DE19859501C1

DE19859501C1 - Verfahren zur Erfassung von Wirbelströmen, die durch geschaltete Magnetfeldgradienten eines Kernspinresonanzgerätes verursacht werden und die Kreuzterme enthalten

Info

Publication number: DE19859501C1
Application number: DE19859501A
Authority: DE
Inventors: Volker Weisenberger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2000-06-15
Anticipated expiration: 2018-12-23
Also published as: JP4672826B2; US6335620B1; JP2000185029A

Abstract

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erfassung von Wirbelströmen, die durch geschaltete Magnetfeldgradienten verursacht werden und die Kreuzterme enthalten, können aus der selektierten Schicht innerhalb kurzer Zeit zumindest die Kreuzterme bestimmt werden, wobei das Verfahren folgende aufeinanderfolgende Schritte umfaßt: DOLLAR A a) Ein räumlich ausgedehntes Phantom wird in den Untersuchungsbereich des Kernspinresonanzgerätes gebracht, DOLLAR A b) ein Meßgradientenpuls (GM), der eine vorgebbare Pulsbreite (t¶G¶) aufweist, wird eingeschaltet, DOLLAR A c) nach dem Abschalten des Meßgradientenpulses (GM) werden wenigstens zwei, im Abstand (t¶1¶, t¶2¶, t¶n¶) aufeinanderfolgende Bildgebungssequenz-Blöcke generiert, aus deren bildgebenden Signalen ein zumindest zweidimensionaler komplexer Datensatz erzeugt wird, wobei die Phaseninformation (phi¶i¶ (x, y)) proportional zur Magnetfeldstärke (B(x, y, t)) ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Wir belströmen, die durch geschaltete Magnetfeldgradienten eines Kernspinresonanzgerätes verursacht werden und die Kreuzterme enthalten.

Ein Verfahren zur Kompensation von durch Gradienten verur sachte Wirbelströme bei Kernspinresonanzgeräten ist in der DE 43 13 392 A1 beschrieben. Die Gradienten dienen dazu, ei nen Magnetfeldgradienten zu erzeugen. Dieser Magnetfeldgra dient ist notwendig, um eine Ortsauflösung der Kernresonanz signale in der Kernspintomographie zu erzeugen. Hierzu wird einem homogenen, statischen Grundfeld in der Größenordnung von 1 Tesla dieser Magnetfeldgradient überlagert. Zur Orts auflösung in drei Dimensionen müssen Magnetfeldgradienten in drei, vorzugsweise senkrecht aufeinanderstehenden Richtungen erzeugt werden. Durch Gradientenspulen für die Erzeugung ei nes Magnetfeldgradienten Gy in Y-Richtung wird innerhalb ei nes kugelförmigen Untersuchungsvolumens ein weitgehend kon stanter Magnetfeldgradient Gy in Y-Richtung erzeugt. Die Gra dientenspulen für die X-Magnetfeldgradienten sind identisch zu den Gradientenspulen für den Y-Magnetfeldgradienten aufge baut und lediglich um 90° in azimutaler Richtung verdreht. Die Gradientenspulen für den Magnetfeldgradienten in Z- Richtung sind ringförmig ausgeführt und symmetrisch zum Mit telpunkt des Untersuchungsvolumens angeordnet, wobei die bei den Einzelspulen in entgegengesetzter Richtung stromdurch flossen sind und dadurch einen Magnetfeldgradienten in Z- Richtung erzeugen.

Die erforderlichen Magnetfeldgradienten müssen steile An stiegs- und Abfallflanken aufweisen und während der Ein schaltdauer möglichst konstant sein. Durch die steilen An stiegs- und Abfallflanken werden jedoch in metallischen Tei len des Kernspinresonanzgerätes, insbesondere im Innenrohr des den Untersuchungsraum umgebenden Kryostaten Wirbelströme induziert, die wiederum Magnetfelder erzeugen, die dem Ma gnetfeldgradienten entgegengerichtet sind. Dies führt zu ei ner Abrundung der Ecken der gewünschten Rechteckimpulse und zu einem nach Abschalten der Magnetfeldgradienten abklingen den parasitären Magnetfeld.

Der Verlauf von den Wirbelströmen verursachten Magnetfelder B(t) läßt sich wie folgt darstellen:

B (t) = B0(t) + Gx(t)x + Gy(t)y + Gz(t)z + 0(t, x², y², z²),

wobei B0(t) der ortsunabhängige Term nullter Ordnung, Gx, Gy, Gz die Terme erster Ordnung und 0(t, x², y², z²) der Term zweiter Ordnung ist.

Dabei dominieren die Terme Gx, Gy, Gz erster Ordnung. Nur diese können bei den bisher bekannten Wirbelstromkompensatio nen kompensiert werden und müssen genau gemessen werden. Die Terme höherer Ordnung, insbesondere der dritten Ordnung, kön nen mit den bisher bekannten Verfahren nicht kompensiert wer den und sind nur für größere Abstände vom Zentrum bedeutend. Der ortsunabhängige Term erster Ordnung B0(t) ist im allge meinen klein und kann z. B. von der unsymmetrischen Anordnung der Gradientenspule im Magneten oder von anderen Effekten, die die Symmetrie stören, herrühren. Zur Bestimmung der Terme nullter und erster Ordnung reicht es aus, das von den Wirbel strömen herrührende Magnetfeld für jede Richtung x, y, z an zwei in der jeweiligen Richtung räumlich getrennten Punkten zu messen.

Bei dem Verfahren gemäß der DE 43 13 392 A1 wird hierzu ein räumlich ausgedehntes Phantom, wie es bei Kernspintomographen auch für andere Test- und Einstellzwecke verwendet wird, in den Untersuchungsraum eingebracht und mit einem schichtselek tiven MR-Verfahren gemessen. Mit dem Verfahren gemäß der DE 43 13 392 A1 kann eine Wirbelstromkompensation ohne spezi elle Einrichtungen, wie Meßsonden und Halterungen durchge führt und überprüft werden. Die Handhabung des Verfahrens ist einfach, da das Phantom für die Messung nicht bewegt werden muß. Weiterhin kann auf einfache Weise festgestellt werden, ob zusätzliche Einbauten, wie z. B. eine Oberflächenspule zu zusätzlichen Wirbelströmen führen. Das Verfahren gemäß der DE 43 13 392 A1 ist jedoch nicht in der Lage, die Terme höhe rer Ordnungen zu bestimmen.

Weiterhin ist in der EP 0 228 056 A2 ein Verfahren beschrie ben, bei dem der Magnetfeldverlauf durch die in einer Probe induzierten Kernresonanzsignale gemessen wird. Da die Mes sung des Magnetfeldes an mindestens zwei Stellen des Untersu chungsraumes erforderlich ist, muß für jeden Meßzyklus die Probe zwischen zwei Meßpositionen hin- und hergewechselt wer den. Zur Bestimmung von Wirbelströmen höherer Ordnung müßte die Probe an vielen Meßpositionen plaziert werden, was sehr aufwendig wäre.

In der DE 43 25 031 C1 und in der US 4,910,460 werden die Wirbelströme mit einem ausgedehnten Phantom mit schichtselek tiver MR-Bildgebung gemessen. Die dort beschriebenen Verfah ren liefern nur eine räumliche Information, jedoch keine zeitliche Information über die Wirbelstromverteilung. Damit erlauben diese Verfahren nur die bildliche Darstellung der räumlichen Wirbelstromverteilung und eignen sich nicht zur quantitativen Bestimmung der Amplituden in Zeitkonstanten der Wirbelströme, die jedoch zur Kompensation der Wirbelströme nötig wäre.

Ferner wird in dem Aufsatz von Ch. Boesch et al. "Temporal and Spatial Analysis of Fields Generated by Eddy Currents in Superconducting Magnets: Optimization of Corrections and Quantitative Characterization of Magnet/Gradient Systems" in der Zeitschrift "Magnetic Re sonance in Medicine", 20, Seiten 268 bis 284 (1991), ein Ver fahren beschrieben, das sich zur quantitativen Bestimmung von Wirbelströmen höherer Ordnung eignet. Ähnlich wie bei den Verfahren gemäß der DE 43 25 031 C1 und der US 4,910,460 werden Wirbelströme bildlich dargestellt, indem auf einen Gradientenpuls eine Bildgebungssequenz folgt, die ein stimu liertes Echo erzeugt, dessen Phasenlage proportional zu den Wirbelströmen ist. Durch Messen in verschiedenen zeitlichen Abständen nach dem Gradientenpuls läßt sich dabei aber auch noch die zeitliche Entwicklung der Wirbelströme messen. Der Nachteil des Verfahrens ist die lange Dauer der Bildgebungs sequenz von ca. fünf Sekunden pro Fourierzeile und Zeitab stand nach dem Gradientenpuls, wodurch sich eine Meßzeit von mindestens 10 Minuten ergibt. Da die Sequenz in mehreren Schritten und mit allen drei Gradienten zu wiederholen ist, ergeben sich Gesamtmeßzeiten von weit über einer Stunde. Dies ist für ein Verfahren, das routinemäßig zur Kompensation ein gesetzt werden soll, wesentlich zu lange.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren zur Erfassung von Wirbelströmen derart auszugestalten, daß in der selektierten Schicht innerhalb kurzer Zeit zumin dest die Kreuzterme des Wirbelstromes bestimmt werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach An spruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsge mäßen Verfahrens sind jeweils Gegenstand von weiteren Ansprü chen.

Das Verfahren nach Anspruch 1 umfaßt folgende aufeinanderfol gende Schritte:

a) Ein räumlich ausgedehntes Phantom wird in den Untersu chungsbereich des Kernspinresonanzgerätes gebracht,
b) ein Meßgradientenpuls (GM), der eine vorgebbare Pulsbreite (t_G) aufweist, wird eingeschaltet,
c) nach dem Abschalten des Meßgradientenpulses (GM) werden wenigstens zwei, im Abstand (t₁, t₂, t_n) aufeinanderfolgen de Bildgebungssequenz-Blöcke generiert, aus deren bildge benden Signalen ein zumindest zweidimensionaler komplexer Datensatz erzeugt wird, wobei die Phaseninformation (ϕ_i (x, y)) proportional zur Magnetfeldstärke (B(x, y, t)) ist.

Das Verfahren gemäß Anspruch 1 liefert innerhalb einer selek tierten Schicht neben einer zweidimensionalen Ortsinformation auch eine zeitliche Information über die Verteilung der Wir belströme. Damit können auf einfache und schnelle Weise zu mindest die Kreuzterme der Wirbelströme zuverlässig bestimmt werden.

Die einfachste Möglichkeit der Erfassung von Wirbelströmen bietet ein Verfahren gemäß Anspruch 2, das folgende weitere Merkmale umfaßt:

c) Als Bildgebungssequenz-Blöcke dienen wenigstens zwei Gra dientenecho-Blöcke, die nach dem Abschalten des Meßgra dientenpulses (GM) erzeugt werden und im Abstand (t₁, t₂, t_n) aufeinander folgen, wobei in jedem Gradientenecho- Block
- c1) unter Einwirkung eines Schichtselektions-Gradienten pulses (GS1, GS2, GSn) ein erster schichtselektiver HF- Puls (RF1, RF2, RFn) eingestrahlt wird und
- c2) das dadurch erzeugte, als bildgebendes Signal dienende Gradientenecho (S1, S2, Sn) während der Abklingzeit des durch den Meßgradientenpuls (GM) verursachten Wirbel stromes (I_E) erfaßt wird, wobei
- c3) jedem Gradientenecho (S1, S2, Sn) ein Phasenkodiergra dient (GP1, GP2, GPn) vorangestellt wird,
- c4) das Gradientenecho (S1, S2, Sn) wird unter einem Ausle segradienten (GR1, GR2, GRn) in einer zum Phasenkodier gradienten (GP1, GP2, GPn) senkrechten Richtung ausgele sen,
d) die Schritte b) und c) werden mit einem weitergeschalteten Phasenkodiergradienten (GP1, GP2, GPn) wiederholt.

Bei dem Verfahren nach Anspruch 2 sind als Bildgebungsse quenz-Blöcke also wenigstens zwei Gradientenecho-Blöcke vor gesehen. Auch dieses Verfahren liefert innerhalb einer selek tierten Schicht neben einer zweidimensionalen Ortsinformation zusätzlich eine zeitliche Information über die Verteilung der Wirbelströme, so daß auch bei dieser vorteilhaften Ausgestal tung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einfache und schnelle Weise zumindest die Kreuzterme der Wirbelströme zu verlässig bestimmt werden können.

Bei einem Verfahren gemäß Anspruch 3 werden die Schritte b) und c) des Verfahrens nach Anspruch 1 mit wenigstens einer anderen Lage der selektierten Schicht wiederholt. Bei einem Verfahren nach Anspruch 4 werden die Schritte b) bis d) des Verfahrens nach Anspruch 2 mit wenigstens einer anderen Lage der selektierten Schicht wiederholt. Dadurch erhält man bei beiden Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu sätzlich zur zeitlichen Information über den Verlauf der Wir belströme auch eine dreidimensionale Ortsinformation. Auf grund der nunmehr räumlichen und zeitlichen Information über die Wirbelstromverteilung können zusätzlich zu den Kreuzter men auch die Terme höherer Ordnung bestimmt werden. Da diese Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine we sentlich schnellere Erfassung von Wirbelströmen zuläßt, die durch geschaltete Magnetfeldgradienten verursacht werden und die Kreuzterme und Terme höherer Ordnung enthalten, sind ins besondere die Verfahren gemäß Anspruch 3 oder 4 als Routine verfahren einsetzbar.

Ist bei einer Messung von wenigstens zwei selektierten Schichten eine Erfassung von Wirbelströmen höherer als erster Ordnung ohne Meßzeitverlängerung gewünscht, dann kann z. B. ein Verfahren gemäß Anspruch 7 angewandt werden, bei dem die Gradientenecho-Blöcke der verschiedenen Schichten ineinander verschachtelt sind.

Vorteilhafte Verfahren zur Berechnung zweidimensionaler Bil der aus den erfaßten Wirbelströmen sind in den Ansprüchen 8 und 9 beschrieben.

Der Anspruch 11 beschreibt ein bevorzugtes Verfahren zur Be rechnung der nicht-linearen Wirbelstromanteile.

Wie diese nicht-linearen Wirbelstromanteile beispielsweise zu kompensieren sind, ist in Anspruch 12 angegeben.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Hinweis auf die schematische Zeichnung nachfolgend be schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schichtselektive HF-Pulse RF,

Fig. 2 den Verlauf von Schichtselektions-Gradientenpulsen GS,

Fig. 3 den Verlauf der Auslesegradienten GR,

Fig. 4 den Verlauf der Phasencodiergradienten GP,

Fig. 5 den Verlauf des Wirbelstromes I_E.

Bei dem in den Fig. 1 bis 5 beschriebenen Verfahren zur Erfas sung von Wirbelströmen, die durch geschaltete Magnetfeldgra dienten eines Kernspinresonanzgerätes verursacht werden und die Kreuzterme und Terme höherer Ordnung enthalten, wird zu nächst ein räumlich ausgedehntes Phantom, z. B. ein Kugel phantom mit 240 mm Durchmesser, in den Untersuchungsbereich des Kernspinresonanzgerätes gebracht. Anschließend wird ein Meßgradientenpuls GM für eine längere Zeit, z. B. für ein bis zwei Sekunden, eingeschaltet. Der Meßgradientenpuls GM weist eine vorgebbare Pulsbreite t_G auf. Die Pulsbreite t_G des Meß gradientenpulses GM ist dabei vorzugsweise länger als die zu untersuchende Wirbelstromzeitkonstante.

Nach dem Abschalten des Meßgradientenpulses GM werden wenig stens zwei, im Abstand t₁, t₂ bis t_n aufeinanderfolgende Gra dientenecho-Blöcke GE1, GE2 bis GEn erzeugt. Der Abstand t_n des letzten Gradientenecho-Blocks Gen ist dabei vorzugsweise so groß, daß alle Wirbelstrome IE des Meßgradienten GM weit gehend abgeklungen sind (z. B. ein bis fünf Sekunden).

In jedem Gradientenecho-Block GE1, GE2 bis GEn wird unter Einwirkung eines Schichtselektions-Gradientenpulses GS1, GS2 bis GSn ein erster schichtselektiver HF-Puls RF1, RF2 bis RFn eingestrahlt. Durch die Einwirkung des Schichtselektions- Gradientenpulses GS1, GS2 bis GSn gemäß Fig. 2 wird die Anre gung auf eine Schicht des Phantoms beschränkt. Anschließend wird durch einen Rephasiergradienten GS^- in negativer Rich tung die vom Schichtselektionsgradienten GS1, GS2 bis GSn verursachte Dephasierung des Kernspins rückgängig gemacht.

Das durch die Einstrahlung des ersten schichtselektiven HF- Pulses RF1, RF2 bis RFn erzeugte Gradientenecho S1, S2 bis Sn dient als bildgebendes Signal und wird während der Abkling zeit des durch den Meßgradientenpuls GM verursachten Wirbel stromes I_E erfaßt.

Zur phasenempfindlichen Abtastung der Gradientenechos S1, S2 bis Sn wird jedem Gradientenecho S1, S2 bis Sn ein Phasenco diergradient GP1, GP2 bis GPn vorangestellt. Zeitgleich zum Phasencodiergradienten GP1, GP2 bis GPn wird bei der in den Fig. 1 bis Fig. 5 beschriebenen Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens ein Dephasiergradient GD eingeschaltet, um die durch den Rephasiergradienten GS^- verursachte Dephasie rung der Kernspins rückgängig zu machen.

Das Gradientenecho S1, S2 bis Sn wird unter einem Auslesegra dienten GR1, GR2 bis GRn in einer zum Phasencodiergradienten GP1, GP2 bis GPn senkrechten Richtung ausgelesen.

Die Abfolge Meßgradientenpuls GM und n Gradientenecho-Blöcke GE1, GE2 bis GEn wird mit einer Repetitionszeit T_R wieder holt, wobei der Phasencodiergradient GP1, GP2 bis GPn weiter geschaltet wird.

Aus den ermittelten Gradientenechos S1, S2 bis Sn wird eine der Anzahl n der Gradientenecho-Blöcke GE1, GE2 bis GEn ent sprechenden Anzahl von zweidimensionalen Datensätzen i ermit telt, die nach einer zweidimensionalen Fourier-Transformation die entsprechende Anzahl n komplexer zweidimensionaler Bilder des Phantoms liefern.

Alle komplexen Datensätze i werden zu den Zeitpunkten t_i mit einem Referenz-Datensatz derart phasenkorrigiert, daß daraus Phasenbilder berechenbar sind, die den zeitlichen Abfall der Wirbelströme I_E zu den Zeitpunkten t_i darstellen. Als Refe renz-Datensatz wird vorzugsweise ein Datensatz gewählt, bei dem die Wirbelströme weitgehend abgeklungen sind.

Für jeden Datensatz i mit den Koordinaten (x, y) ist die Pha senlage ϕ_i(x, y) für jeden Pixel gegeben durch die folgende Gleichung:

Die Phase ϕ_i(x, y) ist also proportional zum Integral über das Magnetfeld B zwischen dem schichtselektiven Hochfrequenz-An regungspuls RF1, RF2 bis RFn und dem Gradientenecho S1, S2 bis Sn zuzüglich einem konstanten Phasenfehler ϕ₀(x, y), wobei der Proportinalitätsfaktor γ die gyromagnetische Konstante ist.

Das Magnetfeld B besteht aus der zeitlich konstanten Feldver teilung B₀, dem zeitlich veränderlichen Wirbelstromfeld B_M, das vom Meßgradienten GM erzeugt wird, und dem Wirbelstrom feld B_S, das von dem Gradientenecho-Block GE1, GE2 bis GEn selber erzeugt wird:

B(x, y, t) = B₀(x, y) + B_M(x, y, t) + B_S(x, y, t)

Für die Phasenlage ϕ_i(x, y) eines jeden Pixels des Datensatzes i mit den Koordinaten (x, y) erhält man dann:

ϕ_i(x, y) = γ(B₀(x, y) + B_M(x, y, t_i))T_E + ϕ₀ + ϕ_S(x, y)

Für die zeitlich konstante Feldverteilung B₀ und das zeitlich veränderliche Wirbelstromfeld B_M wurde das Integral unter der Annahme berechnet, daß der Wirbelstrom IE des Meßgradienten pulses GM während der Echozeit T_E konstant ist. Der Phasenan teil ϕ_S, der durch die Wirbelströme des Gradientenecho- Blockes GE1, GE2 bis GEn selbst entsteht, ist für alle Gra dientenecho-Blöcke gleich. Verwendet man nun das n-te Gra dientenecho GEn zur Phasenkorrektur aller anderen, so bleiben nur noch die Wirbelstromfelder B_S des Meßgradientenpulses GM:

ϕ_i(x, y) - ϕ_n(x, y) = γB_M(x, y, t_i)T_E - γB_M(x, y, t_n)T_E ≈ γB_M(x, y, t_i)T_E

Wenn die Zeit t_n groß ist gegenüber der Zeitkonstanten des Wirbelstromes I_E, dann ist die Phasendifferenz Δϕ_i proportio nal zum Wirbelstrom I_E zum Zeitpunkt t_i.

Um nun Wirbelstrom-Bilder zu den Zeitpunkten t_i zu erhalten, wird jedes komplexe zweidimensionale Bild mit dem Datensatz zum Zeitpunkt t_n phasenkorrigiert. Daraus können dann Phasen bilder berechnet werden, die den zeitlichen Abfall der Wir belströme zu den Zeitpunkten t₁ bis t_n-1 darstellen.

Die nicht-linearen Anteile der auftretenden Wirbelströme I_E können nun aus einer Entwicklung der Feldverteilung nach Ku gelfunktionen berechnet werden. Da die Phasenbilder Phasen sprünge aufweisen können, ist im allgemeinen kein direkter Daten-Fit an die Phasendaten möglich.

Eine Art der Auswertung besteht darin, die Phasensprünge in bekannter Weise aus dem Datensatz herauszurechnen und dann eine Entwicklung nach Kugelfunktionen anzufitten.

Eine alternative Methode ist in der DE 195 11 791 C1 be schrieben. Bei diesen Verfahren werden die Phasendifferenzen benachbarter Pixel eines Datensatzes berechnet und die räum lichen Ableitungen der Kugelfunktionen mit einer Fit-Methode gebildet.

Beide Verfahren liefern dann die Koeffizienten der Kugelfunk tionen zu den Zeitpunkten t_i. Durch einen Fit von zeitlich abfallenden e-Funktionen a . e^-t/ ^τ an die Koeffizienten erhält man für jeden Koeffizienten eine Amplitude und eine Zeitkon stante.

Hat man die nicht-linearen Wirbelstromanteile berechnet, dann können diese auch kompensiert werden. Vorzugsweise geschieht dies durch eine Filterung der in einem Gradientenkanal er zeugten Gradientenpulse, wodurch die Amplituden und die Zeit konstanten dieser nicht-linearen Wirbelströme kompensiert werden. Als Ergebnis der Filterung steht ein Kompensations puls zur Verfügung, der auf die beiden anderen Gradientenka näle und/oder auf Shimspulen des Kernspinresonanzgerätes ge geben wird.

Kreuzterme des Wirbelstromes lassen sich durch Kugelfunktio nen erster Ordnung beschreiben. So erzeugt z. B. der x- Gradient einen A10-Wirbelstrom, der einem z-Gradienten ent spricht. Wie in der Literatur beschrieben, lassen sich solche Terme durch einen Gegenpuls des entsprechenden Gradienten (im Beispiel ist dies der z-Gradient) kompensieren.

Die Terme höherer Ordnung im Wirbelstrom lassen sich durch Pulsen der Shimspulen des Kernspinresonanzgerätes kompensie ren. In der Praxis kann man sich hierzu auf die Terme zweiter und dritter Ordnung beschränken, da höhere Ordnungen nur noch kleine Wirbelstromfelder verursachen.

Bei einem Kernspinresonanzgerät mit einem supraleitenden Ma gneten dominieren die Wirbelströme in den Kälteschilden mit Zeitkonstanten von 300 bis 500 ms. Das heißt, der Meßgradien tenpuls GM sollte eine Länge von beispielsweise zwei Sekunden haben und der Abstand t_n des Gradientenecho-Blockes GEn vom Meßgradientenpuls GM sollte bei drei Sekunden liegen. Damit ergibt sich für die Repetitionszeit T_R ein Wert von fünf Se kunden. Wenn nur eine Zeitkonstante zu bestimmen ist, genügen vier bis acht Datensätze i. Da das Phasenbild nur eine gerin ge Variation aufweist, genügt eine Matrix von 16 × 16, wo durch eine Meßzeit von 80 Sekunden benötigt wird.

Um Wirbelströme bis zur zweiten Ordnung zu bestimmen, genügt die Messung nur einer selektierten Schicht nicht, sondern man muß wenigstens eine weitere selektierte Schicht messen. Die beiden selektierten Schichten weisen z. B. eine Schichtver schiebung von ±50 mm auf.

Um eine Meßzeitverlängerung zu vermeiden, sollten die Gra dientenecho-Blöcke ineinander verschachtelt sein. Die Ver schachtelung der Gradientenecho-Blöcke wird dadurch erreicht, daß z. B. zunächst das Echo 1 von Schicht 1, dann das Echo 1 von Schicht 2, dann Echo 2 von Schicht 1, dann Echo 2 von Schicht 2 usw. gemessen wird.

Im Rahmen der Erfindung sind weitere Varianten denkbar. So kann z. B. eine dreidimensionale Messung (zeitliche Informa tion und dreidimensionale Ortsinformation über den Verlauf der Wirbelströme) mit einem zusätzlichen Phasenkodiergradien ten in Selektionsrichtung erreicht werden.

Weiterhin ist es möglich, die Phasenkorrektur nicht mit dem letzten Gradientenecho Sn durchzuführen, sondern mit einer zusätzlichen Messung, bei der der Meßgradient GM eine andere Stärke hat, wie z. B. 0 oder invertiert (negativer Meßgra dientenpuls).

Weiterhin braucht der Meßgradientenpuls GM nicht zwingend der Schichtselektions-Gradientenpuls GS sein. Der Meßgradienten puls GM kann im Rahmen der Erfindung auch eine beliebige Ori entierung haben.

Die Phasenkorrektur kann außerdem mit einem Gradientenecho erfolgen, das vor dem Meßgradientenpuls GM liegt.

Weiterhin kann man durch Weglassen des Auslesegradienten GR einen FID (free induction decay, freier Induktionszerfall) erzeugen, die Frequenz oder die Phase auswerten (Zeitinforma tion) und die (zwei- oder dreidimensionale) Ortsinformation durch einen zusätzlichen Phasencodiergradienten in Auslese richtung erzeugen (bei entsprechend längerer Meßzeit).

Wie aus den vorstehenden Ausführungen ersichtlich ist, läßt sich das erfindungsgemäße Prinzip vielseitig ausgestalten. Somit kann auf einfache Weise mit einem sehr geringen Zeit aufwand eine Erfassung der diskutierten Wirbelströme vorge nommen werden. Zusätzlich können mit einem nur geringfügig größeren Zeitaufwand weitere Information über die Wirbelströ me gewonnen werden.

Claims

1. Verfahren zur Erfassung von Wirbelströmen, die durch ge schaltete Magnetfeldgradienten eines Kernspinresonanzgerätes verursacht werden und die Kreuzterme enthalten, wobei das Verfahren folgende aufeinanderfolgende Schritte umfaßt:

a) Ein räumlich ausgedehntes Phantom wird in den Untersu chungsbereich des Kernspinresonanzgerätes gebracht,
b) ein Meßgradientenpuls (GM), der eine vorgebbare Pulsbreite (t_G) aufweist, wird eingeschaltet,
c) nach dem Abschalten des Meßgradientenpulses (GM) werden wenigstens zwei, im Abstand (t₁, t₂, t_n) aufeinanderfolgen de Bildgebungssequenz-Blöcke generiert, aus deren bildge benden Signalen ein zumindest zweidimensionaler komplexer Datensatz erzeugt wird, wobei die Phaseninformation (ϕ_i(x, y)) proportional zur Magnetfeldstärke (B(x, y, t)) ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, das folgende weitere Merkmale umfaßt:

3. Verfahren nach Anspruch 1, das folgendes weiteres Merkmal umfaßt:

e) Die Schritte b) und c) werden zur Erfassung von Wirbel strömen, die Terme höherer Ordnung enthalten, mit wenig stens einer anderen Lage der selektierten Schicht wieder holt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, das folgendes weiteres Merkmal umfaßt:

e) Die Schritte b) bis d) werden zur Erfassung von Wirbel strömen, die Terme höherer Ordnung enthalten, mit wenig stens einer anderen Lage der selektierten Schicht wieder holt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, das folgendes weiteres Merkmal umfaßt:

f) Zusätzlich zum Schichtselektions-Gradientenpuls wird ein zusätzlicher Phasenkodiergradient geschaltet.

6. Verfahren nach Anspruch 2, das folgendes weiteres Merkmal umfaßt:

g) Anstatt des Schichtselektions-Gradientenpulses wird ein zusätzlicher Phasenkodiergradient geschaltet.

7. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, das folgendes weiteres Merkmal umfaßt:

h) Die Gradientenecho-Blöcke mehrerer selektierter Schichten sind ineinander verschachtelt.

8. Verfahren nach Anspruch 2, das folgendes weiteres Merkmal umfaßt:

i) Aus den ermittelten, als bildgebende Signale dienenden Gradientenechos (S1, S2, Sn) wird eine Anzahl (n) von zweidimensionalen Datensätzen (i) ermittelt, die nach ei ner zweidimensionalen Fouriertransformation die entspre chende Anzahl (n) komplexer zweidimensionaler Bilder des Phantoms liefern, wobei diese Anzahl (n) der Zahl der Gra dientenecho-Blöcke entspricht.

9. Verfahren nach Anspruch 8, das folgendes weiteres Merkmal umfaßt:

j) Alle komplexen Datensätze (i) werden zu den Zeitpunkten (t_i) mit einem Referenz-Datensatz derart phasenkorrigiert, daß daraus Phasenbilder berechenbar sind, die den zeitli chen Abfall der Wirbelströme (I_E) zu den Zeitpunkten (t_i) darstellen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, das folgendes weiteres Merkmal umfaßt:

k) Als Referenz-Datensatz wird ein Datensatz gewählt, bei dem die Wirbelströme (I_E) weitgehend abgeklungen sind.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, das folgen des weiteres Merkmal umfaßt:

a) Die nicht-linearen Anteile der Wirbelströme (I_E) werden aus einer Entwicklung der Feldverteilung nach Kugelfunk tionen berechnet.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, das folgende weitere Merkmale umfaßt:

m) Kompensation der nicht-linearen Anteile der Wirbelströme (I_E) durch eine Filterung der in einem Gradientenkanal er zeugten Gradientenpulse, die Wirbelströme (I_E) anregen, wobei
n) als Ergebnis der Filterung ein Kompensationspuls zur Ver fügung steht, der auf die beiden anderen Gradientenkanäle und/oder Shimspulen des Kernspinresonanzgerätes gegeben wird.