DE19911975C2 - Magnetresonanz-Sendeverfahren und hiermit korrespondierende Magnetresonanz-Sendeanordnung - Google Patents

Description

Ein Pulssteuersystem für einen Magnetresonanz-Hochfrequenz­ sender ist aus der US 4,739,268 bekannt. Das Pulssteuer­ system besitzt eine Schaltung zur Erfassung des Spitzenwertes des Hochfrequenzstromes in einer Sendespule, eine Schaltung zum Vergleichen des erfassten Spitzenwertes mit einem ge­ wünschten Referenz-Spitzenwert für den Hochfrequenzpuls zum Bestimmen einer Differenz zwischen dem erfassten Spitzenwert und dem Referenz-Spitzenwert und zum Bestimmen einer Verstär­ kung für den Senderverstärker des Magnetresonanz-Senders, damit der Referenz-Spitzenwert in der Sendespule erzeugt wer­ den kann, und schließlich einen Schaltkreis zum Einstellen der Verstärkung. So können über längere Zeit exakt reprodu­ zierbare Ausgangsignale erzeugt werden.

Gemäß der US 4,739,268 wird das Ausgangsignal erfaßt und einem analogen Regelkreis zugeführt. Der Regelkreis muß mit hochgenauen, temperaturstabilen und somit teuren Bauteilen ausgeführt sein.

In der EP 0 463 789 A2 ist eine Hochfrequenz-Leistungskali­ brierung für ein Magnetresonanzgerät beschrieben, die vor der eigentlichen Bildaufnahme durchgeführt wird und wobei die Hochfrequenz-Sendeleistung eingestellt wird, um ein optimales und gleichförmiges Hochfrequenzfeld zu erzeugen. Es wird eine Reihe von Pulssequenzen bei verschiedenen Leistungsstufen durchgeführt. Von den dabei erhaltenen MR-Daten wird diejeni­ ge Leistungsstufe ausgewählt, die die besten MR-Daten lie­ fert.

Die DE 37 06 799 A1 offenbart ein Magnet-Datenerfassungssystem zur Bestimmung absoluter Bildintensitäten, vergleichbar mit CT-Zahlen, indem die Abhängigkeit der Intensitätsmessung von systemabhängigen Parametern beseitigt wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Magnetresonanz-Sendeverfahren und eine hiermit korrespondie­ rende Magnetresonanz-Sendeanordnung zur Verfügung zu stellen, das ohne hochgenaue Bauteile ausführbar ist bzw. die ohne hochgenaue Bauteile auskommt.

Die Aufgabe wird für das Magnetresonanz-Sendeverfahren durch die folgenden Verfahrensschritte gelöst:

• - ein Pulsgenerator steuert einen Hochfrequenzmodulator mit einem Puls mit einer Generatoramplitude und einer Genera­ torphase an,
• - der Hochfrequenzmodulator steuert einen Hochfrequenz-Lei­ stungsverstärker an,
• - der Hochfrequenz-Leistungsverstärker gibt ein analoges Aus­ gangsignal mit einer Istamplitude und einer Istphase an eine Magnetresonanzsendeantenne aus,
• - ein mit dem Ausgangssignal korrespondierendes Abtastsignal wird einem Pulsregler zugeführt, der die Istamplitude mit einer Sollamplitude und die Istphase mit einer Sollphase vergleicht und Korrekturwerte für die Generatoramplitude und die Generatorphase ermittelt und bei einem weiteren Puls dem Pulsgenerator zuführt,
• - zwischen den Pulsen liefert eine Magnetresonanzempfangs­ antenne ein analoges Magnetresonanz-Empfangssignal eines Objekts an einen Magnetresonanzempfänger, der ein digitales Zwischensignal ausgibt,
• - während der Pulse wird ein Bruchteil des Ausgangssignals dem obenstehend erwähnten Magnetresonanzempfänger und das dadurch ausgegebene Zwischensignal dem Pulsregler als Ab­ tastsignal zugeführt und
• - der Pulsregler verarbeitet das Zwischensignal digital.

Hiermit korrespondierend wird die Aufgabe für die Magnetreso­ nanz-Sendeanordnung durch die Merkmale des Anspruchs 5 ge­ löst.

Aufgrund der Nutzung des sowieso vorhandenen Magnetresonanz­ empfängers ist kein eigenes Bauteil für die Aufbereitung des Bruchteils des Ausgangssignals erforderlich. Darüber hinaus ergibt sich durch die digitale Regelung, die vorzugsweise in einem Mikroprozessor erfolgt, eine Regelung, die ohne hoch­ genaue Bauteile auskommt und eine bisher nicht erreichte Fle­ xibilität aufweist.

So ist es beispielsweise möglich, daß der Puls einem von mehreren Pulstypen zugeordnet wird, daß für jeden Pulstyp eine typspezifische Sollamplitude, eine typspezifische Soll­ phase und typspezifische Korrekturwerte abgespeichert sind und daß zur Ermittlung der Korrekturwerte die typspezifische Sollamplitude und die typspezifische Sollphase und ggf. auch die typspezifischen bisherigen Korrekturwerte herangezogen werden.

Hiermit korrespondierend weist die Magnetresonanz-Sendeanord­ nung einen Pulstyperkenner und einen Speicher zum Abspeichern und Abrufen von typspezifischen Sollamplituden, typspezifi­ schen Sollphasen und typspezifischen Korrekturwerten auf.

Auch ist es möglich, daß die Ermittlung der Korrekturwerte nur dann erfolgt, wenn dem Puls eine Korrekturanforderung zu­ geordnet ist.

Die Sollamplitude und die Sollphase werden vorzugsweise da­ durch bestimmt, daß vor dem Durchführen der Amplituden- und der Phasenregelung über eine vorbestimmte Anzahl von Pulsen die Istamplitude und die Istphase ermittelt und deren Mittel­ werte gebildet werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nach­ folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zei­ gen in Prinzipdarstellung

Fig. 1 eine Magnetresonanz-Sendeanordnung,

Fig. 2 einen Pulsdatensatz und

Fig. 3 einen Datenspeicher.

Gemäß Fig. 1 weist eine Magnetresonanz-Sendeanordnung einen Pulsgenerator 1 auf, der mit einem Hochfrequenzmodulator 2 verbunden ist. Hierdurch wird der Hochfrequenzmodulator 2 mit einem Puls P mit einer Generatoramplitude AG und einer Gene­ ratorphase ϕG angesteuert.

Der Hochfrequenzmodulator 2 ist mit einem Hochfrequenz-Lei­ stungsverstärker 3 verbunden, so daß der Hochfrequenzmodula­ tor 2 den Hochfrequenz-Leistungsverstärker 3 ansteuert. Dem Hochfrequenz-Leistungsverstärker 3 ist ein Auskoppelelement 4 nachgeordnet, dem wiederum eine Magnetresonanzsendeantenne 5 nachgeordnet ist. Somit ist an die Magnetresonanzsendeantenne 5 ein analoges Ausgangsignal S mit einer Istamplitude A und einer Istphase ϕ ausgebbar.

Das Auskoppelelement 4 ist als Richtkoppler ausgebildet. Mit ihm ist ein (analoger) Bruchteil s des Ausgangssignals S aus dem Ausgangssignal S auskoppelbar. Es ist mit einem Ma­ gnetresonanzempfänger 6 verbunden. Während der Pulse P wird also der Bruchteil s dem Magnetresonanzempfänger 6 zugeführt.

Der obenstehend erwähnte Magnetresonanzempfänger 6 ist ferner mit einer Magnetresonanzempfangsantenne 7 verbunden. Über diese ist dem Magnetresonanzempfänger 6 zwischen zwei Pulsen P ein ebenfalls analoges Magnetresonanz-Empfangssignal E ei­ nes Objekts 10 zuführbar. Dies ist möglich, da während eines Pulses P aus systematischen Gründen von der Magnetresonanz­ empfangsantenne 7 kein verwertbares Magnetresonanz-Empfangs­ signal E empfangen wird.

Der Magnetresonanzempfänger 6 demoduliert das ihm zugeführte Signal s bzw. E und gibt ein digitales Zwischensignal Z aus. Während eines Pulses P korrespondiert also das Zwischensignal Z in Amplitude und Phase mit der Istamplitude A und der Ist­ phase ϕ des Ausgangssignals S. Der Magnetresonanzempfänger 6 ist mit einem Mikroprozessor 8 verbunden, dem ein Datenspei­ cher 9 zugeordnet ist. Der Mikroprozessor 8 dient als Puls­ regler 8. Ihm wird während eines Pulses P das Zwischensignal Z als Abtastsignal zugeführt. Der Pulsregler 8 ist also als Softwareregler ausgebildet, der das Zwischensignal Z digital verarbeitet. Der Regelalgorithmus kann wahlweise einen P-, einen PI-, einen PID- oder einen anderen Reglertyp realisie­ ren.

Der Pulsregler 8 vergleicht die Istamplitude A mit einer Sollamplitude A* und die Istphase ϕ mit einer Sollphase ϕ*. Anhand des Vergleichs ermittelt der Pulsregler 8 Korrektur­ werte δA, δϕ für die Generatoramplitude AG und die Generator­ phase ϕG. Die Korrekturwerte δA, δϕ werden im Datenspeicher 9 abgespeichert und bei einem weiteren Puls P dem Pulsgenerator 1 zuführt, mit dem der Pulsregler 8 zu diesem Zweck verbunden ist.

Gemäß Fig. 2 kann dem Puls P eine Korrekturanforderung Pδ zu­ geordnet sein. Der Mikroprozessor 8 prüft bei jedem Puls P, ob dem Puls P eine Korrekturanforderung Pδ zugeordnet ist. Die beim vorhergehenden Puls P ermittelten Korrekturwerte δA, δϕ werden dem Pulsgenerator 1 in jedem Fall zugeführt. Wenn dem Puls P aber keine Korrekturanforderung Pδ zugeordnet ist, erfolgt für diesen Puls P keine Ermittlung und Aktualisierung der Korrekturwerte δA, δϕ. Andernfalls werden die Korrektur­ werte δA, δϕ ermittelt und abgespeichert.

Magnetresonanzzyklen bestehen in der Regel aus einer Vielzahl von Pulsen P, die in unterschiedliche Pulstypen einteilbar sind. Somit ist es möglich, jedem abzugebenden Puls P eine Pulstypkennung PK zuzuordnen. Die Sollamplitude A* und die Sollphase ϕ* können dabei für jeden Pulstyp verschieden von den Sollamplituden A* und den Sollphasen ϕ* anderer Pulstypen sein. Auch die Korrekturwerte δA, δϕ können typspezifisch voneinander verschieden sein. Vorzugsweise sind daher gemäß Fig. 3 in dem Datenspeicher 9 für jeden Pulstyp eine typspezi­ fische Sollamplitude A*, eine typspezifische Sollphase ϕ* und typspezifische Korrekturwerte δA, δϕ abgespeichert.

Zur Ermittlung der Korrekturwerte δA, δϕ für einen Puls P ei­ nes Pulstyps wird zunächst der Pulstyp ermittelt. Danach wer­ den die typspezifische Sollamplitude A*, die typspezifische Sollphase ϕ* und die typspezifischen Korrekturwerte δA, δϕ dieses Pulstyps aus dem Datenspeicher 9 abgerufen und zur Korrektur der Ansteuerung des Pulsgenerators 1 herangezogen. Eventuell neu ermittelte Korrekturwerte δA, δϕ für diesen Pulstyp werden dann wieder im Datenspeicher 9 abgespeichert.

Die Sollamplitude A* und die Sollphase ϕ* sind anfänglich in­ nerhalb gewisser Grenzen frei wählbar; nach der ersten Fest­ legung müssen sie aber konstant gehalten werden. Es ist daher z. B. möglich, die Sollamplitude A* und die Sollphase ϕ* - ggf. typspezifisch - dadurch zu bestimmen, daß vor dem Durch­ führen der Amplituden- und der Phasenregelung über eine vor­ bestimmte Anzahl von Pulsen P die Istamplitude A und die Ist­ phase ϕ ermittelt und deren Mittelwerte gebildet werden.

Claims (8)

1. Magnetresonanz-Sendeverfahren mit den Schlitten:

• - ein Pulsgenerator (1) steuert einen Hochfrequenzmodula­ tor (2) mit einem Puls (P) mit einer Generatoramplitude (AG) und einer Generatorphase (ϕG) an,
• - der Hochfrequenzmodulator (2) steuert einen Hochfre­ quenz-Leistungsverstärker (3) an,
• - der Hochfrequenz-Leistungsverstärker (3) gibt ein ana­ loges Ausgangsignal (S) mit einer Istamplitude (A) und einer Istphase (ϕ) an eine Magnetresonanzsendeantenne (5) aus,
• - ein mit dem Ausgangssignal (S) korrespondierendes Ab­ tastsignal (Z) wird einem Pulsregler (8) zugeführt, der die Istamplitude (A) mit einer Sollamplitude (A*) und die Istphase (ϕ) mit einer Sollphase (ϕ*) vergleicht und Korrekturwerte (δA, δϕ) für die Generatoramplitude (AG) und die Generatorphase (ϕG) ermittelt und bei einem wei­ teren Puls (P) dem Pulsgenerator (1) zuführt,
• - zwischen den Pulsen (P) liefert eine Magnetresonanz­ empfangsantenne (7) ein analoges Magnetresonanz- Empfangssignal (E) eines Objekts (10) an einen Magnet­ resonanzempfänger (6), der ein digitales Zwischensignal (Z) ausgibt,
• - während der Pulse (P) wird ein Bruchteil (s) des Aus­ gangssignals (S) dem obenstehend erwähnten Magnetreso­ nanzempfänger (6) und das dadurch ausgegebene Zwischen­ signal (Z) dem Pulsregler (8) als Abtastsignal (Z) zuge­ führt und
• - der Pulsregler (8) verarbeitet das Zwischensignal (Z) digital.

2. Magnetresonanz-Sendeverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Puls (P) einem von mehreren Pulstypen zugeordnet wird, daß für je­ den Pulstyp eine typspezifische Sollamplitude (A*), eine typ­ spezifische Sollphase (ϕ*) und typspezifische Korrekturwerte (δA, δϕ) abgespeichert sind und daß zur Ermittlung der Kor­ rekturwerte (δA, δϕ) die typspezifische Sollamplitude (A*) und die typspezifische Sollphase (ϕ*) und ggf. auch die typ­ spezifischen bisherigen Korrekturwerte (δA, δϕ) herangezogen werden.

3. Magnetresonanz-Sendeverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Er­ mittlung der Korrekturwerte (δA, δϕ) nur dann erfolgt, wenn dem Puls (P) eine Korrekturanforderung (Pδ) zugeordnet ist.

4. Magnetresonanz-Sendeverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll­ amplitude (A*) und die Sollphase (ϕ*) dadurch bestimmt wer­ den, daß vor dem Durchführen der Amplituden- und der Phasen­ regelung über eine vorbestimmte Anzahl von Pulsen (P) die Istamplitude (A) und die Istphase (ϕ) ermittelt und deren Mittelwerte gebildet werden.

5. Magnetresonanz-Sendeanordnung,

• - wobei ein Pulsgenerator (1) mit einem Hochfrequenzmodu­ lator (2) verbunden ist, so daß der Hochfrequenzmodula­ tor (2) mit einem Puls (P) mit einer Generatoramplitude (AG) und einer Generatorphase (ϕG) ansteuerbar ist,
• - wobei der Hochfrequenzmodulator (2) mit einem Hochfre­ quenz-Leistungsverstärker (3) verbunden ist,
• - wobei der Hochfrequenz-Leistungsverstärker (3) mit einer Magnetresonanzsendeantenne (5) verbunden ist, so daß ein analoges Ausgangsignal (S) mit einer Istamplitude (A) und einer Istphase (ϕ) an die Magnetresonanzsendeantenne (5) ausgebbar ist,
• - wobei zwischen dem Hochfrequenz-Leistungsverstärker (3) und der Magnetresonanzsendeantenne (5) ein Auskoppel­ element (4) angeordnet ist, das zum Zuführen eines mit dem Ausgangssignal (S) korrespondierenden Abtastsignals (Z) mit einem Pulsregler (8) verbunden ist,
• - wobei der Pulsregler (8) zum Zuführen von Korrekturwer­ ten (δA, δϕ) für die Generatoramplitude (AG) und die Ge­ neratorphase (ϕG) mit dem Pulsgenerator (1) verbunden ist,
• - wobei eine ein analoges Magnetresonanz-Empfangssignal (E) eines Objekts (10) liefernde Magnetresonanzempfangs­ antenne (7) mit einem ein digitales Zwischensignal (Z) ausgebenden Magnetresonanzempfänger (6) verbunden ist,
• - wobei auch das Auskoppelelement (4) mit dem Magnetreso­ nanzempfänger (6) verbunden ist, daß der Magnetresonanz­ empfänger (6) mit dem Pulsregler (8) verbunden ist und
• - wobei der Pulsregler (8) als Softwareregler (8) ausge­ bildet ist.

6. Magnetresonanz-Sendeanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Puls (P) einem von mehreren Pulstypen zugeordnet ist und daß die Magnetresonanz-Sendeanordnung einen Pulstyperkenner (8) und einen Speicher (9) zum Abspeichern und Abrufen von typspezi­ fischen Sollamplituden (A*), typspezifischen Sollphasen (ϕ*) und typspezifischen Korrekturwerten (δA, δϕ) aufweist.

7. Magnetresonanz-Sendeanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magne­ tresonanz-Sendeanordnung einen Korrekturanforderungserkenner (8) aufweist.

8. Magnetresonanz-Sendeanordnung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Aus­ koppelelement (4) als Richtkoppler ausgebildet ist.