DE19903627B4

DE19903627B4 - Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanztomographiegräts und Magnetresonanztomographiegerät

Info

Publication number: DE19903627B4
Application number: DE19903627A
Authority: DE
Inventors: Peter Dietz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2019-01-30
Also published as: DE19903627A1; US6407548B1

Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanztomographiegeräts mit Gradientenspulen (3) und mit einem Steuersystem (4) unter anderem zum Steuern von Strömen I(r,t) in den Gradientenspulen (3) aufgrund von Pulssequenzen, bei dem ein Lärm (dB(f)) den eine Pulssequenz bei ihrer Ausführung verursacht, vor einem Start der Pulssequenz ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet , dass im Fall eines ermittelten Lärms (dB(f)) oberhalb eines wählbaren Werts, die Pulssequenz so geändert wird, dass die geänderte Pulssequenz den wählbaren Wert bei ihrer Ausführung nicht überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanztomographiegeräts mit Gradientenspulen und mit einem Steuersystem unter anderem zum Steuern von Strömen in den Gradientenspulen aufgrund von Pulssequenzen, bei dem ein Lärm, den eine Pulssequenz bei ihrer Ausführung verursacht, vor einem Start der Pulssequenz ermittelt wird, und ein Magnetresonanztomographiegerät zur Durchführung des Verfahrens.
Die Magnetresonanztomographie ist eine bekannte Technik zur Gewinnung von Bildern des Körperinneren des lebenden Patienten. Wesentliche Bestandteile eines Magnetresonanztomographiegeräts sind ein Grundfeldmagnet, ein Gradientensystem und ein Steuersystem, das aufgrund von Pulssequenzen unter anderem die Ströme in den Gradientenspulen steuert. Die zeitlich variablen Spulenströme erreichen Amplitudenwerte von bis zu mehreren 100 A und unterliegen häufigen und raschen Wechseln der Stromrichtung mit Anstiegs- und Abfallraten von mehreren 100 kA/s. Diese Ströme in den Gradientenspulen verursachen bei vorhandenem Grundmagnetfeld aufgrund von Lorentzkräften Schwingungen, die zu dem bekannten Lärm führen.
Der Schwerpunkt der bisherigen Untersuchungen zur Reduzierung von Lärm führte zu einer Veränderung des Übertragungsweges, das heißt zu einer Veränderung des mechanischen Aufbaus des Magnetresonanztomographiegeräts. Dabei wurden diese Veränderungen grob aufgrund von Erfahrungswerten durchgeführt. Ferner ist einem Bedienenden, wie auch einem Patienten, der bei verschiedenen Pulssequenzen in seiner Stärke unterschiedliche Lärm erst nach Ausführung der Pulssequenzen als subjektiver Eindruck zugänglich. Die Weiterentwicklung auf dem Gebiet der Magnetresonanztomographie zur Verkürzung der Meßzeit und Verbesserung der Bildqualität ist mit einer Vergrößerung der Ströme in den Gradientenspulen verbunden. Damit nimmt auch der Lärm zu.

In dem Aufsatz von R.A. Hedeen et al. „Characterization and Prediction of Gradient Acoustic Noise in MR Imagers", Magnetic Resonance in Medicine 37 (1997), Seiten 7-10, wird ein Lärm, den eine Pulssequenz bei ihrer Ausführung verursacht, vor der Ausführung der Pulssequenz vorausberechnet, indem eine durch Messung gefundene Übertragungsfunktion, die sich aus Gradientenpulsen als Eingangsgröße und dem Lärm als Ausgangsgröße ergibt, mit dem Spektrum der auszuführenden Gradientenpulse multipliziert wird. Dabei ähnelt ein derart ermitteltes Lärmspektrum im wesentlichen dem Spektrum der Gradientenpulse und wird lediglich schwach durch akustische Resonanzen des Geräts geprägt. Darüberhinaus wird als Ausblick daraufhingewiesen, daß vorgenannte Vorausberechnungsmöglichkeit für Lärm zum Überprüfen neuer Pulssequenzen hinsichtlich potentiell gefährlicher Schalldruckpegel und als Standardisierungs-Werkzeug in der Entwicklung neuer Ansätze zur Lärmreduzierung nützlich sein sollte. Weiterhin wird die Kenntnis der Übertragungsfunktion für jede physikalische Lärmbeherrschung und lärmaufhebende Maßnahme als wichtig gekennzeichnet. Konkrete Maßnahmen zur unmittelbaren Lärmreduzierung sind in vorgenanntem Aufsatz allerdings nicht angeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Magnetresonanzgerät ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer verbesserten Lärmreduzierung zu schaffen.

Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Fall eines ermittelten Lärms oberhalb eines wählbaren Werts, die Pulssequenz so geändert wird, daß die geänderte Pulssequenz den wählbaren Wert bei ihrer Ausführung nicht überschreitet. Hinsichtlich der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird die Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 13 oder 16 gelöst.

Der besondere Vorteil liegt darin, daß der Lärm für unterschiedliche Pulssequenzen nicht erst nach der Ausführung einer Pulssequenz als ein subjektiver Eindruck oder als Ergebnis einer Messung vorliegt, sondern vor der Ausführung einer Pulssequenz berechnet wird und sich hieraus erweiterte Steuerungsmöglichkeiten für den Betrieb eines Magnetresonanztomographiegeräts ergeben.

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

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

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

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird im Falle eines ermittelten Lärms oberhalb eines bestimmten vorwählbaren Werts, die Pulssequenz geändert, so daß die geänderte Pulssequenz den bestimmten vorwählbaren Wert bei ihrer Ausführung nicht überschreitet. Dadurch wird der Bediener dahingehend entlastet, daß eine von Fall zu Fall notwendige Entscheidung über die Zumutbarkeit des Lärms durch einen vorwählbaren Wert ersetzt wird und bei Überschreiten dieses Wertes automatisch eine Änderung der Pulssequenz zu niedrigeren Lärmwerten hin ausgeführt wird.

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

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

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Übertragungsfunktion durch Anregung einer Gradientenspule mit einem Frequenzdurchlauf von sinusförmigen Strömen ermittelt. Dadurch wird mit jeder Sinusschwingung ein diskreter Frequenzpunkt der Übertragungsfunktion mit definierter Amplitude bestimmt.

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

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel für ein Verfahren und eine Vorrichtung anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 ein Flußdiagramm des Verfahrens zur Lärmermittlung für ein Magnetresonanztomographiegerät,
2 eine Übersichtsbild eines Magnetresonanztomographiegeräts,
3 eine beispielhafte Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung.
1 zeigt in Form eines Flußdiagramms beispielhaft das der Erfindung zugrundeliegende Verfahren der Lärmermittlung für Magnetresonanztomographiegeräte. Die Gradientenspulenströme I(r,t) weisen eine Ortsabhängigkeit aufgrund der für die verschiedenen Gradientenspulen unterschiedlichen Leiteranordnung sowie eine Zeitabhängigkeit je nach steuernder Pulssequenz auf. Da die Leiteranordnung der Spulen zeitlich konstant ist, ist eine Separierung von I(r,t) in eine ortsabhängige Komponente I(r) und eine zeitabhängige Komponente I(t) möglich.
Die ortsabhängige Komponente I(r) bestimmt zusammen mit einer Reihe von Parametern eine Übertragungsfunktion Ü(f). Die Ströme in den Gradientenspulen erfahren im Grundmagnetfeld Lorentzkräfte, welche die Leiter der Gradientenspulen in Schwingungen versetzen. Weitere Lorentzkräfte wirken aufgrund von Wirbelstrominduktion auf leitende Schichten, die fest mit dem Gradientensystem verbunden sind, z.B. metallische Vorrichtungen zur Kühlung der Gradientenspulen oder Kupferplatinen eines Hochfrequenzantennensystems. Die Lorentzkräfte werden auf das gesamte Gradientensystem übertragen und versetzen dieses in Schwingungen.
Eine Analyse dieser Schwingungen erfolgt über die Eigenschwingungen des Gradientensystems. Das Eigenschwingungsverhalten ist durch die Eigenfrequenzen und die Eigenschwingungsformen bestimmt. Die Wirkung der Lorentzkräfte auf die Eigenschwingungsformen wird in Form der Partizipationsfaktoren beschrieben. Diese geben an, wie stark die Lorentzkräfte eine bestimmte Eigenschwingungsform anregen. Mathematisch wird dazu das Skalarprodukt zwischen der Lorentzkraft an einem Punkt und dem Vektor, der die Eigenschwingungsbewegung an diesem Ort beschreibt, gebildet. Diese Skalarprodukte werden für jeden Punkt des Gradientensystems ermittelt und aufsummiert. Daraus resultiert ein Partizipationsfaktor PF einer Eigenschwingungsform. Die Eigenfrequenzen werden mit Hilfe der Materialparameter berechnet. Mit Kenntnis der Partizipationsfaktoren PF und der Eigenfrequenzen wird die Schwingung des Gradientensystems für jeden Ort und für jede Frequenz durch Überlagerung der Schwingungen der einzelnen Eigenschwingungsformen bestimmt.
Die Schwingungen werden über verschiedene Ausbreitungswege an die Oberflächen des Geräts weitergegeben. Diese werden in ihrer Bedeutung frequenzaufgelöst erfaßt. Die Oberflächenschnelle bestimmt die Übertragung der Mechanikschwingung in die Schallschwingung und wird aus der Überlagerung der Schwingungen der einzelnen Übertragungswege berechnet. Zusammen mit der Geometrie der Oberfläche bestimmt diese Oberflächenschnelle den Lärm(r,f) des Geräts.
Die Übertragungsfunktion Ü(f) ergibt sich aus einer definierten Anregung einer Gradientenspule mit einem Normstrom I₀ als Eingangsgröße und dem dadurch hervorgerufenen Lärm dB an einem bestimmten Ort als Ausgangsgröße. Zur Bildung der Übertragungsfunktion wählt man einen Ort aus. Da der vom Patienten wahrgenommene Lärm im Vordergrund steht, wählt man vorteilhaft einen Ort, an dem sich normalerweise der Kopf des Patienten während der Untersuchung befindet. Durch die NEMA-Vorschrift ist beispielsweise das Isozentrum des Grundfeldmagneten vorgeschrieben. Dabei ist das vorausgehend erläuterte Verfahren für jeden beliebigen Ort anwendbar.
Ein Magnetresonanztomographiegerät besitzt mehrere Gradientenspulen, die mit unterschiedlichen Strömen betrieben werden. Zur Ermittlung der Übertragungsfunktionen wird eine Gradientenspule nach der anderen unabhängig voneinander betrachtet. Jeder Gradientenspule wird eine Übertragungsfunktion zugeordnet.
Die rechnerische Bestimmung der Übertragungsfunktionen erfolgt nach vorausgehend beschriebenem Verfahren unter Zuhilfenahme einer Finite-Elemente-Methode-Rechnung.
Die experimentelle Ermittlung der Übertragungsfunktionen erfolgt durch eine Anregung einer Gradientenspule mit einem Normstrom I₀ und einer frequenzaufgelösten Schallmessung des Lärms dB an einem ausgewählten Meßort. Vorteilhafte Anregungen sind ein Frequenzdurchlauf von Sinusschwingungen und tiefpaßgefiltertes weißes Rauschen. Beim Frequenzdurchlauf wird für jede Frequenz, bei der die Übertragungsfunktion gemessen werden soll, die Gradientenspule mit einem sinusförmigen Strom dieser Frequenz angeregt. Dabei ist die Skalierung der Übertragungsfunktion einfach, weil die Amplitude der Sinusschwingung in Ampere, beziehungsweise die daraus resultierende Gradientenstärke in Millitesla pro Meter, direkt abgelesen wird. Vorteilhaft bleibt die Amplitude für alle Frequenzen des Durchlaufs gleich. Die zweite Anregung zur experimentellen Ermittlung der Übertragungsfunktion geht von tiefpaßgefiltertem weißen Rauschen aus. Dabei ist die Übertragungsfunktion des Tiefpasses im Bereich von ca. 0 Hz bis ca. 20000 Hz, der an den für einen Menschen hörbaren Frequenzbereich angelehnt ist, gleich Eins und für größere Frequenzen gleich Null. Dieses tiefpaßgefilterte weiße Rauschen wird als Größe im Frequenzbereich in den Zeitbereich transformiert und als Normstrom einer Gradientenspule zugeführt. Dabei ist bei der frequenzaufgelösten Lärmmessung zu beachten, daß sich die Gradientenstärke des tiefpaßgefilterten weißen Rauschens auf alle Frequenzanteile aufteilt. Die Übertragungsfunktion ist einfach zu skalieren, indem man für eine bestimmte Frequenz mit einer entsprechenden Sinus-Messung vergleicht. Die gemessenen Übertragungsfunktionen sind sehr stabil und schwanken nicht mehr als 1 dB zwischen verschiedenen Messungen.
Die Übertragungsfunktion typischer Magnetresonanztomographiegeräte steigt mit der Frequenz an, bis bei wenigen kHz ein Maximum erreicht ist. Bei höheren Frequenzen ist ein leichtes, aber kontinuierliches Absinken des Lärms festzustellen. Allerdings ist das Spektrum der Übertragungsfunktion bis zum Maximum hin von deutlichen scharfen Resonanzen geprägt.
Die zeitabhängige Komponente I(t) wird durch die Pulssequenz bestimmt. Der zeitliche Verlauf I(t) eines Spulenstroms wird durch die Fouriertransformation in eine frequenzabhängige Größe I(f) überführt. Bei einem mit der Periode T periodischen Zeitverlauf von I(t) vereinfacht sich I(f) dahingehend, daß I(f) von Null verschiedene Werte ausschließlich bei ganzzahligen Vielfachen einer Grundfrequenz f_G, welche der Kehrwert der Periode T ist, annimmt. Vorgenannte von Null verschiedene Werte werden durch die Gradientenstärke G dividiert und als n-ter Fourierkoeffizient FK(n) bezeichnet. Die Laufvariable n nimmt dabei nur von Null verschiedene ganzzahlige positive Werte an. Die Funktion I(f) wird dadurch in eine Funktion I(n·f_G) überführt. Aus dem Stromverlauf I(t) entsteht ein normierter Stromverlauf I(t), indem man mit der Gradientenstärke G dividiert. Für eine Pulssequenz ist die Periode T gleich der Repetitionszeit.
Kenngrößen für Pulssequenzen, welche die Gradientenspulenströme steuern, sind die Gradientenstärke, die Repetitionszeit, die Anstiegs- und Abfallraten, die Form sowie das zugehörige Stromintegral der Pulssequenz, wobei vorgenannte Größen teilweise miteinander verknüpft sind. Eine von der Übertragungsfunktion Ü(f) unabhängige Vergrößerung des Lärms findet bei einer Erhöhung der Gradientenstärke, bei der Vergrößerung des Stromintegrals und bei einer Vergrößerung von Fourierkoeffizienten statt. Dabei ist die Größe der Fourierkoeffizienten durch die Form der Pulssequenz bestimmt. Der Lärm in Pascal ist der Gradientenstärke direkt proportional. Für Pulssequenzen mit vielen für den Lärm maßgeblichen Fourierkoeffizienten – also für Pulssequenzen mit langen Repetitionszeiten – wird eine grobe Abschätzung des Lärms mit einer Durchschnittsbildung der Beträge der Fourierkoeffizienten er reicht. Messungen haben gezeigt, daß vorgenannter Durchschnittswert dem Integral des Betrags des Gradientenspulenstroms, der während einer Periode fließt, direkt proportional ist. Die anderen Kenngrößen einer Pulssequenz – Repetitionszeit sowie Anstiegs- und Abfallraten – wirken sich in Abhängigkeit von der Übertragungsfunktion Ü(f) auf den Lärm aus.
Bei der Fouriertransformation der Gradientenspulenströme ist zu beachten, daß das verwendete Zeitsignal der Pulssequenz ausreichend lang ist. Dies kann durch periodisches Hintereinanderhängen der Pulssequenz erreicht werden. Eine Wiederholrate von 300 führt auch bei sehr schnellen Pulssequenzen zu einer ausreichenden Signallänge. Bei langen Pulssequenzen sollte man zur Beschleunigung der Berechnung eine reduzierte Wiederholrate wählen.
Die Multiplikation der Übertragungsfunktion Ü(f) mit der Fouriertransformierten I(n·f_G) des Stromverlaufs in der Gradientenspule ergibt ein frequenzaufgelöstes Lärmspektrum dB(f), das für die jeweilige Pulssequenz charakteristisch ist. Durch eine einfache Integralbildung wird der Schalldruckpegel ermittelt. Mit einer A-gewichteten Integralbildung ergibt sich der A-Schalldruckpegel, der den Eigenschaften des menschlichen Hörens Rechnung trägt.
Magnetresonanztomographiegeräte besitzen mehrere Gradientenspulen, die mit unterschiedlichen Strömen betrieben werden. Für das vorausgehend beschriebene Verfahren bedeutet dies, daß für alle Gradientenspulen die zugehörigen Übertragungsfunktion ermittelt werden, diese mit den Fouriertransformierten der zugehörigen Spulenströme multipliziert werden und nach der Integralbildung aufsummiert werden.
Unter Umständen können Veränderungen des Frequenzgangs von Spulen und Verstärkern des Gradientensystems auftreten. Weil eine Übertragungsfunktion Ü(f) vorgenannte Veränderungen nicht beschreibt, ist dann die Einführung eines Hilfsspek trums vorteilhaft, welches in die Multiplikation mit einbezogen wird.
Für die Multiplikation der Übertragungsfunktion Ü(f) mit der Fouriertransformierten I(n·f_G) wird für beide Spektren der gleiche Frequenzbereich gewählt. Ein Frequenzbereich bis etwa 22 kHz wird berücksichtigt. Es wird eine Frequenzauflösung verwendet, bei der keine störenden Frequenzverschiebungen aufgrund einer Diskretisierung auftreten, die die Resonanzen gut auflöst und die für beide Spektren identisch ist. Eine vorteilhafte Auflösung liegt im Bereich von 1 Hz.
Bei einer Veränderung der Repetitionszeit bleiben die Fourierkoeffizienten gleich groß, beziehen sich aber auf eine andere Grundfrequenz und treffen damit bei der Multiplikation auf andere Werte der Übertragungsfunktion. Üblicherweise haben die Fourierkoeffizienten niedrigerer Ordnung höhere Werte, so daß bei einer Verkürzung der Repetitionszeit eine Verschiebung der großen Fourierkoeffizienten zu größeren Werten in der Übertragungsfunktion hin folgt. Dies hat am wahrscheinlichsten einen größeren Lärm zur Folge. Eine massive Reduzierung des Lärms durch eine Verkürzung der Repetitionszeit ist dann möglich, wenn dadurch das Zusammentreffen von Resonanzfrequenzen der Übertragungsfunktion mit ganzzahligen Vielfachen des Kehrwerts der Repetitionszeit vermieden wird.
Weitere wichtige Größen einer Pulssequenz im Hinblick auf den Lärm sind damit neben der Gradientenstärke die Fourierkoeffizienten niedriger Ordnung in Verbindung mit der Repetitionszeit. Die Anstiegs- und Abfallraten beeinflussen den Lärm nicht direkt. Eine Änderung dieser Raten kann sich auf die Repetitionszeit und die Fourierkoeffizienten auswirken und nimmt dann auf diesen Wegen Einfluß auf den Lärm.
Das vorausgehend beschriebene Verfahren wird für die Ermittlung von Schalldruckpegeln für Pulssequenzen verwendet und zur Bestimmung lärmoptimierter Pulssequenzen eingesetzt. Eine Berechnung von zeitlichen Lärmspitzen ist bei Berücksichtigung von komplexen Übertragungsfunktionen möglich.
Eine vereinfachte Methode zur Lärmvermeidung ist die Definition von verbotenen Frequenzbändern um die Resonanzfrequenzen der Übertragungsfunktionen herum, z.B. in einem Bereich von ± 20 Hz. Treffen Fourierkoeffizienten größer einem definierten Schwellenwert in diese Frequenzbänder, so wird dies angezeigt, eine automatische Veränderung der Repetitionszeit durchgeführt oder eine Empfehlung, diese Veränderung durchzuführen, angezeigt.
2 zeigt beispielhaft ein Übersichtsbild eines Magnetresonanztomographiegeräts, wobei lediglich die für die Erfindung wichtigen Komponenten dargestellt sind. Eine Patientenliege 1, ein Grundfeldmagnet 2, ein Gradientensystem 3, ein Steuersystem 4 und eine Anzeigevorrichtung 5 sind als Grundbausteine gezeichnet. Das Steuersystem beinhaltet die Programme zur Pulssequenzsteuerung für das Gradientensystem und führt der Anzeigevorrichtung Daten zu. Ferner beinhalte das Steuersystem eine Vorrichtung, die den Lärm, den eine Pulssequenz bei ihrer Ausführung verursacht, vor dem Start der Pulssequenz ermittelt und den ermittelten Lärm der Anzeigevorrichtung zur Meldung zuführt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung erkennt die besagte Vorrichtung, daß ein für eine Pulssequenz ermittelter Lärm einen in der Vorrichtung hinterlegten bestimmten Grenzwert überschreitet, führt den Sachverhalt der Überschreitung der Anzeigevorrichtung zu, ermittelt eine geänderte Pulssequenz, bei deren Ausführung der Grenzwert nicht überschritten wird und führt die geänderte Pulssequenz oder die ermittelte Änderung dem Steuersystem zur Ausführung zu. Dabei ist die Änderung der Repetitionszeit eine einfache Änderung der Pulssequenz. Eine genügend große Verlängerung der Repetitionszeit führt zur Lärmreduzierung, aber auch zur unerwünschten Verlängerung der Meßzeit. Mit einer Verkürzung der Repetitions zeit wird ebenfalls eine Lärmreduzierung erreicht, wenn das Zusammentreffen von Resonanzfrequenzen der Übertragungsfunktionen mit ganzzahligen Vielfachen des Kehrwertes der Repetitionszeit im Unterschied zur ursprünglichen Einstellung vermieden wird. Besagte Vorrichtung ermittelt daher beispielsweise mit einem iterativen Verfahren unter der Randbedingung möglichst unveränderter Abbildungseigenschaften und unter Berücksichtigung der technischen Leistungsgrenzen des Geräts die günstigste Repetitionszeit, für die der Lärm unterhalb des Grenzwerts bleibt.
3 zeigt das Beispiel einer Anzeige auf einer Anzeigevorrichtung z.B. einem Monitor. Wie allgemein üblich, ist auf dem Monitor nicht nur ein Magnetresonanzbild B darstellbar, sondern es sind zusätzlich Benutzerinformationen einblendbar. Neben den üblichen Informationen ist auf dem Monitor eine analoge Skala S dargestellt, auf welcher der für eine voreingestellte Pulssequenz zu erwartende Lärm angezeigt wird. Der Typ einer Pulssequenz wird üblicherweise über ein Menü vorgewählt, wobei dann noch bestimmte Parameter der Pulssequenz vom Benutzer wählbar sind. Beispiele für solche Parameter einer Pulssequenz sind die Schichtorientierung, die Repetitionszeit TR, das Betrachtungsfeld FOV (Field of View) und die Auflösung RES. Die Schichtorientierung wird im allgemeinen graphisch eingestellt, während für die anderen vorgenannten Parameter Standardvorgaben numerisch auf dem Monitor angezeigt werden. Diese Standardvorgaben können z.B. durch Tastatureingabe manuell überschrieben werden.
Wenn der Benutzer nun eine Pulssequenz ausgewählt und die gewünschten Parameter eingestellt hat, erhält er auf der Skala S noch vor dem Start der Pulssequenz eine Information über den zu erwartenden Lärm. Falls dem Benutzer dieser als zu hoch erscheint, hat er zwei Möglichkeiten: Er kann direkt auf die Parameter zugreifen und z.B. die Repetitionszeit verkürzen, ein kleineres Betrachtungsfeld wählen oder die Auflösung verringern. Dabei erhält er unmittelbar auf der Skala S eine Information, wie sich solche Modifikationen auf den Lärm auswirken. Der Benutzer kann aber auch z.B. durch Ziehen mit einem Cursor auf der Skala S den ihm zu hoch erscheinenden Lärmwert verringern, wobei dann das Steuersystem über einen geeigneten Algorithmus auf einen oder mehrere Parameter der Pulssequenz zugreift und diese so ändert, daß bei der Ausführung der geänderten Pulssequenz der vorgegebene Lärm nicht überschritten wird. In beiden Fällen werden die Abbildungseigenschaften verändert. Der Benutzer kann jedoch hier sachgerecht zwischen der Lärmbelastung eines Patienten, die individuell sehr unterschiedlich empfunden wird, und den Abbildungseigenschaften, die sich an den diagnostischen Umständen orientieren, abwägen.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanztomographiegeräts mit Gradientenspulen (3) und mit einem Steuersystem (4) unter anderem zum Steuern von Strömen I(r,t) in den Gradientenspulen (3) aufgrund von Pulssequenzen, bei dem ein Lärm (dB(f)) den eine Pulssequenz bei ihrer Ausführung verursacht, vor einem Start der Pulssequenz ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet , dass im Fall eines ermittelten Lärms (dB(f)) oberhalb eines wählbaren Werts, die Pulssequenz so geändert wird, dass die geänderte Pulssequenz den wählbaren Wert bei ihrer Ausführung nicht überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei im besagten Fall wenigstens ein Sequenzparameter der Pulssequenz verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Repetitionszeit (TR) der Pulssequenz geändert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Repetitionszeit (TR) verkürzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die Repetitionszeit (TR) so geändert wird, dass eine Übereinstimmung von ganzzahligen Vielfachen eines Kehrwertes der Repetitions-Zeit mit den akustischen Resonanzfrequenzen des Geräts vermieden wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei wenigstens um eine der akustischen Resonanzfrequenzen herum ein verbotenes Frequenzband von vorzugsweise ±20 Hz der akustischen Resonanzfrequenz definiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der ermittelte Lärm (dB(f)) angezeigt wird.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, wobei die Ermittlung des Lärms (dB(f)) im Frequenzbereich durchgeführt wird, indem für jede Gradientenspule (3) eine systeminhärente Übertragungsfunktion Ü(f) die sich aus einem Gradientenspulen-Strom I(t) als Eingangsgröße und dem Lärm (dB(f)) als Ausgangsgröße ergibt, mit der Fouriertransformierten (I(n·f_G) des entsprechenden Gradientenspulenstroms (I(t)) multipliziert wird, die Multiplikationsergebnisse über der Frequenz integriert werden und die Integrationsergebnisse aufsummiert werden.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei ein A-Schalldruckpegel der Pulssequenz durch eine A-bewertete Integration der Multiplikationsergebnisse ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei eine der Übertragungsfuktionen (Ü(f)) durch Anregung der entsprechenden Gradientenspule (3) mit einem Strom I(t) dessen Spektrum I(f) alle lärmrelevanten Frequenzen enthält, ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Anspruche 8 oder 9, wobei eine der Übertragungsfunktionen Ü(f) durch Anregung der entsprechenden Gradientenspule (3) mit einem Frequenzdurchlauf von sinusförmigen Strömen ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Fourieranalyse des Gradientenspulenstromes I(t) mit einem Kehrwert der Repetitionszeit (TR) der Pulssequenz als Grundfrequenz (f_G) der Fourieranalyse durchgeführt wird.
Magnetresonanztomographiegerät – mit Gradientenspulen (3), – mit einem Steuersystem (4), unter anderem zum Steuern von Strömen (I(r,t)) in den Gradientenspulen (3) aufgrund von Pulssequenzen, – und mit einer Vorrichtung zum Ermitteln eines Lärms (dB(f)) einer Puls-Sequenz vor deren Start, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Anzeigevorrichtung (5) zum Anzeigen des ermittelten Lärms (dB(f)) ausgebildet ist und – dass die Vorrichtung im Fall einer Veränderung des angezeigten Lärms zum Ändern lärmrelevanter Sequenzparameter der Pulssequenz, so dass beim Ausführen der Pulssequenz mit den geänderten Sequenzparametern der veränderte Anzeigewert des Lärms nicht überschritten wird, ausgebildet ist.
Magnetresonanztomographiegerät nach Anspruch 13, wobei die Vorrichtung zum Ermitteln einer Änderung einer Repetitionszeit (TR) der Pulssequenz ausgebildet ist.
Magnetresonanztomographiegerät nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei die Anzeigevorrichtung (5) zum Anzeigen des ermittelten Lärms (dB(f)) zusammen mit einem Magnetresonanzbild (B) und den üblichen Sequenzparametern ausgebildet ist.
Magnetresonanztomographiegerät – mit Gradientenspulen (3), – mit einem Steuersystem (4), unter anderem zum Steuern von Strömen (I(r,t)) den Gradientenspulen (3) aufgrund von Pulssequenzen, und – mit einer Vorrichtung zum Ermitteln von Lärm einer Pulssequenz vor deren Start, dadurch gekennzeichnet, dass – die Vorrichtung zum Prüfen des ermittelten Lärms (dB(f)) der Pulssequenz dahingehend, ob ein vorwählbarer Wert überschritten wird, ausgebildet ist, – die Vorrichtung für den Fall des Überschreitens zum Ermitteln einer Änderung der Pulssequenz, so dass die geänderte Pulssequenz den vorwählbaren Wert bei ihrer Ausführung nicht überschreitet, ausgebildet ist, und – die Vorrichtung zum Ausführen der geänderten Pulssequenz ausgebildet ist.
Magnetresonanztomographiegerät nach Anspruch 16, wobei die Vorrichtung zum Ermitteln einer Änderung einer Repetitionszeit (TR) der Pulssequenz ausgebildet ist.