DE102009024077A1

DE102009024077A1 - Auswahlverfahren geeigneter Körpermodell-Positionen für eine SAR-Überwachung von MR-Systemen mit voneinander unabhängig betriebenen Vielkanal-Sende-Antennen (Transmit Array)

Info

Publication number: DE102009024077A1
Application number: DE102009024077A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Brinker; Dirk Dr. Diehl; Matthias Gebhardt; Jürgen NISTLER; Volker Dr. Schnetter
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2009-06-05
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2010-12-09
Anticipated expiration: 2029-06-06
Also published as: US8461838B2; DE102009024077B4; US20100308825A1

Abstract

Die Überwachung von Strömen in einem Patienten wird optimiert durch eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung eines Untersuchungsobjektes (5) in einem Magnetresonanzgerät (1) mit mehreren Sendespulen (7), welche Sendespulen (7) jeweils mit einer einen Betrag und eine Phase aufweisenden die Sendespule (7) anregenden elektrischen Spannung ansteuerbar sind, wobei für mehrere Voxel (8, 9, 10) des Untersuchungsobjektes jeweils von mehreren Sendespulen (7) in dem Voxel (8, 9, 10) erzeugte elektrische Felder betreffende Größen berechnet und vektoriell addiert werden um die durch das resultierende elektrische Feld in diesem Voxel (8, 9, 10) verursachte Gesamtgröße (z.B. eine Leistungsdichte) zu berechnen, wobei diese Berechnung der das resultierende elektrische Feld in diesem Voxel (8, 9, 10) betreffenden Leistungsdichte die zeitlichen Sende-Phasen in den Sendespulen (7) variabel hält, wobei mindestens ein Haupt-Aufpunkt-Voxel (8) bestimmt wird, in welchem die Gesamtgröße das absolute Maximum im Untersuchungsobjekt erreicht, wobei auch die Aufpunkt-Sende-Phasen der die Sendespulen (7) anregenden elektrischen Spannungen bestimmt werden, bei denen dieses absolute Maximum in diesem Haupt-Aufpunkt-Voxel (8) auftritt, wobei zeitliche Zusatz-Aufpunkt-Sende-Phasen der die Sendespulen (7) anregenden elektrischen Spannungen gewählt werden, die von den Aufpunkt-Sende-Phasen abweichen, für welche Zusatz-Aufpunkt-Sende-Phasen mindestens ein Zusatz-Aufpunkt-Voxel bestimmt ...

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Überwachung eines Untersuchungsobjektes in einem Magnetresonanzgerät.
Die lokale SAR im MR Scanner ist in der klinischen Praxis bisher nicht über eine Messung zugänglich. Die einzige Möglichkeit ist derzeit mit Hilfe einer theoretischen Simulation, die sowohl den Patienten als auch die Struktur der Sendeantenne als elektrisches Modell berücksichtigt.
Beim Betrieb von MR Scannern mit einem Sendearray und mit HF-Pulsen, die für jedes Arrayelement eine beliebige Pulsform aufweisen können (Variation von Amplitude und Phase), ergeben sich vielfältige Überlagerungsmöglichkeiten. Hierdurch entsteht eine hohe Komplexität, wenn die lokale SAR umfassend überwacht werden soll. Eine Überwachung des lokalen SAR-Wertes ist aber zur Sicherheit des Patienten unbedingt nötig und wird durch entsprechende Vorschriften gefordert. Die Überlagerung der elektrischen Felder bei Array-Antennen ist insbesondere kritisch, weil sich die E-Vektoren linear addieren, die lokale Leistungsfreisetzung aber proportional zu E² ist.
Bei einem System mit K Elementen, L Phasenschritten und M Amplituden ergeben sich für jeden Aufpunkt (M·L)^K Kombinationsmöglichkeiten bei der Suche maximalen potentiellen Hot Spot.
Bei einer typischen exponierten Masse von 50 kg und einer Hotspot-Größe von einem Gramm ergeben sich 50000 Aufpunkte, für die diese Kombinationsmöglichkeiten zu betrachten sind.
Bei hoher Kanalzahl und angemessener Auflösung (Phase und Amplitude) ist die Bestimmung sämtlicher Kombinationen für jeden Aufpunkt für die klinische Anwendung nicht anwendbar.
Ein möglicher Ausweg ist die Fokussierung auf eine reduzierte Anzahl geeignet ausgewählter Aufpunkte, die die möglichen Amplituden- und Phasenkombinationen möglichst gut abdecken.
Die Überwachung auf einzelnen ausgewählten potentiellen „Hot Spots” ist aber im Allgemeinen nicht unkritisch:
Ermittelt man z. B. aus allen Aufpunkten im Patientenmodell denjenigen, bei dem sich die E-Felder der einzelnen Antennen, z. B. bei betragsmäßig gleichen Antennenströmen, theoretisch maximal überlagern können, dann ist das an diesem Aufpunkt nur bei einer bestimmten Verteilung der Phasen dieser Ströme der Fall.
Überwacht man nun die an diesem Aufpunkt rechnerisch auftretende Wärmeproduktion stellvertretend für alle Voxel, so kann bei einer abweichenden Phasenverteilung der Ströme (z. B. Umpolen eines einzelnen Antennenstroms) die tatsächlich maximale Überlagerung der elektrischen Felder an einem anderen Aufpunkt auftreten, der aber nicht überwacht wird. Somit wäre die SAR-Überwachung faktisch blind gegenüber dem tatsächlich auftretenden Maximum.
Gegenstand dieser Erfindung ist ein Verfahren zur systematischen Auswahl von Aufpunkten, die für eine möglichst umfassende Überwachung der lokalen SAR des gesamten Patienten geeignet sind.
Eine systematische Behandlung des Umgangs mit der Vielfalt aller möglichen Feld-Überlagerungen ist nicht bekannt. Die bisherigen Veröffentlichen befassen sich in der Regel mit Berechnungsverfahren für vorgegebene Stromverteilungen auf die Array-Elemente wie z. B. mit dem CP-Mode. Es existieren zahlreiche grundsätzliche Arbeiten zur elektromagnetischen Be rechnung der elektrischen Felder und SAR Werten an Patientenmodellen. Diese Berechnung der Felder einzelner Arrayelemente mit solchen Methoden ist eine Voraussetzung, auf die die Überlegungen zur Kombinatorik der Felder aufbauen, die Gegenstand dieser Erfindung sind.
Es ist Absicht der vorliegenden Erfindung, die SAR-Überwachung eines Untersuchungsobjektes in einem Magnetresonanztomographiegerät zu verbessern. Die Aufgabe wird jeweils durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung umfasst insbesondere ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 15.
Vorzugsweise wird der erste bis vorletzte Schritt des Verfahrens für mehrere unterschiedliche mögliche Untersuchungsobjekte durchgeführt, bevor ein vorhandenes Untersuchungsobjekt im Magnetresonanzgerät untersucht wird,
wobei wenn ein vorhandenes Untersuchungsobjekt im Magnetresonanzgerät untersucht wird, bestimmt wird, welchem ähnlichsten der möglichen Untersuchungsobjekte das vorhandene (zu untersuchende) Untersuchungsobjekt am meisten entspricht (insbesondere hinsichtlich Gewicht und Form)
worauf an für das ähnlichste der Untersuchungsobjekte für bestimmte Voxeln im vorhandenen (zu untersuchenden) Untersuchungsobjekt jeweils eine das elektrische Feld betreffende Größe bestimmt wird und für die SAR-Überwachung verwendet wird. Dies ermöglicht eine schnelle und effiziente Überwachung für Patienten unterschiedlicher Statur.
Weitere mögliche Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Dabei zeigt:
1 schematisch eine MRT-Ganzkörperspule und eine Lokalspule,
2 ein acht-Kanalsystem einer MRT-Ganzkörperspule, wobei je zwei der Antennenstäbe zu einer Sendespule zusammengefasst sind,
3 die Überlagerung der beiden E-Vektoren zweier Antennen,
4 die Überlagerung der beiden E-Vektoren zweier Antennen,
5 die Überlagerung der E-Vektoren von mehr als zwei Antennen,
6 das Aufsuchen der Phase für welche sich eine maximale Gesamt-Größe ergibt,
7 Aufpunkte, bei denen der maximierende Phasenvektor nur geringfügig von dem des ersten Aufpunktes abweicht,
8 Vortests mit hypothetischen Daten,
9 Histogramme der verschiedenen Überlagerungsarten im Vergleich,
10 die Abnahme von eines gewichteten E-Feldes E²-gewichtet („Sinus-Quadrat”) über die Anzahl von mitbetrachteten Phasenvektoren (bzw. damit verbundenen Aufpunkten), gewonnen im Rahmen eines Tests der Methode an hypothetischen Daten,
11 als Test die Abdeckung der E²-Maxima an den 1000 Aufpunkten durch die 50 ausgewählten virtuellen Testpunkte (10000 zufällige Phasen- und Amplitudenkombinationen der Antennenströme),
12 als Test welcher virtuelle Messpunkt wieviele Hotspot-Maxima detektiert.
1 zeigt ein Magnetresonanzgerät MRT 1 mit einer Ganzkörperspule 2 mit einem Rohr-förmigen Raum 3 in welchen eine Patientenliege 4 mit z. B. einem Patienten 5 und einer Lokalspule 6 gefahren werden kann, um Aufnahmen des Patienten 5 zu generieren. Auf dem Patienten ist hier eine Lokalspule 6 aufgelegt, mit welcher in einem lokalen Bereich gute Aufnahmen ermöglicht werden. Die maximale SAR im Patienten 5 soll überwacht werden, dazu sollen mehreren Punkte 8, 9, 10 (im Folgenden auch Aufpunkte 8, 9, 10 genannt) im Patienten 5 bestimmt werden, an denen absolut oder relativ maximale Leistungsdichte umgesetzt wird (also mehr Leistungsdichte als an anderen Punkten im Patienten). Der Punkt an dem die größte Leistungsdichte fließt wird im Folgenden Haupt-Aufpunkt-Voxel (8, 9, 10) 8 genannt; Punkte an denen weniger Leistungsdichte als am Haupt-Aufpunkt-Voxel 8 umgesetzt wird (aber mehr als anderswo im Patienten erwartet wird), werden Zusatz-Aufpunkt-Voxel 9, 10 genannt (Voxel sind kleine Volumina, z. B. kleine Quader im Patienten oder Untersuchungsobjekt).
2 zeigt beispielhaft den Patienten 5 in einem acht-Kanal-MRT-System 2, wobei je zwei der Antennenstäbe jeweils (inklusive 22.5° relativer Phasendrehung) zusammengefasst sind; elektrische Felder werden mit einem beispielhaften Modell eines TX Arrays simuliert, zusammen mit einem HUGO Patientenmodell, 4 mm Auflösung, FDTD mit Microwave Studio, wobei eine zentrale Scheibe in Körperachsenrichtung in der Resonatormitte liegt, mit 27 aufgenommenen Schichten.
Es werden Verfahren und Vorrichtungen vorgestellt, die es jeweils ermöglichen, die SAR-Berechnung für beliebig kombinierte RF Pulsformen an vergleichsweise wenigen Überwachungspunkten (im folgenden werden der Ort des ersten Überwachungspunktes auch Haupt-Aufpunkt-Voxel und die Orte der weiteren Über wachungspunkte auch Zusatz-Aufpunkt-Voxel genannt) durchzuführen und damit den gesamten (modellierten) Körper möglichst gut hinsichtlich der relevanten lokalen Erwärmungen (sogenannte „Hot Spots”) abzudecken. Insbesondere wird eine Methode vorgestellt, wie man diese Aufpunkte (Haupt-Aufpunkt-Voxel und Zusatz-Aufpunkt-Voxel) findet, nachdem man die Berechnungen der Einzelfelder der Arrayelemente das gesamte exponierte Volumen abdeckend mit hinreichend großer Anzahl von Aufpunkten für eine Referenzbedingung einmalig durchgeführt hat. Neben der Reduktion des Rechenaufwands für eine Überwachung der lokalen SAR erlaubt diese Methode auch die Kompression der sehr umfangreichen Modelldaten für die Auswertung von Sensitivitätsbetrachtungen gegenüber Modelländerungen.
Duch die Kompression wird es über dies hinaus auch möglich, „worst case” Überlagerungen aus verschiedenen Patientenmodellen durchzuführen und somit den Gültigkeitsbereich einer verwendeten Basis zur lokalen SAR-Berechnung zu erweitern. Die Idee des Aufpunkt-Suchverfahrens kann auch für die Überlagerung mehrerer Patientenmodelle in Betracht gezogen werden.
Die Erfindung nutzt die Tatsache aus, dass das elektrische Feld, das jedes Arrayelement an jedem Aufpunkt bewirkt, linear vom Anregungsstrom dieses Arrayelements abhängt, und sich die Einzelfelder mehrerer Arrayelemente linear kombinieren.
So stellt sich das (elektrische) Feld am Aufpunkt i, das durch die mit j indizierten Arrayelemente verursacht wird, als folgende Summe dar: Ei = ΣSijIj.
Alle beteiligten Größen sind i. A. komplexer Natur, die Werte für E dreidimensionale komplexe Vektoren.
Prinzipiell ist diese Methode jedoch auch für eine Darstellung mit einem Leitfähigkeitstensor erweiterbar.
Die Werte der Sensitivitätsmatrix müssen durch eine vorausgehende Berechung mit einem elektromagnetischen Modell ermittelt worden sein. (z. B. durch das FDTD-Verfahren.)
Die lokal (z. B. in einem Voxel) freiwerdende HF-Leistungsdichte ist dann das Produkt Re (E·conj(E)·σ), wobei σ die lokale komplexe Leitfähigkeit des Körpers ist. Zweckmäßigerweise werden hier die weiteren Überlegungen für ein modifiziertes „effektives” Feld E' und die damit verbundene Sensitivitätsmatrix S' durchgeführt, bei dem σ bereits mit eingerechnet ist, also Re(E'·conj(E') := Re(E·conj(E)·σ) und Ei' = ΣSij'Ij
An die Stelle eines skalaren Wertes σ kann hierbei im allgemeinen auch ein diagonaler Tensor treten, mit unterschiedlichen Leitfähigkeiten in den drei Hauptachsenrichtungen (σ_x, σ_y, σ_z). In diesem Fall werden die Leistungen, die sich aufgrund der elektrischen Feldkomponenten E_x, E_y, E_z ergeben, pro Aufpunkt getrennt berechnet und addiert. Alle weiteren Überlegungen bleiben hierbei uneingeschränkt gültig.
Die Erfindung konzentriert sich insbesondere auf das Szenario, bei dem sich die Felder der TX Array-Elemente maximal überlagern, d. h. vergleichbar große Stromstärken aufweisen.
Die Fälle, bei denen ein einzelnes Array-Element dominiert, müssen noch zusätzlich betrachtet werden.
Zunächst wird der Aufpunkt (Haupt-Aufpunkt im Haupt-Aufpunkt-Voxel) ermittelt, an dem sich die Felder betragsmäßig gleicher Antennenströme theoretisch maximal überlagern können, und die Phasen der Antennenströme, bei denen dies der Fall ist.
Hierbei wird auch für jeden Aufpunkt die Phasenverteilung der Ströme ermittelt, bei der sich lokal der größte SAR-Wert ergibt.
SAR-Werte, die nun für diesen Aufpunkt (Haupt-Aufpunkt) berechnet werden, decken wegen der Linearität der obigen Gleichungen für das gesamte Volumen die lokale SAR-Wertberechnung ab, aber nur für Stromverteilungen, die bis auf einen komplexen Faktor der gefundenen Stromverteilung entsprechen.
Stromverteilungen, die linear unabhängig (d. h. andere Amplituden oder Phasenverhältnisse) zu der gefundenen sind, werden durch die Überwachung der an diesem Hotspot nicht kontrolliert, können aber an anderen Aufpunkten ebenfalls relevante lokale Erwärmungen hervorrufen.
Eine mögliche Methode, einen weiteren Aufpunkt (also ein Zusatz-Aufpunkt-Voxel) zu finden, an dem (als relatives Maximum) maximal viel SAR entstehen kann, für die die Überwachung des ersten Aufpunktes blind ist, kann durch folgende Schritte erreicht werden:
Von den in der ersten Suche gefundenen lokal maximalen Stromverteilungen, werden die diejenigen weiterbetrachtet, die am ersten Aufpunkt (Haupt-Aufpunkt) eine minimale lokale Erwärmung bewirken. Diese werden nun hinsichtlich ihrer Erwärmung an anderen Aufpunkten ausgewertet.
Diese Methode kann iterativ angewendet werden, bis sich die resultierende Erwärmung nur noch geringfügig durch die verbleibenden möglichen Stromverteilungen ändert.
Nun ist dieses Ergebnis theoretisch noch eingeschränkt auf die Rahmenbedingung, dass alle Antennenelemente mit dem gleichen Strombetrag betrieben werden. Haben bei der tatsächlichen Anregung die Antennenströme unterschiedliche Amplituden, so kann das in der Überlagerung aber angenähert durch eine entsprechende Einstellung der relativen Phasen dargestellt werden. Für diese sind aber die Aufpunkte optimal empfindlich gewählt.
Der Fall, dass jeweils nur einzelne Antennenelemente mit unterschiedlichen Strömen tatsächlich betrieben werden, kann – wegen des fehlenden Überlagerungseffekts, den man hier nicht ausnutzen kann – gesondert betrachtet werden. Dies kann zum Beispiel erfolgen, in dem die potentiellen Hot Spots der Einzelanregungen zu denen für die Kombinationen hinzuzufügen sind.
Wie die E-Vektoren von verschiedenen TX Beiträgen überlagert werden können ist aus den 3–6 ersichtlich.
3 zeigt (Teil 1 – Schritt 1) für zwei Antennen räumlich den schlechtesten Fall (worst case) einer Überlagerung zweier E-Vektoren E₁ und E₂, die beide durch einen Antennenstrom je einer Antenne in einem Aufpunkt bewirkt werden.
Betrachtet wird ein reeller Fall, das heißt Vorzeichen + und – erlaubt.
4 zeigt (Teil 1 – Schritt 2) einen komplexen Fall, hier ist ein per Definition reelles Feld E₁ einer ersten Spule dargestellt, die Phase φ₂ (relativ zum ersten Feld E₁) des Feldes E₂ einer weiteren Spule wird so gewählt, dass der Realteil von E₂ sich maximal mit dem Realteil von E₁ dreidimensional überlagert. (Im 3D-Raum lässt sich im Allgemeinen keine exakte Parallelität von E₁ und E₂ erzielen.)
5 zeigt (Teil 2 – Schritt 1) mehr als zwei (hier also drei) E-Feld-Vektoren. Diese werden sukzessive kombiniert: Begonnen wird hier mit dem größten E-Vektor; der E-Vektors, der sich diesem maximal überlagert wird hinzugefügt (hier nur real dargestellt). Für sich effizient überlagernde Anteile im worst case wird eine Projektion auf den maximalen Summenvektor durchgeführt.
6 zeigt (Teil 2 – Schritt 2) mehr als zwei (hier acht) Vektoren von E-Feldern, die jeweils durch einen Strom (I₁ bis I₈) in jeweils einer Spule eines Spulenarrays erzeugt werden.
Hier wird im komplexen Bereich jeweils die Phase (Aufpunkt-Sende-Phasen) eines Stromes gesucht, bei der sich ein Maximum in der Kombination der E-Felder ergibt
Als Ergebnis ergibt sich hier pro Aufpunkt ein 8-dimensionaler komplexer (also mit Betrag und Phase des E-Feldes) Vektor für die Ströme (I₁ bis I₈), bei denen sich die (durch die Ströme I₁ bis I₈ jeweils erzeugten) E-Felder maximal überlagern würden, sowie der Betrag der maximalen E-Felder-Überlagerung (I₁ = 1 + 0i per Definition).
Es folgt eine Identifikation von „virtuellen Messpunkten” (jeweils insbesondere am Haupt-Aufpunkt-Voxel oder einem der Zusatz-Aufpunkt-Voxel) für die lokale SAR-Überwachung (wenn ein Patient untersucht wird), die die (relevantesten) Überlagerungsmöglichkeiten der E-Vektoren berücksichtigen.
Für die Überwachung wird ein erster „virtueller Messpunkt” (an einem Haupt-Aufpunkt-Voxel) zunächst so gewählt, dass sich an seiner Position theoretisch die E-Felder maximal überlagern können. (Z. B. so dass sich maximales Re(σE²) ergibt)
Dieser Aufpunkt deckt alle die Aufpunkte mit ab, bei denen der maximierende Strom-Phasen-Vektor (die Ströme I₁ bis I₈) bis auf einen Faktor gleich ist.
Zusätzliche Aufpunkte (in Zusatz-Aufpunkt-Voxeln) mit davon abweichenden E-Vektoren für weitere schwierige Fälle (worst cases) eines aus mehreren (bei 8 Spulen 8) komplexen E-Vektoren sind so noch nicht abgedeckt. Je größer die Abweichung desto größer das Risiko.
Aufpunkte, bei denen der maximierende Phasenvektor nur geringfügig von dem des ersten Aufpunktes abweicht, werden weniger SAR liefern als der erste Aufpunkt, wenn der σE² Maximalwert des ersten Aufpunktes genügend Abstand zu dem des zweiten Aufpunkts hat Ineu = Imax,pos1 + ΔIorthog mit Imax,pos1·conj(ΔIorthog) = 0 ΔE = Spos1·ΔI ΔE = Spos2·ΔI E(Imax,pos1,pos2) = Spos2·Imax,pos1 E(Imax,pos1,pos1) = Spos1·Imax,pos1
Es werden also weitere Aufpunkte gesucht, die optimal ergänzen, d. h.

– die ebenfalls einen hohen potentiellen maximalen SAR-Wert haben
– deren SAR-maximierende Stromphasenverteilung maximal von dem der bereits gefundenen Aufpunkt abweicht

Heuristischer Ansatz:

– Als Maß für den Unterschied der 8-er Phasenvektoren I₁ und I₂ wird verwendet: „Sinus-Quadrat” = 1 – „Cos-Quadrat = 1 – Abs(I1·con(I2))2
– Die potentiellen SAR-Werte aller Punkte werden mit dem Unterschiedsmaß der Phasenvektoren zum ersten Punkt multipliziert.
– Ein Aufpunkt mit neuem gewichteten Maximalwert wird gesucht.
– Die potentiellen SAR-Werte aller Punkte werden mit dem Unterschiedsmaß der Phasenvektoren zum zweiten Punkt multipliziert.
– ...(Fortgesetzte Iteration)

Es werden also Zusatz-Aufpunkt-Voxel identifiziert, an welchen die Phasen (Zusatz-Aufpunkt-Sende-Phasen) der Ströme in den Spulen deutlich anders als in einem Haupt-Aufpunkt-Voxel (z. B. um 180° zur Phase in einem Haupt-Aufpunkt-Voxel verschoben) sind, identifiziert.
Dies kann für mehrere Modelle unterschiedlichen Gewichts, unterschiedlicher Größe etc erfolgen.
Wenn ein Patient untersucht wird, wird evtl. mit einem (ggf. kurzen) Scan das ihm am besten entsprechende Modell (auch mögliches Untersuchungsobjekte genannt) identifiziert und die Ströme in den Spulen werden so begrenzt, dass die für das gewählte Modell (auch mögliches Untersuchungsobjekte genannt) identifizierten Aufpunkte keine größeren als vorgegebene elektrische Felder aufweisen.
8–12 zeigen Ergebnisse von Tests.

Claims

Verfahren zur Überwachung eines Untersuchungsobjektes (5) in einem Magnetresonanzgerät (1) mit mehreren Sendespulen (7), die jeweils mit einem einen Betrag und eine Phase aufweisenden, die Sendespule (7) anregenden elektrischen Strom beaufschlagt (I₁, I₂, ..., I_N) werden, wobei für mehrere Voxel (8, 9, 10) des Untersuchungsobjektes (5) jeweils von mehreren Sendespulen (7) in dem Voxel (8, 9, 10) erzeugte elektrische Felder (E₁, E₂) betreffende Größen (E, E²) berechnet und vektoriell addiert werden, um eine das resultierende elektrische Feld (E₁ + E₂) in diesem Voxel (8, 9, 10) betreffende Gesamt-Größe (E) zu berechnen, wobei diese Berechnung der das resultierende elektrische Feld in diesem Voxel (8, 9, 10) betreffenden Gesamt-Größe die zeitlichen Sende-Phasen in den Sendespulen (7) variabel lässt, wobei mindestens ein Haupt-Aufpunkt-Voxel (8) bestimmt wird, in welchem die Gesamt-Größe (E) das absolute Maximum im Untersuchungsobjekt (5) erreicht, wobei auch die Haupt-Aufpunkt-Sende-Phasen der die Sendespulen (7) anregenden elektrischen Spannungen bestimmt werden, bei denen dieses absolute Maximum in diesem Haupt-Aufpunkt-Voxel (8) auftritt, wobei Zusatz-Aufpunkt-Sende-Phasen (6) der die Sendespulen (7) anregenden elektrischen Spannungen gewählt werden, die von den Haupt-Aufpunkt-Sende-Phasen abweichen, für welche Zusatz-Aufpunkt-Sende-Phasen mindestens ein Zusatz-Aufpunkt-Voxel (9, 10) bestimmt wird, in dem die Gesamt-Größe ein relatives Maximum im Untersuchungsobjekt erreicht, wobei das Haupt-Aufpunkt-Voxel (8) und mindestens ein Zusatz-Aufpunkt-Voxel (9, 10) gespeichert werden, wobei in einem Untersuchungsobjekt (5) vor und/oder während einer Magnetresonanzuntersuchung des Untersuchungsobjektes (5) im ohne Vorhandensein dieses Untersuchungsobjektes (5) bestimmten Haupt-Aufpunkt-Voxel (8) und in mindestens einem Zusatz-Aufpunkt-Voxel (9, 10) eine das elektrische Feld betreffende Größe (E; E²; σE²) bestimmt wird und für die Überwachung berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste bis vorletzte Schritt des Verfahrens für mehrere unterschiedliche mögliche Untersuchungsobjekte durchgeführt werden, bevor ein vorhandenes Untersuchungsobjekt im Magnetresonanzgerät untersucht wird, wobei wenn ein vorhandenes Untersuchungsobjekt im Magnetresonanzgerät untersucht wird, bestimmt wird, welchem ähnlichsten der möglichen Untersuchungsobjekte das vorhandene Untersuchungsobjekt am meisten entspricht, (insbesondere hinsichtlich Gewicht und Form), worauf an für das ähnlichste der Untersuchungsobjekte bestimmten Haupt-Aufpunkt-Voxeln und Zusatz-Aufpunkt-Voxeln im vorhandenen Untersuchungsobjekt eine das elektrische Feld betreffende Größe bestimmt wird und für die SAR-Überwachung verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zeitliche Zusatz-Aufpunkt-Sende-Phasen der die Sendespulen (7) anregenden Ströme gewählt werden, die von den Haupt-Aufpunkt-Sende-Phasen der die Sendespulen (7) anregenden Ströme dahingehend abweichen, dass sie eine gegenüber der absolut-Maximum-Sende-Phase in den anregenden Spannungen an einer oder mehreren oder allen der Sendespulen (7) um eine signifikant verschobene zeitliche Phase aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nur für Zusatz-Aufpunkt-Sende-Phasen der die Sendespulen (7) anregenden elektrischen Spannungen, die von den Haupt-Aufpunkt-Sende-Phasen abweichen, Zusatz-Aufpunkt-Sende-Phasen in den anregenden Spannungen an den Sendespulen (7) gesucht werden, aber nicht für unterschiedliche Beträge der Sendeleistung in der Sendespulen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, wenn in einem Untersuchungsobjekt vor und/oder während einer Magnetresonanzuntersuchung im Haupt-Aufpunkt-Voxel (8) und in mindestens einem Zusatz-Aufpunkt-Voxel (9, 10) eine das elektrische Feld betreffende Größe ermittelt wird, die Überwachung bei Überschreitung eines vorgegebenen Wertes eine Verringerung oder eine Unterbrechung der anregenden Spannung oder des Stromes einer oder mehrerer oder aller Sendespulen (7) veranlasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die in einem Voxel (8, 9, 10) vorliegende Gesamt-Größe jeweils für mehrere zeitliche Sende-Phasen mehrerer oder aller Sendespulen (7) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sendespulen (7) Teil der Ganzkörperspule eines Magnetresonanzgerätes sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei acht Sendespulen (7) vorgesehen sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Sendespule (7) mehrere Stäbe umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Voxel (8, 9, 10) des Untersuchungsobjektes (5) Volumenbereiche mit jeweils mehr als 10 Gramm Gewicht sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem Voxel (8, 9, 10) erzeugte elektrische Felder betreffende Größen (E, E₂) das elektrische Feld oder das Quadrat des elektrischen Feldes, oder eine der beiden Größen multipliziert mit einem Faktor, oder die Summe der Quadrate der elektrischen räumlichen Feldkomponenten, die jeweils mit einem eigenem Faktor multipiziert werden, sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem Untersuchungsobjekt vor und/oder während einer Magnetresonanzuntersuchung im Haupt-Aufpunkt-Voxel (8) und in mindestens einem Zusatz-Aufpunkt-Voxel (9, 10) eine das elektrische Feld betreffende Größe mit nur einer eingeschalteten Spule ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehr als ein Zusatz-Aufpunkt-Voxel (9, 10) gespeichert wird, insbesondere mehr als 5 oder mehr als 10.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Sendespulen (7) jeweils mit einer einen Betrag und eine Phase aufweisenden, die Sendespule (7) anregenden elektrischen Spannung unabhängig von anderen Sendespulen (7) ansteuerbar sind.
Vorrichtung zur Überwachung eines Untersuchungsobjektes (5) in einem Magnetresonanzgerät mit mehreren Sendespulen, welche Sendespulen (7) jeweils mit einer einen Betrag und eine Phase aufweisenden, die Sendespule (7) anregenden elektrischen Spannung und/oder einem Strom (I₁, I₂, ..., I_N) ansteuerbar sind, mit einer Einrichtung zur Berechnung von in mehreren Voxeln (8, 9, 10) des Untersuchungsobjektes (5) jeweils von mehreren Sendespulen (7) erzeugte elektrische Felder betreffenden Größen (E, E², x·E, x·E², x₁E_x ² + x₂E_y ² + x₃E_z ²) und deren vektorieller Addition zur Berechnung einer das resultierende elektrische Feld in diesem Voxel (8, 9, 10) betreffenden Gesamt-Größe, wobei diese Berechnung der das resultierende elektrische Feld in diesem Voxel (8, 9, 10) betreffenden Gesamt-Größe jeweils die zeitliche Sende-Phasen in den Sendespulen (7) variabel hält., mit einer Einrichtung zum Bestimmen mindestens eines Haupt-Aufpunkt-Voxels, in welchem die Gesamt-Größe (E, E², x·E, x·E², x₁E_x ² + x₂E_y ² + x₃E_Z ²) das absolute Maximum im Untersuchungsobjekt ist, und zur Bestimmung auch von Haupt-Aufpunkt-Sende-Phasen der die Sendespulen (7) anregenden elektrischen Spannungen, bei denen dieses absolute Maximum in diesem Haupt-Aufpunkt-Voxel (8) auftritt, mit einer Einrichtung zum Wählen zeitlicher Zusatz-Aufpunkt-Sende-Phasen der die Sendespulen (7) anregenden elektrischen Spannungen, die von den Haupt-Aufpunkt-Sende-Phasen abweichen, und zum Bestimmen mindestens eines Zusatz-Aufpunkt-Voxels (9, 10) für diese relativ-Maximum-Sende-Phasen, in dem (9, 10) die Gesamt-Größe ein relatives Maximum im Untersuchungsobjekt ist, aber kleiner ist als im Haupt-Aufpunkt und in den bereits identifizierten Zusatz-Aufpunkten, mit einem Speicher für das Haupt-Aufpunkt-Voxel (8) und mindestens ein Zusatz-Aufpunkt-Voxel, mit einer Einrichtung zum Bestimmen einer das elektrische Feld betreffenden Größe in einem Untersuchungsobjekt vor und/oder während einer Magnetresonanzuntersuchung des Untersuchungsobjektes (5) im ohne Vorhandensein des Untersuchungsobjektes (5) bestimmten Haupt-Aufpunkt-Voxel (8) und in mindestens einem Zusatz-Aufpunkt-Voxel.
Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei der erste bis vorletzte Schritt des Verfahrens für mehrere unterschiedliche mögliche Untersuchungsobjekte durchgeführt werden, bevor ein vorhandenes Untersuchungsobjekt im Magnetresonanzgerät untersucht wird, wobei wenn ein vorhandenes Untersuchungsobjekt im Magnetresonanzgerät untersucht wird bestimmt wird, welches ähnlichstes der möglichen Untersuchungsobjekte dem vorhandenen Untersuchungsobjekt am meisten entspricht, insbesondere hinsichtlich Gewicht und Form entspricht, worauf an für das ähnlichste der Untersuchungsobjekte bestimmten Haupt- und Zusatz-Aufpunkt-Voxeln im vorhandenen Untersuchungsobjekt eine das elektrische Feld betreffende Größe bestimmt wird und für die SAR-Überwachung verwendet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der aus den ausgewählten Aufpunkten mehrerer unterschiedlicher Untersuchungsobjekte die Vereinigungsmenge gebildet wird, und somit eine SAR Überwachung, die zur Berechnung der Leistung an jedem Aufpunkt die korrekte Abhängigkeit des ihm zugrundeliegenden Berechnungsmodells berücksichtigt, in die Lage versetzt ist, mehrere unterschiedliche Modellsituationen gleichzeitig im Sinne einer „Worst Case” Überlagerung abzudecken.
Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der der beschriebene Auswahlprozess für die Aufpunkte auf die Vereinigungsmenge von Voxelelementen angewandt wird, die zu mehreren Patientenmodellen gehören, und deren elektrische Felder für das jeweils zugehörige Patientenmodell berechnet worden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–18, mit einer Einrichtung zum Wählen von zeitlichen Zusatz-Aufpunkt-Sende-Phasen der die Sendespulen (7) anregenden elektrischen Spannungen, die sich von den Haupt-Aufpunkt-Sende-Phasen der die Sendespulen (7) anregenden elektrischen Spannungen und/oder Ströme (I₁–I_N) wenigstens für eine der Sendespulen signifikant unterscheiden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–19, wobei für die Auswahl der Zusatz-Aufpunkte sowohl die Phasenunterschiede zu bereits identifizierten Aufpunkten als auch die potentielle Höhe der freigesetzten elektrischen Leistung verwendet
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–20, die hierbei ein Ordnungskriterium verwendet, wobei die Höhe der freigesetzten Leistungen mit einem Gewicht multipliziert werden, das mit wachsendem Unterschied zwischen den bereits identifizierten Aufpunkt-Sende-Phasen und der neu hinzukommenden Zusatz-Aufpunkt-Sendephase I₂ höher wird.
Vorrichtung nach Anspruch 21, wobei diese Gewichtsfunktion für den Unterschied zweier unterschiedlicher komplexwertiger Stromverteilungsvektoren gleichen Betrags I = {I₁, I₂, ..., I_N} und J = {J₁, J₂, J_N) ein Wert proportional zu Abs(1 – I·conj(J)) ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–20, wobei sie so ausgebildet ist, dass nur für Zusatz-Aufpunkt-Sende-Phasen der die Sendespulen (7) anregenden elektrischen Spannungen und/oder Ströme, die von den Haupt-Aufpunkt-Sende-Phasen abweichen, Zusatz-Aufpunkt-Sende-Phasen in den anregenden Spannungen an den Sendespulen (7) gesucht werden, aber nicht für unterschiedliche Beträge der Sendeleistung in der Sendespulen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–21, mit einer Einrichtung zum Veranlassen einer Verringerung oder Abschaltung der anregenden Spannung einer oder mehrerer oder aller Sendespulen (7) bei Überschreitung eines vorgegebenen Wertes einer in einem Untersuchungsobjekt vor und/oder während einer Magnetresonanzuntersuchung im Haupt-Aufpunkt-Voxel (8) und im mindestens einen Zusatz-Aufpunkt-Voxel (9, 10) bestimmten, das elektrische Feld betreffenden Größe.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–22, wobei sie so ausgebildet ist, dass die in einem Voxel (8, 9, 10) vorliegende Gesamt-Größe jeweils für mehrere zeitliche Sende-Phasen mehrerer oder aller Sendespulen (7) bestimmt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–23, wobei die Sendespulen (7) Teil der Ganzkörperspule eines Magnetresonanzgerätes sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–24, wobei acht Sendespulen (7) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–25, wobei eine Sendespule (7) mehrere Stäbe umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–26, wobei Voxel (8, 9, 10) des Untersuchungsobjektes (5) Volumenbereiche mit jeweils mehr als 10 Gramm Gewicht sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–27, wobei in einem Voxel (8, 9, 10) erzeugte elektrische Felder betreffende Größen das elektrische Feld oder das Quadrat des elektrischen Feldes oder eine der beiden Größen multipliziert mit einem Faktor, oder die Summe der Quadrate der elektrischen räumlichen Feldkomponenten, die jeweils mit einem eigenem Faktor multipiziert werden, sind,
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–28, wobei sie so ausgebildet ist, dass in einem Untersuchungsobjekt vor und/oder während einer Magnetresonanzuntersuchung im Haupt-Aufpunkt-Voxel (8) und in mindestens einem Zusatz-Aufpunkt-Voxel (9, 10) eine das elektrische Feld betreffende Größe mit nur einer eingeschalteten Spule ermittelt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–29, wobei mehr als ein Zusatz-Aufpunkt-Voxel (9, 10) gespeichert ist, insbesondere mehr als 5 oder mehr als 10.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–30, wobei Sendespulen (7) jeweils mit einer einen Betrag und eine Phase aufweisenden die Sendespule (7) anregenden elektrischen Spannung unabhängig von anderen Sendespulen (7) ansteuerbar sind.