DE102010033329A1

DE102010033329A1 - Verfahren und Einrichtung zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz und Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzsystems

Info

Publication number: DE102010033329A1
Application number: DE102010033329A
Authority: DE
Inventors: Dr. Ritter Dieter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2010-08-04
Filing date: 2010-08-04
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2030-08-05
Also published as: US8779769B2; US20120194185A1; DE102010033329B4

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Steuersequenzermittlungseinrichtung (22) zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz (AS), welche einen Mehrkanal-Pulszug (MP) mit mehreren individuellen, vom Magnetresonanzsystem (1) über verschiedene unabhängige Hochfrequenz-Sendekanäle (S1, ..., SN) einer Sendeeinrichtung (5, 6, 12, 13) parallel auszusendenden HF-Pulszügen umfasst, beschrieben. Dabei wird auf Basis einer k-Raum-Gradiententrajektorie (GT) und einer vorgegebenen Ziel-Magnetisierung (ZM) in einem HF-Puls-Optimierungsverfahren ein Mehrkanal-Pulszug (MP) berechnet. Im HF-Puls-Optimierungsverfahren erfolgt eine Optimierung des Mehrkanal-Pulszugs (MP) und/oder der k-Raum-Gradiententrajektorie (GT) unter Berücksichtigung zumindest eines Hardware-Betriebsparameters (HWL) der Sendeeinrichtung (5, 6, 12, 13). Darüber hinaus werden ein Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzsystems (1) sowie ein Magnetresonanzsystem (1) mit einer solchen Steuersequenzermittlungseinrichtung (22) beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuersequenzermittlungseinrichtung zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz, welche einen Mehrkanal-Pulszug mit mehreren individuellen, vom Magnetresonanzsystem über verschiedene unabhängige Hochfrequenz-Sendekanäle einer Sendeeinrichtung parallel auszusendenden HF-Pulszügen (Hochfrequenz-Pulszügen) umfasst, wobei auf Basis einer k-Raum-Gradiententrajektorie und einer vorgegebenen Ziel-Magnetisierung in einem HF-Puls-Optimierungsverfahren ein Mehrkanal-Pulszug berechnet wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzsystems mit einer Mehrzahl von unabhängigen Hochfrequenz-Sendekanälen unter Nutzung einer solchen Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz sowie ein Magnetresonanzsystem mit einer Sendeeinrichtung mit einer Mehrzahl von unabhängigen Hochfrequenz-Sendekanälen, mit einem Gradientensystem und einer Steuereinrichtung, welche ausgebildet ist, um zur Durchführung einer gewünschten Messung auf Basis einer vorgegebenen Ansteuersequenz einen Mehrkanal-Pulszug mit mehreren parallelen individuellen HF-Pulszügen über die verschiedenen Hochfrequenz-Sendekanäle auszusenden und dazu koordiniert über das Gradientensystem einen Gradienten-Pulszug auszusenden.
In einem Magnetresonanzsystem wird üblicherweise der zu untersuchende Körper mit Hilfe eines Grundfeldmagnetsystems einem relativ hohen Grundfeldmagnetfeld, beispielsweise von 3 oder 7 Tesla, ausgesetzt. Zusätzlich wird mit Hilfe eines Gradientensystems ein Magnetfeldgradient angelegt. Über ein Hochfrequenz-Sendesystem werden dann mittels geeigneter Antenneneinrichtungen hochfrequente Anregungssignale (HF-Signale) ausgesendet, was dazu führen soll, dass die Kernspins bestimmter, durch dieses Hochfrequenzfeld resonant angeregter Atome um einen definierten Flipwinkel gegenüber den Magnetfeldlinien des Grundmagnetfelds verkippt werden. Diese Hochfrequenzanregung bzw. die resultierende Flipwinkelverteilung wird im Folgenden auch als Kernmagnetisierung oder kurz „Magnetisierung” bezeichnet. Bei der Relaxation der Kernspins werden Hochfrequenzsignale, sogenannte Magnetresonanzsignale, abgestrahlt, die mittels geeigneter Empfangsantennen empfangen und dann weiterverarbeitet werden. Aus den so akquirierten Rohdaten können schließlich die gewünschten Bilddaten rekonstruiert werden. Die Aussendung der Hochfrequenzsignale zur Kernspin-Magnetisierung erfolgt meist mittels einer sogenannten „Ganzkörperspule” oder „Bodycoil”. Ein typischer Aufbau hierfür ist eine Käfigantenne (Birdcage-Antenne), welche aus mehreren Sendestäben besteht, die parallel zur Längsachse verlaufend um einen Patientenraum des Tomographen herum angeordnet sind, in dem sich ein Patient bei der Untersuchung befindet. Stirnseitig sind die Antennenstäbe jeweils ringförmig kapazitiv miteinander verbunden.
Bisher war es üblich, Ganzkörperantennen in einem „homogenen Modus”, beispielsweise einem „CP-Mode”, zu betreiben. Hierzu wird ein einziges zeitliches HF-Signal auf alle Komponenten der Sendeantenne gegeben, beispielsweise alle Sendestäbe einer Käfigantenne. Gegebenenfalls erfolgt dabei die Übergabe der Pulse an die einzelnen Komponenten phasenversetzt mit einer der Geometrie der Sendespule angepassten Verschiebung. Beispielsweise können bei einer Käfigantenne mit 16 Stäben die Stäbe jeweils mit dem gleichen HF-Signal mit 22,5° Phasenverschiebung versetzt angesteuert werden.
Bei neueren Magnetresonanzsystemen ist es inzwischen möglich, die einzelnen Sendekanäle, welche beispielsweise den einzelnen Stäben einer Käfigantenne zugeordnet sind, mit individuellen, der Bildgebung angepassten HF-Signalen zu belegen. Hierzu wird ein Mehrkanal-Pulszug ausgesendet, der wie eingangs beschrieben aus mehreren individuellen Hochfrequenz-Pulszügen besteht, die parallel über die verschiedenen unabhängigen Hochfrequenz-Sendekanäle ausgesendet werden können.
Ein solcher Mehrkanal-Pulszug, wegen der parallelen Ausendung der einzelnen Pulse auch als „pTX-Puls” bezeichnet, kann als Anregungs-, Refokussierungs- und/oder Inversionspuls verwendet werden. Dabei kann im Messraum und folglich auch im Patienten die bisher homogene Anregung durch eine prinzipiell beliebig geformte Anregung ersetzt werden.
Solche Mehrkanal-Pulszüge werden üblicherweise vorab für eine bestimmte geplante Messung generiert. Hierzu werden in einem HF-Puls-Optimierungsverfahren die einzelnen HF-Pulszüge, d. h. die HF-Trajektorien, für die einzelnen Sendekanäle über der Zeit in Abhängigkeit von einer „k-Raum-Gradiententrajektorie” ermittelt. Bei der „Sende-k-Raum-Gradiententrajektorie” (im Folgenden kürzer nur „k-Raum-Gradiententrajektorie” oder „Gradiententrajektorie” genannt) handelt es sich um die Orte im k-Raum, die durch Einstellung der einzelnen Gradienten zu bestimmten Zeiten angefahren werden. Der k-Raum ist der Ortsfrequenzraum, und die Gradiententrajektorie im k-Raum beschreibt, auf welchem Weg der k-Raum bei Aussenden eines HF-Pulses bzw. der parallelen Pulse durch entsprechendes Schalten der Gradientenpulse zeitlich durchlaufen wird. Durch Einstellung der Gradiententrajektorie im k-Raum, d. h. durch Einstellung der passenden, parallel zu dem Mehrkanal-Pulszug applizierten Gradiententrajektorie, kann so bestimmt werden, an welchen Ortsfrequenzen bestimmte HF-Energiemengen deponiert werden. Bei der Definition einer Gradiententrajektorie ist darauf zu achten, dass so die relevanten Bereiche im k-Raum auch durchlaufen werden. Beispielsweise muss, wenn ein im Ortsraum scharf abgegrenztes Gebiet, z. B. ein Rechteck oder Oval, angeregt werden soll, der k-Raum auch in seinem äußeren Grenzbereich gut abgedeckt sein. Ist dagegen nur eine unscharfe Begrenzung gewünscht, dann reicht eine Abdeckung im mittleren k-Raum-Bereich aus.
Außerdem gibt der Anwender für die Planung der HF-Pulsfolge eine Ziel-Magnetisierung, beispielsweise eine gewünschte Flipwinkelverteilung, vor.
Mit einem geeigneten Optimierungsprogramm wird dann die passende HF-Pulsfolge für die einzelnen Kanäle berechnet, so dass die Ziel-Magnetisierung erreicht wird. Ein Verfahren zur Entwicklung solcher Mehrkanal-Pulszüge in parallelen Anregungsverfahren wird beispielsweise in W. Grishom et al.: „Spatial Domain Method for the Design of RF Pulses in Multicoil Parallel Excitation", Mag. Res. Med. 56, 620–629, 2006, beschrieben.
Für eine bestimmte Messung sind die über die unterschiedlichen Sendekanäle der Sendeeinrichtung auszusendenden, verschiedenen Mehrkanal-Pulszüge, der dazu koordiniert auszusendende Gradienten-Pulszug (mit passenden x-, y- und z-Gradientenpulsen) sowie weitere Steuervorgaben in einem sogenannten Messprotokoll definiert, welches vorab erstellt wird und für eine bestimmte Messung beispielsweise aus einem Speicher abgerufen und gegebenenfalls vom Bediener vor Ort verändert werden kann. Während der Messung erfolgt dann die Steuerung des Magnetresonanzsystems vollautomatisch auf Basis dieses Messprotokolls, wobei die Steuereinrichtung des Magnetresonanzsystems die Befehle aus dem Messprotokoll ausliest und abarbeitet.
Die innerhalb der Optimierungsverfahren ermittelten „optimalen” einzelnen HF-Pulse der Mehrkanal-Pulszüge sind jeweils komplexwertige Spannungsfolgen in einem Zeitraster von 10 μs und weniger für jeden einzelnen unabhängigen Sendekanal. In der Praxis liegen die Pulslängen meist zwischen 2 und 30 ms. Innerhalb der Optimierungsverfahren, welche in der Regel mit einem Bloch-Simulationsverfahren arbeiten, lassen sich diese Funktionen mit guter Qualität ermitteln. Die Ergebnisse sind numerisch stabil und mathematisch optimal, so dass sich in den Simulationen damit auch exakt Ziel-Magnetisierungen mit einer beliebigen räumlichen Form erzeugen lassen. Betrachtet man die einzelnen HF-Pulse, stellt sich jedoch heraus, dass die einzelnen aufeinanderfolgenden Spannungswerte sehr unzusammenhängend wirken. Das Krümmungsverhalten des Spannungsverlaufs und des Phasenverlaufs ähnelt eher einer Zufallfunktion als einer stetig differenzierbaren Funktion. Dies führt in der Praxis zu dem Problem, dass durch Limitierungen in der Sende-Hardware, beispielsweise durch eine begrenzte Sampling-Rate, eine derartige Funktion nicht in beliebig genau reproduzierbarer Qualität appliziert werden kann. Bei einer realen Aussendung der Mehrkanal-Pulszüge wird daher die Ziel-Magnetisierung, insbesondere hinsichtlich ihrer räumlichen Verteilung und Homogenität, nicht mit der erforderlichen Genauigkeit erreicht, obwohl die berechneten Mehrkanal-Pulszüge diese Qualität liefern sollten.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein geeignetes Verfahren sowie eine entsprechende Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung von Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenzen zu schaffen, welche eine qualitativ bessere Anregung bei der späteren realen Aussendung der Mehrkanal-Pulszüge erlauben.
Diese Aufgabe wird zum einen durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und zum anderen durch eine Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung nach Patentanspruch 11 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird, wie eingangs beschrieben, auf Basis einer k-Raum-Gradiententrajektorie und einer vorgegebenen Ziel-Magnetisierung in einem HF-Puls-Optimierungsverfahren ein Mehrkanal-Pulszug berechnet. Erfindungsgemäß erfolgt dabei aber nun eine Optimierung des Mehrkanal-Pulszugs und/oder der k-Raum-Gradiententrajektorie unter Berücksichtigung zumindest eines Hardware-Betriebsparameters der Sendeeinrichtung. Das heißt, wenn beispielsweise die einzelnen Sendekanäle der Sendeeinrichtung eine Begrenzung bezüglich eines ihrer Hardware-Betriebsparameter aufweisen, so erfolgt die Optimierung des Mehrkanal-Pulszugs bzw. der k-Raum-Gradiententrajektorie in einer Weise, dass der Mehrkanal-Pulszug möglichst ohne Überschreiten dieser Limitierung ausgesendet werden kann bzw. nur unwesentlich durch diese Limitierung beeinflusst wird.
Dies lässt sich zum einen durch die Optimierung des Mehrkanal-Pulszugs selber und zum anderen durch eine Optimierung der k-Raum-Gradiententrajektorie erreichen, da diese ja vorgibt, zu welchen Zeitpunkten welche HF-Pulse auszusenden sind. Somit kann über die Gradiententrajektorie auch Einfluss auf die HF-Pulszüge genommen werden, so dass deren Aussendung durch die Limitierung der Betriebsparameter der Sendeeinrichtung nicht zu stark beeinflusst wird.
Hierbei ist zu berücksichtigen, dass, wenn eine Optimierung der k-Raum-Gradiententrajektorie erfolgen soll, anders als üblich keine feste k-Raum-Gradiententrajektorie vorgegeben wird, sondern lediglich eine Start-k-Raum-Gradiententrajektorie in Form einer parametrisierbaren Funktion. Diese Parameter können dann im Optimierungsverfahren variiert werden, um die k-Raum-Gradiententrajektorie im Rahmen der vorgegebenen initialen Grundform zu verändern.
Verschiedene Hardware-Betriebsparameter, hinsichtlich deren Limitierung eine Optimierung des Mehrkanal-Pulszugs und/oder der k-Raum-Gradiententrajektorie möglich ist, und verschiedene Möglichkeiten, diese innerhalb des HF-Puls-Optimierungsverfahrens zu berücksichtigen, werden später noch erläutert.
Erste Testergebnisse haben gezeigt, dass die Berücksichtigung der Hardware-Betriebsparameter der später zu verwendenden Sendeeinrichtung bereits im Optimierungsverfahren zur Berechnung von solchen Mehrkanal-Pulszügen und k-Raum-Gradiententrajektorien führt, die nicht nur in der Simulation zu hervorragenden Ergebnissen führen, sondern auch später bei der praktischen Aussendung problemlos im Untersuchungsobjekt das gewünschte Anregungsprofil erreichen.
Eine erfindungsgemäße Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung der eingangs genannten Art muss derart ausgebildet sein, dass sie bei der Optimierung des Mehrkanal-Pulszugs und/oder der k-Raum-Gradiententrajektorie im HF-Puls-Optimierungsverfahren zumindest einen Hardware-Betriebsparameter der Sendeeinrichtung berücksichtigt. Insbesondere kann hierzu auch die Eingangsschnittstelle in geeigneter Weise ausgebildet sein, um Informationen über die zu berücksichtigenden Hardware-Betriebsparameter bzw. bei der Optimierung zu berücksichtigende Randbedingungen oder Zielfunktionsterme zu übernehmen, welche die Limitierung des betreffenden Betriebsparameters reflektieren.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzsystems wird nach dem zuvor beschriebenen Verfahren eine Ansteuersequenz ermittelt und dann das Magnetresonanzsystem unter Nutzung dieser Ansteuersequenz betrieben. Entsprechend weist ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzsystem der eingangs genannten Art eine zuvor beschriebene Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung auf.
Wesentliche Teile der Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung können in Form von Softwarekomponenten ausgebildet sein. Dies betrifft insbesondere die HF-Puls-Optimierungseinheit. Bei der Eingangs-Schnittstelle kann es sich beispielsweise um eine Benutzerschnittstelle, insbesondere auch um eine grafische Benutzerschnittstelle, zur manuellen Eingabe der k-Raum-Gradiententrajektorie und einer Ziel-Magnetisierung, gegebenenfalls auch von Hardware-Grenzwerten, handeln. Hierbei kann es sich aber auch um eine Schnittstelle handeln, um Daten aus einem innerhalb der Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung angeordneten oder über ein Netz damit verbundenen Datenspeicher – gegebenenfalls auch unter Nutzung der Benutzerschnittstelle – auszuwählen und zu übernehmen. Bei der Steuersequenz-Ausgabe-Schnittstelle kann es sich z. B. um eine Schnittstelle handeln, die die Steuersequenz an eine Magnetresonanzsteuerung übermittelt, um damit direkt die Messung zu steuern, aber auch um eine Schnittstelle, die die Daten über ein Netz versendet und/oder in einem Speicher zur späteren Nutzung hinterlegt. Diese Schnittstellen können ebenfalls zumindest teilweise in Form von Software ausgebildet sein und eventuell auf Hardware-Schnittstellen eines vorhandenen Rechners zurückgreifen.
Die Erfindung umfasst somit auch ein Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung ladbar ist, mit Programmcode-Abschnitten, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Programm in der Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung ausgeführt wird. Eine solche softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch bisherige Einrichtungen, die zur Ermittlung von Steuersequenzen verwendet werden (beispielsweise geeignete Rechner in Rechenzentren der Magnetresonanzsystem-Hersteller), durch Implementierung des Programms in geeigneter Weise modifiziert werden können, um in der erfindungsgemäßen Weise Steuersequenzen zu ermitteln, die mit einer geringeren Hochfrequenz-Belastung verbunden sind.
Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung, wobei insbesondere auch die Ansprüche einer Kategorie analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können.
Wie bereits oben erwähnt, ist es meist ein Problem, dass die Betriebsparameter der Sende-Hardware hinsichtlich einer erreichbaren Krümmung der Spannungskurven der HF-Pulszüge limitiert sind. Daher erfolgt vorzugsweise eine Optimierung hinsichtlich einer Krümmung der Spannungskurve eines HF-Pulszugs. Eine weitere Beschränkung ist die Bandbreite der HF-Hardware. Bekanntermaßen hat jedes HF-Sendesystem eine Grenzfrequenz, bis zu der Frequenzen verarbeitet werden können. Daher erfolgt vorzugsweise auch eine Optimierung hinsichtlich einer Bandbreite einer Fouriertransformierten eines HF-Pulszuges, um diese Bandbreitenbeschränkung der Sende-Hardware mit berücksichtigen zu können.
Für die Berücksichtigung der Beschränkung des Hardware-Betriebsparameters im Rahmen des HF-Puls-Optimierungsverfahrens bestehen prinzipiell verschiedene Möglichkeiten. Zum Beispiel kann innerhalb des HF-Puls-Optimierungsverfahrens eine Zielfunktion vorgegeben werden, welche zumindest einen Funktionsterm umfasst, der direkt oder indirekt den Hardware-Betriebsparameter der Sendeeinrichtung berücksichtigt. Hierzu werden später noch detaillierte Beispiele gegeben.
Alternativ oder zusätzlich ist auch eine Optimierung unter Berücksichtigung einer Randbedingung möglich, die einer Limitierung des Hardware-Betriebsparameters der Sendeeinrichtung entspricht.
Wie bereits oben erwähnt, ist auch eine Optimierung der k-Raum-Gradiententrajektorie möglich, wobei dafür zu sorgen ist, dass eine parametrisierbare k-Raum-Gradiententrajektorie als initiale Grundform vorgegeben wird, die innerhalb des Optimierungsverfahrens angepasst werden kann.
Bevorzugt werden dabei innerhalb des HF-Puls-Optimierungsverfahrens Geometrieparameter der k-Raum-Gradiententrajektorie minimiert. Insbesondere bevorzugt könnten die Geometrieparameter dabei Parameter zur Bestimmung des Geometriedesigns von EPI-Trajektorien (EPI = Echo-Plannar-Imaging) und/oder Spoke-Positionen- und/oder Spiralgeometrien und/oder Radialgeometrien und/oder Freiformgeometrien umfassen.
Beispielsweise kann die Gradiententrajektorie als Spirale mit zwei variablen Parametern vorgegeben sein, wobei die bei einer Archimedes-Spirale originale lineare Vergrößerung des Radius durch eine Funktion, z. B. ein 2-Punkt-Spline, variabel eingestellt werden kann. Durch diese variablen Geometrieparameter können dann die Ausbreitung der Spirale in x-Richtung und in y-Richtung sowie der Abstand zweier benachbarter Spuren innerhalb der Spirale beeinflusst werden.
Bei einer Spoke-Geometrie im k-Raum werden nacheinander nur einzelne Punkte im k-Raum durch Einstellung von x- und y-Gradienten angefahren, z. B. zehn Punkte, die auf einer Spirale liegen. Um eine angefahrene x-/y-Position im k-Raum zu halten, werden jeweils der x-Gradient und der y-Gradient ausgestellt, d. h. in x-Gradienten- und y-Gradientenrichtung keine Pulse mehr appliziert. Stattdessen wird während der Aussendung der Hochfrequenzpulse ein z-Gradient geschaltet, um den betreffenden Ort im k-Raum schichtselektiv zu messen. Bei einem solchen Messverfahren können folglich durch geeignete Wahl der Geometrieparameter die x- und y-Positionen der „Spokes” im k-Raum festgelegt werden.
Unter Radialgeometrien sind z. B. Rosettengeometrien etc. zu verstehen, und bei Freiformgeometrien handelt es sich um frei wählbare Geometrien.
Alternativ oder zusätzlich können im HF-Puls-Optimierungsverfahren auch Zeitparameter der k-Raum-Gradiententrajektorie variiert werden. Z. B. ist es möglich, die Gradiententrajektorie insofern zu reparametrisieren, dass an den Stellen, an denen beispielsweise hohe Krümmungsänderungen der HF-Pulse erkennbar sind, durch ein Sub-Sampling der Gradiententrajektorien im gleichen Zeitraster in einem wiederholten Optimierungsprozess eine glattere HF-Form erzielt wird. Dabei kann auch die Form der k-Raum-Gradiententrajektorie gleich bleiben, d. h. es wird die gleiche Form der Gradienten im Anregungs-k-Raum abgefahren.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird das HF-Puls-Optimierungsverfahren iterativ durchgeführt, indem jeweils für eine gegebene k-Raum-Gradiententrajektorie mittels des HF-Puls-Optimierungsverfahrens ein optimaler Mehrkanal-Pulszug unter Berücksichtigung des Hardware-Betriebsparameters ermittelt wird. Dies kann beispielsweise mit einem üblichen HF-Puls-Optimierungsverfahren durchgeführt werden, z. B. indem mit einem Least-Mean-Square-Verfahren die Ist-Magnetisierung an eine Ziel- bzw. Soll-Magnetisierung unter Variation der auszusendenden HF-Pulszüge angepasst wird. Darauf basierend werden dann in einem weiteren Schritt nach einer vorgegebenen Optimierungsstrategie Parameter der k-Raum-Gradiententrajektorie unter Berücksichtigung des Hardware-Betriebsparameters variiert. Mit dieser neuen k-Raum-Gradiententrajektorie werden dann in weiteren Iterationsschritten die vorgenannten Schritte wiederholt. Dies erfolgt so lange, bis ein Abbruchkriterium erreicht ist, beispielsweise bis eine maximale Anzahl von Iterationsschritten durchlaufen wurde oder die zu minimierende Zielfunktion das gewünschte Minimum erreicht hat bzw. unter einen vorgegebenen ε-Wert gefallen ist. Ein konkreteres Ausführungsbeispiel hierzu wird später noch erläutert.
Besonders bevorzugt erfolgt die Berechnung des Mehrkanal-Pulszugs im Rahmen des HF-Puls-Optimierungsverfahrens zunächst für eine niedrigere Ziel-Magnetisierung. Der dabei ermittelte Mehrkanal-Pulszug wird anschließend auf eine endgültige Ziel-Magnetisierung hochskaliert und ggf. noch einmal nachkorrigiert. Für diese Vorgehensweise wird ausgenutzt, dass für kleine Magnetisierungen, d. h. für geringe Flipwinkel (im sogenannten „Low-Flip-Bereich”), z. B. zwischen 1° und 5°, das Magnetisierungsverhalten noch linear ist. Daher ist in diesem Bereich eine Berechnung mit einem Optimierungsverfahren erheblich einfacher. Ist für diesen Bereich der optimale Mehrkanal-Pulszug gefunden, so ist in einem nachfolgenden Schritt ohne weiteres eine Hochskalierung möglich. Wenn z. B. die Berechnung im Low-Flip-Bereich für einen Flipwinkel von maximal α = 5° erfolgt und die eigentliche Magnetisierung mit einem Flipwinkel α von maximal 90° erfolgen soll, können entsprechend dem Verhältnis der Flipwinkel die Amplitudenwerte der HF-Pulse mit einem Faktor 18 multipliziert werden. Die dabei eventuell auftretenden Fehler können anschließend im Rahmen einer Simulation ermittelt und korrigiert werden.
Die Optimierung erfolgt unter Berücksichtigung des Hardware-Betriebsparameters in erster Linie hinsichtlich der optimalen Anpassung an die Ziel-Magnetisierung. Vorzugsweise wird aber im Rahmen des HF-Puls-Optimierungsverfahrens auch eine Optimierung des Mehrkanal-Pulszugs und/oder der k-Raum-Gradiententrajektorie hinsichtlich eines lokalen und/oder globalen HF-Belastungswerts eines Untersuchungsobjekts durchgeführt. Üblicherweise muss eine Hochfrequenz-Belastung des Patienten begrenzt werden, da eine zu hohe Belastung zur Schädigung des Patienten führen könnte.
Daher wird üblicherweise die Hochfrequenz-Belastung des Patienten zum einen vorab bei der Planung der auszugebenden Hochfrequenzpulse kalkuliert und die Hochfrequenzpulse werden so gewählt, dass eine bestimmte Grenze nicht erreicht wird. Ein typisches Maß für die Hochfrequenz-Belastung ist der sogenannte SAR-Wert (SAR = Specific Absorption Rate), der in Watt/kg angibt, welche biologische Belastung auf den Patienten durch eine bestimmte Hochfrequenz-Pulsleistung wirkt. Für die globale SAR eines Patienten gilt beispielsweise eine genormte Begrenzung von 4 Watt/kg im „First Level” nach der IEC-Norm. Zusätzlich wird außer der Vorabplanung die SAR-Belastung des Patienten während der Untersuchung durch geeignete Sicherheitseinrichtungen am Magnetresonanzsystem laufend überwacht und eine Messung verändert oder abgebrochen, wenn der SAR-Wert über den vorgesehenen Normen liegt. Dennoch ist eine möglichst exakte Planung vorab sinnvoll, um einen solchen Abbruch einer Messung zu vermeiden, da dies eine neue Messung erforderlich machen würde.
Bei der Aussendung von Mehrkanal-Pulszügen kommt – da im Messraum und folglich auch im Patienten die bisher homogene Anregung durch eine prinzipiell beliebig geformte Anregung ersetzt werden kann – die Schwierigkeit hinzu, dass zur Abschätzung der maximalen Hochfrequenz-Belastung jede mögliche Hochfrequenz-Überlagerung untersucht werden muss. Dies kann z. B. an einem Patientenmodell unter Einbeziehung von gewebetypischen Eigenschaften wie Leitfähigkeit, Dielektrizität, Dichte etc. in einer Simulation untersucht werden. Aus bisherigen Simulationen ist bereits bekannt, dass sich im Hochfrequenzfeld im Patienten typischerweise sogenannte „Hotspots” ausbilden können, an denen die Hochfrequenz-Belastung ein Vielfaches der bisher aus der homogenen Anregung bekannten Werte ausmachen kann. Die daraus resultierenden Hochfrequenz-Limitierungen sind andererseits inakzeptabel für die Performance klinischer Bildgebung, da bei Berücksichtigung solcher Hotspots die Gesamtsendeleistung zu niedrig wäre, um akzeptable Bilder zu erzeugen. Daher ist es vorteilhaft, bei der Aussendung der Mehrkanal-Pulszüge eine Verringerung der Hochfrequenz-Belastung zu erreichen.
Folglich ist es sinnvoll, wenn im Rahmen des HF-Puls-Optimierungsverfahrens, beispielsweise durch Setzen geeigneter Zielfunktionen, welche einen lokalen oder globalen Belastungswert repräsentieren, auch die Hochfrequenz-Belastung berücksichtigt wird und auch hinsichtlich der Belastung eine Optimierung erfolgt.
Zusätzlich können im Rahmen des HF-Puls-Optimierungsverfahrens auch weitere Parameter hinsichtlich eines HF-Belastungswerts eines Untersuchungsobjekts optimiert werden. Beispielsweise können die für die HF-Puls-Optimierung benutzten Parameter innerhalb der Tikhonov-Regularisierung oder auch andere Systemparameter wie z. B. die maximale Gradientenstärke oder die sog. „Slew Rate” (die Anstiegszeit der Gradientenpulse) im Rahmen der Optimierung variiert werden, um so noch bessere Ergebnisse zu erzielen.
Weiterhin kann auch die Gradiententrajektorie im Rahmen der vorgegebenen Grundform im Optimierungsverfahren so gewählt werden, dass die HF-Energie soweit wie möglich im k-Raum verteilt wird, um hohe HF-Spitzen zu vermeiden. Gerade die auftretenden HF-Spitzen erhöhen nämlich die effektive Gesamt-Hochfrequenzleistung erheblich, welche wiederum die SAR-Belastung des Patienten dominiert.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Magnetresonanzanlage,
2 ein Ablaufschema für einen möglichen Ablauf gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 eine Darstellung der Ergebnisse einer Bloch-Simulation der mit einem optimierten Gradienten erreichten Ist-Magnetisierung (rechts) im Vergleich zur Soll-Magnetisierung (links),
4 eine Darstellung der Pulsformen von Anregungspulsen für zwei Kanäle eines Mehrkanal-Pulszugs sowie der zugehörigen Gradientenpulse bei einer Optimierung ohne Berücksichtigung der Limitierung eines Hardware-Betriebsparameters,
5 eine Darstellung der Ergebnisse einer im realen Experiment mit einem optimierten Mehrkanal-Pulszug erreichten Ist-Magnetisierung in einem Phantom, links bei einer Optimierung ohne Berücksichtigung der Limitierung eines Hardware-Betriebsparameters, rechts mit Berücksichtigung der Limitierung eines Hardware-Betriebsparameters gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren,
6 eine Darstellung der Pulsformen von Anregungspulsen für zwei Kanäle eines Mehrkanal-Pulszugs sowie der zugehörigen Gradientenpulse bei einer Optimierung unter Berücksichtigung der Limitierung eines Hardware-Betriebsparameters gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens,
7 eine Darstellung der Fouriertransformation der Anregungspulse gemäß 2 und der durch die Bandbreite der Sendeeinrichtung gegebenen Grenzfrequenz.
In 1 ist grob schematisch eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage 1 dargestellt. Sie umfasst zum einen den eigentlichen Magnetresonanzscanner 2 mit einem darin befindlichen Untersuchungsraum 8 bzw. Patiententunnel. Eine Liege 7 ist in diesen Patiententunnel 8 hineinfahrbar, so dass ein darauf liegender Patient O oder Proband während einer Untersuchung an einer bestimmten Position innerhalb des Magnetresonanzscanners 2 relativ zu dem darin angeordneten Magnetsystem und Hochfrequenzsystem gelagert werden kann bzw. auch während einer Messung zwischen verschiedenen Positionen verfahrbar ist.
Wesentliche Komponenten des Magnetresonanzscanners 2 sind ein Grundfeldmagnet 3, ein Gradientensystem 4 mit Magnetfeldgradientenspulen, um beliebige Magnetfeldgradienten in x-, y- und z-Richtung anzulegen, sowie eine Ganzkörper-Hochfrequenzspule 5 (bzw. Body-Coil). Der Empfang von im Untersuchungsobjekt O induzierten Magnetresonanzsignalen kann über die Ganzkörperspule 5 erfolgen, mit der in der Regel auch die Hochfrequenzsignale zur Induzierung der Magnetresonanzsignale ausgesendet werden. Üblicherweise werden diese Signale aber mit beispielsweise auf oder unter das Untersuchungsobjekt O gelegten Lokalspulen 6 empfangen. Diese Lokalspulen 6 können außer zum Empfangen auch zum Senden genutzt werden. Alle diese Komponenten sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und daher in der 1 nur grob schematisch dargestellt.
Die Ganzkörper-Hochfrequenzspule 5 ist hier in Form einer sogenannten Birdcage-Antenne aufgebaut und weist eine Anzahl N von einzelnen Antennenstäben auf, die parallel zum Patiententunnel 8 verlaufen und auf einem Umfang um den Patiententunnel 8 gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Endseitig sind die einzelnen Antennenstäbe jeweils kapazitiv ringförmig verbunden.
Die einzelnen Antennenstäbe sind hier über einzelne Sendekanäle S₁, ..., S_N separat von einer Steuereinrichtung 10 ansteuerbar. Dabei kann es sich um einen Steuerrechner handeln, welcher auch aus einer Vielzahl von – gegebenenfalls auch räumlich getrennten und über geeignete Kabel oder dergleichen untereinander verbundenen – Einzelrechnern bestehen kann. Über eine Terminalschnittstelle 17 ist diese Steuereinrichtung 10 mit einem Terminal 20 verbunden, über das ein Bediener die gesamte Anlage 1 ansteuern kann. Im vorliegenden Fall ist dieses Terminal 20 als Rechner mit Tastatur, einem oder mehreren Bildschirmen sowie weiteren Eingabegeräten wie beispielsweise Maus oder dergleichen ausgestattet, so dass dem Bediener eine grafische Benutzeroberfläche zur Verfügung steht.
Die Steuereinrichtung 10 weist u. a. eine Gradienten-Steuereinheit 11 auf, die wiederum aus mehreren Teilkomponenten bestehen kann. Über diese Gradienten-Steuereinheit 11 werden die einzelnen Gradientenspulen mit Steuersignalen SG_x, SG_v, SG_z, beschaltet. Hierbei handelt es sich um Gradientenpulse, die während einer Messung an genau vorgesehenen zeitlichen Positionen und mit einem genau vorgegebenen zeitlichen Verlauf gesetzt werden.
Die Steuereinrichtung 10 weist außerdem eine Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit 12 auf. Diese HF-Sende-/Empfangseinheit 12 besteht ebenfalls aus mehreren Teilkomponenten, um jeweils separat und parallel für die einzelnen Sendekanäle S₁, ... S_N, d. h. auf die einzeln ansteuerbaren Antennenstäbe der Bodycoil 5, Hochfrequenzpulse aufzugeben. Über die Sende-/Empfangseinheit 12 können auch Magnetresonanzsignale empfangen werden. Üblicherweise geschieht dies aber mit Hilfe der Lokalspulen 6. Die mit diesen Lokalspulen 6 empfangenen Rohdaten RD werden von einer weiteren HF-Sende-/Empfangseinheit 13 ausgelesen und verarbeitet. Die hiervon oder von der Ganzkörperspule mittels der HF-Sende-/Empfangseinheit 12 empfangenen Magnetresonanzsignale werden als Rohdaten RD an eine Rekonstruktionseinheit 14 übergeben, die daraus die Bilddaten BD rekonstruiert und diese in einem Speicher 16 hinterlegt und/oder über die Schnittstelle 17 an das Terminal 20 übergibt, so dass der Bediener sie betrachten kann. Die Bilddaten BD können auch über ein Netzwerk NW an anderen Stellen gespeichert und/oder angezeigt und ausgewertet werden.
Die Gradientensteuerung 11, die HF-Sende-/Empfangseinheit 12 für die Bodycoil 5 und die HF-Sende-/Empfangseinheit 13 für die Lokalspulen 6 werden jeweils koordiniert durch eine Messsteuereinheit 15 angesteuert. Diese sorgt durch entsprechende Befehle dafür, dass ein gewünschter Gradienten-Pulszug GP durch geeignete Gradientensteuersignale SG_x, SG_v, SG_z, ausgesendet wird, und steuert parallel die HF-Steuereinheit 12 so an, dass ein Mehrkanal-Pulszug MP ausgesendet wird, d. h. dass z. B. auf den einzelnen Sendekanälen S₁, ... S_N parallel die passenden Hochfrequenzpulse auf die einzelnen Sendestäbe der Ganzkörperspule 5 gegeben werden. Außerdem muss dafür gesorgt werden, dass zum passenden Zeitpunkt die Magnetresonanzsignale an den Lokalspulen 6 durch die HF-Sende-/Empfangseinheit 13 bzw. eventuelle Signale an der Ganzkörperspule 5 durch die HF-Sende-/Empfangseinheit 12 ausgelesen und weiterverarbeitet werden. Die Messsteuereinheit 15 gibt die entsprechenden Signale, insbesondere den Mehrkanal-Pulszug MP an die Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit 12 und den Gradienten-Pulszug GP an die Gradienten-Steuereinheit 11, gemäß einem vorgegebenen Steuerprotokoll P vor. In diesem Steuerprotokoll P sind alle Steuerdaten hinterlegt, die während einer Messung eingestellt werden müssen.
Üblicherweise sind in einem Speicher 16 eine Vielzahl von Steuerprotokollen P für verschiedene Messungen hinterlegt. Diese könnten über das Terminal 20 vom Bediener ausgewählt und gegebenenfalls variiert werden, um dann ein passendes Steuerprotokoll P für die aktuell gewünschte Messung zur Verfügung zu haben, mit dem die Messsteuereinheit 15 arbeiten kann. Im Übrigen kann der Bediener auch über ein Netzwerk NW Steuerprotokolle, beispielsweise von einem Hersteller des Magnetresonanzsystems, abrufen und diese dann gegebenenfalls modifizieren und nutzen.
Der grundlegende Ablauf einer solchen Magnetresonanzmessung und die genannten Komponenten zur Ansteuerung sind dem Fachmann aber bekannt, so dass sie hier im Detail nicht weiter besprochen werden. Im Übrigen können ein solcher Magnetresonanzscanner 2 sowie die zugehörige Steuereinrichtung noch eine Vielzahl weiterer Komponenten aufweisen, die hier ebenfalls nicht im Detail erläutert werden.
Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Magnetresonanzscanner 2 auch anders aufgebaut sein kann, beispielsweise mit einem seitlich offenen Patientenraum, und dass im Prinzip die Hochfrequenz-Ganzkörperspule nicht als Birdcage-Antenne aufgebaut sein muss. Die HF-Sende-/Empfangseinheit 12 mit der Bodycoil 5 und die HF-Sende-/Empfangseinheit 13 mit den Lokalspulen 6 können bei dem obigen Beispiel nach 1 jeweils als Sendeeinrichtungen im Sinne der vorliegenden Erfindung angesehen werden. Wesentlich ist lediglich, dass die Sendeeinrichtung mehrere separat ansteuerbare Sendekanäle S₁, ..., S_N aufweist.
In 1 ist hier außerdem eine erfindungsgemäße Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 schematisch dargestellt, die zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz AS dient. Diese Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz AS enthält u. a. für eine bestimmte Messung einen vordefinierten Mehrkanal-Pulszug MP zur Ansteuerung der einzelnen Sendekanäle S₁, ..., S_N. Die Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz AS wird im vorliegenden Fall als Teil des Messprotokolls P erstellt.
Die Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 ist hier als Teil des Terminals 20 dargestellt und kann in Form von Softwarekomponenten auf dem Rechner dieses Terminals 21 realisiert sein. Prinzipiell kann die Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 aber auch Teil der Steuereinrichtung 10 selber sein oder auf einem separaten Rechensystem realisiert sein, und die fertigen Ansteuersequenzen AS werden, gegebenenfalls auch im Rahmen eines kompletten Steuerprotokolls P, über ein Netzwerk NW an das Magnetresonanzsystem 1 übermittelt.
Die Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 weist hier eine Eingangsschnittstelle 23 auf. Über diese Eingangsschnittstelle 23 erhält die Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 zum einen eine Ziel-Magnetisierung ZM, welche vorgibt, wie die Flipwinkelverteilung bei der gewünschten Messung sein sollte. Außerdem wird eine k-Raum-Gradiententrajektorie GT vorgegeben.
Beide Vorgaben erfolgen beispielsweise durch einen Experten, welcher ausgebildet ist, um Steuerprotokolle für bestimmte Messungen zu entwickeln. Die so erhaltenen Daten werden dann an eine HF-Puls-Optimierungseinheit 25 übergeben, welche automatisch eine bestimmte Ansteuersequenz AS mit einem optimalen Mehrkanal-Pulszug. MP zur Erreichung der gewünschten Ziel-Magnetisierung ZM erstellt. Wie nachfolgend noch erläutert wird, kann hierbei auch die Gradiententrajektorie GT modifiziert werden, d. h. es wird eine veränderte Gradiententrajektorie GT' erzeugt. Diese Daten werden dann über eine Steuersequenz-Ausgabeschnittstelle 24 wieder ausgegeben und können dann beispielsweise im Rahmen eines Steuerprotokolls P, in dem noch weitere Vorgaben zur Ansteuerung des Magnetresonanzsystems 1 angegeben werden (beispielsweise Parameter zur Rekonstruktion der Bilder aus den Rohdaten etc.), an die Steuereinrichtung 10 übergeben werden.
Der Ablauf eines solchen Verfahrens zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz AS wird im Folgenden anhand des Ablaufdiagramms gemäß 2 an einem sehr einfachen Beispiel erläutert.
Im Schritt I werden zunächst die Ziel-Magnetisierung ZM sowie eine Gradiententrajektorie GT vorgegeben. Das heißt, es wird eine zum Abfahren dieser Gradiententrajektorie GT benötigte Gradientenpulsfolge definiert.
In Schritt II erfolgt dann automatisch das Design des Mehrkanal-Pulszugs. Hierbei werden die einzelnen HF-Pulsfolgen für die unterschiedlichen Sendekanäle entwickelt, das heißt, es wird genau berechnet, welche HF-Pulsform auf welchem Kanal gesendet werden muss. Dies erfolgt hier zunächst für einen sogenannte „Low-Flip-Bereich” mit Flipwinkeln unter 5°, da in diesem Bereich das Magnetisierungsverhalten noch linear abläuft. Angewendet wird hierbei meist eine iterative Optimierungsmethode, da diese sich als besonders geeignet herausgestellt hat. Konkret wird hier die sogenannte Finite-Differenzen-Methode verwendet. Prinzipiell sind aber auch andere Optimierungsverfahren, auch nicht iterative, einsetzbar. Bei dem bisher bekannten Verfahren erfolgt dabei die Optimierungsmethode so, dass beispielsweise die quadratische mittlere Abweichung (Least-Mean-Square) zwischen der Ziel-Magnetisierung und der Ist-Magnetisierung minimiert wird. Das heißt, es wird folgende Lösung gesucht: b = arg_bmin(||m_ist – m_Ziel||²) = arg_bmin(||A·b – m_Ziel||²) (1)
Der Term in den Klammern in Gleichung (1) ist die Zielfunktion ZF, die für den Schritt II vorgegeben sein kann. Dabei ist m_ist = A·b die Ist-Magnetisierung, wobei A die sogenannte Design-Matrix und b der Vektor der parallel auszusenden HF-Kurven b_c(t) ist. m_Ziel ist die Ziel-Magnetisierung. Ist die Lösung von Gleichung (1) gefunden, liegt als Ergebnis eine Funktion b_c(t) der Amplitude in Abhängigkeit von der Zeit für alle vorhandenen Sendekanäle vor, d. h. man erhält N Funktionen (eine Funktion b_c(t) für jeden Kanal c = 1 bis N).
Bei vielen Verfahren wird als Erweiterung der Zielfunktion die sogenannte Thikonov-Regularisierung verwendet, mit der Lösungen für b_c(t) bevorzugt werden, die möglichst kleine HF-Amplitudenwerte beinhalten, da die Spannungen quadratisch in die Berechnung der Ausgangsleistung eingehen. Gleichung (1) mit einer um die Thikonov-Regularisierung erweiterten Zielfunktion ZF sieht dann wie folgt aus: b = arg_bmin(||A·b – m_Ziel||² + β²||b²||) (2)
Der Faktor β ist dabei der sogenannte Thikonov-Parameter, durch dessen Einstellung zwischen der Homogenität des Flipwinkels und einer großen SAR abgewogen werden kann.
Nach dem Schritt II liegt am Ende des Optimierungsverfahrens eine für den Low-Flip-Bereich gewonnene Mehrkanal-Pulsfolge MP_L vor. Die Mehrkanal-Pulsfolge MP_L muss dann im Schritt III hochskaliert werden, um die eigentlich gewünschte Ziel-Magnetisierung zu erreichen, die ja normalerweise nicht in einem Flipwinkel-Bereich von 5° liegt, sondern bis zu einem 90°-Flipwinkel oder mehr geht. Dies erfolgt einfach durch Multiplikation der Amplituden der einzelnen Pulse mit dem gewünschten Skalierungsfaktor.
In einem optionalen Schritt IV wird der Fehler, der beim Hochskalieren auftreten kann, durch eine partielle Bloch-Simulation korrigiert. Eine solche partielle Bloch-Simulation wird nur an einzelnen Zeitpunkten innerhalb der Pulsfolge durchgeführt. Hierbei werden unter Anwendung der Bloch-Gleichungen die Daten für den jeweiligen HF-Zeitpunkt, für den die Anpassung stattfinden soll, in einem Simulator mit Anwendung der Bloch-Gleichungen getestet und so die erreichte Magnetisierung berechnet. Es können dann Verbesserungen zu den Vorgaben der Ziel-Magnetisierung entdeckt werden, und es können entsprechende kleinere Korrekturen durch Änderung der Hochfrequenz-Pulsfolgen vorgenommen werden.
Zum Abschluss erfolgt dann im – ebenfalls optionalen – Schritt V noch einmal der Test aller gefundenen Parameter durch eine zeitlich vollständige Bloch-Simulation. Hierin wird geprüft, ob die Magnetisierung, die mit den Parametern erreicht wird, tatsächlich der Ziel-Magnetisierung entspricht.
Sowohl in Schritt IV als auch im Schritt V kann die gleiche Zielfunktion ZF wie in Schritt II genutzt werden.
Mit diesem Verfahren können beliebige Magnetisierungsmuster mit Hilfe der pTX-Pulse erzeugt werden. 3 zeigt ein Beispiel für eine Ziel-Magnetisierung in Form eines „L-Musters”. Dabei wird die Ziel-Magnetisierung (linke Seite) mit der simulierten Ist-Magnetisierung (rechte Seite) verglichen. Das heißt, das auf der rechten Seite dargestellte Ergebnis würde theoretisch bei Aussendung der mit dem oben genannten Verfahren optimierten Pulse erreicht. Dargestellt ist in den Figuren jeweils eine Schicht durch ein Phantom im Patienten-Koordinatensystem, wobei die untere Seite der Bilder der Rückenseite des Patienten entspricht und sich auf der linken Seite jeweils die rechte Patientenseite befindet. Die Skalen sind jeweils die Pixelnummer. Die Bilder zeigen deutlich, wie mit Hilfe des oben beschriebenen Optimierungsverfahrens die gewünschte Ziel-Magnetisierung theoretisch sehr gut erreichbar ist.
Wie bereits eingangs erwähnt, besteht jedoch ein Problem darin, dass die Pulsformen der mit diesem Optimierungsverfahren gefundenen optimalen Mehrkanal-Pulszüge in der Realität aufgrund von Limitierungen der Hardware nur äußerst schwer reproduzierbar nachgebildet werden können.
In 4 werden aus einem pTX-Pulszug für ein solches L-Muster lediglich beispielhaft für zwei verschiedene Kanäle im obersten Diagramm die Spannungskurvenverläufe (in V) über der Zeit (in ms) dargestellt. In dem zweitobersten Diagramm sind passend zu diesen Kurven SK₁, SK₂ die Phasenverläufe (in °) über der Zeit dargestellt. In den drei Diagrammen darunter sind der Vollständigkeit halber die synchronisiert dazu auszusendenden Gradientenpulse in Ausleserichtung (G_RO; RO = Read Out), in Phasenkodierrichtung (G_PE; PE = Phase Encoding) und Schichtselektionsrichtung (G_SS; SS = Slice Selection) jeweils in mT/m dargestellt. Die Ausleserichtung ist hier die x-Richtung und die Phasenkodierrichtung die y-Richtung. Da bei diesem Beispiel keine Schichtselektion erfolgen soll, wird in Schichtselektionsrichtung, d. h. in z-Richtung, kein Gradientenpuls ausgesandt.
Wie insbesondere das obere Diagramm darstellt, unterliegen die Spannungskurvenverläufe sehr schnellen und engen Krümmungen. Dies führt zu der vorbeschriebenen Problematik, dass bei Verwendung einer solchen Funktion als Vorgabe zur Aussendung von Pulsen über eine „normale” kostengünstigere Sende-Hardware, welche nicht speziell dazu ausgebildet ist, derartig komplizierte Pulse auszusenden, das tatsächliche Anregungsergebnis in der Realität erheblich schlechter als in der Simulation ist. Wird also mit einer Sende-Hardware, wie sie in Magnetresonanzsystemen üblicherweise verfügbar ist, eine in dem oben beschriebenen Optimierungsverfahren gefundene Ansteuersequenz zur Erzeugung der in 3 dargestellten L-förmigen Ziel-Magnetisierung ausgesendet, um ein Phantom entsprechend anzuregen, so führt dies zu unerwünschten Verzerrungen, wie sie beispielsweise in 5 in der Aufnahme auf der linken Seite erkennbar sind.
Um diese Problematik zu umgehen, wäre es möglich, entsprechend teurere Hardware zu verwenden, die in der Lage ist, auch solche diffizilen Pulse auszusenden. Andererseits ist die bisher in Magnetresonanzgeräten eingesetzte Sende-Hardware ohnehin schon qualitativ sehr gut und dementsprechend teuer. Eine Ausstattung eines MR-Geräts mit noch besserer Hardware, welche ja zudem mehrfach – für eine Vielzahl von Sendekanälen – zur Verfügung stehen müsste, würde zu entsprechend noch höheren Kosten führen, die für normale Magnetresonanzgeräte außerhalb des Forschungsbereichs nicht akzeptierbar wären.
Um dieses Problem zu lösen, wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, bereits bei der Optimierung der HF-Pulse Hardware-Betriebsparameter der Sendeeinrichtung bzw. der einzelnen Sendekanäle der Sendeeinrichtung direkt zu berücksichtigen. Es kann so bei der Optimierung schon dafür gesorgt werden, dass Mehrkanal-Pulszüge gefunden werden, welche einerseits die gewünschte Ziel-Magnetisierung sehr gut erreichen, aber andererseits eine Form aufweisen, so dass sie mit der von der Sende-Hardware zur Verfügung gestellten Performance auch tatsächlich in der Realität ausgesendet werden können, d. h. dass die optimierten Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenzen auch auf einem normalen Magnetresonanzsystem gesendet werden können.
Hierfür gibt es verschiedene Möglichkeiten. Sinnvoll ist hierzu eine Veränderung der Zielfunktion, welche einen Term aufweist, der die Limitierung des Hardware-Betriebsparameters, beispielsweise die Sampling-Rate, in gewisser Weise berücksichtigt. Im Schritt II können hierzu auch die limitierten Hardware-Betriebsparameter HW_L vorgegeben werden, die bei der Optimierung berücksichtigt werden sollen. Dies kann indirekt erfolgen, indem z. B. ein Funktionsparameter der ermittelten HF-Pulse, welcher durch die Hardware-Limitierung nicht realisierbar ist, beeinflusst wird. Sinnvoll ist es beispielsweise, das Krümmungsverhalten der einzelnen Hochfrequenzpulse zu beeinflussen und dafür zu sorgen, dass die Krümmung nicht zu stark wird.
Dies ist möglich, indem z. B. an die Zielfunktion gemäß Gleichung (2) ein neuer Term angehängt wird: b = arg_bmin(||A·b – m_Ziel||² + β²||b||² + η₁κ) (3)
Dabei ist η₁ ein Gewichtungsfaktor und κ ein Vektor, welcher die Krümmungen κ_c der einzelnen Funktionen b_c gemäß
enthält. c ist dabei wieder der Sendekanalindex und s_c die Bogenlänge der Funktionen b_c. Bei der Gleichung (4) handelt es sich um die übliche Definition der Krümmung einer Funktion als zweite Ableitung nach der Bogenlänge.
Der zusätzliche Term in Gleichung (3) führt dazu, dass bei der Optimierung Funktionen b_c mit einer geringeren Krümmung bevorzugt werden und Funktionen b_c mit höherer Krümmung unterdrückt werden.
Eine andere Möglichkeit, das Krümmungsverhalten bei der Optimierung zu beeinflussen, besteht darin, dass beispielsweise zunächst in einem ersten Optimierungsdurchlauf die einzelnen Funktionen b_c ohne Berücksichtigung der Krümmung ermittelt werden. Aus diesen Funktionen b_c kann dann eine bezüglich des Krümmungsverhaltens bessere Variante b _c, z. B. durch eine geeignete Filterung (wie mit einem Gauß- oder Median-Filter), ermittelt werden. Die Abweichung der Funktion b_c von der gefilterten bzw. geglätteten Funktion b _c kann dann als Term in die Zielfunktion aufgenommen werden. Hierzu könnte beispielsweise die Zielfunktion wie folgt gebildet werden: b = arg_bmin(||A·b – m_Ziel||²+ β²||b||² + η₂τ) (5) η2 ist hierbei wiederum ein Gewichtungsfaktor und τ ist ein Vektor mit den einzelnen Elementen: τ_c = ||b_c – b _c|| (6)
D. h. die einzelnen Elemente τ_c sind die Abweichungen der im zweiten Durchgang gefundenen optimierten Spannungsfunktionen b_c von den im ersten Durchgang gefundenen optimierten und dann gefilterten Spannungsfunktionen b _c für die einzelnen Sendekanäle c. Auch hierdurch wird erreicht, dass innerhalb der gesamten HF-Pulsoptimierung einerseits Mehrkanal-Pulszüge gefunden werden, mit denen die gewünschte Zielfunktion gut erreicht wird, und andererseits das Krümmungsverhalten der Spannungskurven der einzelnen HF-Pulszüge so beeinflusst wird, dass sie auch mit der zur Verfügung stehenden Hardware ausgesendet werden können.
2 zeigt noch eine weitere optionale Variante, die durch den Verfahrensschritt VI angedeutet ist, der in einer iterativen Schleife mit dem Verfahrensschritt II verbunden ist.
Bei dieser Variante erfolgt die Vorgabe der Gradiententrajektorie GT in Schritt I in einer Form, sodass deren Geometrie noch veränderbar ist, d. h. es wird nur eine initiale Grundgeometrie vorgegeben. Als einfaches Beispiel wird im Folgenden davon ausgegangen, dass die initial vorgegebene Gradiententrajektorie GT eine Spirale im k-Raum in einer x-/y-Ebene ist. Diese erweiterte Spirale ist durch folgende Funktion definiert:
Dabei ist r(t, n₁, n₂) der Radius der Spirale zur Zeit t und n₀ ist die Anzahl der Punkte auf der Spirale. Die beiden Variablen n₁ und n₂ sind die Parameter, die im Rahmen des Optimierungsverfahrens variiert werden können, um die Gradiententrajektorie ebenfalls hinsichtlich einer Minimierung der HF-Belastung für den Patienten optimieren zu können. Bei der anfänglichen Geometrie können die Variablen n₁ und n₂ beide z. B. gleich 0,33 gesetzt werden, das heißt, der Radius r nimmt linear zu, so dass es sich um eine Archimedes-Spirale handelt.
Innerhalb eines iterativen Verfahrens werden nun im Schritt VI nicht nur die HF-Pulse, sondern jeweils auch die Geometrieparameter der Gradiententrajektorie verändert. Beide gehen in die Ist-Magnetisierung mixt in der Zielfunktion ein. Für jede Iterationsschleife wird dabei der HF-Pulszug b_c(t) wie oben beschrieben neu berechnet.
Da ja im Rahmen des Optimierungsverfahrens immer eine Wechselwirkung zwischen den HF-Pulszügen und der Gradiententrajektorie vorhanden ist, um eine bestimmte Ziel-Magnetisierung zu erreichen, hat auch eine Veränderung der Gradiententrajektorie, d. h. die Variation der Gradientenparameter, zur Folge, dass beispielsweise indirekt die Krümmung in der Zielfunktion beeinflusst werden kann. Zum Beispiel kann im Rahmen der Iteration die Geometrie der Gradiententrajektorie im k-Raum verändert werden. Die Gradiententrajektorie weist dann beispielsweise zwar immer noch die Grundform einer Spirale auf, jedoch können die Geometrieparameter n₁, n₂ verändert werden, und zwar so, dass die Spirale zwar in etwa den gleichen Bereich wie vor der Optimierung abdeckt und sich die Bildqualität nicht wesentlich geändert hat, jedoch HF-Energie an anderen Stellen als zuvor deponiert werden soll und somit auch ein Einfluss auf die Kurvenform der Hochfrequenzpulse ausgeübt wird, um diese etwas zu „entzerren”.
Eine andere Möglichkeit ist eine Veränderung von Zeitparametern der Gradiententrajektorie. Beispielsweise kann die Form der Gradiententrajektorie beibehalten werden, jedoch wird an den Stellen, an denen z. B. hohe Krümmungsänderungen der HF-Pulse sichtbar sind, ein Sub-Sampling im gleichen Zeitraster erfolgen. Werden beispielsweise, anstatt auf einer geometrisch identischen Kurve zwei verschiedene Punkte jeweils in einer ms zu durchlaufen, jetzt vier Zwischenpunkte jeweils in einer ms durchlaufen, so tritt eine lokale Verzögerung im k-Raum auf, die auch dafür sorgt, dass die Krümmung der Spannungskurven der HF-Pulse geringer wird.
Es wird an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen, dass vorzugsweise alle oben genannten Verfahren parallel eingesetzt werden, um zu optimalen HF-Pulsen zu gelangen, dass es prinzipiell aber auch möglich ist, nur einen Teil dieser Optimierungsmethoden, beispielsweise nur eine Veränderung der Gradiententrajektorien oder nur eine direkte Manipulation der Pulsform durch Veränderung der Zielfunktion gemäß den Gleichungen (3) und/oder (5) durchzuführen. Erfolgt auch eine Optimierung der Gradiententrajektorien, so liegen nach dem Schritt II am Ende des Optimierungsverfahrens nicht nur die für den Low-Flip-Bereich gewonnenen Mehrkanal-Pulsfolgen MP_L, sondern auch eine optimierte Gradiententrajektorie GT' vor.
In 6 sind zum Vergleich mit 4 im oberen Diagramm wieder zwei Spannungskurven SK₁, SK₂ dargestellt, welche hinsichtlich des Krümmungsverhaltens optimiert wurden. Im zweitobersten Diagramm ist wieder die zugehörige Phasenlage gezeigt und in den Diagrammen darunter jeweils die verschiedenen Gradientenpulse. Es zeigt sich, dass die einzelnen Pulsformen bezüglich ihres Spannungsverlaufs erheblich stärker geglättet sind. Auch das Phasenverhalten ist entzerrter. Ebenso sind die Gradienten G_PE, G_RO etwas abgeschwächter. Werden die so modifizierten Pulszüge nun über die einzelnen Sendekanäle der Magnetresonanz-Sendeeinrichtung ausgesendet, erhält man im Phantom die in 5 auf der rechten Seite dargestellte Anregung. Ein Vergleich mit der Anregung auf der linken Seite von 5, welche die erreichte Magnetisierung mit einer Anregung mit den Pulsen gemäß 4 vor einer Optimierung hinsichtlich des Krümmungsverhaltens der Spannungsverläufe der HF-Pulse zeigt, verdeutlicht die Wirkung der Erfindung. Insbesondere zeigt ein Vergleich mit der simulierten Anregung im Diagramm auf der rechten Seite der 3, dass es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich ist, eine Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz zu generieren, die nicht nur mathematisch theoretisch zu einer optimalen Ziel-Magnetisierung führt, sondern die auch bei einer Aussendung unter Verwendung von Magnetresonanzsystemen mit üblichen Sendekomponenten in der Realität zu dem gewünschten Ergebnis führt.
Bei den oben dargestellten Beispielen wurde jeweils nur das Krümmungsverhalten der Spannungsfunktionen der einzelnen Hochfrequenzpulse berücksichtigt. Ein anderer sehr wichtiger limitierender Betriebsparameter der üblichen Sende-Hardware-Komponenten ist eine Beschränkung der Bandbreite. Das heißt, es können nicht beliebig alle Frequenzen ausgesendet werden, sondern die Leistungsverstärker der einzelnen Sendekanäle sind in der Regel nach oben hin bezüglich der aussendbaren Frequenzen beschränkt.
Hierzu wird auf 7 verwiesen. Dargestellt sind dort die Fouriertransformierten der zwei Hochfrequenzpulse gemäß 4, wobei jeweils die Pulsintensität in willkürlichen Einheiten (a. u.) über der Frequenz in kHz angegeben ist. Eingezeichnet ist auch bei 500 kHz die Grenzfrequenz f_c, oberhalb derer die HF-Sendeeinrichtung nicht mehr in der Lage ist, die Frequenzen auszusenden. Daher ist es nicht sinnvoll, innerhalb des Optimierungsverfahrens Hochfrequenzpulse zu erzeugen, welche auch Frequenzen f enthalten, die oberhalb der Grenzfrequenz f_c liegen. Um dies zu vermeiden, kann ebenfalls durch eine Veränderung der Zielfunktion im Rahmen des Optimierungsverfahrens dafür gesorgt werden, dass Frequenzen oberhalb der Grenzfrequenz f_c unterdrückt werden, beispielsweise in der Form
Hierbei ist ν wieder ein Gewichtungsfaktor und f sind alle Frequenzen des Frequenzspektrums der Hochfrequenzpulse, die größer als die Grenzfrequenz f_c der Sende-Hardware sind. Bei Gleichung (7) handelt es sich also um eine Zielfunktion, die im Wesentlichen der Zielfunktion aus Gleichung (3) entspricht, jedoch mit einem zusätzlichen Faktor, der bereits bei der Optimierung Pulszüge mit Frequenzen f im Fourier-Raum unterdrückt, die oberhalb der Grenzfrequenz f_c der Hardware liegen.
Bei allen oben beschriebenen Zielfunktionen können die einzelnen Gewichtungsfaktoren η₁, η₂, ν jeweils Werte zwischen 10^–4 und 10⁴ annehmen. Die geeignete Auswahl der Werte hängt davon ab, welche Einheiten, welche Optimierverfahren und welche Zusammenhänge zwischen den Variablen bestehen.
Das obige Beispiel zeigt, wie mit sehr einfachen Mitteln durch das erfindungsgemäße Verfahren hervorragende Ergebnisse bei der Erreichung einer Ziel-Magnetisierung auch ohne eine kostenträchtige Optimierung von Hardware-Sendekomponenten möglich sind.
Bei den Optimierungsverfahren können im Übrigen auch noch beliebige weitere Parameter berücksichtigt werden, die dann beispielsweise zusätzlich in die oben beschriebenen Zielfunktionen eingesetzt werden können. Insbesondere ist es möglich, die Hochfrequenzbelastung (SAR-Belastung) des Patienten zu berücksichtigen, indem beispielsweise Funktionsterme, welche die Lokalbelastung des Patienten an bestimmten Stellen im Körper, beispielsweise in besonders belasteten sogenannten „Hotspots”, repräsentieren, in die Zielfunktion für die Optimierung aufgenommen werden. Ebenso ist es möglich, einen globalen Belastungswert der Hochfrequenzbelastung innerhalb des Optimierungsverfahrens zu berücksichtigen. Insbesondere ist es auch möglich, die Gradiententrajektorien hinsichtlich der Belastung mit zu optimieren. Verschiedenste Verfahren, wie die Hochfrequenzbelastung, die sog. SAR-(spezifische Absorptionsrate)Belastung des Patienten verringert werden kann, werden in der DE 10 2010 013 672 , der DE 10 2010 015 066 und der DE 10 2010 015 044 beschrieben. Es wird insoweit auf diese Schriften verwiesen, in denen detailliert erläutert wird, mit welchen Mitteln innerhalb des Optimierungsverfahrens, beispielsweise durch Hinzufügen von zusätzlichen Termen in die Zielfunktion und/oder durch eine Beeinflussung von geometrischen Parametern der Gradiententrajektorie, eine Reduzierung der SAR-Belastung möglich ist.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den zuvor beschriebenen detaillierten Verfahren und Aufbauten um Ausführungsbeispiele handelt und dass das Grundprinzip auch in weiten Bereichen vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein” bzw. „eine” nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit” nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.
Bezugszeichenliste

1: Magnetresonanzanlage
2: Magnetresonanzscanner
3: Grundfeldmagnet
4: Gradientensystem
5: Ganzkörper-Hochfrequenzspule
6: Lokalspule
7: Liege
8: Untersuchungsraum
10: Steuereinrichtung
11: Gradienten-Steuereinheit
12: Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit
13: Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit
14: Rekonstruktionseinheit
15: Messsteuereinheit
16: Speicher
17: Terminalschnittstelle
20: Terminal
22: Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung
23: Eingangsschnittstelle
24: Steuersequenz-Ausgabeschnittstelle
GP: Gradienten-Pulszug
IS: Iterationsschritte
MP, MP_L: Mehrkanal-Pulszug
NW: Netzwerk
BD: Bilddaten
RD: Rohdaten
SG_x, SG_v, SG_z: Steuersignal
S₁, ..., S_N: Sendekanal
O: Patient/Untersuchungsobjekt
AS: Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz
GT, GT': k-Raum-Gradiententrajektorie
ZM: Ziel-Magnetisierung
P: Steuerprotokoll
HW_L: Hardware-Betriebsparameter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010013672 [0097]
DE 102010015066 [0097]
DE 102010015044 [0097]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

W. Grishom et al.: „Spatial Domain Method for the Design of RF Pulses in Multicoil Parallel Excitation”, Mag. Res. Med. 56, 620–629, 2006 [0008]

Claims

Verfahren zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz (AS), welche einen Mehrkanal-Pulszug (MP) mit mehreren individuellen, vom Magnetresonanzsystem (1) über verschiedene unabhängige Hochfrequenz-Sendekanäle (S₁, ..., S_N) einer Sendeeinrichtung (5, 6, 12, 13) parallel auszusendenden HF-Pulszügen umfasst, wobei auf Basis einer k-Raum-Gradiententrajektorie (GT) und einer vorgegebenen Ziel-Magnetisierung (ZM) in einem HF-Puls-Optimierungsverfahren ein Mehrkanal-Pulszug (MP) berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass im HF-Puls-Optimierungsverfahren eine Optimierung des Mehrkanal-Pulszugs (MP) und/oder der k-Raum-Gradiententrajektorie (GT) unter Berücksichtigung zumindest eines Hardware-Betriebsparameters (HW_L) der Sendeeinrichtung (5, 6, 12, 13) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Optimierung hinsichtlich einer Krümmung der Spannungskurve (SK₁, SK₂) eines HF-Pulszugs und/oder hinsichtlich einer Bandbreite einer Fouriertransformierten eines HF-Pulszugs erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine innerhalb des HF-Puls-Optimierungsverfahrens verwendete Zielfunktion (ZF) vorgegeben wird, welche zumindest einen Funktionsterm umfasst, der den Hardware-Betriebsparameter (HW_L) der Sendeeinrichtung (5, 6, 12, 13) berücksichtigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Optimierung unter Berücksichtigung einer Randbedingung erfolgt, welche einer Limitierung des Hardware-Betriebsparameters (HW_L) der Sendeeinrichtung (5, 6, 12, 13) entspricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im HF-Puls-Optimierungsverfahren Geometrieparameter der k-Raum-Gradiententrajektorie (GT) variiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im HF-Puls-Optimierungsverfahren Zeitparameter der k-Raum-Gradiententrajektorie (GT) variiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem iterativen Verfahren bis zum Erreichen eines Abbruchkriteriums a) für eine jeweils gegebene k-Raum-Gradiententrajektorie (GT) mittels des HF-Puls-Optimierungsverfahrens ein Mehrkanal-Pulszug ermittelt wird, b) darauf basierend, dass nach einer vorgegebenen Optimierungsstrategie Parameter der k-Raum-Gradiententrajektorie (GT) variiert werden c) und mit der neuen k-Raum-Gradiententrajektorie (GT) in einem weiteren Iterationsschritt die Schritte a) und b) wiederholt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Mehrkanal-Pulszugs (MP) im Rahmen des HF-Puls-Optimierungsverfahrens für eine niedrigere Ziel-Magnetisierung erfolgt und der dabei ermittelte Mehrkanal-Pulszug (MP_L) anschließend auf eine endgültige Ziel-Magnetisierung hochskaliert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen des HF-Puls-Optimierungsverfahrens eine Optimierung des Mehrkanal-Pulszugs (MP) und/oder der k-Raum-Gradiententrajektorie (GT) hinsichtlich eines HF-Belastungswerts eines Untersuchungsobjekts (O) erfolgt.
Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzsystems (1) mit einer Mehrzahl von unabhängigen Hochfrequenz-Sendekanälen (S₁, ..., S_N), bei dem zunächst in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 eine Ansteuersequenz (AS) ermittelt und dann das Magnetresonanzsystem (1) unter Nutzung dieser Ansteuersequenz (AS) betrieben wird.
Steuersequenzermittlungseinrichtung (22) zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz (AS), welche einen Mehrkanal-Pulszug (MP) mit mehreren individuellen, vom Magnetresonanzsystem (1) über verschiedene unabhängige Hochfrequenz-Sendekanäle (S₁, ..., S_N) einer Sendeeinrichtung (5, 6, 12, 13) parallel auszusendenden HF-Pulszügen umfasst, mit einer Eingangs-Schnittstelle (23) zur Erfassung einer k-Raum-Gradiententrajektorie (GT) und einer Ziel-Magnetisierung (ZM), einer HF-Puls-Optimierungseinheit (25), die so ausgebildet ist, dass sie auf Basis einer k-Raum-Gradiententrajektorie (GT) und einer vorgegebenen Ziel-Magnetisierung (ZM) in einem HF-Puls-Optimierungsverfahren einen Mehrkanal-Pulszug (MP) berechnet, und einer Steuersequenzausgabe-Schnittstelle (24), dadurch gekennzeichnet, dass die HF-Puls-Optimierungseinheit (25) derart ausgebildet ist, dass sie im HF-Puls-Optimierungsverfahren den Mehrkanal-Pulszug (MP) und/oder die k-Raum-Gradiententrajektorie (GT) unter Berücksichtigung zumindest eines Hardware-Betriebsparameters (HW_L) der Sendeeinrichtung (5, 6, 12, 13) optimiert.
Magnetresonanzsystem (1) mit einer Sendeeinrichtung (5, 6, 12, 13) mit einer Mehrzahl von unabhängigen Hochfrequenz-Sendekanälen (S₁, ..., S_N), mit einem Gradientensystem (4) und einer Steuereinrichtung (15), welche ausgebildet ist, um zur Durchführung einer gewünschten Messung auf Basis einer vorgegebenen Ansteuersequenz (AS) einen Mehrkanal-Pulszug (MP) mit mehreren parallelen individuellen HF-Pulszügen über die verschiedenen Hochfrequenz-Sendekanäle (S₁, ..., S_N) auszusenden und dazu koordiniert über das Gradientensystem einen Gradienten-Pulszug (GP) auszusenden, gekennzeichnet durch, eine Steuersequenzermittlungseinrichtung (22) nach Anspruch 11, um eine Ansteuersequenz zu ermitteln und diese an die Steuereinrichtung (15) zu übergeben.
Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer Steuersequenzermittlungseinrichtung (22) ladbar ist, mit Programmcodeabschnitten, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen, wenn das Programm in der Steuersequenzermittlungseinrichtung (22) ausgeführt wird.