DE102012215255B3

DE102012215255B3 - Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems unter Berücksichtigung aktueller komponentenbedingter B1-Feld-Maximalwerte

Info

Publication number: DE102012215255B3
Application number: DE102012215255.5A
Authority: DE
Inventors: Dominik Paul
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2014-02-27
Anticipated expiration: 2032-08-29
Also published as: KR20140029242A; CN103675738B; US9606208B2; KR101718105B1; US20140062478A1; CN103675738A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems (1) mit mehreren Hochfrequenz-Sendekanälen (S1, ..., SN), über die im Betrieb parallel HF-Pulszüge (b1, ..., bN) ausgesendet werden, welche jeweils zumindest einen Hochfrequenzpuls (HFA, HFR) umfassen. Dabei werden die HF-Pulszüge (b1, ..., bN) zunächst so ermittelt, dass durch den Hochfrequenzpuls (HFA, HFR) ein minimaler B1-Feld-Maximalwert nicht überschritten wird. Dann wird in einem untersuchungsobjektspezifischen Justageschritt ein aktueller komponentenbedingter B1-Feld-Maximalwert (<B1>max) ermittelt, und schließlich wird der Hochfrequenzpuls (HFA, HFR) zeitlich verkürzt, wobei seine Amplitude (AA, AR) unter Berücksichtigung des aktuellen komponentenbedingten B1-Feld-Maximalwerts (<B1>max) erhöht wird. Darüber hinaus werden eine entsprechend arbeitende Pulsoptimierungseinrichtung (19) sowie ein Magnetresonanzsystem (1) mit einer solchen Pulsoptimierungseinrichtung (19) beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems mit mehreren Hochfrequenz-Sendekanälen, über die im Betrieb parallel HF-Pulszüge (Hochfrequenz-Pulszüge) ausgesendet werden, welche jeweils zumindest einen Hochfrequenzpuls umfassen. Dabei werden zunächst die HF-Pulszüge so ermittelt, dass bei der Aussendung der HF-Pulszüge durch den Hochfrequenzpuls ein minimaler B1-Feld-Maximalwert nicht überschritten wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Pulsoptimierungseinrichtung, um im Rahmen eines solchen HF-Puls-Optimierungsverfahrens die Sendeskalierungsfaktoren für die einzelnen Hochfrequenz-Sendekanäle zu ermitteln, sowie ein Magnetresonanzsystem mit einer solchen Pulsoptimierungseinrichtung.
In einem Magnetresonanzsystem bzw. Magnetresonanztomographiesystem wird üblicherweise der zu untersuchende Körper mit Hilfe eines Grundfeldmagnetsystems einem relativ hohen Grundmagnetfeld (auch als „B₀-Feld” bezeichnet), 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 (auch als „B₁-Feld” bezeichnet) resonant angeregter Atome ortsaufgelöst 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. Der Zusammenhang zwischen der Magnetisierung m und dem über eine Zeitdauer T eingestrahlten B₁-Feld ergibt sich gemäß
Hierbei ist γ das gyromagnetische Moment, t die Zeitvariable und B₁(t) die sich zeitlich verändernde magnetische Feldstärke des B₁-Felds. 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”, auch „Bodycoil” genannt, oder manchmal auch mit am Patienten oder Probanden anliegenden Lokalspulen. Ein typischer Aufbau einer Ganzkörperspule 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 „CP-Modus” (zirkularpolarisierter Modus) oder einem „EP-Modus” (elliptisch-polarisierter Modus) zu betreiben. Hierzu wird ein einziges zeitliches HF-Signal auf alle Komponenten der Sendeantenne gegeben, beispielsweise alle Sendestäbe einer Käfigantenne. Üblicherweise erfolgt dabei die Übergabe der Pulse mit identischer Amplitude an die einzelnen Komponenten phasenversetzt mit einer an die Geometrie der Sendespule angepassten Verschiebung. Z. B. können bei einer Käfigantenne mit 16 Stäben die Stäbe jeweils mit dem gleichen HF-Magnitudensignal mit 22,5° Phasenverschiebung versetzt angesteuert werden. Das Ergebnis ist dann ein in der x-/y-Ebene, d. h. senkrecht zu der in z-Richtung verlaufenden Längsachse der Käfigantenne, zirkular polarisiertes Hochfrequenzfeld.
Modernere Anlagen weisen bereits mehrere unabhängige Hochfrequenz-Sendekanäle auf, über die im Betrieb parallel unterschiedliche Hochfrequenzpulszüge ausgesendet werden können. Beispielsweise können bei solchen Anlagen bei einer Käfigantenne die einzelnen Stäbe separat mit voneinander unabhängigen Hochfrequenzpulsen beaufschlagt werden. Das ausgesendete HF-Feld entsteht dann durch eine Überlagerung der von den einzelnen Sendekanälen ausgesendeten Signale.
Dabei ist es möglich, die Amplituden und Phasen der einzelnen HF-Pulse explizit einzeln festzulegen, um so ein gewünschtes, räumlich in bestimmter Weise geformtes Hochfrequenzfeldmuster zu erreichen.
Außerdem besteht die Möglichkeit, ein sogenanntes „HF-Shimming” oder „B₁-Shimming” durchzuführen. Bei diesem Verfahren wird zunächst nur ein einzelner Referenzpulszug vorgegeben, der für jeden einzelnen Sendekanal individuell in Amplitude und Phase modifiziert wird, so dass letztlich ein besonders homogenes B₁-Feld in einem bestimmten betrachteten Volumen ausgesendet wird. Dieses B₁-Shimming erfolgt in einem speziellen Justageschritt, in dem – wie später noch erläutert wird – ein geeigneter komplexer Skalierungsfaktor für jeden der Sendekanäle ermittelt wird, mit denen der Referenzpulszug bzw. dessen HF-Pulse skaliert werden.
In jedem der Fälle wird aber zunächst vor dem Start einer Messung eine komplette Pulssequenz entwickelt und dann – ggf. nach einem B₁-Shimming – die Messung vollautomatisch gemäß den Vorgaben eines Messprotokolls unter Verwendung der vorgegebenen Pulssequenz durchgeführt.
Ein Problem besteht darin, dass aus gerätetechnischen Gründen die in der Sendekette des Magnetresonanzsystems befindlichen Komponenten wie HF-Verstärker, Kabel, Messgeräte, Anpassnetzwerke etc. vor Überspannungen geschützt werden müssen. Daher wird bei Aussendung eines Pulszugs dieser zunächst auf seine Spannungsverträglichkeit hinsichtlich der relevanten Komponenten kontrolliert und die Spannung des Pulszugs somit limitiert. Mit Aufkommen der Systeme mit zwei oder mehr unabhängigen Sendekanälen kann diese Spannungslimitierung, im Allgemeinen als B₁-Limit bezeichnet, durch die Phasenbeziehung der verschiedenen Kanäle unterschiedlich eingeschränkt sein. Da die HF-Pulse auf den verschiedenen Kanälen nicht nur unterschiedliche Pulshöhen aufweisen, sondern auch gegeneinander phasenverschoben sein können, können zwischen diesen Kanälen Spannungsdifferenzen auftreten, die höher als die maximale Amplitude der einzelnen HF-Pulse der Pulszüge sind. Dies bedeutet, dass das B₁-Limit zum Zeitpunkt der Einstellung des Protokolls bzw. zum Zeitpunkt des Designs der Pulssequenz noch nicht bekannt ist. Andererseits ergibt sich aus diesem Limit unter den anderen vorgegebenen Randbedingungen für die Erstellung der Pulssequenz wie Flipwinkel, Bandbreite, Pulsform etc. der HF-Pulse auch eine Mindestdauer der HF-Pulse. Damit ist das Timing (die relative zeitliche Anordnung der Pulse) der gesamten Pulssequenz fest vorgegeben und kann normalerweise nicht mehr geändert werden, ohne wichtige zeitliche Parameter wie z. B. die Echozeit, die u. a. für den Kontrast der Bilddaten verantwortlich ist, zu beeinflussen. Stimmt also das B₁-Limit beim Design der Hochfrequenzpulse nicht mit dem später während der Justage bzw. im Kontrollschritt berechneten B₁-Limit überein, kann es zu Inkonsistenzen kommen, die dazu führen, dass die Pulssequenz aus technischen Gründen nicht so ausgesendet wird, wie dies ursprünglich geplant war. Dies kann zu einer reduzierten Bildqualität führen.
Um dieses Problem zu umgehen, könnte z. B. immer das B₁-Limit auf einen absoluten minimalen B₁-Feld-Maximalwert festgelegt werden. D. h. es wird bereits beim Design der Pulssequenzen dafür gesorgt, dass die Amplituden der HF-Pulse so gewählt sind, dass das B₁-Limit auch im schlechtesten Fall nicht unterschritten wird. Dementsprechend muss dann das Timing innerhalb der Pulssequenz immer so gewählt werden, dass die maximal notwendige Pulslänge angenommen wird, um mit der erlaubten maximalen Amplitude der Hochfrequenzpulse den gewünschten Flipwinkel zu erreichen. Wird andererseits der Puls stärker verlängert, als dies eigentlich nötig ist, nur um eine bestimmte Amplitude einzuhalten, so wird automatisch die Bandbreite des Pulses im Vergleich zum optimalen Fall stark reduziert. Eine reduzierte Bandbreite der Hochfrequenzpulse hat wiederum eine erhöhte Wahrscheinlichkeit von Artefakten durch chemische Verschiebung oder eine größere Anfälligkeit gegenüber Inhomogenitäten des B₀-Felds zur Folge.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Ansteuerungsverfahren sowie eine geeignete Pulsoptimierungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen auf einfache Weise auch bei Systemen mit zwei oder mehr unabhängigen Anregungskanälen diese Effekte reduziert werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie durch eine Pulsoptimierungseinrichtung gemäß Patentanspruch 11 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems, welches – wie eingangs erläutert – mehrere im Prinzip unabhängig ansteuerbare Hochfrequenz-Sendekanäle aufweist, über die im Betrieb die parallelen HF-Pulszüge ausgesendet werden, die jeweils zumindest einen Hochfrequenzpuls umfassen, werden zunächst wie üblich die HF-Pulszüge so ermittelt, dass bei der Aussendung der HF-Pulszüge durch die Hochfrequenzpulse jeweils ein minimaler B₁-Feld-Maximalwert nicht überschritten wird. Es wird also wie bisher das Worst-Case-Szenario angenommen und der minimale B₁-Feld-Maximalwert so gewählt, dass die Amplitude der einzelnen Hochfrequenzpulse ausreichend gering ist, so dass auf jeden Fall die Komponentenschutzbedingungen erreicht werden. Hierzu wird der HF-Puls entsprechend zeitlich gestreckt, so dass das gesamte Timing der Pulssequenz so ausgerichtet wird, dass ein entsprechend langer Hochfrequenzpuls verwendet werden kann. Unter einer „Pulssequenz” ist hierbei im Rahmen der Erfindung ein Hochfrequenz-Pulszug einschließlich der zugehörigen Gradientenpulse sowie der Beschaltung der Auslesefenster zur Akquisition der Magnetresonanzsignale zu verstehen.
Manche Pulssquenzen, insbesondere z. B. GRE-Sequenzen (Gradientenechosequenzen), weisen nur einen HF-Puls pro HF-Pulszug auf. In vielen Fällen enthält ein HF-Pulszug mehrere Hochfrequenzpulse, beispielsweise einen Anregungspuls, um die Spins in einer bestimmten vorgegebenen Schicht zunächst anzuregen, und dann in bestimmten zeitlichen Abständen eine oder mehrere Refokussierungspulse, die für eine Refokussierung der Spins in der zunächst angeregten Schicht sorgen, und daraufhin zu definierten Zeitpunkten Echosignale zu erhalten. In diesem Fall wird vorzugsweise das erfindungsgemäße Verfahren für alle diese Hochfrequenzpulse des HF-Pulszugs durchgeführt, d. h. bei sämtlichen Hochfrequenzpulsen wird darauf geachtet, dass durch diese ein minimaler B₁-Feld-Maximalwert nicht überschritten wird, und das Sequenztiming wird entsprechend an die dazu benötigten Längen der Hochfrequenzpulse angepasst. Im Folgenden wird daher immer von einer Mehrzahl von HF-Pulsen ausgegangen, mit denen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt wird, wobei aber nicht ausgeschlossen werden soll, dass das Verfahren auch nur an einem HF-Puls einer längeren Pulssequenz mit mehreren HF-Pulsen pro HF-Pulszug oder an einer Pulssequenz mit nur einem HF-Puls pro HF-Pulszug durchgeführt werden kann.
Erfindungsgemäß wird dann in einem untersuchungsobjektspezifischen Justageschritt ein aktueller komponentenbedingter B₁-Feld-Maximalwert ermittelt. Der Begriff „untersuchungsobjektspezifisch” ist hier so zu verstehen, dass sich während der Justage das Untersuchungsobjekt, also beispielsweise der Patient, innerhalb des Geräts befindet und dementsprechend die Justage bezogen auf das individuelle Untersuchungsobjekt erfolgt. Unter einem „aktuellen komponentenbedingten B₁-Feld-Maximalwert” (im Folgenden auch nur „B₁-Feld-Maximalwert” genannt) ist dabei ein B₁-Feld-Maximalwert zu verstehen, der dadurch bedingt ist, dass die Sendekomponenten (TX-Komponenten) im HF-Sendepfad des Magnetresonanzsystems hinsichtlich z. B. einer maximal zulässigen Spannung, insbesondere auch einer Differenzspannung zwischen benachbarten Kanälen, begrenzt sind. Oberhalb dieser Spannung könnte es zu einer Beeinträchtigung der Funktion oder sogar Beschädigung der jeweiligen TX-Komponente kommen. Insofern ist auch der o. g. „minimale B₁-Feld-Maximalwert” ein komponentenbedingter B₁-Feld-Maximalwert, da auch er durch die Sendekomponenten des Magnetresonanzsystems bedingt ist. Im Unterschied zum aktuellen komponentenbedingten B₁-Feld-Maximalwert handelt es sich hierbei aber um den „Worst-Case”-Wert, welcher im ungünstigsten Fall eingehalten werden muss, wogegen der aktuelle komponentenbedingte B₁-Feld-Maximalwert individuell im Justageverfahren für das jeweilige Untersuchungsobjekt bzw. den jeweiligen Patienten, ggf. sogar für einen bestimmten interessierenden Bereich (Region of Interest, ROI), festgelegt wird. Eine Methode zur Ermittlung eines aktuellen komponentenbedingten B₁-Feld-Maximalwerts wird später noch erläutert.
Weiterhin werden dann im Rahmen der Erfindung schließlich die Hochfrequenzpulse der HF-Pulszüge zeitlich verkürzt, wobei ihre Amplituden unter Berücksichtigung des aktuellen komponentenbedingten B₁-Feld-Maximalwerts erhöht (d. h. passend skaliert) werden. Die Verkürzung und Erhöhung der Pulse erfolgt dabei vorzugsweise umgekehrt proportional zueinander. Im Rahmen der Erfindung wird also explizit die genaue Einstellung der Amplituden und Länge der Hochfrequenzpulse innerhalb der HF-Pulszüge später noch einmal – nachdem der aktuelle komponentenbedingte B₁-Feld-Maximalwert bekannt ist – nachjustiert. Auf diese Weise können die HF-Pulse mit der maximal möglichen Amplitude ausgespielt werden, mit der die Komponentenschutzbedingungen noch eingehalten werden, und die Pulse können – bei gegebener angestrebter Magnetisierungsstärke – so kurz wie möglich sein, so dass dementsprechend die Bandbreite der Hochfrequenzpulse möglichst groß ist und folglich die chemische Verschiebung weniger relevant wird. Hierdurch lassen sich also auf sehr einfache Weise erheblich bessere Magnetresonanzbilddaten erzeugen. Unter einer chemischen Verschiebung wird hierbei wie üblich die unterschiedliche räumliche Lage verschiedener chemischer Elemente zueinander verstanden, die durch die unterschiedlichen gyromagnetischen Momente (und die dadurch verschobenen Magnetresonanzfrequenzen bzw. Larmorfrequenzen) dieser Materialien begründet ist. Ein typisches Beispiel hierfür sind Wasser und Fett, deren Magnetresonanzfrequenzen um ca. 3 ppm gegeneinander verschoben sind.
Dementsprechend muss eine geeignete Pulsoptimierungseinrichtung für ein Magnetresonanzsystem, welches eine Mehrzahl von Hochfrequenz-Sendekanälen aufweist, folgende Bestandteile aufweisen:

– Eine Eingangsschnittstelle zur Übernahme einer Anzahl von HF-Pulszügen, die jeweils zumindest einen Hochfrequenzpuls umfassen und so aufgebaut sind, dass durch die Hochfrequenzpulse ein minimaler B₁-Feld-Maximalwert nicht überschritten wird. Das heißt, die Eingangsschnittstelle muss entsprechenden Zugriff auf derartig ausgebildete HF-Pulszüge haben.
– Eine Maximalwertermittlungseinheit, die ausgebildet ist, um in einem untersuchungsobjektspezifischen Justageschritt einen aktuellen komponentenbedingten B₁-Feld-Maximalwert zu ermitteln.
– Eine Pulsanpassungseinheit, welche ausgebildet ist, um die Hochfrequenzpulse zeitlich zu verkürzen, wobei ihre Amplituden unter Berücksichtigung des aktuellen komponentenbedingten B₁-Feld-Maximalwerts erhöht werden.

Die auf diese Weise modifizierten HF-Pulszüge mit den einzelnen HF-Pulsen mit erhöhter Amplitude und entsprechend verkürzter Zeitdauer werden dann schließlich über eine geeignete Sendeeinheit auf den einzelnen Hochfrequenzkanälen passend koordiniert ausgesendet.
Ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzsystem weist neben der Mehrzahl von Hochfrequenz-Sendekanälen sowie den weiteren üblichen Systemkomponenten wie beispielsweise einem Gradientensystem, einem Grundfeldmagneten etc. sowie einer Steuereinrichtung, die ausgebildet ist, um zur Durchführung einer gewünschten Messung über die Hochfrequenz-Sendekanäle parallel HF-Pulszüge auszusenden, auch eine erfindungsgemäße Pulsoptimierungseinrichtung auf. Dabei kann die Pulsoptimierungseinrichtung insbesondere Teil der Steuereinrichtung des Magnetresonanzsystems sein. Grundsätzlich kann sich die Pulsoptimierungseinrichtung aber auch in einem externen, z. B. über ein Netzwerk mit der Steuereinrichtung verbundenen Rechner befinden, beispielsweise einem Bedienerterminal oder einem sonstigen Rechner zum Auslagern von rechenintensiven Vorgängen.
Vorzugsweise sind zumindest überwiegende Teile der Pulsoptimierungseinrichtung, beispielsweise Teile der Maximalwertermittlungseinheit oder die Pulsanpassungseinheit, in Form von Software ausgebildet. Die Erfindung umfasst somit auch ein Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer Pulsoptimierungseinrichtung und/oder einer Steuereinrichtung ladbar ist, mit Programmcode-Abschnitten, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Programm in der Pulsoptimierungseinrichtung und/oder einer Steuereinrichtung ausgeführt wird. Eine solche softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch Einrichtungen, die in Steuereinrichtungen von vorhandenen Magnetresonanzsystemen zur Durchführung von untersuchungsobjektspezifischen Justageschritten (z. B. zur Ermittlung von Sendeskalierungsfaktoren im Rahmen eines B₁-Shimmings) verwendet werden, beispielsweise durch Implementierung des Programms in geeigneter Weise modifiziert werden können, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.
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 oben bereits erwähnt, kann das Verfahren besonders vorteilhaft im Rahmen eines B1-Shimmings genutzt werden. Hierbei wird zunächst für mehrere der Hochfrequenz-Sendekanäle ein gemeinsamer „Referenzpulszug” vorgegeben, der eine in das Untersuchungsobjekt bzw. die interessierende Region auszusendende Abfolge von Hochfrequenzpulsen definiert. Dieser Referenzpulszug umfasst zumindest einen (meist aber wie erläutert mehrere) Hochfrequenzpulse. In einem HF-Puls-Optimierungsverfahren wird dann unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Zielmagnetisierung für jeden der Hochfrequenz-Sendekanäle ein komplexer Sendeskalierungsfaktor ermittelt, um die HF-Pulszüge für die Sendekanäle auf Basis des Referenzpulszugs zu berechnen. Das B₁-Feld an einem Ort r, d. h. an einer Pixel- bzw. Voxelposition r (wobei r beispielsweise ein Vektor mit den Werten der kartesischen Koordinaten x, y, z in mm ist), ist dabei gemäß
gegeben. Dabei ist b_c(t) eine auf dem Sendekanal c = 1, ..., N auszusendende HF-Kurve, d. h. der Spannungsamplitudenverlauf (in V) eines HF-Pulszugs über der Zeit t, der durch b_c(t) = SF_c·b_R(t) gegeben ist, wobei SF_c der komplexe Skalierungsfaktor für den Kanal c ist und b_R(t) der Spannungsverlauf des Referenzpulszugs. E_c(r) ist die Sensitivität (in μT/V) des Antennenelements des Hochfrequenz-Sendekanals c an einem bestimmten Ort r (d. h. der Pixel- bzw. Voxelposition). Dabei ist E_c(r) die ortsabhängige Sensitivitätsverteilung in Form einer Sensitivitätsmatrix. Sinn des „B₁-Shimming” ist es üblicherweise, die einzelnen Sendeskalierungsfaktoren auf Grundlage einer patientenspezifischen Justage so zu berechnen, dass im Vergleich zu dem bisherigen Standard-CP-Mode oder auch einem „EP-Modus” (elliptisch polarisierten Modus) eine besonders homogene Anregung zu erreichen.
Zur Berechnung der Sendeskalierungsfaktoren werden dabei Optimierer verwendet, die die Magnituden-Abweichung der perfekt homogen gewünschten Ziel-Magnetisierung m von der theoretisch erreichten Ist-Magnetisierung A·b minimieren: b = arg_bmin(∥A·b – m∥²) (3)
Hierbei ist A die sogenannte Designmatrix, bestehend aus einem System aus linear komplexen Gleichungen, in die u. a. die räumlichen Sendeprofile der einzelnen Sendekanäle (Antennenstäbe) und die vorliegende B₀-Feldverteilung eingehen. Diese Design-Matrix wird z. B. in W. Grissom et al.: „Spatial Domain Method for the Design of RF Pulses in Multicoil Parallel Excitation”, Mag. Res. Med. 56, 620–629, 2006, beschrieben. b ist hier der Vektor der parallel auszusendenden HF-Kurven b_c(t). Ist die Lösung von Gleichung (3), d. h. das Minimum der in Gleichung (3) definierten „Zielfunktion”, gefunden, liegen als Ergebnis die gewünschten Skalierungsfaktoren SF₁, SF₂, ..., SF_N vor.
Sofern die Erfindung im Rahmen eines solchen Verfahrens eingesetzt wird, wird erfindungsgemäß der Referenzpulszug zunächst so vorgegeben, dass durch die Hochfrequenzpulse der HF-Pulszüge der später auszusendenden einzelnen Sendekanäle ein minimaler B₁-Feld-Maximalwert (d. h. der „Worst-Case B₁-Feld-Maximalwert”) nicht überschritten wird.
Erfindungsgemäß wird dann außerdem in einem untersuchungsobjektspezifischen Justageschritt wieder auf Basis der HF-Pulszüge für die Sendekanäle ein aktueller komponentenbedingter B₁-Feld-Maximalwert ermittelt. Dies erfolgt vorzugsweise automatisch im Rahmen des B₁-Shimmings, d. h. im Rahmen des Justageverfahrens, in dem auch gleichzeitig die komplexen Skalierungsfaktoren ermittelt werden.
Ist der aktuelle komponentenbedingte B₁-Feld-Maximalwert bekannt, wird der Hochfrequenzpuls im Referenzpulszug zeitlich verkürzt, wobei seine Amplitude unter Berücksichtigung des aktuellen komponentenbedingten B₁-Feld-Maximalwerts entsprechend nach oben skaliert wird. Dabei werden die ermittelten Sendeskalierungsfaktoren nicht beeinflusst. Schließlich werden dann unter Verwendung der ermittelten Sendeskalierungsfaktoren die HF-Pulszüge für die Sendekanäle auf Basis des geänderten Referenzpulszugs, in dem die Hochfrequenzpulse erhöht und zeitlich verkürzt wurden, berechnet. Diese so modifizierten HF-Pulszüge werden dann im Rahmen der Messung ausgesendet.
Eine entsprechende Pulsoptimierungseinrichtung benötigt hierzu eine Eingangsschnittstelle zur Übernahme des Referenzpulszuges. Das heißt, die Eingangsschnittstelle muss mit einer geeigneten Referenzpulserzeugungseinheit in irgendeiner Weise gekoppelt sein. Zudem muss die Pulsoptimierungseinrichtung so ausgebildet sein, dass sie auch unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Ziel-Magnetisierung, die beispielsweise über eine entsprechende Schnittstelle übernommen werden kann, für jeden der Hochfrequenz-Sendekanäle einen Sendeskalierungsfaktor ermittelt, um dann die HF-Pulszüge für die Sendekanäle auf Basis des Referenzpulszugs zu berechnen. Beispielsweise kann die Pulsoptimierungseinrichtung hierzu eine B₁-Shimming-Einheit aufweisen. Die Pulsanpassungseinheit ist bei dieser Variante vorzugsweise so ausgebildet, dass ein Hochfrequenzpuls des Referenzpulszugs bzw. vorzugsweise mehrere oder sogar alle Hochfrequenzpulse des Referenzpulszugs (welcher ja zunächst so aufgebaut ist, dass durch die Hochfrequenzpulse der HF-Pulszüge der einzelnen Sendekanäle der minimale B₁-Feld-Maximalwert nicht überschritten wird) wie beschrieben zeitlich verkürzt und die Amplitude unter Berücksichtigung des aktuellen komponentenbedingten B₁-Feld-Maximalwerts erhöht wird. Das heißt, dass durch die Pulsanpassungseinheit zunächst ein geänderter Referenzpulszug erzeugt wird und dass dann schließlich unter Verwendung der Sendeskalierungsfaktoren die HF-Pulszüge für die Sendekanäle auf Basis des geänderten Referenzpulszugs berechnet werden.
Vorzugsweise wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Verkürzung eines Hochfrequenzpulses dafür gesorgt, dass eine Echozeit einer den HF-Pulszug enthaltenen Pulssequenz unverändert bleibt. Besonders bevorzugt wird dafür gesorgt, dass nicht nur die Echozeit der Pulssequenz, welche besonders für den Bildkontrast relevant ist, sondern auch das gesamte übrige Timing, d. h. die weiteren signifikanten Zeiten wie die Pulsrepetitionszeiten, damit verbunden auch die Energieberechnung, die Gesamtmessdauer und damit verbunden unter Umständen auch eine Atemanhaltephase unverändert bleibt.
Sofern es sich um schichtselektive Hochfrequenzpulse handelt, wird zu einem Hochfrequenzpuls üblicherweise parallel jeweils ein Schichtselektions-Gradientenpuls ausgesendet bzw. geschaltet. Dieser Schichtselektions-Gradientenpuls wird dann hinsichtlich seiner Amplitude an die Veränderung der Amplitude des jeweiligen schichtselektiven Hochfrequenzpulses angepasst, beispielsweise indem die Amplitude in gleicher Weise skaliert wird. Dabei wird aber bevorzugt die zeitliche Länge des Schichtselektions-Gradienten konstant gehalten, d. h. dass – anders als beim Hochfrequenzpuls selber – mit der Skalierung der Amplitude nicht gleichzeitig eine Verkürzung der Gradientendauer bzw. der Dauer des Gradientenpulses einhergeht.
Besonders bevorzugt werden die schichtselektiven Hochfrequenzpulse jeweils zentriert zu einem zugeordneten Schichtselektions-Gradientenpuls ausgesendet bzw. ausgespielt. Dies hat den Vorteil, dass die Timing-Berechnung konsistent ist, da z. B. die Echozeit immer von der Mitte des Pulses bis zur Mitte des Signals angenommen wird.
Wenn es sich bei einem schichtselektiven Hochfrequenzpuls um einen Anregungspuls handelt, so wird dem zugehörigen Schichtselektions-Gradientenpuls in der Regel ein Dephasierungspuls zugeordnet. Dieser dient dazu, das durch den Schichtgradienten nach Anregung der Kernspins auf die Kernspins ausgeübte Gradientenmoment, welches zu einer unerwünschten Phasierung führt, wieder aufzuheben. Hierzu sollte der Dephasierungspuls ein Gradientenmoment, welches durch das Integral unter dem Dephasierungspuls gegeben ist, aufweisen, das dem umgekehrten Gradientenmoment des Schichtgradienten ab der Anregung der Spins entspricht. Dieses Gradientenmoment ist durch das Integral unter dem jeweiligen Gradientenpuls zwischen dem Maximum des HF-Pulses bis zum Ende des Gradientenpulses gegeben.
Vorzugsweise wird bei einer Veränderung der Amplitude des Schichtselektions-Gradientenpulses dieser Dephasierungspuls entsprechend angepasst, d. h. vorzugsweise hinsichtlich seiner Amplitude, ggf. aber auch evtl. hinsichtlich seiner zeitlichen Länge modifiziert. Auf diese Weise lässt sich erreichen, dass das Gradientenmoment, welches durch den Anregungspuls nach Anregung der Kernspins auf die Kernspins ausgeübt wird, wie gewünscht wieder durch den Dephasierungspuls aufgehoben wird.
Die erfindungsgemäße Erhöhung der Amplitude der Hochfrequenzpulse der HF-Pulszüge bzw. des Hochfrequenzpulses im Referenzpulszug erfolgt vorzugsweise unter Berücksichtigung des Verhältnisses des aktuellen komponentenbedingten B1-Feld-Maximalwerts zum minimalen B1-Feld-Maximalwert (d. h. zum Worst-Case-B1-Feld-Maximalwert). Aus diesem Verhältnis kann beispielsweise ein Amplitudenskalierungsfaktor ermittelt werden, der dann auf die Hochfrequenzpulse angewandt wird. Beispielsweise könnte der minimale B1-Feld-Maximalwert, der bei dem ursprünglichen Design des HF-Pulszugs bzw. des Referenzpulszugs berücksichtigt wurde, bei nur 6 μTesla liegen. Stellt sich dann im Rahmen des untersuchungsobjektsspezifischen Justageschritts heraus, dass unter Komponentenschutzbedingungen der aktuelle komponentenbedingte B1-Feld-Maximalwert realistisch bei 9 μTesla angesetzt werden kann, kann dementsprechend die Amplitude der Hochfrequenzpulse jeweils um einen Faktor 6 : 9 = 1,5 erhöht werden. Dementsprechend könnte die Dauer der HF-Pulse jeweils um den Faktor 1,5 verkürzt werden, wodurch eine um den Faktor 1,5 erhöhte Bandbreite erreicht wird. Dies führt zu einer erheblichen Reduzierung von Artefakten aufgrund der chemischen Verschiebung.
Wie eingangs erläutert, dient der aktuelle komponentenbedingte B₁-Feld-Maximalwert dazu, ein Amplitudenlimit festzulegen, unterhalb dessen der Komponentenschutz gewährleistet ist.
Um einen hierfür geeigneten aktuellen komponentenbedingten B₁-Feld-Maximalwert zu erhalten, wird dieser vorzugsweise unter Verwendung von zumindest einer Komponentenschutz-Modellfunktion berechnet. Eine solche Komponentenschutz-Modellfunktion repräsentiert für eine bestimmte TX-Komponente in der Hochfrequenzsendekette eines Hochfrequenzsendekanals des Magnetresonanzsystems eine dort maximal zulässige Spannung, wobei von bestimmten Modellannahmen ausgegangen wird. Möglichkeiten zur Definition solcher Komponentenschutz-Modellfunktionen werden später noch anhand der Ausführungsbeispiele genauer erläutert. Unter Verwendung solcher Komponentenschutz-Modellfunktionen kann für jedes Magnetresonanzsystem individuell unter Berücksichtigung der im jeweiligen System verwendeten TX-Komponenten und deren Verschaltung der passende B₁-Feld-Maximalwert kalkuliert oder zumindest sehr gut abgeschätzt werden.
Vorzugsweise wird auch der aktuelle komponentenbedingte B₁-Feld-Maximalwert unter Verwendung von ortsabhängigen Sensitivitätsverteilungen E_c(r) der Hochfrequenz-Sendekanäle berechnet, wie sie beispielsweise schon oben im Zusammenhang mit Gleichung (2) erwähnt wurden und die die Empfindlichkeit des jeweils dem betreffenden Hochfrequenz-Sendekanal zugeordneten Antennenelements am Ort r beschreiben.
Da der aktuelle komponentenbedingte B₁-Feld-Maximalwert abhängig vom Ort r eingestellt werden kann, ist es auch möglich, dass vorzugsweise der aktuelle komponentenbedingte B₁-Feld-Maximalwert für einen lokal begrenzten Bereich berechnet wird. Wird der B₁-Feld-Maximalwert nur für einen lokal begrenzten Bereich berechnet, kann dementsprechend auch nur eine Optimierung unter Berücksichtigung des jeweils lokalen B₁-Felds innerhalb eines bestimmten Bereichs erfolgen, beispielsweise nur der für die Pixel bzw. Voxel innerhalb einer Region of Interest. Auf diese Weise ist es möglich (unter Berücksichtigung der HF-Belastungsgrenzen für den Patienten), relativ zu den übrigen Bereichen im Untersuchungsobjekt eine lokale Erhöhung des B₁-Felds zu erreichen.
Es hat sich herausgestellt, dass das erfindungsgemäße Verfahren bereits erhebliche Stärken bei der Anwendung an einfachen 2-Kanal-Systemen hat, bei denen beispielsweise eine Birdcage-Antenne nur mit zwei unter 90° zueinander liegenden Einspeisestellen versehen ist, wie dies bei vielen heute bereits in den Kliniken vorhandenen Systemen der Fall ist. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagenen geringfügigen Modifikationen lassen sich also auch bei solchen Systemen bereits erhebliche Verbesserungen erzielen. Die Anzahl der Sendekanäle ist aber durch die Erfindung nicht beschränkt. Insbesondere kann die Erfindung auch im Zusammenhang mit anderen Antennensystemen, beispielsweise Lokalspulenanordnungen, eingesetzt werden.
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 eine Figur zur Verdeutlichung eines B₁-Shimmings,
3 ein Ablaufschema für einen möglichen Ablauf gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
4 eine grob schematische Darstellung von Sendekomponenten einer möglichen Sendekette eines Magnetresonanzsystems,
5 eine schematische Darstellung des zeitlichen Verlaufs eines schichtselektiven Refokussierungs-Hochfrequenzpulses (oben) mit einem zugehörigen Schichtselektionsgradientenpuls (unten) vor einer erfindungsgemäßen Verkürzung des Refokussierungs-Hochfrequenzpulses,
6 den schichtselektiven Refokussierungs-Hochfrequenzpuls mit dem Schichtselektionsgradientenpuls gemäß 5 nach einer erfindungsgemäßen Verkürzung des Refokussierungs-Hochfrequenzpulses,
7 eine schematische Darstellung des zeitlichen Verlaufs eines schichtselektiven Anregungs-Hochfrequenzpulses (oben) mit einem zugehörigen Schichtselektionsgradientenpuls (unten) und einem Dephasierungspuls vor einer erfindungsgemäßen Verkürzung des Refokussierungs-Hochfrequenzpulses, und
8 den schichtselektiven Anregungs-Hochfrequenzpuls mit dem Schichtselektionsgradientenpuls und dem Dephasierungspuls gemäß 7 nach einer erfindungsgemäßen Verkürzung des Anregungs-Hochfrequenzpulses.
In 1 ist grob schematisch eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage 1 bzw. Magnetresonanzsystem 1 dargestellt. Sie umfasst zum einen den eigentlichen Magnetresonanzscanner 2 mit einem darin befindlichen Untersuchungsraum 8 bzw. Patiententunnel 8. 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. 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. 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 so genannten 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 Antennenstäbe sind hier als 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 24 verbunden, über das ein Bediener die gesamte Anlage 1 ansteuern kann. Im vorliegenden Fall ist dieses Terminal 24 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_y, 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 auf die einzelnen Sendekanäle S₁, ... S_N, d. h. auf die einzeln ansteuerbaren Antennenstäbe der Ganzkörper-Hochfrequenzspule 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 Signale werden von einer HF-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 24 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 Gradienten-Steuereinheit 11, die Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit 12 und die 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_y, SG_z ausgesendet wird, und steuert parallel die HF-Sende-/Empfangseinheit 12 so an, dass ein Mehrkanal-Pulszug b ausgesendet wird, d. h. dass 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-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 b an die Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit 12 und den Gradienten-Pulszug GP an die Gradienten-Steuereinheit 11, in Abhängigkeit von einer in einem Steuerprotokoll P vorgegebenen Ansteuersequenz vor. In diesem Steuerprotokoll P sind alle Steuerdaten hinterlegt, die während einer Messung eingestellt werden müssen.
Üblicherweise ist in einem Speicher 16 eine Vielzahl von Steuerprotokollen P für verschiedene Messungen hinterlegt. Diese könnten über das Terminal 24 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 P, beispielsweise von einem Hersteller des Magnetresonanzsystems 1, 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 kann ein solcher Magnetresonanzscanner 2 sowie die zugehörige Steuereinrichtung 10 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 zum Senden verwendete Antennenanordnung nicht als Birdcage-Antenne aufgebaut sein muss. Wesentlich ist lediglich, dass sie mehrere separat ansteuerbare Sendekanäle S₁, ..., S_N, im einfachsten Fall zwei Sendekanäle, aufweist.
Die Messsteuereinheit 15 der Steuereinrichtung 10 weist hier beispielsweise in Form von Softwaremodulen ein Referenzpuls-Erzeugungsmodul 18 auf, welches zunächst gemäß den Vorgaben im Steuerprotokoll P einen Referenzpulszug b_R erzeugt, der in passender Weise zu den Gradientenpulsen ausgespielt werden soll. Dieser Referenzpulszug b_R wird zunächst über eine Eingangsschnittstelle 20 der Pulsoptimierungseinrichtung 19 an eine Pulsoptimierungseinrichtung 19 übergeben, welche hier ebenfalls als Softwaremodul innerhalb der Messsteuereinheit 15 aufgebaut werden kann. Diese Pulsoptimierungseinrichtung 19 dient bei diesem Ausführungsbeispiel unter anderem dazu, um in einer B₁-Shimmingeinheit 21 in einem HF-Puls-Optimierungsverfahren bzw. B₁-Shimming-Verfahren für jedem der Hochfrequenz-Sendekanäle S₁, ..., S_N einen individuellen komplexen Sendeskalierungsfaktor SF₁, ..., SF_N zu ermitteln.
Ein solches B₁-Shimming-Verfahren bzw. HF-Puls-Optimierungsverfahren ist noch einmal schematisch in 2 dargestellt. Wie hier zu sehen ist, wird der Referenzpulszug b_R zum einen an die Pulsoptimierungseinrichtung 19 übergeben, die die komplexen Sendeskalierungsfaktoren SF₁, SF₂, SF₃ ..., SF_N ermittelt. Diese werden wie schematisch dargestellt mit dem Referenzpulszug b_R multipliziert, um die einzelnen Pulszüge b₁, b₂, b₃, ..., b_N zu erhalten, welche dann gemeinsam den Mehrkanal-Pulszug b bilden, der über die Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit 12 ausgesendet wird.
Alternativ kann die Pulsoptimierungseinrichtung 19 beispielsweise auch separat von der Messsteuereinheit 15 aufgebaut oder Teil der Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit 12 sein, so dass beispielsweise die Multiplikation mit den komplexen Sendeskalierungsfaktoren SF₁, SF₂, SF₃ ..., SF_N hardwaremäßig erfolgt. Ebenso kann auch das Referenzpuls-Erzeugungsmodul 18 eine separate Einrichtung oder beispielsweise Teil der Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit 12 sein. Ein solches B₁-Shimming-Verfahren und die hierzu erforderlichen Einrichtungen sind aber dem Fachmann vom Grundprinzip her bekannt.
Wie eingangs bereits erwähnt, ist das Verfahren aber nicht darauf beschränkt, dass es im Rahmen eines B₁-Shimmings angewendet wird, sondern es ist grundsätzlich auch möglich, dieses Verfahren zu nutzen, wenn pTX-Pulsfolgen erzeugt werden, bei dem Pulszüge für die einzelnen Hochfrequenzsignale individuell vorgegeben werden, um ein bestimmtes Anregungsmuster zu erzeugen. In diesem Fall ist die Eingangsschnittstelle 20 der Pulsoptimierungseinrichtung 19 beispielsweise dazu ausgebildet, entsprechende pTX-Pulsfolgen zu übernehmen, beispielsweise komplette Pulssequenzen mit mehreren, entsprechend individuell gestalteten HF-Pulszügen. Weiterhin ist dann das Referenzpulserzeugungsmodul 18 beispielsweise entsprechend so ausgebildet, dass hiermit nicht nur ein Referenzpulszug, sondern entsprechend individuell designte HF-Pulszüge für die einzelnen Kanäle erstellt werden. In diesem Fall wird eventuell keine B₁-Shimmingeinheit in der Pulsoptimierungseinrichtung 19 benötigt.
Außerdem wird hier in der Pulsoptimierungseinrichtung 19 in der erfindungsgemäßen Weise im Rahmen des untersuchungsobjektsspezifischen Justageschritts ein aktueller komponentenbedingter B₁-Feld-Maximalwert ermittelt. Hierzu dient eine Maximalwertermittlungseinheit 22. Diese Ermittlung des B₁-Feld-Maximalwerts kann beispielsweise, sofern ein B₁-Shimming durchgeführt wird, auch im Rahmen dieses B₁-Shimmings erfolgen, wobei dann beispielsweise die Maximalwertermittlungseinheit 22 Teil der B₁-Shimmingeinheit 21 sein kann.
In einer Pulsanpassungseinheit 23 der Pulsoptimierungseinrichtung 19 werden dann die Hochfrequenzpulse in den einzelnen HF-Pulszügen – bzw. bei einem Verfahren, bei dem ein Referenzpulszug vorgegeben ist und die HF-Pulszüge für die einzelnen Kanäle erst im B₁-Shimmingverfahren erzeugt werden, die Frequenzpulse dieses Referenzpulszugs – erfindungsgemäß zeitlich verkürzt und passend in der Höhe unter Berücksichtigung des ermittelten B₁-Feld-Maximalwerts skaliert.
Diese Pulsanpassungseinheit 23 berechnet bei einem B₁-Shimmingverfahren dann auch mit Hilfe der zuvor ermittelten Sendeskalierungsfaktoren SF₁, ..., SF_N aus dem modifizierten Referenzpulszug b_R die modifizierten HF-Pulszüge b₁, ..., b_N für die einzelnen Sendekanäle S₁, ..., S_N.
Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass auch die B₁-Shimmingeinheit 21, die Maximalwertermittlungseinheit 22 und die Pulsanpassungseinheit 23 bevorzugt aus Softwaremodulen aufgebaut sein können, die wie hier beispielsweise Teil der Pulsoptimierungseinrichtung 19 sind. Prinzipiell können alle diese Einheiten aber auch als einzelne, in anderer Weise untereinander vernetzte Einheiten ausgebildet sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun noch einmal anhand von 3 erläutert, wobei hier wieder davon ausgegangen wird, dass das Verfahren im Rahmen eines B₁-Shimmings erzeugt wird. Werden statt eines Referenzpulszugs und anschließender Ermittlung der Sendeskalierungsfaktoren gleich individuelle HF-Pulszüge für die einzelnen Sendekanäle ermittelt, so wird das erfindungsgemäße Verfahren in analoger Weise durchgeführt.
Das Verfahren gemäß 3 beginnt daher im Schritt I zunächst damit, dass ein Referenzpulszug b_R ermittelt wird. Dies kann in einem üblichen Optimierungsverfahren erfolgen, wie auch bisher solche HF-Pulszüge bzw. komplette Pulssequenzen ermittelt werden. Dem Fachmann sind hierzu verschiedenste Optimierungsverfahren bekannt.
Im Schritt II wird dann unter Vorgabe einer Ziel-Magnetisierung m für diesen Referenzpulszug b_R für die einzelnen Sendekanäle S₁, ... S_N ein komplexer Sendeskalierungsfaktor SF₁, SF_N ermittelt. Dies kann beispielsweise nach dem im Zusammenhang mit Gleichung (3) beschriebenen Verfahren erfolgen. Es müssen lediglich eine geeignete Zielfunktion und ggf. bestimmte Randbedingungen festgelegt werden, so dass dann von einem üblichen Berechnungsprogramm, einem sogenannten „Solver”, beispielsweise dem Solver fmincon von The Mathworks Inc., die Lösungen berechnet werden. Aber auch andere beliebige bisher bekannte Optimierungsverfahren sowie Kombinationen von verschiedenen Optimierungsverfahren können hierzu eingesetzt werden. Außerdem wird im Schritt II mit den Sendeskalierungsfaktoren ein aktueller komponentenbedingter B₁-Feld-Maximalwert (<B₁>_max) ermittelt.
Der B₁-Feld-Maximalwert <B₁>_max kann dabei beispielsweise gemäß folgender Gleichung ermittelt werden:
Hierin ist E_c(r) wieder die Sensitivitätsmatrix (in μTesla/-Volt) und SF_c, der Skalierungsfaktor des Sendekanals c = 1, ..., N sowie r die räumliche Pixel- bzw. Voxelposition (in mm), wie bereits oben im Zusammenhang mit Gleichung (2) erläutert. Die Funktionen U_max ⁱ, i = 1, 2, 3, ..., sind Komponentenschutz-Modellfunktionen, welche die jeweils an einer bestimmten Sendekomponente in der Sendekette des Magnetresonanzsystems maximal zulässige Spannung (in Volt) repräsentieren.
Zur Verdeutlichung dieses Ansatzes wird auf 4 verwiesen. Diese zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Beispiels einer Sendekette eines Magnetresonanzsystems. In einer als ein Block dargestellten ersten Sendekomponente 31, welche auch die Referenzpuls-Generierungseinheit 18 sowie die HF-Puls-Optimierungseinheit 19 umfassen soll, wird wie anhand von 2 erläutert ein Mehrkanal-Pulszug b mit mehreren einzelnen HF-Pulszügen b₁, b₂, b₃, ..., b_N erzeugt, und zwar hier noch mit einer reduzierten Spannung. Diese HF-Pulszüge b₁, b₂, b₃, ..., b_N werden dann an eine Verstärkerkomponente 32 mit N verschiedenen Verstärkerkanälen entsprechend der Anzahl N der Sendekanäle übergeben. Danach werden die verstärkten Hochfrequenzpulse über eine Kabelanordnung 33 und über ein Anpassnetzwerk 34 in die Hochfrequenzantenne 5, beispielsweise die einzelnen Antennenelemente der Birdcage 5, eingespeist. Für alle diese Sendekomponenten 32, 33, 34, d. h. sowohl für die einzelnen Verstärkerkanäle der Verstärkerkomponente 32 als auch für die Kabel der Kabelanordnung 33 als auch für die Kanäle im Anpassnetzwerk 34, gelten bestimmte Begrenzungen bezüglich der maximal zulässigen Spannungspulse auf den einzelnen Kanälen, welche durch die Komponentenschutz-Modellfunktionen in Gleichung (4) repräsentiert werden. Diese Komponentenschutz-Modellfunktionen können wiederum von den Skalierungsfaktoren abhängig sein, d. h. es gilt: U 1 / max = f(SF) (5) wobei SF wieder der Vektor der Sendeskalierungsfaktoren SF, ist. f ist eine Funktion, die die Abhängigkeit beschreibt. Diese Abhängigkeit ist unter anderem dadurch gegeben, weil die Sendeskalierungsfaktoren SF, komplexe Faktoren sind, die nicht nur die Amplituden relativ zueinander verändern, sondern auch die Phasen. So kann z. B. die Phasenverschiebung gerade dazu führen, dass zwischen zwei benachbarten Sendekanälen innerhalb einer der TX-Komponenten 32, 33, 34 der Sendekette eine erheblich höhere Spannung anliegt als die maximale Spannung, die auf den einzelnen Sendekanälen ausgesendet wird.
Die Komponentenschutz-Modellfunktionen U_max ⁱ, i = 1, 2, 3, ..., können auf verschiedene Weise ermittelt werden. In einer besonders einfachen Variante kann U_max ⁱ für die i-te Komponente wie folgt ermittelt werden:
Hierin ist b_c die Spannungsamplitude auf dem Kanal c = 1, N (N = Anzahl der Kanäle) zu jedem beliebigen Zeitpunkt n (dabei ist b_c = SF_c·b_R, wobei b_R die Spannungsamplitude des Referenzpulszugs zu jedem beliebigen Zeitpunkt n ist).
max_c(|b_c|) ist der Maximalwert aller Spannungsamplituden auf den Kanälen c, d. h. das Spannungsmaximum über alle Kanäle, zu jedem beliebigen Zeitpunkt n.
dⁱ ist hierbei ein Limitierungsvektor (subconstraint vector) mit K Vektorelementen d_k ⁱ, k = 1, ..., K. Die Anzahl K hängt dabei von der verwendeten Hardeware-Modellierung ab und kann vorzugsweise den Wert 1 oder einen Wert entsprechend der Anzahl der Kanäle haben (d. h. K = N). Diese Vektorelemente d_k ⁱ können wie folgt definiert sein:
Dabei ist Lⁱ die Kombinationsmatrix der jeweiligen Komponente i und hat eine Größe K × 2N. Für den Fall N = 2, d. h. für ein System mit zwei Kanälen, und K = N kann Lⁱ z. B. wie folgt aussehen:
Mⁱ ist die sogenannte Wellenkettenmatrix, die fix die Hardware-Komponente i beschreibt. Ihre Größe ist 2N × 2N, wobei N wieder die Anzahl der Kanäle ist.
Der Vektor ganz auf der rechten Seite in Gleichung (7) weist als obere N Einträge den Wert 0 auf und darunter einen Vektorteil, der aus den N Werten b_c besteht, wie sie oben zu Gleichung (6) erläutert wurden. Der 0-Vektor steht dabei für die (am Eingang der HF-Sendekette) rücklaufende Welle, und der bekannte Teilvektor b_c für die vorlaufende Welle.
Für die einzuhaltenden Limits gilt dann z. B.: |dⁱ| < limitⁱ (9) wobei der Wert limitⁱ beispielsweise jeweils durch die maximale zulässige Spannung oder einen anderen geeigneten Wert (wie z. B. das maximal zulässige Magnetfeld) der jeweiligen Hardware-Komponente i festgelegt wird. In diesem einfachen Fall soll also der Absolutbetrag jeweils der Summe der vor- und rücklaufenden Welle kanalindividuell begrenzt werden.
Wie Gleichung (4) zeigt, ist der B₁-Feld-Maximalwert <B₁>_max auch abhängig vom Ort r. Das heißt, es kann dementsprechend auch lediglich eine lokale Optimierung für bestimmte Pixel oder Voxel innerhalb des gesamten untersuchten Bereichs durchgeführt werden. Hierzu kann beispielsweise zunächst eine ”Region of Interest” (ROI) eingegeben werden. Dies kann z. B. durch einen Bediener mit Hilfe einer graphischen Benutzeroberfläche erfolgen, der in einem Bild aus einer Vormessung die entsprechende Region ROI einzeichnet. Auch mit automatischen Verfahren ist eine solche ROI festlegbar.
Zur Ermittlung von B₁-Feld-Maximalwerten <B₁>_max auf Basis von Komponentenschutz-Modellfunktionen wird auch auf die DE 10 2012 207 132 B3 verwiesen, deren Inhalt hier insoweit inkorporiert wird. Andere Methoden zur Ermittlung von, insbesondere komponentenschutzbedingten, B₁-Feld-Maximalwerten sind im Rahmen der Erfindung aber ebenso möglich.
Im Schritt III werden dann schließlich erfindungsgemäß unter Berücksichtigung des aktuellen komponentenbedingten B₁-Feld-Maximalwerts <B₁>_max die Amplituden der Hochfrequenzpulse im Referenzpulszug b_R jeweils erhöht, und es werden passend die Hochfrequenzpulse zeitlich verkürzt, so dass auf diese Weise ein modifizierter Referenzpulszug b'_R erzeugt wird. Dies wird beispielhaft noch einmal anhand der 5 und 6 für einen schichtselektiven Refokussierungspuls HF_R sowie anhand der 7 und 8 für einen schichtselektiven Anregungspuls HF_A innerhalb einer Spinechosequenz verdeutlicht.
Die 5 und 6 zeigen einen Refokussierungspuls HF_R, HF'_R, welcher ein Volumen in einer definierten Schicht, welche senkrecht zur z-Richtung liegt, refokussieren soll. Dementsprechend wird parallel zum Refokussierungspuls HF_R, HF'_R ein Gradientenpuls G_R, G'_R in z-Richtung ausgesendet.
5 zeigt den Hochfrequenzpuls HF_R gemeinsam mit dem zugeordneten Gradientenpuls G_R vor der erfindungsgemäßen Modifizierung. Hier ist dafür gesorgt, dass die maximale Amplitude A_R des Refokussierungspulses HF_R so groß ist, dass auch im ungünstigsten Fall ein minimaler B₁-Feld-Maximalwert später von den ausgesendeten HF-Pulszügen nicht überschritten wird. Dementsprechend ist die zeitliche Dauer Δt_R so lang gewählt, dass trotz der reduzierten Spannungsamplitude AR ausreichend Hochfrequenzleistung eingestrahlt wird, um einen vorgegebenen Flipwinkel in dem zu refokussierenden Schichtvolumen zu erreichen. Entsprechend der Länge Δt_A des Refokussierungspulses HF_R ist die Länge Δt_G des Gradientenpulses G_R gewählt. Auch die Amplitude A_G des Schichtselektions-Gradientenpulses G_R ist entsprechend angepasst.
Wie aus 6 zu ersehen ist, wurde dann im Schritt III der Refokussierungspuls unter Berücksichtigung des neuen aktuellen komponentenbedingten B₁-Feld-Maximalwerts <B₁>_max, der ja größer als der minimale B₁-Feld-Maximalwert ist, entsprechend in der Amplitude soweit wie möglich erhöht. Somit weist der modifizierte Refokussierungspuls HF'_R nun eine größere Amplitude A'_R auf. Da es zur Erreichung eines bestimmten Flipwinkels nur auf das Integral unter dem Puls ankommt, konnte dementsprechend die Zeitdauer Δt'_R des Refokussierungspulses HF'_R entsprechend verkürzt werden. Somit ist auch die Bandbreite des Refokussierungspulses HF'_R nach der Modifizierung größer als vor der Modifizierung. Bei der Verkürzung des Refokussierungspulses HF'_R wurde aber darauf geachtet, das Timing der gesamten Pulssequenz ansonsten unverändert zu lassen und insbesondere die Echozeit nicht zu verändern. Dementsprechend wurde auch die zeitliche Länge Δt_G des ausgesendeten parallelen Schichtselektions-Gradientenpulses G'_R unverändert gelassen. Es wurde lediglich die Amplitude A'_G des Refokussierungspulses G'_R entsprechend mit dem gleichen Faktor wie die Amplitude A'_R des Refokussierungspulses HF'_R skaliert. Dadurch ist dafür gesorgt, dass wieder die gleiche Schichtbreite angeregt wird.
Durch die Vergrößerung der Bandbreite des Refokussierungspulses wird jedoch nun erreicht, dass die chemische Verschiebung, die proportional zur Bandbreite des ausgesendeten Hochfrequenzpulses ist, gegenüber dem unveränderten Refokussierungspuls reduziert ist, was zu erheblichen Verbesserungen bezüglich darauf begründeter Artefakte führt.
Wie bereits erwähnt, zeigen die 7 und 8 einen analogen Fall für die Modifizierung eines schichtselektiven Anregungspulses HF_A, welcher zur erstmaligen Anregung einer bestimmten definierten Schicht dient. Auch dieser Puls HF_A weist vor der erfindungsgemäßen Modifizierung eine bestimmte zeitliche Länge Δt_A sowie eine bestimmte Amplitude A_A auf, wobei die Amplitude A_A wieder so gewählt ist, dass die Worst Case-Bedingung hinsichtlich des Komponentenschutzes eingehalten wird, d. h. dass auf keinen Fall ein minimaler B₁-Feld-Maximalwert beim späteren Aussenden der Pulszüge auf Basis dieses Referenzpulszuges überschritten wird. Parallel zu diesem Anregungs-Hochfrequenzpuls HF_A wird auch hier wieder ein Schichtselektions-Gradientenpuls G_R ausgespielt, der eine geeignete Amplitude A_G aufweist. Auch dieser Schichtselektions-Gradientenpuls G_R weist wieder hier zunächst eine zeitliche Länge Δt_G auf, die der zeitlichen Länge Δt_A des Anregungs-Hochfrequenzpulses HF_A entspricht.
Im Unterschied zu dem Fall des Refokussierungspulses HF_R gemäß den 5 und 6 schließt sich hier allerdings an den Schichtselektions-Gradientenpuls G_A ein Dephasierungspuls G_D mit einer zeitlichen Länge Δt_D und einer Amplitude AD an. Die Amplitude AD und die zeitliche Länge Δt_D des Dephasierungspulses G_D ist so gewählt, dass das Integral unter dem Dephasierungspuls G_D, das sogenannte „erste Moment” oder „Gradientenmoment” M_D des Dephasierungspulses G_D, dem negativen Gradientenmoment M_G in der zweiten Hälfte des Schichtselektions-Gradientenpulses G_A entspricht und dadurch bedingte Phasierungseffekte in der angeregten Schicht wieder eliminiert.
Wie aus 8 zu sehen ist, wird auch bei einem solchen Anregungs-Hochfrequenzpuls HF_A im erfindungsgemäßen Verfahren dafür gesorgt, dass ein modifizierter Anregungs-Hochfrequenzpuls HF'_A erzeugt wird, der eine höhere Amplitude A'_A aufweist als vor der Modifizierung und dementsprechend die Zeitdauer Δt_A so verkürzt ist, dass der modifizierte Puls HF'_A den gleichen Flipwinkel wie der unmodifizierte Anregungs-Hochfrequenzpuls HF_A erzeugt. Dementsprechend wurde auch die Amplitude A'_G des zugehörigen modifizierten Schichtselektions-Gradientenpulses G'_A angepasst, dessen zeitliche Länge Δt_G wieder unverändert gelassen wurde, um das Timing der Sequenz nicht zu verändern. Im gleichen Maße wurde hier aber auch die Amplitude A'_D des Dephasierungspulses G'_D modifiziert, damit nach wie vor dafür gesorgt ist, dass das Gradientenmoment G'_D des Dephasierungspulses G'_D das Gradientenmoment M'_G im zweiten Teil des modifizierten Schichtselektions-Gradientenpulses G'_A wieder aufhebt. Auch bei einem solchen Anregungs-Hochfrequenzpuls kann also auf die erfindungsgemäße Weise sehr einfach die Bandbreite erhöht werden und somit können Artefakte durch eine chemische Verschiebung reduziert werden.
Wie aus 3 zu ersehen ist, wird durch die Modifikation der einzelnen Hochfrequenzpulse HF_A und HF_R ein modifizierter Referenzpulszug b'_R erzeugt. Im Schritt IV können dann die im Schritt II ermittelten komplexen Skalierungsfaktoren SF₁, ..., SF_N dazu verwendet werden, um HF-Pulszüge für die einzelnen Sendekanäle durch Skalierung des Referenzpulszugs b'_R zu ermitteln, wie dies bereits im Zusammenhang mit 2 erklärt wurde.
Das Ergebnis ist somit ein Satz von HF-Pulszügen b₁, ..., b_N, die über die verschiedenen Kanäle 1, ..., N ausgesendet werden können, um die gewünschte Messung durchzuführen, wobei jedoch nun unerwünschte Effekte durch die chemische Verschiebung reduziert wurden.
Durch die dynamische Gestaltung der Pulsdauer der Hochfrequenzpulse bei gleichzeitigem fixen Timing bezüglich der Gradientenpulse ist dafür gesorgt, dass das effektive Timing der gesamten Pulssequenz nach der erstmaligen Erstellung nicht mehr verändert werden musste und entsprechende Einstellungen wie die kontrastbestimmende Echozeit unverändert geblieben sind. Dies macht das Verfahren in der praktischen Anwendung besonders einfach.
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. 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” oder „Modul” nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.

Claims

Verfahren zur Ansteuerung eines Magnetresonanzsystems (1) mit mehreren Hochfrequenz-Sendekanälen (S₁, ..., S_N), über die im Betrieb parallel HF-Pulszüge (b₁, ..., b_N) ausgesendet werden, welche jeweils zumindest einen Hochfrequenzpuls (HF_A, HF_R) umfassen, wobei – zunächst die HF-Pulszüge (b₁, ..., b_N) so ermittelt werden, dass durch den Hochfrequenzpuls (HF_A, HF_R) ein minimaler B₁-Feld-Maximalwert nicht überschritten wird, – dann in einem untersuchungsobjektspezifischen Justageschritt ein aktueller komponentenbedingter B₁-Feld-Maximalwert (<B₁>_max) ermittelt wird – und schließlich der Hochfrequenzpuls (HF_A, HF_R) zeitlich verkürzt wird, wobei seine Amplitude (A_A, A_R) unter Berücksichtigung des aktuellen komponentenbedingten B₁-Feld-Maximalwerts (<B₁>_max) erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, – wobei zunächst für mehrere der Hochfrequenz-Sendekanäle (S₁, ..., S_N) ein gemeinsamer Referenzpulszug (b_R) vorgegeben wird, welcher zumindest einen Hochfrequenzpuls (HF_A, HF_R) umfasst, und in einem HF-Puls-Optimierungsverfahren unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Zielmagnetisierung (m) für jeden der Hochfrequenz-Sendekanäle (S₁, ..., S_N) ein Sendeskalierungsfaktor (SF₁, ..., SF_N) ermittelt wird, um die HF-Pulszüge (b₁, ..., b_N) für die Sendekanäle (S₁, ..., S_N) auf Basis des Referenzpulszugs (b_R) zu berechnen, wobei der Referenzpulszug (b_R) so vorgegeben wird, dass durch die Hochfrequenzpulse (HF_A, HF_R) der HF-Pulszüge (b₁, ..., b_N) der einzelnen Sendekanäle (S₁, ..., S_N) ein minimaler B₁-Feld-Maximalwert nicht überschritten wird, – und dann in einem untersuchungsobjektspezifischen Justageschritt auf Basis der HF-Pulszüge (b₁, ..., b_N) für die Sendekanäle (S₁, ..., S_N) ein aktueller komponentenbedingter B₁-Feld-Maximalwert (<B₁>_max) ermittelt wird, – dann der Hochfrequenzpuls (HF_A, HF_R) im Referenzpulszug (b_R) verkürzt wird, wobei seine Amplitude (A_A, A_R) unter Berücksichtigung des aktuellen komponentenbedingten B₁-Feld-Maximalwerts (<B₁>_max) erhöht wird, – und schließlich unter Verwendung der Sendeskalierungsfaktoren (SF₁, ..., SF_N) die HF-Pulszüge (b₁, ..., b_N) für die Sendekanäle (S₁, ..., S_N) auf Basis des geänderten Referenzpulszugs (b_R) berechnen werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei der Verkürzung des Hochfrequenzpulses (HF_A, HF_R) eine Echozeit einer den HF-Pulszug (b₁, ..., b_N) oder den Referenzpulszug (b_R) enthaltenen Pulssequenz unverändert bleibt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Hochfrequenzpuls (HF_A, HF_R) schichtselektiv ist und jeweils ein parallel dazu ausgesandter Schichtselektions-Gradientenpuls (G_A, G_R) hinsichtlich seiner Amplitude (A_G) an die Amplitude (A_A, A_R) des schichtselektiven Hochfrequenzpulses (HF_A, HF_R) angepasst wird, wobei die zeitliche Länge (Δt_G) des Schichtselektions-Gradientenpulses (G_A, G_R) konstant gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der schichtselektive Hochfrequenzpuls (HF_A, HF_R) jeweils zentriert zu einem zugeordneten Schichtselektions-Gradientenpuls (G_A, G_R) ausgesendet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der schichtselektive Hochfrequenzpuls (HF_A, HF_R) ein Anregungspuls (HF_A) ist, und ein dem Anregungspuls (HF_A) zugeordneter Schichtselektions-Gradientenpuls (G_A) zumindest ein Dephasierungspuls (G_D) zugeordnet ist, der bei einer Veränderung der Amplitude (A_G) des Schichtselektions-Gradientenpulses (G_A) entsprechend angepasst wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Erhöhung der Amplitude (A_A, A_R) des schichtselektiven Hochfrequenzpulses (HF_A, HF_R) der HF-Pulszüge (b₁, ..., b_N) oder des Referenzpulszugs (b_R) unter Berücksichtigung des Verhältnisses des aktuellen komponentenbedingten B₁-Feld-Maximalwerts (<B₁>_max) zum minimalen B₁-Feld-Maximalwert erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der B₁-Feld-Maximalwert (<B₁>_max) unter Verwendung zumindest einer Komponentenschutz-Modellfunktion (U_max ¹, U_max ², U_max ³, ...) berechnet wird, welche für eine Sendekomponente des Magnetresonanzsystems (1) eine maximal zulässige Spannung repräsentiert.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der B₁-Feld-Maximalwert (<B₁>_max) unter Verwendung von ortsabhängigen Sensitivitätsverteilungen der Hochfrequenz-Sendekanäle (S₁, ..., S_N) berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der B₁-Feld-Maximalwert (<B₁>_max) für einen lokal begrenzten Bereich berechnet wird.
Pulsoptimierungseinrichtung (19) für ein Magnetresonanzsystem (1), welches eine Mehrzahl von Hochfrequenz-Sendekanälen (S₁, ..., S_N) aufweist, wobei die Pulsoptimierungseinrichtung (19) folgende Bestandteile aufweist: – eine Eingangsschnittstelle (20) zur Übernahme einer Anzahl von HF-Pulszügen (b₁, ..., b_N) oder eines Referenzpulszugs (b_R), welche jeweils zumindest einen Hochfrequenzpuls (HF_A, HF_R) umfassen und so aufgebaut sind, dass durch den Hochfrequenzpuls (HF_A, HF_R) ein minimaler B₁-Feld-Maximalwert nicht überschritten wird, – eine Maximalwertermittlungseinheit (22), welche ausgebildet ist, um in einem untersuchungsobjektspezifischen Justageschritt einen aktuellen komponentenbedingten B₁-Feld-Maximalwert (<B₁>_max) zu ermitteln, – eine Pulsanpassungseinheit (23), welche ausgebildet ist, um den Hochfrequenzpuls (HF_A, HF_R) zeitlich zu verkürzen und seine Amplitude (A_A, A_R) unter Berücksichtigung des aktuellen komponentenbedingten B₁-Feld-Maximalwerts (<B₁>_max) zu erhöhen.
Pulsoptimierungseinrichtung (19) nach Anspruch 11, – wobei die Eingangsschnittstelle (20) zur Übernahme eines für mehrere der Hochfrequenz-Sendekanäle (S₁, ..., S_N) gemeinsamen Referenzpulszugs (b_R) ausgebildet ist, welcher zumindest einen Hochfrequenzpuls (HF_A, HF_R) umfasst, – wobei die Pulsoptimierungseinrichtung (19) ausgebildet ist, um in einem HF-Puls-Optimierungsverfahren unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Zielmagnetisierung (m) für jeden der Hochfrequenz-Sendekanäle (S₁, ..., S_N) einen Sendeskalierungsfaktor (SF₁, ..., SF_N) zu ermitteln, um die HF-Pulszüge (b₁, ..., b_N) für die Sendekanäle (S₁, ..., S_N) auf Basis des Referenzpulszugs (b_R) zu berechnen, – wobei die Pulsanpassungseinheit (23) so ausgebildet ist, dass der Hochfrequenzpuls (HF_A, HF_R) des Referenzpulszugs (b_R), welcher zunächst so aufgebaut ist, dass durch die Hochfrequenzpulse der HF-Pulszüge (b₁, ..., b_N) der einzelnen Sendekanäle (S₁, ..., S_N) ein minimaler B₁-Feld-Maximalwert nicht überschritten wird, verkürzt wird, wobei seine Amplitude (A_A, A_R) unter Berücksichtigung des aktuellen komponentenbedingten B₁-Feld-Maximalwerts (<B₁>_max) erhöht wird, und schließlich unter Verwendung der Sendeskalierungsfaktoren (SF₁, ..., SF_N) die HF-Pulszüge (b₁, ..., b_N) für die Sendekanäle (S₁, ..., S_N) auf Basis des geänderten Referenzpulszugs (b_R) berechnen werden.
Magnetresonanzsystem (1) mit – einer Mehrzahl von Hochfrequenz-Sendekanälen (S₁, ..., S_N), – einer Steuereinrichtung (10), welche ausgebildet ist, um zur Durchführung einer gewünschten Messung über die Hochfrequenz-Sendekanäle (S₁, ..., S_N) parallel HF-Pulszüge (b₁, ..., b_N) auszusenden, und – einer Pulsoptimierungseinrichtung (19) nach Anspruch 12.
Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher einer Pulsoptimierungseinrichtung (19) und/oder einer Steuereinrichtung (10) eines Magnetresonanzsystems (11) ladbar ist, mit Programmcodeabschnitten, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen, wenn das Programm in der Pulsoptimierungseinrichtung (19) bzw. der Steuereinrichtung (10) ausgeführt wird.