DE19903627A1 - Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanztomographiegräts, Magnetresonanztomographiegerät zur Durchführung des Verfahrens und Verfahren zur Auslegung eines Magnetresonanztomographiegeräts - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanztomographiegeräts, Magnetresonanztomographiegerät zur Durchführung des Verfahrens und Verfahren zur Auslegung eines Magnetresonanztomographiegeräts womit der von Pulssequenzen verursachte Lärm vor dem Start der Pulssequenzen berechnet und angezeigt wird und bei zu hohen Lärmwerten die Pulssequenz zu niedrigeren Werten hin, am einfachsten durch eine Änderung der Repetitionszeit, verändert wird und der Lärm in Abhängigkeit von der Geometrie, den Materialparametern und der mechanischen Ausführung des Geräts berechnet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanztomographiegeräts, das einen Grundfeldmagneten, ein Gradientensystem mit mehreren Gradientenspulen und ein Steuersystem, das aufgrund von Pulssequenzen unter anderem die Ströme in den Gradientenspulen steuert, beinhaltet.

Die Magnetresonanztomographie ist eine bekannte Technik zur Gewinnung von Bildern des Körperinneren des lebenden Patien­ ten. Wesentliche Bestandteile eines Magnetresonanztomogra­ phiegeräts sind ein Grundfeldmagnet, ein Gradientensystem und ein Steuersystem, das aufgrund von Pulssequenzen unter ande­ rem die Ströme in den Gradientenspulen steuert. Die zeitlich variablen Spulenströme erreichen Amplitudenwerte von bis zu mehreren 100 A und unterliegen häufigen und raschen Wechseln der Stromrichtung mit Anstiegs- und Abfallraten von mehreren 100 kA/s. Diese Ströme in den Gradientenspulen verursachen bei vorhandenem Grundmagnetfeld aufgrund von Lorentzkräften Schwingungen, die zu dem bekannten Lärm führen.

Der Schwerpunkt der bisherigen Untersuchungen zur Reduzierung von Lärm führte zu einer Veränderung des Übertragungsweges, das heißt zu einer Veränderung des mechanischen Aufbaus des Magnetresonanztomographiegeräts. Dabei wurden diese Verände­ rungen grob aufgrund von Erfahrungswerten durchgeführt. Fer­ ner ist einem Bedienenden, wie auch einem Patienten, der bei verschiedenen Pulssequenzen in seiner Stärke unterschiedliche Lärm erst nach Ausführung der Pulssequenzen als subjektiver Eindruck zugänglich. Die Weiterentwicklung auf dem Gebiet der Magnetresonanztomographie zur Verkürzung der Meßzeit und Ver­ besserung der Bildqualität ist mit einer Vergrößerung der Ströme in den Gradientenspulen verbunden. Damit nimmt auch der Lärm zu.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah­ rens zur Bereitstellung von Informationen über die Lärmbela­ stung eines Patienten zu schaffen sowie ein Verfahren für die Auslegung eines Gradientensystems zu entwickeln, welches eine Optimierung des gesamten Lärmübertragungsweges ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Lärm, den eine Pulssequenz bei ihrer Ausführung verursacht, vor dem Start der Pulssequenz ermittelt wird, beziehungsweise, daß das Magnetresonanztomographiegerät eine Vorrichtung be­ sitzt, welche den Lärm, den eine Pulssequenz bei ihrer Aus­ führung verursacht, vor dem Start der Pulssequenz ermittelt und eine Vorrichtung, welche den ermittelten Lärm anzeigt. Letztgenannter Aspekt der Aufgabe wird erfindungsgemäß da­ durch gelöst, daß eine Übertragungsfunktion, die sich aus ei­ nem Gradientenspulenstrom als Eingangsgröße und dem Lärm als Ausgangsgröße ergibt, in Abhängigkeit von der Geometrie, den Materialparametern und der mechanischen Ausführung des Geräts berechnet wird.

Der besondere Vorteil liegt darin, daß der Lärm für unter­ schiedliche Pulssequenzen nicht erst nach der Ausführung ei­ ner Pulssequenz als ein subjektiver Eindruck oder als Ergeb­ nis einer Messung vorliegt, sondern vor der Ausführung einer Pulssequenz berechnet wird und sich hieraus erweiterte Steue­ rungsmöglichkeiten für den Betrieb eines Magnetresonanztomo­ graphiegeräts ergeben.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Ermittlung des Lärms im Frequenzbereich durchgeführt, indem für jede Gra­ dientenspule eine systeminhärente Übertragungsfunktion, die sich aus einem Gradientenspulenstrom als Eingangsgröße und dem Lärm als Ausgangsgröße ergibt, mit der Fouriertransfor­ mierten des entsprechenden Gradientenspulenstroms multipli­ ziert wird, die Multiplikationsergebnisse über der Frequenz integriert werden und die Integrationsergebnisse der einzel­ nen Gradientenachsen aufsummiert werden. Erst die Transforma­ tion in den Frequenzbereich ermöglicht eine Separierung der Parameter und eine exakte Berechnung der teilweise großen Auswirkungen auf den Lärm, welche von kleinsten Veränderungen der Parameter verursacht werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der A- Schalldruckpegel einer Pulssequenz durch eine A-bewertete In­ tegration der Multiplikationsergebnisse ermittelt. Damit steht eine Bewertungsgröße für den Lärm einer Pulssequenz zur Verfügung, welche den Eigenschaften des menschlichen Hörens Rechnung trägt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird ein ermit­ telter Lärm angezeigt. Damit kann ein Bediener beispielsweise die Zumutbarkeit einer Lärmbelastung in Abhängigkeit vom Zu­ stand und Alter des Patienten bewerten und in seine übrigen Bedienhandlungen mit einbeziehen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird im Falle eines ermittelten Lärms oberhalb eines bestimmten vorwählba­ ren Werts, die Pulssequenz geändert, so daß die geänderte Pulssequenz den bestimmten vorwählbaren Wert bei ihrer Aus­ führung nicht überschreitet. Dadurch wird der Bediener dahin­ gehend entlastet, daß eine von Fall zu Fall notwendige Ent­ scheidung über die Zumutbarkeit des Lärms durch einen vor­ wählbaren Wert ersetzt wird und bei Überschreiten dieses Wer­ tes automatisch eine Änderung der Pulssequenz zu niedrigeren Lärmwerten hin ausgeführt wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Repe­ titionszeit der Pulssequenz geändert. Eine Änderung der Repe­ titionszeit stellt eine einfache Änderung einer Pulssequenz dar. Die zur Lärmreduzierung notwendige Änderung bei gleich­ bleibenden Anforderungen an die Bildqualität ist einfach zu berechnen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Übertragungs­ funktion durch Anregung einer Gradientenspule mit einem Strom, dessen Spektrum alle lärmrelevanten Frequenzen ent­ hält, ermittelt. Damit werden mit einer einzigen Anregung al­ le relevanten Frequenzanteile der Übertragungsfunktion gleichzeitig gemessen. Bei der experimentellen Ermittlung von Übertragungsfunktionen bedeutet dies kürzeste Meßzeiten.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Über­ tragungsfunktion durch Anregung einer Gradientenspule mit ei­ nem Frequenzdurchlauf von sinusförmigen Strömen ermittelt. Dadurch wird mit jeder Sinusschwingung ein diskreter Fre­ quenzpunkt der Übertragungsfunktion mit definierter Amplitude bestimmt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Fourieranalyse der Gradientenspulenströme mit dem Kehrwert der Repetitions­ zeit der Pulssequenz als Grundfrequenz der Fourieranalyse durchgeführt. Damit ergibt die Fourieranalyse ausschließlich Fourierkoeffizienten bei ganzzahligen Vielfachen des Kehr­ werts der Repetitionszeit.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er­ geben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbei­ spiel für ein Verfahren und eine Vorrichtung anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 ein Flußdiagramm des Verfahrens zur Lärmermittlung für ein Magnetresonanztomographiegerät,

Fig. 2 eine Übersichtsbild eines Magnetresonanztomographie­ geräts, Fig. 3 eine beispielhafte Anzeige auf einer Anzeigevorrich­ tung.

Fig. 1 zeigt in Form eines Flußdiagramms beispielhaft das der Erfindung zugrundeliegende Verfahren der Lärmermittlung für Magnetresonanztomographiegeräte. Die Gradientenspulenströme I(r, t) weisen eine Ortsabhängigkeit aufgrund der für die ver­ schiedenen Gradientenspulen unterschiedlichen Leiteranordnung sowie eine Zeitabhängigkeit je nach steuernder Pulssequenz auf. Da die Leiteranordnung der Spulen zeitlich konstant ist, ist eine Separierung von I(r, t) in eine ortsabhängige Kompo­ nente I(r) und eine zeitabhängige Komponente I(t) möglich.

Die ortsabhängige Komponente I(r) bestimmt zusammen mit einer Reihe von Parametern eine Übertragungsfunktion Ü(f). Die Ströme in den Gradientenspulen erfahren im Grundmagnetfeld Lorentzkräfte, welche die Leiter der Gradientenspulen in Schwingungen versetzen. Weitere Lorentzkräfte wirken aufgrund von Wirbelstrominduktion auf leitende Schichten, die fest mit dem Gradientensystem verbunden sind, z. B. metallische Vor­ richtungen zur Kühlung der Gradientenspulen oder Kupferplati­ nen eines Hochfrequenzantennensystems. Die Lorentzkräfte wer­ den auf das gesamte Gradientensystem übertragen und versetzen dieses in Schwingungen.

Eine Analyse dieser Schwingungen erfolgt über die Eigen­ schwingungen des Gradientensystems. Das Eigenschwingungsver­ halten ist durch die Eigenfrequenzen und die Eigenschwin­ gungsformen bestimmt. Die Wirkung der Lorentzkräfte auf die Eigenschwingungsformen wird in Form der Partizipationsfakto­ ren beschrieben. Diese geben an, wie stark die Lorentzkräfte eine bestimmte Eigenschwingungsform anregen. Mathematisch wird dazu das Skalarprodukt zwischen der Lorentzkraft an ei­ nem Punkt und dem Vektor, der die Eigenschwingungsbewegung an diesem Ort beschreibt, gebildet. Diese Skalarprodukte werden für jeden Punkt des Gradientensystems ermittelt und aufsum­ miert. Daraus resultiert ein Partizipationsfaktor PF einer Eigenschwingungsform. Die Eigenfrequenzen werden mit Hilfe der Materialparameter berechnet. Mit Kenntnis der Partizipa­ tionsfaktoren PF und der Eigenfrequenzen wird die Schwingung des Gradientensystems für jeden Ort und für jede Frequenz durch Überlagerung der Schwingungen der einzelnen Eigen­ schwingungsformen bestimmt.

Die Schwingungen werden über verschiedene Ausbreitungswege an die Oberflächen des Geräts weitergegeben. Diese werden in ih­ rer Bedeutung frequenzaufgelöst erfaßt. Die Oberflächen­ schnelle bestimmt die Übertragung der Mechanikschwingung in die Schallschwingung und wird aus der Überlagerung der Schwingungen der einzelnen Übertragungswege berechnet. Zusam­ men mit der Geometrie der Oberfläche bestimmt diese Oberflä­ chenschnelle den Lärm(r, f) des Geräts.

Die Übertragungsfunktion Ü(f) ergibt sich aus einer definier­ ten Anregung einer Gradientenspule mit einem Normstrom I₀ als Eingangsgröße und dem dadurch hervorgerufenen Lärm dB an ei­ nem bestimmten Ort als Ausgangsgröße. Zur Bildung der Über­ tragungsfunktion wählt man einen Ort aus. Da der vom Patien­ ten wahrgenommene Lärm im Vordergrund steht, wählt man vor­ teilhaft einen Ort, an dem sich normalerweise der Kopf des Patienten während der Untersuchung befindet. Durch die NEMA- Vorschrift ist beispielsweise das Isozentrum des Grundfeldma­ gneten vorgeschrieben. Dabei ist das vorausgehend erläuterte Verfahren für jeden beliebigen Ort anwendbar.

Ein Magnetresonanztomographiegerät besitzt mehrere Gradien­ tenspulen, die mit unterschiedlichen Strömen betrieben wer­ den. Zur Ermittlung der Übertragungsfunktionen wird eine Gra­ dientenspule nach der anderen unabhängig voneinander betrach­ tet. Jeder Gradientenspule wird eine Übertragungsfunktion zu­ geordnet.

Die rechnerische Bestimmung der Übertragungsfunktionen er­ folgt nach vorausgehend beschriebenem Verfahren unter Zuhil­ fenahme einer Finite-Elemente-Methode-Rechnung.

Die experimentelle Ermittlung der Übertragungsfunktionen er­ folgt durch eine Anregung einer Gradientenspule mit einem Normstrom I₀ und einer frequenzaufgelösten Schallmessung des Lärms dB an einem ausgewählten Meßort. Vorteilhafte Anregun­ gen sind ein Frequenzdurchlauf von Sinusschwingungen und tiefpaßgefiltertes weißes Rauschen. Beim Frequenzdurchlauf wird für jede Frequenz, bei der die Übertragungsfunktion ge­ messen werden soll, die Gradientenspule mit einem sinusförmi­ gen Strom dieser Frequenz angeregt. Dabei ist die Skalierung der Übertragungsfunktion einfach, weil die Amplitude der Si­ nusschwingung in Ampere, beziehungsweise die daraus resultie­ rende Gradientenstärke in Millitesla pro Meter, direkt abge­ lesen wird. Vorteilhaft bleibt die Amplitude für alle Fre­ quenzen des Durchlaufs gleich. Die zweite Anregung zur expe­ rimentellen Ermittlung der Übertragungsfunktion geht von tiefpaßgefiltertem weißen Rauschen aus. Dabei ist die Über­ tragungsfunktion des Tiefpasses im Bereich von ca. 0 Hz bis ca. 20000 Hz, der an den für einen Menschen hörbaren Fre­ quenzbereich angelehnt ist, gleich Eins und für größere Fre­ quenzen gleich Null. Dieses tiefpaßgefilterte weiße Rauschen wird als Größe im Frequenzbereich in den Zeitbereich trans­ formiert und als Normstrom einer Gradientenspule zugeführt. Dabei ist bei der frequenzaufgelösten Lärmmessung zu beach­ ten, daß sich die Gradientenstärke des tiefpaßgefilterten weißen Rauschens auf alle Frequenzanteile aufteilt. Die Über­ tragungsfunktion ist einfach zu skalieren, indem man für eine bestimmte Frequenz mit einer entsprechenden Sinus-Messung vergleicht. Die gemessenen Übertragungsfunktionen sind sehr stabil und schwanken nicht mehr als 1 dB zwischen verschiede­ nen Messungen.

Die Übertragungsfunktion typischer Magnetresonanztomographie­ geräte steigt mit der Frequenz an, bis bei wenigen kHz ein Maximum erreicht ist. Bei höheren Frequenzen ist ein leich­ tes, aber kontinuierliches Absinken des Lärms festzustellen. Allerdings ist das Spektrum der Übertragungsfunktion bis zum Maximum hin von deutlichen scharfen Resonanzen geprägt.

Die zeitabhängige Komponente I(t) wird durch die Pulssequenz bestimmt. Der zeitliche Verlauf I(t) eines Spulenstroms wird durch die Fouriertransformation in eine frequenzabhängige Größe I(f) überführt. Bei einem mit der Periode T periodi­ schen Zeitverlauf von I(t) vereinfacht sich I(f) dahingehend, daß I(f) von Null verschiedene Werte ausschließlich bei ganz­ zahligen Vielfachen einer Grundfrequenz f_G, welche der Kehr­ wert der Periode T ist, annimmt. Vorgenannte von Null ver­ schiedene Werte werden durch die Gradientenstärke G dividiert und als n-ter Fourierkoeffizient FK(n) bezeichnet. Die Lauf­ variable n nimmt dabei nur von Null verschiedene ganzzahlige positive Werte an. Die Funktion I(f) wird dadurch in eine Funktion I(n.f_G) überführt. Aus dem Stromverlauf I(t) ent­ steht ein normierter Stromverlauf I(t), indem man mit der Gradientenstärke G dividiert. Für eine Pulssequenz ist die Periode T gleich der Repetitionszeit.

Kenngrößen für Pulssequenzen, welche die Gradientenspulen­ ströme steuern, sind die Gradientenstärke, die Repetitions­ zeit, die Anstiegs- und Abfallraten, die Form sowie das zuge­ hörige Stromintegral der Pulssequenz, wobei vorgenannte Grö­ ßen teilweise miteinander verknüpft sind. Eine von der Über­ tragungsfunktion Ü(f) unabhängige Vergrößerung des Lärms fin­ det bei einer Erhöhung der Gradientenstärke, bei der Vergrö­ ßerung des Stromintegrals und bei einer Vergrößerung von Fou­ rierkoeffizienten statt. Dabei ist die Größe der Fourier­ koeffizienten durch die Form der Pulssequenz bestimmt. Der Lärm in Pascal ist der Gradientenstärke direkt proportional. Für Pulssequenzen mit vielen für den Lärm maßgeblichen Fou­ rierkoeffizienten - also für Pulssequenzen mit langen Repeti­ tionszeiten - wird eine grobe Abschätzung des Lärms mit einer Durchschnittsbildung der Beträge der Fourierkoeffizienten er­ reicht. Messungen haben gezeigt, daß vorgenannter Durch­ schnittswert dem Integral des Betrags des Gradientenspulen­ stroms, der während einer Periode fließt, direkt proportional ist. Die anderen Kenngrößen einer Pulssequenz - Repetitions­ zeit sowie Anstiegs- und Abfallraten - wirken sich in Abhän­ gigkeit von der Übertragungsfunktion Ü(f) auf den Lärm aus.

Bei der Fouriertransformation der Gradientenspulenströme ist zu beachten, daß das verwendete Zeitsignal der Pulssequenz ausreichend lang ist. Dies kann durch periodisches Hinterein­ anderhängen der Pulssequenz erreicht werden. Eine Wiederhol­ rate von 300 führt auch bei sehr schnellen Pulssequenzen zu einer ausreichenden Signallänge. Bei langen Pulssequenzen sollte man zur Beschleunigung der Berechnung eine reduzierte Wiederholrate wählen.

Die Multiplikation der Übertragungsfunktion Ü(f) mit der Fou­ riertransformierten I(n.f_G) des Stromverlaufs in der Gradien­ tenspule ergibt ein frequenzaufgelöstes Lärmspektrum dB(f), das für die jeweilige Pulssequenz charakteristisch ist. Durch eine einfache Integralbildung wird der Schalldruckpegel er­ mittelt. Mit einer A-gewichteten Integralbildung ergibt sich der A-Schalldruckpegel, der den Eigenschaften des menschli­ chen Hörens Rechnung trägt.

Magnetresonanztomographiegeräte besitzen mehrere Gradienten­ spulen, die mit unterschiedlichen Strömen betrieben werden. Für das vorausgehend beschriebene Verfahren bedeutet dies, daß für alle Gradientenspulen die zugehörigen Übertragungs­ funktion ermittelt werden, diese mit den Fouriertransformier­ ten der zugehörigen Spulenströme multipliziert werden und nach der Integralbildung aufsummiert werden.

Unter Umständen können Veränderungen des Frequenzgangs von Spulen und Verstärkern des Gradientensystems auftreten. Weil eine Übertragungsfunktion Ü(f) vorgenannte Veränderungen nicht beschreibt, ist dann die Einführung eines Hilfsspek­ trums vorteilhaft, welches in die Multiplikation mit einbezo­ gen wird.

Für die Multiplikation der Übertragungsfunktion Ü(f) mit der Fouriertransformierten I(n.f_G) wird für beide Spektren der gleiche Frequenzbereich gewählt. Ein Frequenzbereich bis etwa 22 kHz wird berücksichtigt. Es wird eine Frequenzauflösung verwendet, bei der keine störenden Frequenzverschiebungen aufgrund einer Diskretisierung auftreten, die die Resonanzen gut auflöst und die für beide Spektren identisch ist. Eine vorteilhafte Auflösung liegt im Bereich von 1 Hz.

Bei einer Veränderung der Repetitionszeit bleiben die Fou­ rierkoeffizienten gleich groß, beziehen sich aber auf eine andere Grundfrequenz und treffen damit bei der Multiplikation auf andere Werte der Übertragungsfunktion. Üblicherweise ha­ ben die Fourierkoeffizienten niedrigerer Ordnung höhere Wer­ te, so daß bei einer Verkürzung der Repetitionszeit eine Ver­ schiebung der großen Fourierkoeffizienten zu größeren Werten in der Übertragungsfunktion hin folgt. Dies hat am wahr­ scheinlichsten einen größeren Lärm zur Folge. Eine massive Reduzierung des Lärms durch eine Verkürzung der Repetitions­ zeit ist dann möglich, wenn dadurch das Zusammentreffen von Resonanzfrequenzen der Übertragungsfunktion mit ganzzahligen Vielfachen des Kehrwerts der Repetitionszeit vermieden wird.

Weitere wichtige Größen einer Pulssequenz im Hinblick auf den Lärm sind damit neben der Gradientenstärke die Fourierkoeffi­ zienten niedriger Ordnung in Verbindung mit der Repetitions­ zeit. Die Anstiegs- und Abfallraten beeinflussen den Lärm nicht direkt. Eine Änderung dieser Raten kann sich auf die Repetitionszeit und die Fourierkoeffizienten auswirken und nimmt dann auf diesen Wegen Einfluß auf den Lärm.

Das vorausgehend beschriebene Verfahren wird für die Ermitt­ lung von Schalldruckpegeln für Pulssequenzen verwendet und zur Bestimmung lärmoptimierter Pulssequenzen eingesetzt. Eine Berechnung von zeitlichen Lärmspitzen ist bei Berücksichti­ gung von komplexen Übertragungsfunktionen möglich.

Eine vereinfachte Methode zur Lärmvermeidung ist die Defini­ tion von verbotenen Frequenzbändern um die Resonanzfrequenzen der Übertragungsfunktionen herum, z. B. in einem Bereich von ± 20 Hz. Treffen Fourierkoeffizienten größer einem definierten Schwellenwert in diese Frequenzbänder, so wird dies ange­ zeigt, eine automatische Veränderung der Repetitionszeit durchgeführt oder eine Empfehlung, diese Veränderung durchzu­ führen, angezeigt.

Fig. 2 zeigt beispielhaft ein Übersichtsbild eines Magnetre­ sonanztomographiegeräts, wobei lediglich die für die Erfin­ dung wichtigen Komponenten dargestellt sind. Eine Patienten­ liege 1, ein Grundfeldmagnet 2, ein Gradientensystem 3, ein Steuersystem 4 und eine Anzeigevorrichtung 5 sind als Grund­ bausteine gezeichnet. Das Steuersystem beinhaltet die Pro­ gramme zur Pulssequenzsteuerung für das Gradientensystem und führt der Anzeigevorrichtung Daten zu. Ferner beinhalte das Steuersystem eine Vorrichtung, die den Lärm, den eine Pulsse­ quenz bei ihrer Ausführung verursacht, vor dem Start der Pulssequenz ermittelt und den ermittelten Lärm der Anzeige­ vorrichtung zur Meldung zuführt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung erkennt die besagte Vor­ richtung, daß ein für eine Pulssequenz ermittelter Lärm einen in der Vorrichtung hinterlegten bestimmten Grenzwert über­ schreitet, führt den Sachverhalt der Überschreitung der An­ zeigevorrichtung zu, ermittelt eine geänderte Pulssequenz, bei deren Ausführung der Grenzwert nicht überschritten wird und führt die geänderte Pulssequenz oder die ermittelte Ände­ rung dem Steuersystem zur Ausführung zu. Dabei ist die Ände­ rung der Repetitionszeit eine einfache Änderung der Pulsse­ quenz. Eine genügend große Verlängerung der Repetitionszeit führt zur Lärmreduzierung, aber auch zur unerwünschten Ver­ längerung der Meßzeit. Mit einer Verkürzung der Repetitions­ zeit wird ebenfalls eine Lärmreduzierung erreicht, wenn das Zusammentreffen von Resonanzfrequenzen der Übertragungsfunk­ tionen mit ganzzahligen Vielfachen des Kehrwertes der Repeti­ tionszeit im Unterschied zur ursprünglichen Einstellung ver­ mieden wird. Besagte Vorrichtung ermittelt daher beispiels­ weise mit einem iterativen Verfahren unter der Randbedingung möglichst unveränderter Abbildungseigenschaften und unter Be­ rücksichtigung der technischen Leistungsgrenzen des Geräts die günstigste Repetitionszeit, für die der Lärm unterhalb des Grenzwerts bleibt.

Fig. 3 zeigt das Beispiel einer Anzeige auf einer Anzeigevor­ richtung z. B. einem Monitor. Wie allgemein üblich, ist auf dem Monitor nicht nur ein Magnetresonanzbild B darstellbar, sondern es sind zusätzlich Benutzerinformationen einblendbar. Neben den üblichen Informationen ist auf dem Monitor eine analoge Skala S dargestellt, auf welcher der für eine vorein­ gestellte Pulssequenz zu erwartende Lärm angezeigt wird. Der Typ einer Pulssequenz wird üblicherweise über ein Menü vorge­ wählt, wobei dann noch bestimmte Parameter der Pulssequenz vom Benutzer wählbar sind. Beispiele für solche Parameter ei­ ner Pulssequenz sind die Schichtorientierung, die Repetiti­ onszeit TR, das Betrachtungsfeld FOV (Field of View) und die Auflösung RES. Die Schichtorientierung wird im allgemeinen graphisch eingestellt, während für die anderen vorgenannten Parameter Standardvorgaben numerisch auf dem Monitor ange­ zeigt werden. Diese Standardvorgaben können z. B. durch Tasta­ tureingabe manuell überschrieben werden.

Wenn der Benutzer nun eine Pulssequenz ausgewählt und die ge­ wünschten Parameter eingestellt hat, erhält er auf der Skala S noch vor dem Start der Pulssequenz eine Information über den zu erwartenden Lärm. Falls dem Benutzer dieser als zu hoch erscheint, hat er zwei Möglichkeiten: Er kann direkt auf die Parameter zugreifen und z. B. die Repetitionszeit verkür­ zen, ein kleineres Betrachtungsfeld wählen oder die Auflösung verringern. Dabei erhält er unmittelbar auf der Skala S eine Information, wie sich solche Modifikationen auf den Lärm aus­ wirken. Der Benutzer kann aber auch z. B. durch Ziehen mit ei­ nem Cursor auf der Skala S den ihm zu hoch erscheinenden Lärmwert verringern, wobei dann das Steuersystem über einen geeigneten Algorithmus auf einen oder mehrere Parameter der Pulssequenz zugreift und diese so ändert, daß bei der Ausfüh­ rung der geänderten Pulssequenz der vorgegebene Lärm nicht überschritten wird. In beiden Fällen werden die Abbildungsei­ genschaften verändert. Der Benutzer kann jedoch hier sachge­ recht zwischen der Lärmbelastung eines Patienten, die indivi­ duell sehr unterschiedlich empfunden wird, und den Abbil­ dungseigenschaften, die sich an den diagnostischen Umständen orientieren, abwägen.

Claims (15)

1. Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanztomographiege­ räts, das einen Grundfeldmagneten, ein Gradientensystem mit mehreren Gradientenspulen und ein Steuersystem, das aufgrund von Pulssequenzen unter anderem die Ströme in den Gradienten­ spulen steuert, beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß der Lärm, den eine Pulssequenz bei ihrer Ausführung ver­ ursacht, vor dem Start der Pulssequenz ermittelt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, wobei die Ermittlung des Lärms im Frequenzbereich durchgeführt wird, indem für je­ de Gradientenspule eine systeminhärente Übertragungsfunktion, die sich aus einem Gradientenspulenstrom als Eingangsgröße und dem Lärm als Ausgangsgröße ergibt, mit der Fouriertrans­ formierten des entsprechenden Gradientenspulenstroms multi­ pliziert wird, die Multiplikationsergebnisse über der Fre­ quenz integriert werden und die Integrationsergebnisse auf­ summiert werden.

3. Verfahren nach Patentanspruch 2, wobei der A-Schall­ druckpegel einer Pulssequenz durch eine A-bewertete Integra­ tion der Multiplikationsergebnisse ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei ein ermittelter Lärm angezeigt wird.

5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei im Falle eines ermittelten Lärms oberhalb eines bestimmten vorwählbaren Werts, die Pulssequenz geändert wird, so daß die geänderte Pulssequenz den bestimmten vorwählbaren Wert bei ihrer Ausführung nicht überschreitet.

6. Verfahren nach Patentanspruch 5, wobei die Repetitions­ zeit der Pulssequenz geändert wird.

7. Verfahren nach einem der Patentansprüche 2 bis 6, wobei eine Übertragungsfunktion durch Anregung einer Gradientenspu­ le mit einem Strom, dessen Spektrum alle lärmrelevanten Fre­ quenzen enthält, ermittelt wird.

8. Verfahren nach einem der Patentansprüche 2 bis 6, wobei eine Übertragungsfunktion durch Anregung einer Gradientenspu­ le mit einem Frequenzdurchlauf von sinusförmigen Strömen er­ mittelt wird.

9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 2 bis 6, wobei die Fourieranalyse der Gradientenspulenströme mit dem Kehr­ wert der Repetitionszeit der Pulssequenz als Grundfrequenz der Fourieranalyse durchgeführt wird.

10. Magnetresonanztomographiegerät, das einen Grundfeldmagne­ ten, ein Gradientensystem mit mehreren Gradientenspulen und ein Steuersystem, das aufgrund von Pulssequenzen unter ande­ rem die Ströme in den Gradientenspulen steuert, beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung den Lärm, den eine Pulssequenz bei ihrer Ausführung verursacht, vor dem Start der Pulssequenz ermittelt und eine Anzeigevor­ richtung den ermittelten Lärm anzeigt.

11. Magnetresonanztomographiegerät nach Patentanspruch 10, wobei eine Anzeigevorrichtung den ermittelten Lärm zusam­ men mit einem Magnetresonanzbild und den üblichen Parametern anzeigt.

12. Magnetresonanztomographiegerät nach einem der Patentan­ sprüche 10 bis 11, wobei eine Vorrichtung im Falle einer Veränderung des angezeigten Lärms die lärmrelevanten Parame­ ter der voreingestellten Pulssequenz derart ändert, daß bei Ausführung der Pulssequenz mit den geänderten Parametern der veränderte Anzeigewert des Lärms nicht überschritten wird.

13. Magnetresonanztomographiegerät nach einem der Patentan­ sprüche 10 bis 11, wobei eine Vorrichtung den ermittelten Lärm einer Pulssequenz dahingehend prüft, ob ein bestimmter vorwählbarer Wert überschritten wird, im Falle des Über­ schreitens eine Änderung der Pulssequenz ermittelt, so daß die geänderte Pulssequenz den bestimmten vorwählbaren Wert bei ihrer Ausführung nicht überschreitet, und die geänderte Pulssequenz zur Ausführung bringt.

14. Magnetresonanztomographiegerät nach einem der Patentan­ sprüche 12 bis 13, wobei die besagte Vorrichtung eine Än­ derung der Repetitionszeit der Pulssequenz ermittelt.

15. Verfahren zur Auslegung eines Magnetresonanztomographie­ geräts, dadurch gekennzeichnet, daß eine Übertra­ gungsfunktion, die sich aus einem Gradientenspulenstrom als Eingangsgröße und dem Lärm als Ausgangsgröße ergibt, in Ab­ hängigkeit von der Geometrie, den Materialparametern und der mechanischen Ausführung des Geräts berechnet wird.