneneinheit 20 ist grundsätzlich zum Empfang der MR-Signale ausgebildet. In diesem Beispiel umfasst die MR-Vorrichtung eine Lokalspule 27, die unmittelbar am Patienten 15 angeordnet ist. Die Lokalspule 27 umfasst mehrere in der Lokalspule 27 räumlich verteilte Empfangsspulen, die jeweils zum Empfang von MR-Daten in Form eines MR-Signals ausgebildet sind.
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Um geeignete elektrische Signale an die Hochfrequenzantenneneinheit 20 zu übertragen, umfasst die Hochfrequenzantennensteuereinheit 21 einen oder mehrere Hochfrequenzverstärker 26, die ein Steuersignal der Systemsteuereinheit 22 zu einem Leistungssignal verstärken können. Der Hochfrequenzverstärker ist ausgebildet, eine elektrische Ladung, insbesondere Vorladung, temporär zu speichern, die er dann bei Verstärkung eines Sendepulses abbaut. So ist der Hochfrequenzverstärker in der Lage, Sendepulse mit hoher Flankensteilheit zu verstärken. Zum Speichern der elektrischen Ladung umfasst der Hochfrequenzverstärker vorzugsweise zumindest einen Kondensator.
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Zu einer Steuerung des Hauptmagneten 12, der Gradientensteuereinheit 19 und zur Steuerung der Hochfrequenzantennensteuereinheit 21 weist die MR-Vorrichtung 10 eine Systemsteuereinheit 22 auf. Die Systemsteuereinheit 22 steuert zentral die MR-Vorrichtung 10, wie beispielsweise das Durchführen einer vorbestimmten bildgebenden MR-Sequenz. Zudem umfasst die Systemsteuereinheit 22 eine nicht näher dargestellte Auswerteeinheit zu einer Auswertung der MR-Signale, die während der MR-Untersuchung erfasst werden. Des Weiteren umfasst die MR-Vorrichtung 10 eine Benutzerschnittstelle 23, die mit der Systemsteuereinheit 22 verbunden ist. Steuerinformationen wie beispielsweise Bildgebungsparameter, sowie rekonstruierte MR-Abbildungen 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 beispielhaftes Verfahren zur Prüfung eines MR-Messprotokolls zur Aufnahme von MR-Daten eines Patienten mittels einer MR-Vorrichtung, ob bei Anwendung des MR-Messprotokolls zumindest eine Randbedingung eingehalten wird, dargestellt.
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In S10 wird, beispielsweise der Systemsteuereinheit 22, ein initiales MR-Messprotokoll bereitgestellt. In S11 wird, beispielsweise der Systemsteuereinheit 22, zumindest eine Randbedingung bereitgestellt, die abhängig von dem Patienten 15 und/oder der MR-Vorrichtung 10 ist. In S20 wird, beispielsweise durch die Systemsteuereinheit 22, geprüft, ob bei Anwendung des initialen MR-Messprotokolls die zumindest eine Randbedingung eingehalten wird. Wird die zumindest eine Randbedingung eingehalten, so kann durch die MR-Vorrichtung in S90 unmittelbar eine Aufnahme von MR-Daten gemäß dem initialen MR-Messprotokoll durchgeführt werden.
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Wird die zumindest eine Randbedingung dagegen nicht eingehalten, so werden, beispielsweise durch die Systemsteuereinheit 22, in S30 anhand des initialen MR-Messprotokolls zumindest zwei Teilprotokolle erzeugt. Jedes der zumindest zwei Teilprotokolle wird in S40, S50 dann, beispielsweise durch die Systemsteuereinheit 22, für sich geprüft, ob bei Anwendung der jeweiligen Teilprotokolls die zumindest eine Randbedingung eingehalten wird. Im vorliegenden Beispiel wird von zwei Teilprotokollen ausgegangen. Das erste Teilprotokoll wird in S40 geprüft, das zweite Teilprotokoll in S50. Die Teilprotokolle werden also unabhängig voneinander geprüft.
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Ergibt die Prüfung in S40, S50, dass die zumindest eine Randbedingung für ein Teilprotokoll der zumindest zwei Teilprotokolle nicht eingehalten wird, wird versucht, das jeweilige Teilprotokoll so anzupassen, dass bei Anwendung des (angepassten) Teilprotokolls die zumindest eine Randbedingung eingehalten wird. Die möglicherweise notwendige Anpassung der Teilprotokolle kann beispielsweise durch die Systemsteuereinheit 22 erfolgen. Vorzugsweise wird mittels eines Lösungs-Algorithmus eine Lösung gesucht und dem Bedienpersonal angeboten. Dafür wird vorzugsweise die komplette Sequenz des Teilprotokolls durchsimuliert, d.h. jeder einzelne Puls, insbesondere HF-Puls und/oder Gradientenpuls, zu dessen Zeitpunkt in der Sequenz berücksichtigt.
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Ergibt also die Prüfung des ersten Teilprotokolls in S40, dass hierfür die zumindest eine Randbedingung nicht eingehalten wird, wird in S60 eine Anpassung des ersten Teilprotokolls vorgenommen. Das angepasste Teilprotokoll wird dann wiederum in S40 geprüft. Analog wird das zweite Teilprotokoll in S70 angepasst, falls die Prüfung in S50 ergibt, dass die zumindest eine Randbedingung für das zweite Teilprotokoll nicht eingehalten wird.
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Liegen, gegebenenfalls angepasste, Teilprotokolle vor, die die zumindest eine Randbedingung erfüllen, wird anhand dieser Teilprotokolle in S80 ein (einziges) finales MR-Messprotokoll erzeugt. Gemäß dem finalen MR-Messprotokoll werden in S90 mittel der MR-Vorrichtung 10 MR-Daten aufgenommen.
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Die in S11 bereitgestellte und in S20, S40, S50 zur Prüfung verwendete zumindest eine Randbedingung kann beispielsweise eine Leistungsgrenze eines Hochfrequenzverstärkers 26 der MR-Vorrichtung 10 und/oder eine Leistungsgrenze eines Gradientenspuleneinheit 18 und/oder eine maximale spezifische Absorptionsrate des Patienten 15 und/oder eine maximale Stimulation des Patienten 15 umfassen.
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Die zumindest eine Randbedingung in Form einer Leistungsgrenze eines Hochfrequenzverstärkers 26 soll mit Hilfe von 3 erläutert werden. Gemäß einem MR-Messprotokoll werden üblicherweise im Verlauf der Zeit t Sequenzmodule SM durch die MR-Vorrichtung 10 ausgespielt. Solche Sequenzmodule können insbesondere neben Gradientenpulsen, die durch die Gradientenspuleneinheit 18 appliziert werden, auch Sendepulse umfassen, die durch die Hochfrequenzantenneneinheit 20 appliziert werden. Durch die Applikation der Sendepulse entlädt sich der Hochfrequenzverstärker 26, d.h. die Ladung C des Hochfrequenzverstärkers 26 nimmt mit der Zeit t ab. Dadurch kann der Hochfrequenzverstärker 26 in einem Zustand kommen, in dem er vollständig entladen ist und somit keine weiteren Sendepulse erzeugen kann. Eine mögliche Randbedingung für ein MR-Messprotokoll besteht also darin, das MR-Messprotokoll so zu gestalten, dass dieser Zustand nicht auftritt.
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In 4 wird beispielhaft gezeigt, auf welche Weise ein in S10 bereitgestelltes initiales MR-Messprotokoll Pi in ein finales MR-Messprotokoll überführt werden kann. Das initiale MR-Messprotokoll Pi umfasst hier zwei Messprozeduren, die hier durch einen jeweils zu messenden k-Raum dargestellt sind. Die hier gezeigten k-Räume weisen k-Raum-Punkte auf, die durch Quadrate dargestellt sind. Dabei zeigt ein ausgefülltes Quadrat einen zu messenden k-Raum-Punkt an und ein nicht ausgefülltes Quadrat einen nicht zu messenden k-Raum-Punkt an.
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Gemäß einer ersten MR-Sequenz S1i sollen Referenzdaten in Form von vier zentralen Referenzlinien aufgenommen werden. Gemäß einer zweiten MR-Sequenz S2i sollen Bilddaten in Form eines unvollständiger Datensatz im k-Raum; in diesem Fall wird nur jede zweite k-Raum-Linie abgetastet.
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Vorzugsweise handelt es sich bei den Referenzlinien um Aufnahmedaten einer Kalibrierungsmessung für ein PPA-Verfahren. Bei der PPA werden üblicherweise k-Raum-Daten, von mehreren Empfangsspulen aufgenommen. Jede der räumlich unabhängigen Empfangsspulen trägt gewisse räumliche Informationen, welche genutzt werden können, um über eine Kombination der simultan akquirierten Spulendaten eine vollständige Ortskodierung zu erreichen. Bei dem Verfahren wird vorzugsweise in einem Zeitraum (im Folgenden als erster Zeitraum bezeichnet, wobei die Reihenfolge unerheblich ist) eine Kalibrierungsmessung durchgeführt. Bei der Kalibrierungsmessung werden Referenzdaten für vorbestimmte Kalibrierungspunkte im k-Raum mit den mehreren Empfangsspulen erfasst. Die Kalibrierungspunkte können beispielsweise sogenannte Referenzlinien im k-Raum umfassen. Die Referenzdaten für die vorbestimmten Kalibrierungspunkte werden vorzugsweise gleichzeitig mit den mehreren Empfangsspulen erfasst.
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Zu einer anderen, im Folgenden als zweiter Zeitraum bezeichneten Zeit, wird im Rahmen des PPA-Verfahrens eine weitere Messung durchgeführt, die eigentliche Messung zur Bestimmung von Bilddaten im k-Raum, aus denen später durch mathematische Transformation der Daten MR-Abbildungen erstellt werden können. Bei der eigentlichen Messung wird mit jeder der mehreren Empfangsspulen jeweils ein unvollständiger Datensatz im k-Raum erfasst. Die Aufnahme eines unvollständigen Datensatzes nimmt weniger Zeit in Anspruch als die Aufnahme eines vollständigen Datensatzes, d.h. es handelt sich bei dem PPA-Verfahren um eine MR-Beschleunigungstechnik.
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Durch Kombinieren der unvollständigen Datensätze mithilfe der Referenzdaten werden dann vollständige Datensätze rekonstruiert, d.h. die Bilddaten sind zur Rekonstruktion zumindest einer MR-Abbildung unter Berücksichtigung der Referenzdaten geeignet. Aus diesen vollständigen Datensätzen können dann mithilfe von beispielsweise einer Fourier-Transformation vollständige Bilddatensätze gebildet werden. Der erste Zeitraum und der zweite Zeitraum sind unterschiedlich, d. h. die Kalibrierungsmessung wird nicht zur gleichen Zeit wie die eigentliche Messung durchgeführt.
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Aus dem initialen MR-Messprotokoll Pi werden in S30 in zwei separate Teilprotokolle TP1, TP2 generiert. Das erste Teilprotokoll TP1 umfasst eine initiale Sequenz S1i zur Aufnahme der Referenzlinien. Das zweite Teilprotokoll TP2 umfasst die Bildgebungssequenz. Die beiden Protokolle TP1 und TP2 werden unabhängig voneinander zur Prüfung in S40 bzw. S50 geschickt.
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Die Prüfung ergibt entweder ein positives Ergebnis: Das Teilprotokoll kann so durchgeführt werden, d.h. es wird keine Randbedingung verletzt, oder ein negatives Ergebnis, d.h. es wird zumindest eine Randbedingung verletzt. Im letzteren Fall wird eine Anpassung durchgeführt.
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Im in 4 dargestellten Fall ergibt die Prüfung des ersten Teilprotokolls TP1 in S40 beispielsweise, dass zumindest eine Randbedingung nicht eingehalten wird. Dann erfolgt eine Anpassung in S60. Als Vorgaben für die Anpassung werden beispielsweise ein minimaler Flipwinkel, eine maximale Repetitionszeit und/oder eine minimale Anzahl an Referenzlinien genutzt sowie eine Reihenfolge, in welcher diese geändert werden sollen. Also auch, ob z.B. erst der Flipwinkel oder erst das TR geändert werden soll. Als Ergebnis der Anpassung kann beispielsweise die Anzahl der Referenzlinien von 4 auf 2 reduziert werden, was sich in einer veränderten finalen Sequenz S1f ausdrückt. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass dem Bedienpersonal das angepasste Teilprotokoll, beispielsweise mittels der Benutzerschnittstelle 23, zur Prüfung und/oder Bestätigung als Vorschlag ausgegeben wird.
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Im in 4 dargestellten Fall ergibt die Prüfung des zweiten Teilprotokolls TP2 in S50 beispielsweise, dass zumindest eine Randbedingung eingehalten wird. Dann ist keine Anpassung notwendig, so dass die finale Sequenz S2f zur Aufnahme der Bilddaten identisch ist mit der initialen Sequenz S2i. In S80 werden die Teilsequenzen TP1 und TP2 zu einem konsistenten Gesamtprotokoll, dem finalen MR-Messprotokoll Pf, zusammengeführt.
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Durch die Aufspaltung in Teilprotokolle TP1, TP2 lassen sich komplexe Abhängigkeiten zwischen den Teilen des Aufnahmeverfahrens vermeiden bei dennoch ausreichendem Spielraum, um die Bildgebung so hocheffizient wie möglich zu gestalten und die Benutzerschnittstelle 23 nicht durch zu viele Parameter zu überladen.
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Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Verfahren sowie bei der dargestellten MR-Vorrichtung 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 TeilKomponenten bestehen, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.
