KR20130121743A

KR20130121743A - 자기 공명 시스템 컨트롤링

Info

Publication number: KR20130121743A
Application number: KR1020130046092A
Authority: KR
Inventors: 디이터 리테르
Original assignee: 지멘스 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2013-11-06
Also published as: CN103371825A; US9513355B2; KR101687177B1; DE102012207132B3; CN103371825B; US20130285660A1

Abstract

복수의 무선-주파수 전송 채널들(S₁,...,S_N)을 가지며, 이 채널들을 통해 동작시 병렬 RF 펄스 트레인들(b₁,...,b_N)이 전송되며, 이러한 전송에 의해 공통 기준 펄스 트레인(b_R)이 복수의 무선-주파수 전송 채널들(S₁,...,S_N)을 위해 특정되는 자기 공명 시스템(1)을 컨트롤하기 위한 방법이 기술되고, RF 펄스 최적화 방법(OV)에서, 사전특정된 목표 자기화(m)를 고려하여, 전송 스케일링 인자(SF₁,...,SF_N)가 기준 펄스 트레인(b_R)에 기초하여 전송 채널들(S₁,...,S_N)을 위한 RF 펄스 트레인들(b₁,...,b_N)을 계산하기 위해 무선-주파수 전송 채널들(S₁,...,S_N)의 각각에 대해결정된다. 동시에, 전송 스케일링 인자들(SF₁,...,SF_N)은 전송 스케일링 인자들(SF₁,...,SF_N)에 종속하는 컴포넌트-유도 B₁ 필드 최대값(<B₁>_max)을 고려하여 최적화된다. 동작의 대응하는 모드를 갖는 펄스 최적화 장치(18) 및 이러한 종류의 펄스 최적화 장치(18)를 갖는 자기 공명 시스템(1)이 또한 기술된다.

Description

자기 공명 시스템 컨트롤링{CONTROLLING A MAGNETIC RESONANCE SYSTEM}

본 발명은 복수의 무선-주파수 전송 채널들을 갖는 자기 공명 시스템을 컨트롤 하기 위한 방법에 관한 것으로, 복수의 무선-주파수 전송 채널들을 통해, 동작시, 병렬 RF 펄스 트레인들(무선-주파수-펄스 트레인들)이 전송되며, 여기서 복수의 무선-주파수 전송 채널들을 위해, 공통 기준 펄스 트레인이 특정되고, RF 펄스 최적화 방법에서, 사전특정된 목표 자기화를 고려하여, 기준 펄스 트레인에 기초하여 무선-주파수 전송 채널들을 위한 RF 펄스 트레인들을 계산하기 위해 무선-주파수 전송 채널들의 각각에 대해 전송 스케일링 인자가 결정된다. 이러한 종류의 RF 펄스 최적화 방법의 맥락에서, 개별적인 무선-주파수 전송 채널들과 이러한 종류의 펄스 최적화 장치를 갖는 자기 공명 시스템을 위한 전송 스케일링 인자들을 결정하기 위한 본 발명은 또한 펄스 최적화 장치에 관한 것이다.

자기 공명 시스템 또는 자기 공명 단층촬영 시스템에서, 예를 들어, 검사될 바디는 통상적으로 기본 계자(field magnet) 시스템의 도움으로 3 또는 7 테슬라의 상대적으로 높은 ("B₀ 필드"로서 또한 알려진) 기본 자계에 노출된다. 경사 시스템은 자계 경사를 인가하기 위해 또한 사용된다. 그 다음 무선-주파수 여기 신호들(RF 신호들)은 기본 자계의 자계 라인들에 관련하여 정의된 플립 각을 통해 공간 분해능을 갖는 ("B₁ 필드"로서 또한 알려진) 이러한 무선-주파수 필드에 의해 공진 방식으로 여기되었던 특정 원자들의 핵 스핀들을 티핑(tipping)할 목적으로 적절한 안테나 설비들을 이용한 무선-주파수 전송 시스템에 의해 방출된다. 이러한 무선-주파수 여기 또는 결과적인 플립 각 분포는 이후 본 명세서에서 핵 자기화 또는 간단히 "자기화"로서 또한 지칭된다. 자기화 m과 주기 T에 걸쳐서 방출된 B₁ 필드간의 관계는

(1)

에 따라서 획득된다. 여기서, γ는 회전자기 모멘트, t는 시간 변형 그리고 B₁(t)은 B₁필드의 시-변화 자계 세기이다. 핵 스핀들의 완화시, 무선-주파수 신호들 소위 자기 공진 신호들이 방출되며, 적절한 수신 안테나들에 의해 수신된 다음에 더 처리된다. 이러한 방식으로 획득된 로우 데이터(raw data)는 최종적으로 원하는 영상 데이터를 재구성하기 위해 사용될 수 있다. 핵 스핀 자기화를 위한 무선-주파수 신호들의 방출은 일반적으로 소위 "전체 바디 코일" 또는 "바디 코일"에 의해 또는 때때로 환자 또는 테스트 주체위에 놓여진 로컬 코일들에 의해 또한 발생한다. 전체 바디 코일의 전형적인 구조는 검사동안 환자가 존재하는 단층촬영 시스템의 환자 챔버 주위의 종축에 평행하게 배열된 복수의 전송 로드들을 포함하는 새장 안테나이다. 안테나 로드들의 단부 면들은 링으로 용량성 방식으로 상호연결된다.

지금까지, "CP 모드"(원형으로 분극된 모드)에서 전체 바디 안테나들을 동작하는 것이 일반적이었다. 이러한 목적을 위해, 단일 임시 RF 신호가 전송 안테나의 모든 컴포넌트들, 예를 들어 새장 안테나의 모든 전송 로드들로 보내진다. 이 경우에, 개별적인 컴포넌트들로 동일한 진폭들을 갖는 펄스들의 전달은 통상적으로 전송 코일의 기하구조에 매치되는 변위를 갖는 위상 오프셋과 함께 일어난다. 예를 들어, 16개의 로드들을 갖는 새장 안테나의 경우에, 로드들은 22.5° 위상 변위를 갖는 동일한 HF 매그니튜드(magnitude) 신호에 의해 각각 활성화된다. 그 다음 결과는 x-/y 평면내, 즉 z 방향으로 연장되는 새장 안테나의 종축에 수직인 원형으로 분극된 무선-주파수 필드이다.

그 동안에, 복소수 전송 스케일링 인자에 의한 진폭 및 위상에 대하여 개별적으로, 방출될 무선-주파수 신호, 즉 ("기준 펄스 트레인"으로서 지칭된 본 발명의 맥락에서) 무선-주파수 펄스들의 인입 시퀀스를 변경하는 것이 또한 가능하다. 이 경우에, 로케이션 r, 즉 픽셀 또는 복셀 위치 r(여기서 r은, 예를 들어, mm 단위의 데카르트 좌표들 x,y,z의 값들을 갖는 벡터이다)에서 B₁ 필드는

(2)

로 표현된다.

이 경우에, b_C(t)는 채널 c=1, ..., N을 통해 전송될 RF 곡선, 즉 시간 t에 걸쳐서 RF 펄스 트레인의 (V 단위의) 전압 진폭 분포 패턴이며, 전압 진폭 분포 패턴은 b_C(t)=SF_C·b_R(t)로 특정되고, 여기서 SF_C는 채널 c를 위한 복소수 스케일링 인자이며 b_R(t)는 기준 펄스 트레인의 전압 분포 패턴이다. E_C(r)은 특정 로케이션 r(즉, 픽셀 또는 복셀 위치)에서 무선-주파수 전송 채널 c의 안테나 엘리먼트의 (μT/V 단위의) 감도이다. 여기서, E_C(r)은 감도 매트릭스의 형태의 위치-종속 감도 분포이다.

여기서, 다시 한번, 진폭이 모든 전송 채널들을 위해 동일한 레벨로 선택되며 단지 전송 코일의 기하구조에 매치된 위상 시프트만이 보장된다는 점에서 안테나는 "CP 모드"에서 동작될 수 있다. 게다가, 검사될 객체에 따라서, 소위 "EP 모드"(타원형으로 분극된 모드)가 자주 사용되며 이러한 "EP 모드"에 의해 x-/y 평면에서 무선-주파수 필드가 원형으로 분극되지 않고, 타원형으로 분극된다. 사용된 모드는 여기될 바디 영역의 모양에 의해 통상적으로 결정된다. 원통형으로 대칭인 경향이 있는 객체들의 경우에, 예를 들어 머리 영역의 영상들의 경우에, CP 모드가 선택되려는 경향이 있는 반면에, 보다 타원형인 모양들의 경우에, 예를 들어, 흉부 또는 복부 영역들내 검사들의 경우에, EP 모드가 선택된다. EP 모드의 목적은 비-원형으로 대칭인 바디 모양들에 의해 야기된 B₁ 필드의 불균질성들을 보상하기 위한 것이다. 많은 경우들에 있어서, 소위 멀티-채널 무선-주파수 전송 시스템의 "B₁ 시밍(shimming)"이 수행된다. 여기서, 개별적인 전송 스케일링 인자들은 일반적으로 이전의 표준 CP 또는 EP 모드와 비교하여 특히 균질의 여기를 계산하기 위한 목적으로 환자-특정 조절에 기초하여 계산된다.

이 경우에, 전송 스케일링 인자들은 최적화기들에 의해 계산되며, 최적화기들은 이론적으로 달성된 실제 자기화 A·b의 완벽히 균질적인 원하는 목표 자기화 m의 매그니튜드 편차를 최소화한다:

(3)

여기서, A는 소위 디자인 매트릭스이며, 특히 개별적인 전송 채널들(안테나 로드들)의 공간 전송 프로파일들과 현재의 B₀ 필드 분포가 삽입되는 복소수 선형 식들의 시스템으로 구성된다. 이러한 디자인 매트릭스는, 예를 들어, W.Grissom 등의 "Spatial Domain Method for the Design of RF Pulses in Multicoil Parallel Excitation", Mag. Res. Med. 56, 620-629, 2006에 기술된다. 여기서, b(t)는 병렬 전송될 RF 곡선들 b_C(t)의 벡터이다. 식(3)에 대한 솔루션, 즉 식(3)에 정의된 "목표 함수"의 최소값이 찾아지면, SF₁, SF₂,..., SF_N이 원하는 스케일링 인자들의 결과로서 활용가능하다.

복수의 측정들 또는 검사들의 경우에, 소위 "B₁ 성능"이 보다 더 중요한 기준이다. 이 경우에, 목적은 특정 로케이션에서, 예를 들어 특정 관심 영역(ROI)에서 가능한 한 효율적으로, 즉 특히 신속하게 특정 목표 자기화(m)를 달성하는 것이다. 식(1)에 따르면, 이러한 목적을 위해, 가장 높은 가능한 B₁ 필드를 달성하는 것이 유리하다. B₁ 필드를 증가시키기 위해, 식(2)에 따르면, 평범한 방식으로, 전압 분포 패턴들(b_c), 즉 RF 펄스들의 전압 진폭들을 간단히 증가시키는 것이 가능하다. 그러나, 순수하게 기술적인 이유들 때문에, 이러한 증가는 자동적으로 가능하지 않은데 이는 RF 증폭기들, 케이블들, 측정 디바이스들, 어댑터 네트워크들 등과 같은 자기 공명 시스템의 전송 체인에 위치된 개별적인 컴포넌트들이 과전압에 대해 보호되어야 하기 때문이다. 따라서, 펄스 트레인의 송신 시, 상기 펄스 트레인은 관련 컴포넌트들에 대하여 자신의 전압 호환성에 관하여 우선적으로 체크되며 따라서 펄스 트레인 b_C(t)의 전압이 제한된다. 특히, 이러한 문제는 B₁시밍과 함께 발생하는데, 이는, 인접한 채널들 c에 대한 복소수 스케일링 인자 SF₁, SF₂, ... , SF_N으로 인해, 전송된 펄스 트레인들 b_C(t)이 진폭으로 스케일될 뿐만 아니라, 서로에 대해 위상-시프트될 수 있어서, 개별적인 펄스 트레인들 b_C(t)의 최대 진폭 보다 높은 전압 차이들이 이들 채널들 간에 발생할 수 있기 때문이다.

본 발명의 목적은, B₁ 성능이 개선될 수 있는, 적어도 국부적으로 B₁ 시밍이 가능한 대안적인 컨트롤 방법 및 적절한 펄스 최적화 장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적은 청구항 제 1 항에 따른 방법 및 청구항 제 12 항에 따른 펄스 최적화 장치에 의해 달성된다.

자기 공명 시스템을 컨트롤하기 위한 본 발명에 따른 방법의 경우에, 자기 공명 시스템은 - 도입부에 설명된 바와 같이 - 복수의 원칙적으로, 독립적이고 컨트롤가능한 무선-주파수 전송 채널들을 가지며, 동작시, 복수의 무선-주파수 전송 채널들을 통해 병렬 RF 펄스 트레인들이, 평소대로, 전송되며, 공통 기준 펄스 트레인은 복수의 무선-주파수 전송 채널들, 바람직하게는 모든 무선-주파수 전송 채널들을 위해 특정된다. 더욱이, RF 펄스 최적화 방법에 있어서, 사전특정된 목표 자기화를 고려하여, 기준 펄스 트레인에 기초하여 전송 채널들을 위한, 예를 들어 상기 설명된 바와 같이 당해 무선-주파수 전송 채널을 위해 기준 펄스 트레인과 스케일링 또는 곱셈을 위한 RF 펄스 트레인들을 계산하기 위해 개별적인 복소수 전송 스케일링 인자가 무선-주파수 전송 채널들의 각각을 위해 결정된다.

그러나, 본 발명에 따르면, RF 펄스 최적화 방법에 있어서, 전송 스케일링 인자들은 현재 컴포넌트-유도 B₁ 필드 최대 값을 고려하여 최적화되며, 컴포넌트-유도 B₁ 필드 최대 값은 차례로 전송 스케일링 인자들에 종속된다. 여기서, (이후 또한 명세서에서 간단히 "B₁ 필드 최대 값"으로 불리우는) "컴포넌트-유도 B₁ 필드 최대 값"은, 예를 들어, 자기 공명 시스템의 RF 송신 경로내 전송 컴포넌트들(TX-컴포넌트들)이 최대 허용가능 전압, 특히 또한 인접한 채널들간의 차동 전압에 대해 제한된다는 사실에 의해 야기되는 B₁ 필드 최대 값을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 전압 초과시, 특히 각각의 TX 컴포넌트의 기능의 장애 또는 심지어 손상이 존재할 수 있다. 이하 설명될 바와 같이, RF 펄스 최적화 방법의 맥락에서 B₁ 필드 최대 값을 고려하고 정의하기 위한 다양한 가능성들이 존재한다. 특정 어플리케이션에 따라서, 이것은, 예를 들어, 고수되어야 할 B₁ 성능을 위한 특정 최소 요건들을 가능하게 하고/하거나 목표 자기화가 특정 로컬 영역에서 특히 효율적으로 달성된다.

따라서, RF 펄스 최적화 방법에서 전송 스케일링 인자들에 종속하는 컴포넌트-유도 B₁ 필드 최대값을 고려하는 전송 스케일링 인자들을 최적화하기 위해, 복수의 무선-주파수 전송 채널들을 갖는, 자기 공명 시스템을 위한 적절한 펄스 최적화 장치가 구현되어야만 한다.

복수의 무선-주파수 전송 채널들과, 예를 들어, 경사 시스템, 기본 계자 등 그리고 무선-주파수 전송 채널들을 통해 원하는 측정을 수행하기 위해 병렬 RF 펄스 트레인들을 방출하도록 구현되는 컨트롤 장치 같은 추가의 통상의 시스템 컴포넌트들에 더하여, 본 발명에 따른 자기 공명 시스템은 본 발명에 따른 펄스 최적화 장치를 또한 갖는다. 여기서, 펄스 최적화 장치는 특히 자기 공명 시스템의 컨트롤 장치의 일부일 수 있다. 그러나, 원칙적으로, 펄스 최적화 장치는 계산-강화 프로세스들(compute-intensive processes)을 스왑 아웃(swap out)하기 위해, 예를 들어, 네트워크를 통해 컨트롤 장치, 예를 들어 오퍼레이터 터미널 또는 또 다른 컴퓨터에 연결된 외부 컴퓨터내에 또한 위치될 수 있다.

바람직하게는, 펄스 최적화 장치의 적어도 대부분은 소프트웨어 형태로 구현된다. 따라서, 본 발명은, 프로그램이 펄스 최적화 장치 및/또는 컨트롤 장치에서 실행될 때 본 발명에 따른 방법의 모든 단계들을 실행하기 위해 프로그램 코드 부분들을 갖는 컴퓨터 프로그램을 또한 포함하며, 컴퓨터 프로그램은 펄스 최적화 장치 및/또는 컨트롤 장치의 메모리에 직접적으로 로드될 수 있다. 이러한 종류의 소프트웨어 구현은 전송 스케일링 인자들을 결정하기 위해 또는 B₁ 시밍을 위해 사용되는 이전의 구성들, 예를 들어 기존의 자기 공명 시스템들내 컨트롤 디바이스들이 본 발명에 따른 방법으로 B₁ 시밍을 수행하기 위해 적절한 방법으로 프로그램을 구현함으로써 또한 수정될 수 있다는 장점을 갖는다.

종속항들과 후속하는 설명은 본 발명의 특히 유리한 개발들과 실시예들을 포함하며, 여기서 특히 하나의 카테고리의 청구항들은 다른 청구항 카테고리의 종속항들과 유사하게 더 개발될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 변형과 더불어, RF 펄스 최적화 방법에서, 전송 스케일링 인자들의 계산동안, 적어도 제 1 최적화 모드에서, 목표 함수가 생성되며, 몇몇 방식으로 목표 함수는 B₁ 필드 최대값을 직접적으로 고려한다. 예를 들어, 목표 함수는 함수항으로서, 예를 들어 선택적으로 적절한 방식으로 가중되거나 자유로이 선태가능한 가중치에 의해 가중되는 인자 또는 피가수(summand)로서 B₁ 필드 최대값을 포함할 수 있다.

특히 바람직하게는, 여기서, 전송 스케일링 인자들이 최적화되어 B₁ 필드 최대값(<B₁>_max)이 최대화된다. 예를 들어, 이것은 목표 함수

(4)

에 의해 가능하다.

여기서, SF는 개별적인 복소수 스케일링 인자들 SF₁, SF₂,...,SF_N의 벡터이다. 즉, 식(4)에 대한 솔루션은 B₁ 필드 최대값(<B₁>_max)이 최대인 스케일링 인자들 SF₁, SF₂,...,SF_N을 또한 제공한다.

여기서, 식(4)의 예에서와 같이, 목표 함수는 목표 자기화 편차 및/또는 검사될 객체의 RF 부하값과 독립적으로 생성될 수 있다.

식(1)을 참조하여 상기 설명된 바와 같이, 지금까지, 최적화는, 목표 자기화 편차가 목표 함수에서 최소화되도록 통상적으로 수행되었다. 게다가, 목표 함수에서 적절한 다른 함수 항이 환자 위 무선-주파수 노출(RF 노출)을 감소시킬 수 있다. RF 노출은 제한되어야 하는데 이는 과도한 RF 노출이 환자에 해를 끼칠 수 있기 때문이다. 따라서, 환자 위 RF 노출은 방출될 무선-주파수 펄스들을 계획하는 동안 사전에 계산되고 무선-주파수 펄스들은, 특정 한계에 도달하지 않도록 선택된다. 이 경우에, 후속적으로, RF 노출은 RF 조사에 의해 유발된 생리학적 노출이며 RF 노출로서 도입된 RF 에너지가 아니라는 것이 이해되어야 한다. RF 노출에 대한 전형적인 측정치는 소위 SAR 값(SAR=특정 흡수율)이며, SAR 값은 특정 RF 펄스 출력의 결과로서 환자에 작용하는 생물학적 노출을 watt/kg 단위로 표시한다. 예를 들어, 환자의 글로벌 RF 노출은 IEC 표준에 따른 "제 1 레벨"에서 4watt/kg의 표준화된 한계인 것으로 간주된다. 개별적으로 컨트롤가능한 전송 채널들과 함께, RF 노출이 매우 국부적으로 변할 수 있기 때문에, 목표 함수는 소위 로컬 RF 노출의 모니터링을 또한 포함할 수 있으며, 이러한 모니터링에 의해 RF 노출은 특히 정의된 "가상 관측점들"(VOPs)에서 이론적으로 계산된다. 여기서, 다시 한번, 로컬 RF 노출은 로케이션에서 또는 특정 볼륨 유닛에서 일어나는 RF 진폭을 의미하는 것이 아니라, 로케이션에서 또는 특정 볼륨 유닛으로부터 생긴 에너지 부하 또는 RF 조사에 의해 유도된, 예를 들어 SED 값(SED=특정 에너지 선량)의 형태 또는 특정 로컬 볼륨, 예를 들어 VOPs에서 SAR값의 형태의 생리학적 부하를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 여기서, RF 로컬 노출 값은, 예를 들어, 하나 또는 하나를 초과하는 로컬 SAR 값들 또는 SED 값들에 기초할 수 있다. 이것은, 예를 들어, (DE 10 2010 015 044 A1에서 "핫 스팟들"로 불리우는) VOPs의 계산에 관하여 이후에 참조가 이루어질 수 있는 DE 10 2010 015 044 A1에서 무선-주파수 펄스들 b_c(t)의 자유로운 개별적 결정을 위해 기술된다. 목표 함수에서 무선-주파수 노출을 고려하기 위한 전형적인 가능성은 소위 티코노프(Tikhonov) 정규화에 의해 목표 함수를 확장시키는 것이며, 티코노프(Tikhonov) 정규화에 의해 최소 가능한 무선-주파수 진폭들을 포함하는 소형 벡터들 b를 위한 솔루션들이 선호된다. 무선-주파수 전압이 출력 전력의 계산에 제곱되어 입력되기 때문에, 이러한 방식으로 환자의 무선-주파수 노출(RF 노출)을 감소시키는 것이 가능하다.

RF 펄스 최적화 방법에서 목표 자기화 편차 및/또는 RF 부하값을 완전히 제외하지 않기 위해, 바람직한 변형에서, 이들 기준들, 적어도 기준들 중 하나는 목표 함수에서 대신에 경계 조건 함수에 의해 고려된다.

이러한 목적을 위해, 적절한 방식으로 목표 함수 및 경계 조건 함수를 공식화하고 소위 "솔버(solver)", 즉 목표 함수를 풀기 위한 최적화 프로그램을 이용할 필요만이 있으며, 최적화 프로그램은 경계 조건 함수들을 또한 고려할 수 있다. 그러나, 이러한 종류의 "제한된 솔버들"은 당업자에 알려져 있다. 이러한 종류의 제한된 솔버를 갖는 적절한 프로그램 모듈은, 예를 들어, Natick(미국)의 Mathworks Inc.의 Mathwork Optimization Toolbox로부터의 "fmincon" 최적화기의 내부 포인트 서브알고리즘이다. 그러나, 원칙적으로, 임의의 제한된 솔버들이 사용될 수 있다.

이 경우에, 복수의 경계 조건 함수들을 고려하거나 또는, 예를 들어, 목표 자기화 편차와 무선-주파수 노출 둘 다를 고려하기 위해 복수의 부분 경계 조건 함수들로부터 공식화된 경계 조건 함수를 고려하는 것이 또한 가능하다.

바람직하게는, 경계 조건 함수에서 고려된 RF 부하값은 특정 로케이션에서 국부적으로 존재하는 무선-주파수 노출이 특히 DE 10 2010 015 044 A1를 참조하여 특히 상기 설명된 바와 같이 고려되게 하는 RF 로컬 노출값일 수 있다. 그러나, 이것은 예를 들어 환자의 전체 바디에 걸쳐 평균된 글로벌 RF 부하값 대신에, RF 로컬 노출값과 글로벌 부하값 둘 다를 고려하는 조합된 RF 부하값이 RF 펄스 최적화 방법에서 경계 조건 함수에 사용되는 가능성을 배제하지 않는다.

경계 조건 함수는, 경계 조건 함수가 상대적인 기준 파라미터 값으로부터 적어도 하나의 특정 파라미터의 파라미터 값의 허용가능한 편차를 정의하도록 바람직하게 선택된다. 예를 들어, 목표 자기화 편차가 경계 조건 함수에서 고려되면, 파라미터 값은 현재의 목표 자기화 편차일 수 있다. 이 경우에, 상대적인 기준 목표 자기화 편차로부터 목표 자기화 편차의 최대 편차가 정의된다.

무선-주파수 부하값이 경계 조건 함수에서 고려될 것이라면, 대응하여 상대적인 기준 RF 부하값으로부터 RF 부하값의 최대 편차가 정의된다.

이 경우에, 각각의 경우에 0으로부터 편차를 특정하는 것이 가능하다, 즉, 경계 조건 함수에서 특정된 상대적인 기준 파라미터 값이 정확히 고수되어야 한다. 그러나, 이에 따른 사양(specification)을 갖는 것이 또한 가능하다, 예를 들어, 최적화 방법으로 도달된 경계 조건 함수에서 모니터된 파라미터의 파라미터 값은 항상 기준 파라미터 값 미만이어야 한다.

여기서, 상대적인 기준 파라미터 값, 즉, 상대적인 기준 목표 자기화 편차 또는 상대적인 기준-RF 부하값이, 예를 들어, 자기 공명 시스템의 상이한 동작 모드에 관련될 수 있는 값일 것이라는 것이 이해되어야 한다. 이것은, B₁ 시밍의 맥락에서, 단지 스케일링 인자들만이 결정되지만, 실제 목표 자기화 및 RF 노출이 B₁ 시밍에서 비-가변적인 기준 펄스 트레인에 여전히 종속적이라는 점에서 있어서는 이치에 맞다. 따라서, 기준 파라미터 값은 기본적인 여기 모드에서 당해 파라미터의 파라미터 값에 기초하여 바람직하게 정의된다. 여기서, "기본적인 여기 모드"는 B₁ 시밍이 없는, 이전의 방법에 따른 당해 검사를 위해 각각의 경우에 사용된 표준 모드 즉, 머리 검사에 관하여, CP 모드, 그리고 복부 검사에 관하여, EP 모드를 의미하기 위한 것으로 이해되어야 한다. 즉, 여기서, 동일한 기준 펄스 트레인에 기초하는 전송 채널들을 통한 무선-주파수 펄스 트레인들에 의해 달성될 수 있는 값들과의 비교가 항상 존재하지만, 전송 스케일링 인자들은 당해 검사를 위해 기본적인 여기 모드에 대응한다.

이러한 목적을 위해, 바람직하게는 RF 펄스 최적화 방법의 이전 또는 시작시, 관련 값이 획득될 수 있으며, 그리고 이에 기초하여, 그 다음 기준 파라미터 값은 기본적인 여기 모드에서 달성가능한 당해 파라미터의 파라미터 값에 관련하여 정의된다. 이러한 종류의 관련 값은, 예를 들어, 특정 상대적인 기준 파라미터 값이 어느 정도 달성되어야 할지를 결정하기 위해 인자 또는 백분율일 수 있다. 따라서, 예를 들어, 경계 조건의 도움으로 관련 값이, CP 모드에서 달리 수행될 머리 영역에서 측정의 경우에, 목표 자기화가 적어도 CP 모드에서와 동일한 정도로 달성되어야 하도록 B₁ 시밍이 수행되는 것을 특정하는 것이 가능하다. 유사하게, 예를 들어, RF 노출이 통상적인 CP 모드에 의한 것 보다 특정 백분율, 예를 들어 40%만큼 낮아야 한다고 대안적으로 또는 추가적으로 특정될 수 있다.

바람직하게는, 펄스 최적화 장치는, 적어도 제 2 최적화 모드에서 동작될 수 있도록 설계된다. 이러한 제 2 최적화 모드에서, B₁ 필드 최대 값이 경계 조건 함수에서 고려되며 그 다음 특히 바람직하게는 그 자체가 목표 함수에서 더 이상 고려되지 않는다. 제 2 최적화 모드에서, 따라서 목표 함수는, 예를 들어, 그 자체가 종래의 최적화 방법들에서와 같이 설정될 수 있고, 예를 들어, 목표 자기화 편차 및/또는 RF 부하값은 목표 함수에서 직접적으로 고려된다.

특히 바람직하게는, 그 다음 전송 스케일링 인자들은, B₁ 필드 최대값이 적어도 특정 기준 최대 값 보다 높게 놓이도록 최적화된다. 대안으로, B₁ 필드 최대값이 사전특정된 기준 최대값에 정확히 대응하도록 정렬하는 것이 또한 가능하다.

여기서, 상기-설명된 상대적인 기준 파라미터 값처럼, 기준 최대값은 바람직하게는 또한 상대적인 기준 최대값이며, 상대적인 기준 최대값은, 예를 들어, 자기 공명 시스템의 또 다른 동작 모드에 관련될 수 있다. 이는 B₁ 시밍의 맥락에서, 단지 스케일링 인자들만이 결정되고 후에 실제로 존재하는 B₁ 필드가 기준 펄스에 여전히 종속하는 최대 B₁ 필드를 위해 또한 적용할 수 있다. 따라서, 기준 최대값은 기본 여기 모드에서 도달된 B₁ 필드 최대값에 기초하여 바람직하게 정의되며, 여기서 상기-설명된 정의가 기본적인 여기 모드를 위해 다시 적용된다. 적절한 관련 값이 기준 최대 값의 결정을 위해 특정되는 것이 또한 바람직하게 가능하고, 상기 관련 값으로 인해 어떤 달성가능한 비율이 기본적인 여기 모드에서와 동일한 B₁ 필드 최대값이어야 하는지를 결정하는 것이 가능하다 .

특히 바람직하게는, RF 펄스 최적화 방법의 이전 또는 시작에서, 최적화 모드 표시기가 획득되며, 최적화 모드 표시기에 기초하여, 그 다음 RF 펄스 최적화 방법은 제 1 최적화 모드 또는 제 2 최적화 모드에 따라서 수행되거나 또는 가능하게 추가 최적화 모드에 따라서 수행된다. 이러한 최적화 모드 표시기는, 예를 들어, 펄스 최적화 장치의 적절한 인터페이스 또는 자기 공명 시스템의 컨트롤 장치를 통해 획득될 수 있다. 특히, 이것은 오퍼레이터가 최적화 모드 표시기를 특정할 수 있는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 대안으로, 최적화 모드 표시기가 컨트롤 프로토콜에 의해 특정되는 것이 또한 가능하며, 컨트롤 프로토콜은 수행될 측정을 위해 대다수의 다른 파라미터들을 또한 포함하고 측정의 코스동안 점진적으로 자동적으로 실행된다.

추가 최적화 모드들은, 예를 들어, B₁ 필드 최대값이 목표 함수 및 또한 추가 파라미터들, 예를 들어 목표 자기화 편차 및/또는 RF 부하값에서 고려되어야 하는 최적화 모드들 또는 B₁ 필드 최대값이 목표 함수 및 경계 조건 등에서 고려되는 최적화 모드들을 포함할 수 있다. 유사하게, 추가 최적화 모드들이 제공되는 것이 또한 가능하며, 상기 추가 최적화 모드들은 B₁ 필드 최대값을 고려하지 않는다.

B₁ 필드 최대값은 바람직하게는 적어도 하나의 컴포넌트 보호 모델 함수를 이용해 계산된다. 자기 공명 시스템의 무선-주파수 송신 채널의 무선-주파수 송신 체인에서 특정 TX 컴포넌트를 위해, 이러한 종류의 컴포넌트 보호 모델 함수는 최대 허용가능한 전압을 표시하며, 여기서 특정 모델 가정들이 기초로서 사용된다. 이러한 종류의 컴포넌트 보호 모델 함수들을 정의하기 위한 가능성들이 예시적인 실시예들을 참조하여 이하 보다 상세히 설명될 것이다. 이러한 종류의 컴포넌트 보호 모델 함수들은 TX 컴포넌트들과 각각의 시스템에서 사용된 이들의 상호 연결을 개별적으로 고려하여 각각의 자기 공명 시스템을 위해 적절한 B₁ 필드 최대값이 계산되거나 또는 적어도 매우 잘 추정될 수 있도록 한다.

바람직하게는, B₁ 필드 최대값은 식(2)와 관련하여 상기 언급된 바와 같이 무선-주파수 전송 채널들의 위치-종속 감도 분포들(E_c(r))을 이용해 또한 계산되며 위치-종속 감도 분포들(E_c(r))은 로케이션(r)에서 당해 무선-주파수 전송 채널에 각각의 경우에 할당된 안테나 엘리먼트의 감도를 기술한다.

B₁ 필드 최대값이 로케이션(r)의 함수로서 설정될 수 있기 때문에, 바람직하게는 B₁ 필드 최대값이 국부적으로 제한된 영역을 위해 계산되는 것이 또한 가능하다. B₁ 필드 최대값이 단지 국부적으로 제한된 영역을 위해서만 계산된다면, 따라서 특정 영역내 각각의 로컬 B₁ 필드를 고려하는 최적화만이, 예를 들어 관심 영역내 픽셀들 또는 복셀들을 위해서 발생할 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 많은 검사들에서 사용된 이전의 측정 방법들에서 피할 수 없었던 음영(shading)을 보상하기 위해 검사될 객체의 다른 영역들과 관련하여 B₁ 필드의 (환자를 위해 RF 노출 한계들을 고려하는) 로컬 증가를 달성하는 것이 가능하다. 이러한 로컬 증가의 전형적인 예는 동맥 스핀 라벨링 방법을 이용한 검사이다. 이런 경우들에 있어서, 좌골(hip bone)의 높이에서 대퇴골 대동맥의 횡단 영상에서 충분한 양의 자기화를 달성하는 것이 어려운 것으로 알려져 있는데, 이는, 이들 포인트들에서, B₁ 필드의 해부학적 유발된 음영이 존재하기 때문이다. 본 발명에 따른 방법으로, B₁ 시밍의 맥락에서, B₁ 필드 최대값이 원하는 영역에서 국부적으로 증가되며 결론적으로 충분히 양호한 영상들 또는 측정된 값들을 획득하기 위해 B₁ 성능이 또한 이러한 영역에서 정확히 증가될 수 있도록 이제 전송 스케일링 인자를 정의하는 것이 가능하다. 이러한 증가는 단지 B₁ 필드의 로컬 증가만을 포함하기 때문에, 여기서, 원칙적으로, (적어도 이러한 로컬 영역에서) 균질성 또는 무선-주파수 노출값을 위한 요건들이 또한 약간 감소될 수 있다. 이 경우에, - 전술한 바와 같이 - 허용할 수 있는 정도를 넘어서는 편차들을 방지하기 위해 경계 조건 함수에서 이들 기준들을 고려하는 것이 자동적으로 가능하다.

간단한 2-채널 시스템들과 함께 사용될 때 조차 본 발명에 따른 방법이 상당한 세기들을 갖는다는 것이 발견되었으며, 이로 인해, 예를 들어, 오늘날 병원들에서 많은 기존의 시스템들에의 경우에서와 같이, 새장 안테나에는 서로에 대해 90°에 위치된 2개의 피딩 포인트들(feeding points)이 제공된다. 따라서, 본 발명에 따라 제안된 사소한 약간의 변경들은 이런 시스템들에 의해서조차 상당한 개선들이 달성될 수 있도록 한다. 그러나, 전송 채널들의 수는 본 발명에 의해 제한되지 않는다. 특히, 본 발명은 다른 안테나 시스템들, 예를 들어 로컬 코일 어레인지먼트들과 함께 또한 사용될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면들과 예시적인 실시예들을 참조하여 이하 보다 상세히 다시 기술될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자기 공명 시스템의 예시적인 실시예의 개략적인 표시이다.
도 2는 B₁ 시밍을 명료하게 하는 다이어그램이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 예시적인 실시예에 따른 가능한 시퀀스를 묘사하는 흐름도이다.
도 4는 자기 공명 시스템의 가능한 전송 체인의 전송 컴포넌트들의 간략한 개략적인 표시이다.
도 5는, 간단한 2-채널 시스템에서, CP 모드에서 서로에 대해 90°로 위치된 2개의 피딩 포인트들을 갖는 새장 안테나로 공급되는 2개의 RF 펄스들을 위한 2개의 RF 계수들의 극 벡터 표시이다.
도 6은 도 5에 도시된 바와 같이 2개의 RF 계수들의 극 벡터 표시이며, 여기서, 그러나, RF 펄스들의 복소수 전송 스케일링 인자들은 B₁ 시밍-방법에서 변경되었다.
도 7은 간단한 2-채널 시스템의 표준 CP 모드에서 RF 펄스들의 방출을 통해 테스트 객체의 머리를 통한 시상봉합의 단면도내 B₁ 필드 분포(B₁ 맵)의 영상이다.
도 8은 도 7에 도시된 바와 같이 그러나, 본 발명의 제 1 변형에 따른 (타원형 경계가 마크된) 사전특정된 관심 영역에서 B₁ 성능의 최적화를 따르는 B₁ 필드 분포의 영상이다.
도 9는 도 7에 도시된 바와 같이 그러나 B₁ 필드 분포의 동질화에 대하여 종래의 최적화에 따른 B₁ 필드 분포의 영상이다.
도 10은 도 9에 도시된 바와 같이 그러나 본 발명의 제 2 변형에 따른 최적화동안 경계 조건 함수에 의해 사전특정된 관심 영역에서 B₁ 성능에 있어 추가적인 증가를 갖는 B₁ 필드 분포의 영상이다.

도 1에서 본 발명에 따른 자기 공명 시스템(1) 또는 자기 공명 시스템(1)의 간략한 개략도가 도시된다. 한편으로, 자기 공명 시스템(1)은 자기 공명 시스템(1)에 포함된 검사 챔버(8) 또는 환자 터널(8)을 갖는 실제 자기 공명 스캐너(2)를 포함한다. 검사동안, 침상(7)위에 누워있는 환자 O 또는 테스트 주체가 자기 공명 스캐너(2)내에 배열된 자기 시스템과 무선-주파수 시스템에 관하여 자기 공명 스캐너(2)내 특정 위치에 마운트될 수 있거나 또는 측정동안 상이한 위치들간에 또한 움직일 수 있도록 하기 위해 침상(7)이 이러한 환자 터널(8)내로 운반될 수 있다.

자기 공명 스캐너(2)의 핵심 컴포넌트들은 기본 계자(3), x-, y- 및 z-방향들로 임의의 자계 경사들을 인가하기 위해 자계 경사 코일들을 갖는 경사 시스템(4) 그리고 전체 바디 무선-주파수 코일(5)이다. 검사될 객체 O내에 유도된 자기 공명 신호들의 수신은 전체 바디 코일(5)을 통해 일어날 수 있으며, 전체 바디 코일(5)에 의해, 대체로, 자기 공명 신호들을 유도하기 위한 무선-주파수 신호들이 또한 전송된다. 그러나, 통상적으로 이들 신호들은, 예를 들어, 검사될 객체 O 위 또는 아래에 위치된 로컬 코일들(6)에 의해 수신된다. 모든 이들 컴포넌트들은 원칙적으로 당업자에게 알려져 있으며 따라서 도 1에 간략한 표시로서만 도시된다.

여기서, 전체 바디 무선-주파수 코일(5)은 소위 새장 안테나의 형태를 가지며 N개의 개별적인 안테나 로드들을 가지며, N개의 개별적인 안테나 로드들은 환자 터널(8)에 평행하게 연장되고 환자 터널(8)의 원주 주위에 균일한 분포로 배열된다. 안테나 로드들의 단부 면들은 링으로 용량성 방식으로 각각 연결된다.

여기서, 안테나 로드들은 컨트롤 장치(10)에 의해 개별적으로 개별적인 전송 채널들(S₁, ..., S_N)로서 컨트롤될 수 있다. 컨트롤 장치(10)는 － 적절한 케이블들 등에 의해 선택적으로 또한 공간적으로 분리되고 서로 연결된 － 복수의 개별적인 컴퓨터들을 또한 포함할 수 있는 컨트롤 컴퓨터일 수 있다. 컨트롤 장치(10)는 터미널 인터페이스(17)에 의해 터미널(20)에 연결되며, 터미널(20)을 통해 오퍼레이터는 전체 시스템(1)을 컨트롤 할 수 있다. 본 경우에, 오퍼레이터가 오퍼레이터 마음대로 그래픽 유저 인터페이스를 갖도록 하기 위해, 컴퓨터로서, 이러한 터미널(20)은 키보드, 하나 또는 하나를 초과하는 스크린들 그리고 예를 들어, 마우스 등과 같은 추가 입력 디바이스들이 장착된다.

컨트롤 장치(10)는, 특히, 경사 컨트롤 유닛(11)을 가지며, 경사 컨트롤 유닛(11)은, 차례로, 복수의 서브-컴포넌트들을 포함한다. 이러한 경사 컨트롤 유닛(11)은 컨트롤 신호들(SG_x, SG_y, SG_z)에 개별적인 경사 코일들을 연결한다. 이들은 경사 펄스들이며, 경사 펄스들은 측정 동안 정확히 정의된 임시 위치들에서 그리고 정확히 사전특정된 임시 코스로 설정된다.

컨트롤 장치(10)는 무선-주파수 송수신기(12)를 또한 갖는다. 이러한 RF 송수신기(12)는 개별적인 전송 채널들(S₁, ..., S_N)을 통해, 즉, 전체 바디 무선-주파수 코일(5)의 개별적으로 컨트롤가능한 안테나 로드들을 통해 개별적으로 그리고 병렬로 각각의 경우에 무선-주파수 펄스들을 발생(issue)하기 위해 복수의 서브-컴포넌트들을 또한 포함한다. 송수신기 유닛(12)은 자기 공명 신호들을 또한 수신할 수 있다. 그러나, 이러한 수신은 통상적으로 로컬 코일들(6)의 도움으로 수행된다. 이들 로컬 코일들(6)에 의해 수신된 신호들은 RF 수신기(13)에 의해 판독되고 처리된다. 오퍼레이터가 영상 데이터(BD)를 볼 수 있도록 하기 위해, RF 수신기(13)에 의해 수신된, 또는 RF 송수신기(12)에 의하여 전체 바디 코일에 의해 수신된 자기 공명 신호들은 로우 데이터(RD)로서 재구성 유닛(14)으로 전달되며, 재구성 유닛(14)은 로우 데이터(RD)로부터 영상 데이터(BD)를 구성하고 영상 데이터(BD)를 메모리에 저장하고/하거나 영상 데이터(BD)를 인터페이스(17)를 통해 터미널(20)로 전달한다. 영상 데이터(BD)는 다른 로케이션들에서 네트워크(NW)를 통해 또한 저장되고/되거나 디스플레이되고 그리고 평가될 수 있다.

로컬 코일들(6)을 위한 경사 컨트롤 유닛(11), 무선-주파수 송수신기(12) 및 수신기(13)는 측정 및 컨트롤 유닛(15)에 의해 조정된 방식으로 각각 컨트롤 된다. 이러한 컨트롤은, 대응하는 커맨드들에 의해, 원하는 경사 펄스 트레인(GP)이 적절한 경사 컨트롤 신호들(SG_x, SG_y, SG_z)에 의해 방출되고 병렬로 RF 송수신기(12)를 컨트롤하는 것을 보장하여 멀티-채널 펄스 트레인(b)이 방출된다, 즉, 적절한 무선-주파수 펄스들이 전체 바디 코일(5)의 개별적인 전송 로드들 상에 병렬로 개별적인 전송 채널들(S₁, ..., S_N)을 통해 방출된다. 또한 적절한 시간에, 로컬 코일들(6)에서의 자기 공명 신호들이 RF 수신기(13)에 의해 판독되고 더 처리되거나 또는 전체 바디 코일(5)에서의 임의의 신호들이 RF 송수신기(12)에 의해 판독되거나 더 처리된다는 것을 보장할 필요가 있다. 측정 및 컨트롤 유닛(15)은, 컨트롤 프로토콜(P)에서 특정된 컨트롤 시퀀스의 함수로서, 대응하는 신호들, 특히 멀티-채널 펄스 트레인(b)을 무선-주파수 송수신기(12)로 보내며 경사 펄스 트레인(GP)을 경사 컨트롤 유닛(11)으로 보낸다. 이러한 컨트롤 프로토콜(P)은 측정동안 설정되어야 하는 컨트롤 데이터를 포함한다.

통상적으로, 상이한 측정들을 위한 복수의 컨트롤 프로토콜들(P)이 메모리(16)에 저장된다. 복수의 컨트롤 프로토콜들(P)은 오퍼레이터에 의해 터미널(20)을 통해 선택될 수 있으며 그 다음 현재 원하는 측정을 위해 활용가능한 적절한 컨트롤 프로토콜(P)을 갖기 위해 선택적으로 변하고, 이러한 변화에 의해 측정 및 컨트롤 유닛(15)이 동작할 수 있다. 그렇지 않으면, 오퍼레이터는, 예를 들어, 네트워크(NW)를 통해 자기 공명 시스템(1)의 제조사로부터 컨트롤 프로토콜(P)들을 또한 검색할 수 있으며 그 다음 컨트롤 프로토콜(P)들을 선택적으로 변경 및 사용할 수 있다.

그러나, 이러한 종류의 자기 공명 측정의 기본적인 시퀀스 및 컨트롤을 위한 명명된 컴포넌트들은 그러나 당업자에게 알려져 있으며 이들은 본 명세서에서 더 이상 상세히 논의되지 않을 것이다. 그렇지 않으면, 이러한 종류의 자기 공명 스캐너(2)와 연관된 컨트롤 장치(10)는 본 명세서에서 또한 상세히 설명되지 않을 복수의 추가 컴포넌트들을 또한 가질 수 있다.

자기 공명 스캐너(2)가, 예를 들어 측부-개방 환자 챔버를 갖는 상이한 설계를 또한 가질 수 있으며 그리고, 원칙적으로, 송신을 위해 사용된 안테나 어레인지먼트가 새장 안테나로서 설계될 필요가 없다는 사실이 이 시점에서 참조된다. 유일한 핵심 상황은 자기 공명 스캐너(2)가, 가장 간단한 경우에, 2개의 전송 채널들이 별도로 컨트롤 될 수 있는 복수의 전송 채널들(S₁,...,S_N)을 갖는다는 것이다.

여기서, 컨트롤 장치의 측정 및 컨트롤 유닛은, 예를 들어 소프트웨어 모듈들의 형태로, 기준 펄스 발생 모듈(18)을 포함하며, 기준 펄스 발생 모듈(18)은 컨트롤 프로토콜(P)에서의 사양들에 따라 기준 펄스 트레인(b_R)을 초기에 발생시키며, 컨트롤 프로토콜(P)은 경사 펄스들을 매칭하는 방식에 활용될 것이다. 이러한 기준 펄스 트레인(b_R)은 펄스 최적화 장치(19)로 초기에 보내지며, 펄스 최적화 장치(19)는 여기에서 측정 및 컨트롤 유닛(15)내 소프트웨어 모듈로서 또한 설계될 수 있다. 이러한 펄스 최적화 장치(19)는 무선-주파수 전송 채널들(S₁,...,S_N)의 각각을 위해 RF 펄스 최적화 방법 또는 B₁ 시밍-방법에서 본 발명에 따른 개별적인 복소수 전송 스케일링 인자(S₁,...,S_N)를 결정하기 위해 사용된다.

도 2는 이러한 종류의 B₁ 시밍-방법 또는 RF 펄스 최적화 방법의 다른 개략적인 도면이다. 여기서 알 수 있는 바와 같이, 기준 펄스 트레인(b_R)은, 한편으로, 펄스 최적화 장치(19)로 보내지며, 펄스 최적화 장치(19)는, － 도 3을 참조하여 뒤에 설명될 바와 같이 － 복소수 전송 스케일링 인자들(SF₁, SF₂, SF₃, ... , SF_N)을 결정한다. 개략적으로 도시된 바와 같이, 그 다음 복소수 전송 스케일링 인자들(SF₁, SF₂, SF₃, ... , SF_N)은 무선-주파수 송수신기(12)를 통해 방출되는 멀티-채널 펄스 트레인(b)을 공동으로 형성하는 개별적인 펄스 트레인들(b₁, b₂, b₃, ... , b_N)을 획득하기 위해 기준 펄스 트레인(b_R)과 곱해진다.

대안으로, 예를 들어, 펄스 최적화 장치(19)는 또한, 예를 들어, 복소수 전송 스케일링 인자들(SF₁, SF₂, SF₃, ... , SF_N)과의 곱셈이 하드웨어에 의해 수행되도록 측정 및 컨트롤 유닛(15)으로부터 별도로 또한 구성될 수 있거나 또는, 무선-주파수 송수신기(12)의 일부일 수 있다. 기준 펄스 발생 모듈(18)은 또한 별도의 장치이거나 또는, 예를 들어, 무선-주파수 송수신기(12)의 일부일 수 있다. 그러나, 이러한 종류의 B₁ 시밍 방법의 기본적인 원리들과 이러한 목적을 위해 요구된 장치들은 당업자에게 알려져 있다.

본 발명에 따른 방법으로, 바람직한 예시적인 실시예에 따라서, 적어도 2개의 상이한 최적화 모드들(OM₁, OM₂)에서 RF 펄스 최적화를 수행하는 것이 가능하며, 여기서, 두 경우들에서, 전송 스케일링 인자들(SF₁, ... , SF_N)은 전송 스케일링 인자들(SF₁, ... , SF_N)에 종속적인 컴포넌트-유도 B₁ 필드 최대값(<B₁>_max)을 고려하여 최적화된다.

이것은 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명된다. 여기서, 최적화 방법은 최적화 모드 표시기(OMI)의 입력과 함께 초기에 단계 I에서 시작한다. 이것은, 예를 들어, 측정을 시작하기 위해 또는 오퍼레이터가 프로토콜(P)을 호출하고 프로토콜(P)을 현재의 측정에 매치시킬 때 터미널(20)을 통해 오퍼레이터에 의해 수행될 수 있다. 대안으로, 이러한 최적화 모드 표시기(OMI)는 컨트롤 프로토콜(P)에서 값으로서 또한 미리 저장될 수 있으며 그 다음, 예를 들어, 오퍼레이터가 매우 원한다면 바뀔 수 있다.

단계 II에서, 그 다음 최적화 방법이 제 1 최적화 모드(OM₁)에서 수행될지 또는 제 2 최적화 모드(OM₂)에서 수행될지가 이러한 최적화 모드 표시기에 기초하여 결정된다.

제 1 최적화 모드(OM₁)에서, 단계들 III.1 및 IV.1이 실행되고, 제 2 최적화 모드에서, 단계들 III.2 및 IV.2가 실행된다. 이들 단계들의 맥락에서, 각각의 경우에 그 다음 후속적으로 최적 전송 스케일링 인자들(SF₁, ... , SF_N)을 결정하기 위해 단계 V에서 종래의 방식으로 사용되는 목표 함수(f_z)와 경계 조건 함수(f_c)가 정의된다. 이러한 목적을 위해, 예를 들어, 도입부에서 기술된 Mathworks Inc의 solver fmincon와 같은 종래의 제한된 솔버를 단계 V에서 사용하는 것이 가능하다.

원칙적으로, 임의의 추가 최적화 모드들이 가능하도록 펄스 최적화 장치가 또한 설계될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 최적화 모드 표시기 OMI는 다른 최적화 모드들을 대응적으로 또한 특정할 수 있으며, 비록 도 3에 도시되지 않았지만, 단계 II에서, 추가 최적화 모드들로의 분기가 일어날 것이다. 이러한 분기는 원칙적으로 분기들이 요구되지 않는 경우들을 위해 본 발명에 따른 방법을 비활성화시키기 위해 B₁ 성능이 고려되지 않는 최적화 모드들을 또한 포함할 수 있다. 이전에 알려진 최적화 방법들의 임의의 다른 조합들이 또한 가능하다.

제 1 최적화 모드(OM₁)가 선택되었다면, B₁ 필드 최대값이 국부적으로 최대화되게 하는 목표 함수(f_z)가 사용된다. 이러한 목적을 위해, 목표 함수는 상기-정의된 식(4)에 따라서 사용될 수 있다.

B₁ 필드 최대값(<B₁>_max)은, 예를 들어, 다음 식에 따라서 결정될 수 있다:

(5)

여기서, 식(4)와 관련하여 이미 위에 설명된 바와 같이, E_c(r)은 다시 한번 (μtesla/volt 단위의) 감도 매트릭스이고 SF_c는 전송 채널 c=1, ... , N의 스케일링 인자이며 r은 (mm 단위의) 공간 픽셀 또는 복셀 위치이다. 함수들 U_max ⁱ, i= 1,2,3,...,은 컴포넌트 보호 모델 함수들이며, 컴포넌트 보호 모델 함수들은 각각의 경우에 자기 공명 시스템의 전송 체인내 특정 전송 컴포넌트에서 (volt 단위의) 최대 허용가능 전압을 표시한다.

이러한 해결책을 명료하게 하기 위해, 도 4가 참조된다. 도 4는 자기 공명 시스템의 전송 체인의 예의 간단한 블럭도를 도시한다. 도 2를 참조하여 설명된 바와 같이, 기준 펄스 발생 유닛(18)과 RF 펄스 최적화 유닛(19)을 또한 포함해야 하는, 블럭으로서 도시된, 제 1 전송 컴포넌트(21)에서, 복수의 개별적인 RF 펄스 트레인들(b₁, b₂, b₃, ... , b_N)을 갖는 멀티-채널 펄스 트레인(b)이 발생되며, 엄밀하게 말하면, 이러한 경우에 여전히 감소된 전압을 갖는다. 그 다음 이들 RF 펄스 트레인들(b₁, b₂, b₃, ... , b_N)은 전송 채널들의 수(N)에 대응하는 N개의 상이한 증폭기 채널들을 갖는 증폭기 컴포넌트(22)로 보내진다. 그 다음, 증폭된 무선-주파수 펄스들이 케이블 어레인지먼트(23)를 통해 그리고 어댑터 네트워크(24)를 통해 무선-주파수 안테나(5), 예를 들어 새장의 개별적인 안테나 엘리먼트(5)들로 공급된다. 즉, 케이블 어레인지먼트(23)의 케이블들을 위해 증폭기 컴포넌트(22)의 개별적인 증폭기 채널들을 위한 그리고 어댑터 네트워크(24)내 채널들을 위한 모든 이들 전송 컴포넌트들(22, 23, 24)은 개별적인 채널들을 통해 최대 허용가능 전압 펄스들에 대해 특정 제한들에 영향을 받기 쉬우며, 전송 컴포넌트들(22,23,24)은 식(5)에서 컴포넌트 보호 모델 함수들로 표현된다. 이들 컴포넌트 보호 모델 함수들은 차례로 스케일링 인자들에 종속될 수 있다, 즉, 다음

(6)

가 적용되며,

여기서 SF는 다시 전송 스케일링 인자들(SF_c)의 벡터이다. f는 종속성들을 기술하는 함수이다. 이러한 종속성은 특히 전송 스케일링 인자들(SF_c)이 서로와 관련하여 진폭들을 변경할 뿐만 아니라 위상들을 변경하는 복소수 인자들이기 때문에 존재한다. 예를 들어, 위상 변위는 개별적인 전송 채널들을 통해 방출된 최대 전압보다 전송 체인의 TX 컴포넌트들(22, 23, 24) 중 하나의 컴포넌트내 2개의 인접한 전송 채널들간에 훨씬 높은 전압이 제공되는 것을 야기할 수 있다. 이것은 도 5 및 도 6을 참조하여 명료해질 수 있다.

도 5는 극 좌표 시스템에서 2-채널 RF 펄스의 계수들 또는 상대 분수들(RF₁, RF₂)을 도시한다. 이러한 2-채널 RF 펄스는, 예를 들어, 2개의 피드-인 포인트들을 갖는 새장을 갖는 2-채널 시스템의 2개의 전송 채널들을 통해 방출된다. 도 5에서, 펄스들이 CP 모드에서 보내진다, 즉, 동일한 최대 진폭을 갖는 동일한 진폭 응답들을 갖는 펄스들이 2개의 채널들을 통해 방출되며, 여기서 펄스들은 정확히 90°만큼만 위상-시프트된다. 도 5의 다이어그램에서, 최대 전압 진폭은 각각의 경우에 계수들(RF₁, RF₂)의 벡터의 방사 길이와 2개의 벡터들 사이의 각에 의한 위상으로 표현된다.

도 6은 최대 차동 전압(△U)을 통해 위상 변위의 가능한 효과를 도시한다. 여기서, 도 5의 예에서의 경우와 달리, 비록 현재 2개의 전송 채널들 중 하나를 통한 최대 진폭, 즉 벡터(RF₂)의 진폭이 다른 벡터(RF₂)와 비교하여 감소된다고 하더라도, 다른 한편, 위상 변위는 현재 더 이상 90°가 아니라, 진폭의 감소에도 불구하고, 2개의 채널들간에 보다 큰 차동 전압 벡터(△U)가 존재하도록 약 190°이도록하기 위해, 2개의 전송 채널들을 통한 전송 스케일링 인자들이 자유로이 선택되었다. 이러한 간단한 예는 개별적인 전송 채널들간의 개별적인 TX 컴포넌트들(22, 23, 24)에서 발생하는 전압 차이들에 대한 복소수 전송 스케일링 인자들의 효과들을 매우 명백히 보여준다.

컴포넌트 보호 모델 함수들(U_max ⁱ, i=1,2,3, ..,)은 상이한 방식으로 결정될 수 있다. 특히 간단한 변형에서, U_max ⁱ는 i-번째 컴포넌트에 대해 다음과 같이 결정될 수 있다 :

(7)

여기서, b_c는 임의의 시간 n에서 채널 c=1,..., N (N = 채널들의 수)에 대한 전압 진폭이다(여기서, b_c=SF_c·b_R이며 여기서 b_R은 임의의 시간 n에서 기준 펄스 트레인의 전압 진폭이다). max_c(|b_c|)는 채널 c를 통한 모든 전압 진폭들의 최대 값, 즉, 임의의 시간 n에서 모든 채널들에 걸친 전압 최대값이다.

여기서 dⁱ는 K 벡터 엘리먼트들(d_k ⁱ, k=1,...,K)을 갖는 제한 벡터(서브제약 벡터)이다. 여기서, 숫자 K는 사용된 하드웨어 모델링에 종속되며 바람직하게는 값 1에 대응하는 값 또는 채널들의 수에 대응하는 값(즉, K = N)을 가질 수 있다. 이들 벡터 엘리먼트들(d_k ⁱ)은 다음과 같이 정의될 수 있다:

(8)

여기서, Lⁱ는 각각의 컴포넌트 i의 조합 매트릭스이며 K×2N의 값을 갖는다. N = 2, 즉, 2개의 채널들을 가지며 그리고 K=N인 시스템에 대해, Lⁱ는 예를 들어 다음 모습을 갖는다:

(9)

Mⁱ는 소위 웨이브-체인 매트릭스이며, 웨이브-체인 매트릭스는 하드웨어 컴포넌트 i를 기술한다. 웨이브-체인 매트릭스의 크기는 2N×2N이며, 여기서 N은 다시 채널들의 수이다.

식(8)에서 먼 우측에 대한 벡터는 식(7)에 대하여 상기 설명된 바와 같이 상부 N개의 엔트리들로서 값 0을 가지며 아래에 N 값들(b_c)로 이루어진 벡터 부분을 갖는다. 여기서, 0-벡터는 (RF 전송 체인에 대한 입력에서) 리터닝 웨이브(returning wave)와 어드밴싱 웨이브를 위한 알려진 부분 벡터(b_c)를 나타낸다.

그 다음, 예를 들어, 관측될 제한들을 위해 다음이 적용되며 :

(10)

여기서 값 limitⁱ 는, 예를 들어, 각각의 경우에 각각의 하드웨어 컴포넌트 i의 최대 허용가능 전압 또는 (예를 들어, 최대 허용가능 자계와 같은) 다른 적절한 값에 의해 정의된다. 따라서, 이러한 간단한 경우에, 어드밴싱과 리터닝 웨이브들의 합의 절대값은 각각의 경우에 각각의 채널을 위해 개별적으로 제한되어야 한다.

식(5)이 보여주는 바와 같이, B₁ 필드 최대값(<B₁>_max)은 로케이션 r에 또한 종속된다. 이것은 대응하여 검사된 전체 영역내 특정 픽셀들 또는 복셀들을 위해 로컬 최적화를 수행하는 것만이 또한 가능하다는 것을 의미한다. 이러한 목적을 위해, 예를 들어, 관심 영역(ROI)에 초기에 진입하는 것이 가능하다. 이러한 진입은, 예를 들어, 그래픽 유저 인터페이스의 도움으로 오퍼레이터에 의해 수행될 수 있으며, 그래픽 유저 인터페이스는 이전의 측정으로부터의 영상내 대응하는 영역(ROI)을 새긴다.

이러한 종류의 관심 영역(ROI)은 자동 방법들에 의해 또한 정의될 수 있다.

관심 영역(ROI)은 바람직하게는 단계 III.1에서 목표 함수(f_z)의 정의에 앞서 최적화 모드(OM₁) 내에서 결정된다. 동시에, 정도, 예를 들어 백분율을 표시하는, 예를 들어, 관련 값(r_△m)인 추가 파라미터들이 이러한 단계 III.1에서 또한 결정될 수 있으며, 이러한 결정에 의해 최적화 방법의 결과는 각각의 검사를 위한 기본 여기 모드를 이용한 즉, 예를 들어, CP 모드 또는 EP 모드에서의 측정에 의해 달성될 목표 자기화 편차(△m)에 대응하여야 한다. 그 다음 이러한 관련 값(r_△m)은 목표 자기화 편차에 기초하여 경계 조건 함수(f_c)를 설정하기 위해 후에 단계 IV.1에서 사용될 수 있다. 게다가, 그 다음 관련 값(r_SB)은 무선-주파수 노출에 기초하여 경계 조건 함수(f_C)를 발생시키기 위해 단계 IV.1에서 이러한 관련 값(r_SB)을 사용하기 위해 또한 획득될 수 있다.

여기서, 예를 들어, 단계 IV.1에서 경계 조건 함수들(f_C)의 정확한 공식은 다음과 같이 수행될 수 있다:

목표 자기화 편차(△m)에 종속하는, 경계 조건 함수(f_C(△m))의 예는 함수

(11)

에 의해 정의될 수 있다. 여기서 부등식의 좌측은 최적화에서 현재 계산된 전송 스케일링 인자들에 의해 달성될 수 있는 목표 자기화 편차값(△m=∥|A·b| - |m|∥²)을 나타내며, 이 편차값은, 관련 값(r_△m)에 의해 곱해지는, 기본 여기 모드, 즉, CP 모드 또는 EP 모드에서 달성가능한 목표 자기화 편차 값(△m=∥|A·b| - |m|∥² _CP/EP) 보다 작아야 한다.

여기서, 기본 여기, 즉, CP 모드 또는 EP 모드를 위한 함수 항은 식(11) 및 그 다음 아래첨자 CP/EP에 의해 표시된다. 부등식 대신에, 이 경우에, 방정식을 선택하는것이 또한 가능하다, 즉 예를 들어, 달성된 목표 자기화 편차 값이 정확히 관련 값(r_△m)이 곱해진 CP 또는 EP 모드에서의 목표 자기화 편차 값이도록, 최적화가 수행된다.

게다가. RF 노출은 경계 조건 함수(f_C(SB)) 내에서 고려될 수 있다. 여기서, 특정 경계 조건 함수는 다음 모습을 가질 수 있다:

(12)

여기서, 원칙적으로 이러한 경계 조건 함수는 로컬 노출 벡터(SED_loc)의 모니터링, 즉, ([Ws/kg] 단위의) 로컬 SED 값들(SED_loc _,h)의 로컬 노출 벡터의 모니터링에 대응한다. 이들 로컬 SED 값들(SED_loc _,h)은 다음 식을 이용하여 검사될 객체(O)의 바디내 VOP(가상 관측점)(h)에서 계산될 수 있다.

(13)

여기서, N은 다시 한번 독립적인 전송 채널들의 수이며 c와 c'는 1에서 N(=전송 채널들의 수)까지 연장되는 컨트롤 변수들이다. 값들(ZZ_hcc')은 소위 감도 매트릭스(ZZ)의 개별적인 엘리먼트들이다. 식(13)에서, 이러한 감도 매트릭스(ZZ)는 각각의 VOP(h)에 대한 감도 값을 포함하며, 감도 값은, RF 필드의 진폭과 곱해지고, 당해 VOP에서 E 필드를 나타내고 따라서 VOP에서 무선-주파수 곡선의 진폭으로부터 실제 에너지 부하로의 변환 인자를 형성한다. 이것은, 30개의 그러한 VOP들이 관측될 때, RF 로컬 노출 벡터(SED_loc)는 식(13)에 따라서 30개의 벡터 엘리먼트들로 구성된다는 것을 의미한다.

T_CC'는 RF 펄스 트레인의 RF 곡선들의 교차 상관이다 :

(14)

여기서, △t는 초(s) 단위의 샘플링 인터벌이다. 따라서, 이러한 교차 상관은 RF 펄스 트레인의 RF 곡선들이 중첩 도중에 특정 로케이션에서 증폭되는지 또는 감소되는지를 표시한다.

목표 함수들 및 경계 조건 함수들의 추가 엘리먼트들 또는 파라미터 값들처럼, 감도 매트릭스(ZZ)는, 예를 들어, 컨트롤 장치(10)의 메모리(16)에 또한 저장될 수 있으며 메모리(16)로부터 요구시 호출될 수 있다. 감도 매트릭스는, 예를 들어, 바디 모델들에 대한 시뮬레이션에 의해 사전에 결정될 수 있다. 이러한 종류의 감도 매트릭스와 로컬 SED 값들(SED_loc)을 결정하기 위한 하나의 방법은, 예를 들어, DE 10 2009 024 077에 기술되며, DE 10 2009 024 077의 전체 내용은 본 명세서에 어느 정도까지 포함된다. 여기서, 상이한 감도 매트릭스들이 상이한 바디 타입들, 예를 들어 상이한 크기들의 환자들을 위해 저장되는 것이 또한 가능하다. 그렇지 않으면, 추가 설명을 위해, 로컬 노출 벡터를 또한 사용하는 DE 10 2010 015044 A1이 다시 참조된다.

그러나, 식(14)에 따른 경계 조건 함수는 감도 매트릭스(ZZ_hcc')와 교차 상관(T_cc')에 의해 특정된 로컬 노출 벡터(SED_loc)의 로컬 SED 값들(즉, VOP들)의 놈(norm)을 이용하지 않고, 대신에, 유리하게, 개별적인 VOP들의 최대치가 고려된다, 즉, 사전특정된 최대치가 최대 로컬 노출로 인해 VOP에서 언더샷(undershot)이 되는지를 결정하기 위해 모니터링이 수행된다. 여기서, 다시 한번, 좌측은 최적화된 전송 스케일링 인자들에 의해 달성된 로컬 노출 벡터의 최대치를 표시하며 (아래 첨자 CP/EP에 의해 다시 한번 표시된) 우측은, 종래의 CP 또는 EP 전송 모드에 의해 달성된 바와 같이, 관련 값(r_SB)이 곱해진 최대치이다. 여기서, 다시 한번, 방정식이 부등식 대신에 사용될 수 있다.

그러나, 원칙적으로, 경계 조건 함수의 맥락에서, 로컬 노출 벡터(SED_loc)의 로컬 SED 값들의 임의의 놈을 고려하는 것이 또한 가능할 것이다. 예를 들어, 유클리드 놈 ∥SED_loc∥²은 로컬 SED 노출을 제한하기 위해 사용될 수 있거나 또는 제곱 최대 놈(max²(SED_loc))은 특정 값 미만의 또는 특정 값에서 로컬 SED 벡터의 임계 최대치를 유지하기 위해 사용될 수 있다.

목표 함수(f_z)와 경계 조건 함수들(f_C)이 단계 IV.1에서 정의되면, 스케일링 함수의 최적화가 단계 V에서 종래의 방식으로 수행될 수 있다.

다른 한편, 단계 I(도 3)에서, 제 2 최적화 모드(OM₂)에 대응하는 최적화 모드 표시기(OMI)가 선택되면, 단계 III.2에서 초기에 관심 영역(ROI)만이 B₁ 필드 최대값(<B₁>_max)의 함수로서 경계 조건 함수를 정의하기 위해 이후 단계 IV.2에서, 이에 기초하여, 차례로 획득된다. 관심 영역(ROI)의 결정은 단계 III.1에서와 같이 제 1 최적화 모드(OM₁)에서 수행될 수 있다.

단계 IV.2에서, 그 다음 초기에 목표 함수(f_z)가 정의되며, 목표 함수(f_z)는 이때 목표 자기화 편차(△m) 및/또는 RF 부하값(SB)의 함수이다. 목표 함수는, 예를 들어, 다음과 같이 구성될 수 있다:

(15)

식(15)에서 인자들 α와 β는 선택적 가중 인자들이며 이러한 가중 인자들에 의해 로컬 노출 함수 항 f(SED_loc)으로 본 명세서에 기술되는 목표 자기화 편차

(16)

또는 무선-주파수 노출이 여기서 보다 크게 고려된다. 예를 들어, α=0이 설정되면, 단지 무선-주파수 노출 값에 대하여 최적화가 수행되며, 다른 한편, β=0이 설정되고 α=1이면, 단지 목표 자기화 편차(△m)에 대하여 최적화가 수행된다. 목표 자기화 편차(△m)는 달성된 자기화가 원하는 목표 자기화에 얼마나 잘 매치되는지에 관련되기 때문에, 목표 자기화 편차(△m)는 영상 품질 기준을 포함한다. 식(1)과 비교는, 이 경우에, 목표 함수가 종래의 목표 함수에 대응한다는 것을 보여준다. 원칙적으로, 원하는 임의의 조합이 설정될 수 있다.

식(15)에서 로컬 노출 함수 항(f(SED_loc))이 다른 방식들로 구현될 수 있다. 바람직한 변형에서, f(SED_loc) = ∥SED_loc∥²가 설정된다. 이러한 설정은 RF 에너지가 리스트내 보다 중요한 VOP들로부터 철회되고 에너지가 다른 중요하지 않은 VOP들에 공급된다는 결과를 갖는데 이는, 최적화 도중에, 제곱 놈 ∥∥² 전체의 사용으로 인해, 영점에 대해 로컬 SED 벡터의 제곱 인터벌의 최소화가 달성되기 때문이다. 대안으로, 이것은 제곱 최대 놈(max²(SED)_loc)을 포함할 수 있다. 이것은 로컬 SED 벡터의 임계 최대치가 최소화되는 것을 야기한다.

이러한 제 2 최적화 모드(OM₂)에서, 이제 B₁ 필드 최대값(<B₁>_max)이 경계 조건 함수(f_C)에서 고려된다. 이러한 목적을 위해, 예를 들어, 식(11) 및 식(12)과 유사하게, 경계 조건 함수는 경계 조건의 정의를 위해 설정될 수 있으며, 경계 조건의 정의는 목표 자기화 편차(△m) 및/또는 RF 부하값(SB)을 고려하며, 여기서 B₁ 필드 최대값은 특정 기준 최대값을 초과하거나 같아야 한다는 것이 특정된다. 이러한 예는

(17)

이다. 식(17)은, 예를 들어, 컴포넌트-유도 B₁ 필드 최대값(<B₁>_max)이 전송 스케일링 인자들의 최적화가 없이, 즉 , CP 또는 EP 모드에서, 관련 값(r_B1)과 곱해진 B₁ 필드 최대값(<B₁>_max,CP/EP)보다 크거나 또는 동일하도록 전송 스케일링 인자들의 최적화가 수행되어야 하는 것을 정의한다. 예를 들어, 이러한 관련값 r_B1=1이 설정되면, 이러한 설정은, 목표 자기화 편차(△m) 및/또는 무선-주파수 노출(SB)에 관하여 전송 스케일링 인자들의 최적화가 제 2 최적화 모드 내에서 발생한다고 하더라도, B₁ 성능이 전송 스케일링 인자들의 최적화없이 종래의 전송 모드에 의해서 보다, 즉 CP 또는 EP 모드에서 보다 더 악화되지 않는다는 것을 동시에 보장한다는 것을 의미한다.

결국, 도 7 내지 10은 간단한 2-채널 시스템, 즉, 2개의 피드-인 포인트들을 갖는 새장 안테나에 의해 수행된 테스트 주체의 머리를 통한 시상 슬라이스(sagittal slice)내 측정들을 위한 비교 영상들을 도시한다. 이와 관련하여, B₁ 시밍 방법에서, 전송 스케일링 인자들은 2개의 전송 채널들 위해 선택적으로 설정될 수 있다. 각각의 경우에, B₁ 필드 분포들은 이러한 슬라이스의 종래의 B₁ 맵의 형태로 슬라이스내에 도시되며, 여기서 B₁ 값들은 인접한 스케일 바에 대응하는 그레이-스케일 값의 형태로 당해 픽셀들을 위해 각각 도시된다. 각각의 경우에, 좌표 축들은 mm 단위로 당해 슬라이스내 위치를 표시한다.

도 7은 표준 CP 모드에서 본래의 스케일링 인자들, 즉, 90°의 위상 변위와 1의 진폭율에 의해 발생된 B₁ 맵을 도시한다. B₁맵이 머리 영역내 영상들을 포함하기 때문에, 여기서, 각각의 경우에 원형으로 분극된 CP 모드가 비교로서 사용되는데, 이는 원형으로 분극된 CP 모드가 머리 영역에서 검사들을 위한 표준 모드이기 때문이다. 여기서, B₁ 필드 최대값은 22.1μtesla이다.

도 8은 동일한 시상 슬라이스의 B₁ 맵을 도시하며, 그러나, 여기서 이제 제 1 최적화 방법에 따른, 즉, 10%m의 식(4)에 따른 목표 함수로 B₁ 성능의 최적화가 수행되며, 여기서 이러한 최적화는 도 8에서 검은색 생략부호에 의해 범위가 정해진 관심 영역(ROI)으로 제한된다. 관심 영역(ROI)내에, 최적화 방법은 이제 ,도 7에 따른 종래의 방법과 비교하면, 110.4%의 B₁ 성능에 대응하는 24.4μtesla의 B₁ 필드 최대값을 달성하였다. 결과로서, 24.4μtesla의 B₁ 필드 최대값이 경계 조건 함수내 사전특정된 수용가능한 값으로만 정의되었기 때문에, 목표 자기화 편차는 7.2%만큼 악화되었으며 경계 조건 함수에서만 또한 고려된 로컬 무선-주파수 노출은 3.8%만큼 감소되었다. 그러나, 다른 한편, 글로벌 무선-주파수 노출은 0.4%만큼 증가되었다.

도 9 및 도 10은 둘 다 다시 도 7 및 도 8에서와 동일한 머리의 시상 슬라이스를 통한 B₁ 맵들을 도시한다. 이들 영상들은 경계 조건 함수내에 B₁ 필드 최대값을 고려하는 효과를 입증하기 위해 취해졌다.

도 9는, B₁ 필드 최대값에 주의가 주어진다는 점에서, 본 발명에 따른 B₁ 시밍동안(즉, RF 펄스 최적화 방법동안) 고려되는 컴포넌트 보호 제한들없이, B₁ 균질화만을 고려하는 종래의 B₁ 시밍에 따른 B₁ 맵을 도시한다. 대응하여, 여기서 스케일링 인자들을 위한 솔루션이 찾아지며, 솔루션은, 비록 B₁ 균질성과 무선-주파수 노출에 관하여 이상적이라고 하더라도, 채널들간의 높은 위상 차이들로 인해 극히 큰 전압들을 야기한다. 따라서 진폭들은 측정 시스템에서 이후에 강제적으로 스케일 다운되고, 그 다음 이는 실제 최적화된 플립 각이 실제로 도달되지 않는 결과를 갖는다. 도 9에 따른 예에서, 이러한 종래의 방법은 도 7에 도시된 것과 같은 종래의 원형으로 분극된 모드와 비교하여 균질성에서 36% 개선을 달성한다. 이것은 도 7과 비교하여 보다 균일한 분포로 인해 명백히 도시된다. 여기서, 무선-주파수 노출과 관련하여, 다음의 증가들이 수용되었다: 로컬 RF 노출 47.8%, 글로벌 RF 노출 30.7%.

그러나, B₁ 성능이 여기서 고려되지 않았기 때문에, 최적화는 B₁ 필드 최대값이 종래의 CP 모드와 비교하여 단지 55.7%의 B₁ 성능에 대응하는, 단지 12.3μtesla로 현재 놓여있게 한다.

도 10은 B₁ 맵을 도시하며, B₁ 맵은 목표 함수의 최적화후에 생성되었으며, 여기서 목표 자기화 편차, 즉, 균질성, 그리고 무선-주파수 노출은 도 9에서와 동일한 방식으로 최적화동안 고려되었다. 그러나, 여기서, 동시에 최적화의 맥락에서, B₁ 성능이 전형적인 CP 모드의 B₁ 성능보다 80% 보다 더 미만이어서는 안된다는 것이 경계 조건 함수에 의해 요구되었다. 이러한 경계 조건에 따르면, 최적화 방법에서 그 다음 전송 스케일링 인자들이 또한 정의되어 CP 모드에서 본래의 값의 80%에 대응하는 17.7μtesla의 B₁ 필드 최대값이 달성되었다. 동시에, 목표 자기화 편차, 즉, 균질성이 31.8% 만큼 개선되었다. 후속하는 값들이 무선-주파수 노출에 관하여 달성되었다: 로컬 RF 증가 4.0%, 글로벌 RF 감소 11.9%.

이들 예들은, 매우 간단한 수단에 의해, 본 발명에 따른 방법이 어떻게 B₁ 성능을 상당히 개선하기 위해 사용될 수 있는지를 도시한다.

결국, 청구항들에 의해 정의된 바와 같이 상기 기술된 상세한 방법들과 구조들은 예시적인 실시예들이며 기본적인 원리들은 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 넓은 영역들에서 당업자에 의해 또한 가변될 수 있다는 사실이 다시 한번 참조된다. 완전함을 위해, 부정관사 "a"의 사용은 또한 관련 특징들이 다수 존재하고 있다는 것을 배제하지 않는다는 사실이 또한 참조된다. 마찬가지로, 용어들 "유닛"과 "모듈"은 선택적으로 또한 공간적으로 분포될 수 있는 다수의 컴포넌트들로 구성되는 이들의 가능성을 배제하지 않는다.

1 자기 공명 시스템
2 자기 공명 스캐너
3 기본 계자
4 경사 시스템
5 전체 바디 문선-주파수 코일
6. 로컬 코일
7 침상
8 검사 챔버/환자 터널
10 컨트롤 장치
11 경사 컨트롤 유닛
12 무선-주파수 송수신기
13 RF 수신기
14 재구성 유닛
15 측정 및 컨트롤 유닛
16 메모리
17 터미널 인터페이스
18 기준 펄스 발생 모듈
19 펄스 최적화 장치
20 터미널
21 전송 컴포넌트
22 증폭기 컴포넌트
23 케이블 어레인지먼트
24 어댑터 네트워크
O 검사될 환자/객체
P 컨트롤 프로토콜
NW 네트워크
BD 영상 데이터
RD 로우 데이터
GP 경사 펄스 트레인
SG_x, SG_y, SG_z 컨트롤 신호
b 멀티-채널 펄스 트레인
b_R 기준 펄스 트레인
b_{1, ... ,}b_N 펄스들 트레인들
S_{1, ... ,} S_N 무선-주파수 전송 채널들
SF_{1, ... ,} SF_N 전송 스케일링 인자들
OV RF 펄스 최적화 방법
OMI 최적화 모드 표시기
OM₁ 제 1 최적화 모드
OM₂ 제 2 최적화 모드
ROI 관심 영역
r_△m 관련 값
r_SB 관련 값
r_B1 관련 값
f_z 목표 함수
f_C 경계 조건 함수
△m 목표 자기화 편차
<B₀>_max검포넌트-유도 B₁ 필드 최대값
SB 무선-주파수 부하값
RF₁, RF₂ RF 펄스의 계수들

Claims

동작시, 병렬 RF 펄스 트레인들(b₁,...,b_N)이 전송되는 복수의 무선-주파수 전송 채널들(S₁,...,S_N)을 갖는 자기 공명 시스템(1)을 컨트롤하기 위한 방법으로서,
공통 기준 펄스 트레인(b_R)은 복수의 상기 무선-주파수 전송 채널들(S₁,...,S_N)을 위해 특정되며, 그리고, RF 펄스 최적화 방법(OV)에서, 사전특정된 목표 자기화를 고려하여, 전송 스케일링 인자(SF₁,...,SF_N)는 상기 기준 펄스 트레인(b_R)에 기초하여 상기 전송 채널들(S₁,...,S_N)을 위한 상기 RF 펄스 트레인들(b₁,...,b_N)을 계산하기 위해 상기 무선-주파수 전송 채널들(S₁,...,S_N)의 각각에 대해 결정되고,
상기 전송 스케일링 인자들(SF₁,...,SF_N)은 상기 전송 스케일링 인자들(SF₁,...,SF_N)에 종속하는 컴포넌트-유도 B₁ 필드 최대값(<B₁>_max)을 고려하여 최적화되는,
자기 공명 시스템을 컨트롤하기 위한 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 RF 펄스 최적화 방법(OV)에 있어서, 상기 전송 스케일링 인자들(SF₁,...,SF_N)의 상기 계산동안, 적어도 제 1 최적화 모드(OM₁)에서, 상기 B₁ 필드 최대값(<B₁>_max)을 포함하는 목표 함수(f_z)가 생성되는,
자기 공명 시스템을 컨트롤하기 위한 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 전송 스케일링 인자들(SF₁,...,SF_N)은, 상기 B₁ 필드 최대값(<B₁>_max)이 최대화되도록 최적화되는,
자기 공명 시스템을 컨트롤하기 위한 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 항에 있어서,
목표 함수(f_z)는 검사될 객체의 목표 자기화 편차(△m) 및/또는 RF 부하값(SB)에 독립적으로 생성되는,
자기 공명 시스템을 컨트롤하기 위한 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 항에 있어서,
상기 RF 펄스 최적화 방법(OV)에서 검사될 객체의 목표 자기화 편차(△m) 및/또는 RF 부하값들(SB)은 경계 조건 함수(f_C)에 의해 고려되는,
자기 공명 시스템을 컨트롤하기 위한 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 항에 있어서,
상기 RF 펄스 최적화 방법(OV)에서, 적어도 제 2 최적화 모드(OM₂)에서, 상기 B₁ 필드 최대값(<B₁>_max)은 경계 조건 함수(f_C)에서 고려되는,
자기 공명 시스템을 컨트롤하기 위한 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 항에 있어서,
상기 전송 스케일링 인자들(SF₁,...,SF_N)은, 상기 B₁ 필드 최대값(<B₁>_max)이 특정 기준 최대값과 적어도 동일하거나 또는 더 크도록 최적화되는,
자기 공명 시스템을 컨트롤하기 위한 방법.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
최적화 모드 표시기(OMI)가 획득되고, 상기 최적화 모드 표시기(OMI)에 기초하여 상기 RF 펄스 최적화 방법(OV)은 상기 제 1 최적화 모드(OM₁)에 따라서 또는 상기 제 2 최적화 모드(OM₂)에 따라서 또는 선택적으로 추가 최적화 모드에 따라서 수행되는,
자기 공명 시스템을 컨트롤하기 위한 방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 항에 있어서,
상기 B₁ 필드 최대값(<B₁>_max)은 적어도 하나의 컴포넌트 보호 모델 함수(U_max ¹, U_max ², U_max ³, ...)를 이용해 계산되며, 상기 적어도 하나의 컴포넌트 보호 모델 함수는 상기 자기 공명 시스템(1)의 전송 컴포넌트를 위해 최대 허용가능한 전압을 나타내는,
자기 공명 시스템을 컨트롤하기 위한 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 항에 있어서,
상기 B₁ 필드 최대값(<B₁>_max)은 상기 무선-주파수 전송 채널들(S₁,...,S_N)의 위치-종속 감도 분포들을 이용해 계산되는,
자기 공명 시스템을 컨트롤하기 위한 방법.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 항에 있어서,
상기 B₁ 필드 최대값(<B₁>_max)은 국부적으로 제한된 영역을 위해 계산되는,
자기 공명 시스템을 컨트롤하기 위한 방법.
복수의 무선-주파수 전송 채널들(S₁,...,S_N)을 갖는 자기 공명 시스템(1)을 위한 펄스 최적화 장치(19)로서,
상기 펄스 최적화 장치(19)는 RF 펄스 최적화 방법(OV)에서, 사전특정된 목표 자기화를 고려하여, 복수의 상기 무선-주파수 전송 채널들(S₁,...,S_N)에 대한 상기 무선-주파수 전송 채널들(S₁,...,S_N)을 위한 공동으로 특정된 기준 펄스 트레인(b_R)에 대해 각각의 경우에 전송 스케일링 인자(SF₁,...,SF_N)를 결정하기 위해 구현되고,
상기 전송 스케일링 인자들(SF₁,...,SF_N)은 상기 전송 스케일링 인자들(SF₁,...,SF_N)에 종속하는 컴포넌트-유도 B₁ 필드 최대값(<B₁>_max)을 고려하여 최적화되는,
자기 공명 시스템을 위한 펄스 최적화 장치.
자기 공명 시스템(1)으로서,
복수의 무선-주파수 전송 채널들(S₁,...,S_N),
상기 무선-주파수 전송 채널들(S₁,...,S_N)을 통해 원하는 측정을 수행하기 위해 병렬 RF 펄스 트레인들(b₁,...,b_N)을 전송하도록 구현되는 컨트롤 장치(10), 그리고
제 12 항에 따른 펄스 최적화 장치(19)
를 갖는,
자기 공명 시스템.
컴퓨터 프로그램으로서,
상기 프로그램이 펄스 최적화 장치(19) 또는 컨트롤 장치(10)에서 실행될 때 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 항에 따른 방법의 모든 단계들을 실행하기 위해 프로그램 코드 부분들과 함께, 자기 공명 시스템(11)의 상기 펄스 최적화 장치(19) 및/또는 상기 컨트롤 장치(10)의 메모리에 직접적으로 로드될 수 있는,
컴퓨터 프로그램.