DE102013218224B3

DE102013218224B3 - Ermittlung von B1-Karten

Info

Publication number: DE102013218224B3
Application number: DE102013218224.4A
Authority: DE
Inventors: Andreas Schmidt; Thorsten Speckner; Johann Sukkau; Michael Wullenweber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2015-01-29
Anticipated expiration: 2033-09-12
Also published as: US20150070013A1; JP6598442B2; CN104414643B; KR20150030179A; US9714996B2; CN104414643A; JP2015054252A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein B1-Karten-Ermittlungssystem (30) zur Ermittlung von B1-Karten, welches unter Nutzung eines Verfahrens mit folgenden Schritten arbeitet: a) Ermittlung einer Anzahl von relativen B1-Karten (BR, BR1, .., BRN), b) Speicherung der relativen B1-Karten (BR, BR1, ..., BRN) zur späteren, insbesondere mehrmaligen Nutzung. Die B1-Karten werden in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung einer Ansteuersequenz genutzt, umfassend die Schritte: c) Ermittlung einer quantitativen B1-Karte (BQ, BQ1, BQ2, d) Ermittlung von normierten B1-Karten (BN1, ..., BNN) auf Basis der relativen B1-Karten (BR, BR1, ..., BRN) und der quantitativen B1-Karte (BQ, BQ1), e) Ermittlung einer Ansteuersequenz (AS) zur Erfassung von Magnetresonanzmessdaten (RD) unter Nutzung der normierten B1-Karten (BN1, ..., BNN). Ferner betrifft die Erfindung ein Ansteuersequenz-Ermittlungssystem (22), welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet und ein Magnetresonanzbildgebungssystem (1) mit einem solchen Ansteuersequenz-Ermittlungssystem (22).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz unter Nutzung von B₁-Karten, ein B₁-Karten-Ermittlungssystem, ein Ansteuersequenz-Ermittlungssystem mit einem solchen B₁-Karten-Ermittlungssystem und ein Magnetresonanzbildgebungssystem mit einem solchen Ansteuersequenz-Ermittlungssystem.
In einem Magnetresonanztomographiesystem bzw. Magnetresonanzbildgebungssystem (kurz „Magnetresonanzsystem”) wird üblicherweise der zu untersuchende Körper mit Hilfe eines Grundfeldmagnetsystems einem relativ hohen Grundmagnetfeld (dem sogenannten „B₀-Feld”), beispielsweise von 1,5, 3, 7 Tesla oder mehr ausgesetzt. Über ein Hochfrequenz-Sendesystem werden dann mittels geeigneter Antenneneinrichtungen mit einem oder mehreren Sende-Antennenelementen hochfrequente Anregungssignale (HF-Signale) ausgesendet, was dazu führen soll, dass die Kernspins bestimmter, durch dieses Hochfrequenzfeld resonant angeregter Atome oder Moleküle um einen definierten Flipwinkel gegenüber den Magnetfeldlinien des Grundmagnetfelds verkippt werden. Die resultierende Flipwinkelverteilung wird im Folgenden auch als Kernmagnetisierung oder kurz „Magnetisierung” bezeichnet. Bei der Relaxation der angeregten Kernspins werden Hochfrequenzsignale, so genannte Magnetresonanzsignale, abgestrahlt, die mittels geeigneter Empfangsantennen empfangen und dann weiterverarbeitet werden. Zeitlich passend wird zur selektiven Anregung bzw. zur Ortkodierung der Magnetresonanzsignale zusätzlich mit Hilfe eines Gradientensystems ein Gradientenmagnetfeld dem Grundmagnetfeld überlagert. Aus den so akquirierten Rohdaten können schließlich die gewünschten Bilddaten rekonstruiert werden. Die Aussendung der Hochfrequenzsignale (d. h. des sogenannten B₁-Feldes) zur Kernspin-Magnetisierung erfolgt heutzutage meist mittels einer fest im Gerät um den Messraum (Patiententunnel) herum angeordneten sogenannten „Ganzkörperspule” („Body Coil”). Ein Empfang der Magnetresonanzsignale erfolgt zumeist mit Hilfe sogenannter Lokalspulen, die dichter am Körper des Patienten positioniert sind. Grundsätzlich kann aber auch ein Empfang von Magnetresonanzsignalen mit der Ganzkörperspule und/oder ein Senden der HF-Signale mit Lokalspulen erfolgen.
Für eine bestimmte Messung wird vorab eine Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz (im Folgenden auch kurz „Ansteuersequenz” genannt) mit einem auszusendenden Hochfrequenz-Pulszug (HF-Pulszug, insbesondere eine zeitliche Folge von Anregungssignalen) und einem dazu koordiniert zu schaltenden Gradienten-Pulszug zur Steuerung des Gradientensystems (mit passenden Gradientenpulsen in Schichtselektionsrichtung, in Phasenkodierrichtung und in Ausleserichtung, d. h. Frequenzkodierrichtung, häufig in z-Richtung, y-Richtung und x-Richtung) sowie weiteren Steuervorgaben generiert. Dazu wird eine Vielzahl von Parametern sowie Steuervorgaben für die Ansteuersequenz in einem sogenannten Messprotokoll bzw. Steuerprotokoll definiert. Dieses Messprotokoll kann für eine bestimmte Messung beispielsweise aus einem Speicher abgerufen und vom Bediener vor Ort verändert werden. Während der Messung kann die Steuerung des Magnetresonanzsystems vollautomatisch auf Basis dieser Ansteuersequenz erfolgen, wobei die Steuereinrichtung des Magnetresonanzsystems Befehle aus dem Messprotokoll ausliest und abarbeitet.
Zur Erzeugung der Ansteuersequenzen, insbesondere eines HF-Pulszugs, wird (durch das Messprotokoll und/oder durch den Anwender) meist eine Ziel-Magnetisierung, beispielsweise eine gewünschte räumliche Flipwinkelverteilung, vorgegeben. Mit einem geeigneten HF-Puls-Optimierungsprogramm, welches zumeist mit einem numerischen Optimierungsverfahren unter Verwendung einer zu optimierenden bzw. zu minimierenden Zielfunktion arbeitet, wird dann ein passender HF-Pulszug berechnet, so dass diese Ziel-Magnetisierung erreicht wird.
Hierzu werden üblicherweise aktuelle, d. h. unter Berücksichtigung des aktuellen Untersuchungsobjekts und der aktuellen Untersuchungsanordnung bestimmte, „Feldverteilungskarten” benötigt. Zu diesen Feldverteilungskarten zählen insbesondere die „B₁-Karten” („B₁-Maps”), die bevorzugt jeweils die räumliche Feldverteilung für ein bestimmtes Sende-Antennenelement oder für eine Kombination von Sende-Antennenelementen angeben. Die Feldverteilung wird typischerweise in uT/V in Abhängigkeit vom Ort r → angebenen, also der Feldstärke pro HF-Amplitude. Die räumliche Sensitivität beschreibt insbesondere die Ortsabhängigkeit der Flipwinkel, die das Sende-Antennenelement bzw. die Kombination im Bereich des Messraums (d. h. insbesondere über das sogenannte „Field of View” des Magnetresonanzbildgebungssystems) erzeugt. Die B₁-Karten beschreiben somit direkt oder indirekt die zirkulare Komponente des B₁-Feldes (d. h. das sogenannte B₁ ⁺-Feld), welche in Umlaufrichtung der Kernmagnetisierung rotiert. Eine andere Art von Feldverteilungskarten sind sogenannte „B₀-Karten” („B₀-Maps”), in welchen die räumliche Verteilung des Grundmagnetfeldes (B₀-Feld) wiedergegeben wird, insbesondere auch auftretende Inhomogenitäten.
Die Feldverteilungskarten werden im Optimierungsverfahren berücksichtigt, um für das aktuelle Untersuchungsobjekt in der aktuellen Untersuchungsumgebung die für die durchzuführende Messung optimale Ansteuersequenz zu finden.
Die Informationen der B₁-Maps werden dabei häufig in der Zielfunktion verwendet, um Inhomogenitäten bzw. geometrische Verzerrungen des B₁-Feldes bzw. B₁ ⁺-Feldes, z. B. aufgrund eines Hochfrequenzshimmings (B₁ ⁺-Shimming), bei einer räumlich selektiven Anregung durch die Sende-Antennenelemente zu vermeiden. Dadurch bedingte Verfälschungen der Rohdaten für die Magnetresonanzbilder können dann häufig eliminiert oder zumindest stark reduziert werden. Insbesondere in sogenannten Parallelsendeverfahren (pTX-Verfahren), bei denen über mehrere unabhängig ansteuerbare Sendekanäle bzw. Sende-Antennenelemente Hochfrequenzpulse ausgesendet werden (die in Kombination den Hochfrequenz-Pulszug bilden), und die sich dann zur Erreichung eines individuell definierbaren Hochfrequenzfelds im Messraum überlagern, ist die Kenntnis über die räumliche Sensitivität der betroffenen Sendespulen bzw. Sende-Antennenelemente in Bezug auf das aktuelle Untersuchungsobjekt eine wichtige Forderung, um optimale pTX-HF-Pulsfolgen berechnen zu können.
Da pro Schicht bzw. für jedes Bildvolumen die Sensitivität jedes Sende-Antennenelements bzw. Sendekanals benötigt wird, ist die Akquisition der Feldverteilungskarten, insbesondere der B₁-Maps, welche für das erwähnte Optimierungsverfahren verwendet werden können, relativ zeitaufwändig und verlängert substantiell die gesamte Untersuchungsdauer innerhalb der klinischen Routine.
In DE 10 2012 203 453 A1 wird die Erstellung von B1-Feldkarten für unterschiedliche Sendekanäle einer Hochfrequenzspule beschrieben. Dabei werden eine erste Teil-B1-Feldkarte mit absoluten B1-Amplituden für jeden Sendekanal sowie eine relative Teil-B1-Feldkarte für jeden einzelnen Sendekanal ermittelt. Es wird unter Berücksichtigung der ermittelten Werte eine räumliche Gewichtungsfunktion zur Abbildung relativer B1-Amplituden auf absolute B1-Amplituden ermittelt, mit deren Hilfe aus zweiten relativen Teil-B1-Feldkarten zweite Teil-B1-Feldkarten ermittelt werden. Auch dieses Verfahren erfordert einen hohen Zeitaufwand auch deshalb, weil zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses bei der Erstellung der B1-Feldkarten eine Mehrzahl von Teil-Feldkarten verwendet wird.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz zur Erfassung von Magnetresonanzsignalen eines Untersuchungsobjekts unter Berücksichtigung von Feldverteilungskarten anzugeben, bei der die Gesamtzeit zur Ermittlung der Ansteuersequenz und insbesondere von B₁-Karten erheblich reduziert werden kann und trotzdem das Signal-Rauschverhältnis bei der Aufnahme der Feldverteilungskarten verbessert ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz nach Anspruch 1, ein B₁-Karten-Ermittlungssystem nach Anspruch 10, ein Ansteuersequenz-Ermittlungssystem nach Anspruch 12 und ein Magnetresonanzbildgebungssystem nach Anspruch 13 gelöst.
Die Erfindung umfasst ein Verfahren zur Ermittlung einer Magnetresonanz-Ansteuersequenz für ein Magnetresonanzbildgebungssytem, wobei B₁-Karten, insbesondere für ein zu erfassendes Bildvolumen bzw. eine zu erfassende Schicht eines Untersuchungsobjekts erstellt werden, die zur Ermittlung einer Ansteuersequenz für ein Magnetresonanzbildgebungssystem mit einer Anzahl, d. h. insbesondere einer Mehrzahl, von Sendekanälen genutzt werden können. Die Sendekanäle dienen dabei zur Erzeugung eines eingangs erwähnten Hochfrequenzfeldes bzw. HF-Pulszugs, der zur Magnetresonanzanregung eines Untersuchungsobjekts in dem Bildvolumen in dem Magnetresonanzbildgebungssystem genutzt wird, d. h. insbesondere zur Erzeugung des sog. B₁-Feldes bzw. B₁ ⁺-Feldes, mit Hilfe von Sende-Antennenelementen eines Magnetresonanzbildgebungssystems. Die Sendekanäle sind dabei bevorzugt unabhängig zu betreiben, d. h. sie sind jeweils individuell ansteuerbar. Jedem Sendekanal kann dabei ein Sende-Antennenelement zugeordnet sein, sodass dieses wie eingangs erläutert unabhängig zu betreiben ist. Jedoch ist auch denkbar, dass einem Sendekanal mehrere Sende-Antennenelemente, d. h. eine Gruppe von Sende-Antennenelementen, zugeordnet sind, die dann als Gruppe unabhängig zu betreiben sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung einer Ansteuersequenz umfasst folgende Schritte: 2a) Ermittlung einer Anzahl von relativen B₁-Karten, wobei wenigstens eine relative B₁-Karte unter Nutzung einer Kombination mehrerer Sendekanäle des Magnetresonanzbildgebungssystems erzeugt wird, mit den folgenden Schritten:

1a) Aussenden eines ersten Hochfrequenzfeldes (d. h. eines Hochfrequenzpulszugs) unter Nutzung eines Sendekanals des Magnetresonanzbildgebungssystems. Es ist denkbar, dass während des Aussendens des ersten Hochfrequenzfeldes lediglich ein Sendekanal des Magnetresonanzbildgebungssystems aktiviert wird. Besondere, im Zusammenhang mit Weiterbildungen erläuterte Vorteile können jedoch erhalten werden, wenn weitere vorhandene Sendekanäle des Magnetresonanzbildgebungssystems gleichzeitig aktiviert sind, und zwar in der Art, dass dabei bevorzugt wenigstens ein Sendekanal des Magnetresonanzbildgebungssystems ungenutzt (inaktiv) bleibt.
1b) Erfassen von ersten Hochfrequenzfeld-Messwerten für das ausgesandte Hochfrequenzfeld. Dabei ist ein „Hochfrequenzfeld-Messwert” ein vorzugsweise direkt gemessener Messwert aus dem eine Information über das Hochfrequenzfeld, d. h. eine sogenannte „Hochfrequenz-Feldinformation”, an einem bestimmten Ort (vorzugsweise innerhalb des eingangs erwähnten Messraums bzw. eines Homogenitätsvolumens des Magnetresonanzbildgebungssystems bzw. Bildvolumens) gewonnen bzw. abgeleitet werden kann, oder der diese Hochfrequenz-Feldinformation selbst darstellt. Bei den Hochfrequenzfeld-Messwerten kann es sich beispielsweise um Magnetresonanzrohdaten handeln.
1c) Erstellung einer relativen B₁-Karte auf Basis der ersten Hochfrequenzfeld-Messwerte. Bei den B₁-Karten kann zwischen mehreren Typen von Feldverteilungskarten unterschieden werden, die eine Feldverteilung (die räumliche Sensitivität) von „Hochfrequenz-Feldwerten” jeweils in typspezifischer Form, d. h. mit Hilfe einer typspezifischen „Hochfrequenz-Feldinformation” wiedergeben. Insbesondere kann zwischen relativen B₁-Karten und quantitativen B₁-Karten unterschieden werden.

Bei den sogenannten „quantitativen B₁-Karten” ist die Hochfrequenz-Feldinformation in Form von Hochfrequenz-Feldwerten angegeben, d. h. als Zahlenwert einer Feldstärke. Den Hochfrequenz-Feldwerten ist eine physikalische Größeneinheit (Feldstärke) zugeordnet. Bei dem Hochfrequenz-Feldwert kann es sich beispielsweise um eine magnetische Feldstärke handeln. Die üblichen Ermittlungsverfahren für eine Ansteuersequenz benötigen meist diese Form der B₁-Karten.
Bei sogenannten „relativen B₁-Karten” liegt die Hochfrequenz-Feldinformation in Form eines Skalierungsfaktors zu einem Referenzwert vor. D. h. die Hochfrequenz-Feldinformation der relativen B₁-Karten weist somit bevorzugt keine Größeneinheit auf. Bei dem Referenzwert kann es sich beispielsweise um einen Hochfrequenz-Feldwert handeln, der beispielsweise durch eine weitere, insbesondere vorab durchgeführte Messung von Hochfrequenzfeld-Messwerten erhalten werden kann. Es ist auch denkbar, dass ein Messwert einer Werkskalibierung wenigstens unterstützend als Referenzwert dient.
Der Hochfrequenz-Feldwert b1 an einem bestimmten Ort des Messraums kann mit Hilfe einer „relativen B₁-Karte”, wie folgt ermittelt werden. Dabei ist in der relativen B₁-Karte eine Hochfrequenz-Feldinformation für einen bestimmten Ort bzw. Abschnitt des Messraums als Zahlenwert x angegeben. Es gilt. b1 = x·br (1)
Dabei ist br der in einer vorangegangenen Messung bestimmte Referenzwert und der Zahlenwert x stellt einen Skalierungsfaktor dar, d. h. die Hochfrequenz-Feldinformation, mit der der Referenzwert br multipliziert werden muss, um den Hochfrequenz-Feldwert b1 zu erhalten. Da die Beschreibung des Hochfrequenz-Feldwerts mit Hilfe einer relativen Größe erfolgt, ist es nur schwierig möglich, die „relativen B₁-Karten” in einem Verfahren zur Ermittlung einer Ansteuersequenz zu nutzen. Ein Vorteil der relativen B₁-Karten ist, dass die relative Größe durch eine einzelne Zusatzmessung gegenüber der Messung des Referenzwerts erhalten werden kann, während die „quantitativen B₁-Karten” pro Hochfrequenz-Feldwert jeweils wenigstens zwei Messungen erfordern bzw. die Messung einer „quantitative B₁-Karte” für einen Sendekanal bzw. für eine Kanalkombination typischerweise länger dauert als die Messung der „relativen B₁-Karte”.
Den verschiedenen Typen von B₁-Karten ist gemeinsam, dass mehreren einzelnen örtlichen Abschnitten eines Messraums eines Magnetresonanzbildgebungssystems jeweils eine bestimmte, definierte Hochfrequenz-Feldinformation zugeordnet ist.
Die örtlichen Abschnitte weisen jeweils ein vorgegebenes, gleiches endliches Flächenmaß bzw. Volumenmaß auf, und bilden zusammen einen räumlich zusammenhängenden Bereich des Messraums. Der Messraum wird dann durch Hochfrequenz-Feldinformationen beschrieben, die in einer bestimmten Ortsauflösung vorliegen, welche durch das Flächen- bzw. Volumenmaß der örtlichen Abschnitte bestimmt ist. Die Ortsauflösung der B₁-Karten ist dabei durch die Anzahl der örtlichen Abschnitte pro Einheitsfläche oder Einheitsvolumen (Pixel bzw. Voxel) des Messraums gegeben. Die Ortsauflösung kann richtungsabhängig sein, d. h. beispielsweise in z-Richtung anders als in x- oder y-Richtung.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz umfasst weiterhin die Schritte:

1d) Aussenden eines weiteren (insbesondere zweiten) Hochfrequenzfeldes unter Nutzung eines weiteren Sendekanals, der insbesondere bei der vorhergehenden Aussendung des (ersten) Hochfrequenzfeldes nicht aktiviert (inaktiv) war. D. h. die genutzten Sendekanäle sind zumindest teilweise unterschiedlich zu der vorhergehenden Aussendung. Dabei ist ebenfalls nicht ausgeschlossen, dass weitere Sendekanäle des Magnetresonanzbildgebungssystems aktiviert sind.
1e) Erfassen von weiteren bzw. zweiten Hochfrequenzfeld-Messwerten für das ausgesandte weitere Hochfrequenzfeld.
1f) Erstellung einer relativen B₁-Karte auf Basis der weiteren Hochfrequenzfeld-Messwerte.
1g) Wiederholung der Schritte 1d) bis f) wenigstens für eine Anzahl von Sendekanälen, die bei einer späteren Erfassung von Magnetresonanzrohdaten des Untersuchungsobjekts in der aktuellen Untersuchungsumgebung und bei einer bestimmten Ansteuersequenz genutzt werden. Die zur Aussendung des Hochfrequenzfeldes im Schritt 1d) genutzten Sendekanäle unterscheiden sich dabei jeweils wenigstens in einem Sendekanal gegenüber den vorangegangenen Aussendungen.

Dabei ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass noch weitere Zusatzmessungen stattfinden. Wird beispielsweise für jeden Sendekanal des Magnetresonanzbildgebungssystems unter Nutzung eines einzelnen Sendekanals eine eigene relative B₁-Karte erstellt, kann es ggf. noch erforderlich sein, eine Kombinationsmessung unter Nutzung mehrerer, insbesondere aller Sendekanäle durchzuführen. D. h. B₁-Karten können insbesondere auch unter Nutzung einer Kombination von mehreren Sende-Antennenelementen erstellt werden, und geben dann die räumliche B₁-Feldverteilung bzw. B₁ ⁺-Feldverteilung der Kombination von Sende-Antennenelementen an.
Bevorzugt entspricht die Anzahl der in dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten relativen B₁-Karten wenigstens der Anzahl aller Sendekanäle des Magnetresonanzbildgebungssystems. Insbesondere sind die relativen B₁-Karten in der Art erzeugt, dass auf die oben beschriebene Art und Weise jedem der Sendekanäle ein Hochfrequenz-Feldwert eines mit diesem Sendekanal erzeugten Hochfrequenzfelds zugeordnet werden kann. Dies kann auf verschiedene Arten erfolgen, die jeweils unterschiedliche Vorteile aufweisen und im Rahmen von Weiterbildungen der Erfindung beschrieben sind.
In einem weiteren Schritt des Verfahrens erfolgt

1h) die Speicherung einer und/oder aller erzeugten relativen B₁-Karten (z. B. als ein B₁-Kartensatz) zur späteren Nutzung. Die Speicherung der erzeugten relativen B₁-Karten kann dabei auch an beliebiger anderer Stelle in dem Verfahren erfolgen. Wesentlich ist lediglich, dass die erzeugten relativen B₁-Karten (insbesondere als ein Satz von B₁-Karten) zur mehrmaligen späteren Nutzung zur Verfügung gestellt werden, d. h. wiederholt abrufbar sind. Beispielsweise kann die Speicherung auch direkt nach der Erstellung der jeweilige relativen B₁-Karte also nach den Schritten 1c) und 1f), erfolgen.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt damit ein sogenanntes „B₁-Karten-Framework” zur Verfügung, welches auf vielfältige Art und Weise genutzt werden kann. Dabei wird eine Rückgriffsmöglichkeit zum mehrmaligen Zugriff auf schnell zu ermittelnde relative B₁-Karten zur Verfügung gestellt, welche es – wie nachfolgend erläutert wird – erlaubt, auf Basis weniger ermittelter quantitativer B₁-Karten eine Vielzahl von normierten B₁-Karten zu ermitteln, die insbesondere in einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung einer Ansteuersequenz für ein Magnetresonanzbildgebungssystem genutzt werden können. Ein Verfahren und/oder eine Vorrichtung, welches bzw. welche diese Rückgriffsmöglichkeit zur Verfügung stellen, wird wie im Folgenden auch als „B₁-Karten-Framework” bezeichnet.
Wie erwähnt, ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung von B₁-Karten als Verfahren zur Ermittlung einer Ansteuersequenz für ein Magnetresonanzbildgebungssystem ausgebildet.
Dabei wird wenigstens eine relative B₁-Karte unter Nutzung einer Kombination mehrerer Sendekanäle des Magnetresonanzbildgebungssystems erzeugt. Unter einer Kombination von mehreren Sendekanälen wird im Folgenden bevorzugt eine „sogenannte Linearkombination von Sendekanälen” verstanden, die sich dadurch auszeichnet, dass das bestimmte Hochfrequenzfeld als Superposition der Hochfrequenzfelder mehrerer Sendekanäle durch eine lineare funktionelle Darstellung (lineare Funktion der Superposition der Sendeleistungen bzw. der Hochfrequenzfelder der einzelnen Sendekanäle) beschrieben werden kann. Insbesondere bei hohen Grundmagnetfeldstärken von 7 T und mehr ist diese Forderung nicht selbstverständlich. Dem Fachmann sind jedoch die Randbedingungen vertraut, unter welchen diese Darstellung des Hochfrequenzfeldes mit Hilfe der linearen Superposition von Hochfrequenzfeldern möglich ist, die unter Nutzung mehrerer unabhängiger Sendekanäle erzeugt werden. Zur Sicherstellung der linearen Superponierbarkeit muss der Flipwinkel an jeden Ort hinreichend klein sein, damit das „low flip angle regime” genutzt werden kann.
Der Ausdruck „Nutzung einer Kombination mehrerer Sendekanäle” bedeutet dabei insbesondere die Aussendung eines Hochfrequenzfeldes mit jedem Sendekanal, der in der Kombination umfasst ist, wobei insbesondere mehrere Sendekanäle gleichzeitig betrieben werden können. Eine Linearkombination mehrerer Sendekanäle führt dazu, dass bei der Aufnahme der relativen B₁-Karten alle von der relativen B₁-Karte erfassten Bereiche mit einer relativ hohen Feldstärke abgetastet werden, wodurch sich das Signal/Rausch-Verhältnis bei der Aufnahme der relativen B₁-Karten verbessert.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung einer Ansteuersequenz umfasst weiterhin die Schritte:

2b) Ermittlung einer quantitativen B₁-Karte.

Die Schritte 2a) und 2b) des Verfahrens zur Ermittlung einer Ansteuersequenz sind dabei in beliebiger Reihenfolge, insbesondere wenigstens teilweise parallel, ausführbar.

2c) Ermittlung von normierten B₁-Karten auf Basis der relativen B₁-Karten und der quantitativen B₁-Karte. Dabei sind die sogenannten „normierten B1-Karten” quantitative B₁-Karten, welche auf erfindungsgemäße Art und Weise erzeugt werden, also mit Hilfe der relativen B₁-Karten und der quantitativen B₁-Karte.

Wie erwähnt, können meist quantitative B₁-Karten genutzt werden, um eine Ansteuersequenz zur Erfassung von Magnetresonanzmessdaten zu ermitteln. D. h., auch die normierten B₁-Karten liegen in einer bevorzugten Form vor, die zur Nutzung in den meisten Verfahren zur Ermittlung einer Ansteuersequenz geeignet ist.
Ein weiterer Schritt des Verfahrens

2d) betrifft somit die Ermittlung einer Ansteuersequenz zur Erfassung von Magnetresonanzmessdaten unter Nutzung der normierten B₁-Karten.

Mit Hilfe der Erfindung ist es somit möglich, insbesondere zur Ermittlung einer Ansteuersequenz eines Magnetresonanzbildgebungssystems, die aufwändige Erstellung von quantitativen B₁-Karten auf wenige, bevorzugt eine einzige gemessene B₁-Karte pro zu erfassender Schicht des Untersuchungsobjekts zu reduzieren. Dies wird erfindungsgemäß durch die Nutzung von gespeicherten relativen B₁-Karten erreicht, d. h. unter Nutzung des „B₁-Karten-Frameworks”. Die relativen B₁-Karten sind mit erheblich geringerem Zeitaufwand zu erzeugen als quantitative B₁-Karten. Darüber hinaus ist hervorzuheben, dass die gespeicherten relativen B₁-Karten für eine Vielzahl von unterschiedlichen Verfahren zur Ermittlung von quantitativen B₁-Karten für unterschiedliche Ansteuersequenzen bzw. für unterschiedliche Verfahren zur Ermittlung genutzt werden können.
Somit betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzbildgebungssystems, bei dem zunächst mit einem erfindungsgemäßen Verfahren eine Magnetresonanz-Ansteuersequenz ermittelt wird und dann nachfolgend das Magnetresonanzbildgebungssystem unter Nutzung dieser Magnetresonanz-Ansteuersequenz betrieben wird.
Dazu kann ein erfindungsgemäßes B₁-Karten-Ermittlungssystem genutzt werden, welches eine Eingangsschnittstelle zur Erfassung von Hochfrequenzfeld-Messwerten aufweist. Darüber hinaus umfasst das B₁-Karten-Ermittlungssystem ebenfalls ein B₁-Karten-Ermittlungsmodul zur Ermittlung einer quantitativen B₁-Karte auf Basis der Hochfrequenzfeld-Messwerte. Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße B₁-Karten-Ermittlungssystem auch ein Speichermodul zum mehrmaligen bzw. späteren Abruf von relativen B₁-Karten aus dem Speichermodul, wobei wenigstens eine relative B₁-Karte unter Nutzung einer Kombination mehrerer Sendekanäle eines Magnetresonanzbildgebungssystems erzeugt wurde.
Das B₁-Karten-Ermittlungssystem beinhaltet darüber hinaus ein B₁-Karten-Normierungsmodul zur Ermittlung einer Anzahl von normierten B₁-Karten. Die Ermittlung der normierten B₁-Karten erfolgt dabei unter Nutzung von aus dem Speichermodul abgerufenen relativen B₁-Karten und der quantitativen B₁-Karte.
Das Speichermodul kann insbesondere vorteilhaft genutzt werden, wenn beispielsweise weitere normierte B₁-Karten auf Basis der bereits erzeugten und gespeicherten relativen B₁-Karten erzeugt werden sollen. Die Eingangsschnittstelle kann nämlich weiterhin zweite Hochfrequenzfeld-Messwerte erfassen, und auch das B₁-Karten-Ermittlungsmodul kann zur Ermittlung einer weiteren quantitativen B₁-Karte auf Basis der weiteren bzw. zweiten Hochfrequenzfeld-Messwerte genutzt werden. Das B₁-Karten-Normierungsmodul kann dann zur Ermittlung einer Anzahl von normierten zweiten B₁-Karten unter Nutzung eines aus dem Speichermodul abgerufenen ersten Satzes von relativen B₁-Karten und der zweiten quantitativen B₁-Karte ausgebildet sein. D. h. die gespeicherten relativen B₁-Karten (z. B. des ersten B₁-Kartensatzes) werden mehrfach genutzt, wobei eine gespeicherte relative B₁-Karte bevorzugt zur Ermittlung zweier unterschiedlicher normierter (d. h. quantitativer) B₁-Karten herangezogen wird.
Die Nutzung des Speichermoduls erfolgt dabei insbesondere so, dass zur Ermittlung der weiteren normierten B₁-Karten, nach Ermittlung der normierten B₁-Karten, und bevorzugt einer zugehörigen Ansteuersequenz, keine erneute Bestimmung der zur Erzeugung der weiteren normierten B₁-Karten genutzten relativen (ersten) B₁-Karten erfolgt.
Erfindungsgemäß wird ein Ansteuersequenz-Ermittlungssystem vorgeschlagen, welches ein erfindungsgemäßes B₁-Karten-Ermittlungssystem aufweist, sowie eine Sequenz-Ermittlungseinheit zur Ermittlung einer Ansteuersequenz zur Erfassung von Magnetresonanzmessdaten unter Nutzung der ersten normierten B₁-Karten. Wie erwähnt, kann das Ansteuersequenz-Ermittlungssystem darüber hinaus zur Ermittlung einer weiteren Ansteuersequenz unter Nutzung der weiteren normierten B₁-Karten, d. h. insbesondere unter Nutzung der gespeicherten relativen B₁-Karten, ausgebildet sein. In diesem Fall werden die gespeicherten relativen B₁-Karten aus dem Speichermodul abgerufen und müssen nicht erneut bestimmt werden, sodass sich ein immenser Geschwindigkeitsvorteil bei der Nutzung des Ansteuersequenz-Ermittlungssystems ergibt.
Die Erfindung betrifft auch ein Magnetresonanzbildgebungssystem, welches ein erfindungsgemäßes B₁-Karten-Ermittlungssystem und/oder ein Ansteuersequenz-Ermittlungssystem gemäß der Erfindung aufweist. Meist umfasst das Magnetresonanzbildgebungssystem eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung von Magnetresonanzrohdaten bzw. Magnetresonanzsignalen unter Nutzung der Ansteuersequenz.
Wesentliche Teile des B₁-Karten-Ermittlungssystems oder des Ansteuersequenz-Ermittlungssystems können bevorzugt in Form von Software auf einer geeigneten programmierbaren Rechnereinheit, beispielsweise einem medizinischen Bildgebungssystem oder einem Terminal, mit entsprechenden Speichermöglichkeiten realisiert sein. Bei den Schnittstellen kann es sich beispielsweise um Schnittstellen handeln, die Daten aus einem innerhalb des medizintechnischen Bildgebungssystems und/oder des Ansteuersequenz-Ermittlungssystems angeordneten oder über ein Netz damit verbundenen Datenspeicher – gegebenenfalls auch unter Nutzung einer Benutzerschnittstelle – ausgewählt bzw. übernommen werden können. Weiterhin können die Systeme jeweils Ausgangsschnittstellen aufweisen, um die erzeugten Daten an andere Einrichtungen zur Weiterverarbeitung, Darstellung, Speicherung etc. zu übergeben. Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung, insbesondere des B₁-Karten-Ermittlungssystems und/oder des Ansteuersequenz-Ermittlungssystems, hat den Vorteil, dass auch schon bisher verwendete B₁-Karten-Ermittlungssysteme, Ansteuersequenz-Ermittlungssysteme bzw. medizintechnischen Bildgebungssysteme o. Ä. auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten.
Insofern wird die Aufgabe auch durch ein Computerprogrammprodukt gelöst, welches z. B. in einem transportablen Speicher hinterlegt und/oder über ein Netzwerk zur Übertragung bereitgestellt wird und so direkt in einen oder mehrere Speicher des Magnetresonanzbildgebungssystems, des Ansteuersequenz-Ermittlungssystems und/oder des B₁-Karten-Ermittlungssystems ladbar ist. Das Computerprogrammprodukt umfasst Programmcodeabschnitte, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Programm in der geeigneten programmierbaren Rechnereinheit ausgeführt wird. Die Rechnereinheit kann beispielsweise Bestandteil des Magnetresonanzbildgebungssystems, des Ansteuersequenz-Ermittlungssystems und/oder des B₁-Karten-Ermittlungssystems sein. Dabei kann das Computerprogrammprodukt insbesondere in einem Speicher kodiert sein, der nicht flüchtig ist.
Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, wobei die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung einer Ansteuersequenz umfasst ferner folgende Schritte:
Die Ermittlung einer weiteren, zweiten quantitativen B₁-Karte, bevorzugt für das gleiche Bildvolumen, d. h. den gleichen Abschnitts des Messraums, insbesondere einer axialen Schicht des Untersuchungsobjekts, für den bzw. die bereits vorhergehend die erste quantitative B₁-Karte ermittelt wurde. Diese Ermittlung der weiteren quantitativen B₁-Karte wird insbesondere für eine weitere Ansteuersequenz zur Erfassung von Magnetresonanz-Rohdaten durchgeführt. Die weitere Ansteuersequenz kann insbesondere ein anderer Typ von Ansteuersequenz sein als die erste Ansteuersequenz. Typen von Ansteuersequenzen können insbesondere durch die Art des erzeugten Kontrasts, die Art der Trajektorie oder des abgedeckten Volumens voneinander unterschieden werden. D. h. bei Ansteuersequenzen, die beispielsweise auf einem Turbo-Flash-Verfahren (TFL) insbesondere mit unterschiedlichen Präparationspulsschematas basieren und Ansteuersequenzen anderen Typs, die beispielsweise auf der Spinecho-Methode (SE) basieren. Auch repräsentieren Sequenzen mit sogenannten „radialen Trajektorien” einen anderen Typ von Ansteuersequenz als Sequenzen mit kartesischen Trajektorien.
Ein weiterer Schritt betrifft die Ermittlung von weiteren normierten B₁-Karten auf Basis der gespeicherten, d. h. von zur Verfügung gestellten ersten relativen B₁-Karten und der weiteren quantitativen B₁-Karte.
Die weitere quantitative B₁-Karte kann beispielsweise einen anderen Messfehler oder eine andere Ortsauflösung aufweisen als die erste quantitative B₁-Karte, so dass damit eine andere Qualität der normierten B₁-Karten bzw. eine andere Anpassung der B₁-Karten an eine Ansteuersequenz erzielt werden kann. Diese Anpassung kann insbesondere im Hinblick auf einen bestimmten Typ von Ansteuersequenz optimiert werden.
In dem bevorzugten Verfahren kann die relative B₁-Karte beispielsweise mit einer ersten Ortsauflösung erstellt werden, und weiterhin kann der relativen B₁-Karte ein erster Messfehler bei der Bestimmung des Hochfrequenzfeldmesswerts zugeordnet (bzw. aus der relativen B₁-Karte ableitbar) sein.
Ferner kann das B₁-Karten-Framework so ausgelegt sein, dass die einfach zu erstellenden relativen B₁-Karten mit einer höheren Ortsauflösung erzeugt werden, als dies für eine bestimmte nachfolgend zu erzeugende Ansteuersequenz notwendig ist. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die relativen B1-Karten für eine sehr hohe Anzahl von unterschiedlichen Ansteuersequenzen bzw. Typen von Ansteuersequenzen genutzt werden können, und zeitaufwändig zu ermittelnde quantitative B₁-Karten mit einer gerade für die jeweilige Messung notwendigen, also beispielsweise auch geringen Ortsauflösung erfasst werden kann, die insbesondere geringer sein kann als die Auflösung der relativen B₁-Karten.
Somit wird es möglich, für eine Vielzahl von Messungen bzw. Ansteuersequenzen auf zeitlich äußerst effiziente Weise quantitative B₁-Karten in Form von normierten B₁-Karten zu ermitteln, die zur Ermittlung einer Ansteuersequenz für das Magnetresonanzbildgebungssystem genutzt werden können, wobei die Erfassung einer einzelnen quantitativen B₁-Karte pro Ansteuersequenz und zu messender Schicht gemäß dem Schritt 2b) des Verfahrens zur Ermittlung einer Ansteuersequenz ausreichen kann.
Dementsprechend kann ein weiterer Schritt des bevorzugten Verfahrens die Ermittlung einer weiteren, zweiten Ansteuersequenz zur Erfassung von Magnetresonanzsignalen betreffen, die vorzugsweise ein anderer Typ von Ansteuersequenz als die (insbesondere zeitlich unmittelbar) zuvor ermittelte Ansteuersequenz ist, unter Nutzung der weiteren normierten B₁-Karten.
D. h. beispielsweise könnte in einem ersten Schritt eine Ansteuersequenz für ein Turbo-Spin-Echo-Magnetresonanzbildgebungsverfahren (TSE) ermittelt werden und auf Basis der weiteren quantitativen B₁-Karte eine Ansteuersequenz für ein Spinecho-basiertes Magnetresonanzbildgebungsverfahren (SE). Die Anzahl der zeitaufwändig ermittelten spezifischen quantitativen B₁-Karten wird dabei durch Erzeugung von weiteren normierten B₁-Karten auf ein Minimum reduziert, so dass die Gesamtzeit zur Ermittlung von B₁-Karten, die insbesondere für die Erstellung der mehreren Ansteuersequenzen, die vorzugsweise unterschiedlichen Typs sind, genutzt werden, signifikant reduziert werden kann.
Wie erwähnt, kann auch die Erzeugung der relativen B₁-Karten zeitlich optimiert werden. In einer Weiterbildung des Verfahrens entspricht die Anzahl der erzeugten (ersten oder weiteren) relativen B₁-Karten wenigstens einer Anzahl von Sendekanälen zur Erzeugung eines Hochfrequenzfeldes in einem Messraum des Magnetresonanzbildgebungssystems.
Die Anzahl von Sendekanälen ist insbesondere so vorgegeben, dass diese Sendekanäle explizit zur Erstellung von Magnetresonanzabbildern des Untersuchungsobjekts in einer später durchzuführenden Messung genutzt werden. Dies kann ein Teil aller Sendekanäle des Magnetresonanzbildgebungssystems sein, bevorzugt umfasst die Anzahl von Sendekanälen jedoch alle Sendekanäle des Magnetresonanzbildgebungssystems.
Insbesondere kann in einer Weiterbildung des Verfahrens die Anzahl der erzeugten relativen B₁-Karten genau der Anzahl von Sendekanälen zur Erzeugung eines Hochfrequenzfeldes in einem Messraum des Magnetresonanzbildgebungssystems entsprechen. Dies ist nicht selbstverständlich; in diesem Fall kann eine optimale Kombination von Sendekanälen ermittelt werden, die eine Erstellung von normierten B₁-Karten zur Erzeugung der Ansteuersequenz mit wenigen quantitativen B₁-Karten, insbesondere einer einzigen quantitativen B₁-Karte pro Bildvolumen und einer Anzahl von erzeugten relativen B₁-Karten ermöglicht, wobei diese Anzahl genau der Anzahl von Sendekanälen zur Erzeugung eines Hochfrequenzfeldes in einem Messraum des Magnetresonanzbildgebungssystems entspricht.
Unter einer Kombination von Sendekanälen wird dabei die Gruppe von Sendekanälen verstanden, die zur Erzeugung eines bestimmten Hochfrequenzfeldes, insbesondere gleichzeitig aktiviert sind. D. h., die Angabe einer Kombination von Sendekanälen liefert gleichzeitig auch die Komplementär-Information, welche Sendekanäle nicht zur Erzeugung eines bestimmten Hochfrequenzfeldes genutzt werden. Somit kann zur Darstellung einer genutzten Kombination von Sendekanälen jede der genannten Informationen oder eine Kombination aus einer Angabe der genutzten Sendekanäle und nicht genutzten Sendekanälen verwendet werden.
Bei dieser optimierten Kombination entspricht die Anzahl der erzeugten normierten B₁-Karten und/oder beispielsweise auch die Anzahl der weiteren normierten B₁-Karten wenigstens der Anzahl von Sendekanälen, die zur Erzeugung des bestimmten Hochfrequenzfeldes genutzt werden. Somit ist es beispielsweise möglich, für jeden Sendekanal eine zugeordnete normierte B₁-Karte zu erzeugen, sodass es nicht notwendig ist, für einen bestimmten Sendekanal noch zusätzliche quantitative B₁-Karten zu erfassen.
Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass wenigstens eine relative B₁-Karte unter Nutzung einer Kombination mehrerer Sendekanäle des Magnetresonanzbildgebungssystems erzeugt wird. Besonders bevorzugt werden in einer Weiterbildung des Verfahrens alle relativen B₁-Karten der Anzahl von relativen B₁-Karten unter Nutzung einer Kombination mehrerer Sendekanäle des Magnetresonanzbildgebungssystems erzeugt. Das heißt, in allen relativen B₁-Karten ist eine Information umfasst, welche die Feldverteilung als Kombination des Sendefeldes (Hochfrequenzfeldes) mehrerer Sendekanäle wiedergibt. Somit kann insbesondere ein großer Teil des Field of View des Magnetresonanzbildgebungssystems bzw. des Messraums bei jeder der erzeugten B₁-Karten mit einer Hochfrequenzfeldinformation beschrieben werden, und mögliche Abschirmungseffekte („B₁-Shimming”) können dabei erkannt werden.
In einer Weiterbildung des Verfahrens werden die erste quantitative B₁-Karte und/oder die weitere, zweite quantitative B₁-Karte unter Nutzung einer Kombination mehrerer Sendekanäle des Magnetresonanzbildgebungssystems erzeugt. Besonders vorteilhaft ist dies, wenn zumindest zwei Sendekanäle einer Kombination der Sendekanäle, die zur Erzeugung der quantitativen B₁-Karte genutzt werden, in einer Kombination von Sendekanälen enthalten ist, die auch zur Erzeugung wenigstens einer der relativen B₁-Karten genutzt wird. Dabei kann bevorzugt die Kombination von Sendekanälen, die zur Erzeugung der quantitativen B₁-Karte genutzt wird, genau der Kombination von Sendekanälen entsprechen, die zur Erzeugung wenigstens einer der relativen B₁-Karten genutzt wird.
Somit ist es insbesondere möglich, bei Kenntnis der Linearkombination von Sendekanälen eine exakte Rückrechnung mit Hilfe einer einzigen quantitativen B₁-Karte durchzuführen und dabei eine Anzahl von normierten B₁-Karten zu erzeugen, die genau der Anzahl der Sendekanäle entspricht, die zur Erzeugung eines Magnetresonanzabbilds genutzt werden.
Besonders vorteilhaft kann zur Erstellung der quantitativen B₁-Karte ein vorgegebenes Qualitätskriterium verwendet oder vorgegeben werden, um die quantitative B₁-Karte zu bestimmen. Beispielsweise ist es – wie schon zur Erstellung der relativen B₁-Karten erläutert – möglich, dass die Ortsauflösung und/oder der Messfehler von Hochfrequenzfeldwerten (bzw. Hochfrequenzfeld-Messwerten) für bestimmte Ansteuersequenzen bzw. einen bestimmten Typ von Ansteuersequenzen weniger exakt benötigt wird als für andere bzw. einen anderen Typ. Dies kann in dem vorgegebenen Qualitätskriterium berücksichtigt werden. Das heißt, das vorgegebene Qualitätskriterium kann beispielsweise eine Ortsauflösung der quantitativen B₁-Karte und/oder ein Messfehler, d. h. insbesondere ein anteiliger, bevorzugt prozentualer Messfehler, bei der Bestimmung der quantitativen B₁-Karte sein. Die relativen B₁-Karten übertreffen bevorzugt das vorgegebene Qualitätskriterium, das für die quantitativen B₁-Karte verwendet wird. D. h., bei der Erstellung der relativen B₁-Karten kann wie erwähnt ein Qualitätskriterium vorgegeben sein oder beispielsweise aus vorhandenen relativen B₁-Karten ermittelt bzw. abgeleitet werden. Übertreffen die relativen B₁-Karten das Qualitätskriterium der quantitativen B₁-Karten, so können in jedem Fall normierte B₁-Karten erzeugt werden, die dem durch die quantitativen B₁-Karten vorgegebenen Qualitätskriterium entsprechen. Sowohl für die relativen B₁-Karten als auch für die quantitativen B₁-Karten kann die Vorgabe des Qualitätskriteriums insbesondere dadurch erfolgen, dass Hochfrequenzfeld-Messwerte analysiert werden und daraus das Qualitätskriterium, beispielsweise in Form einer Ortsauflösung und/oder in Form eines Messfehlers, abgeleitet wird.
Um insbesondere sicherzustellen, dass die normierten B₁-Karten auch dem, insbesondere durch die quantitativen B₁-Karten, vorgegebenen Qualitätskriterium entsprechen, kann in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Vergleich eines Qualitätskriteriums von relativen B₁-Karten mit einem Qualitätskriterium für quantitative B₁-Karten erfolgen. Dieser Vergleich kann insbesondere ein Vergleich der Ortsauflösungen und/oder von Messfehlern sein. Dabei kann überprüft werden, ob die Ortsauflösung einer bzw. aller der relativen B₁-Karten die Ortsauflösung der quantitativen B₁-Karte erreicht oder überschreitet und/oder ein insbesondere anteiliger prozentualer Messfehler einer bzw. aller der relativen B₁-Karten einen insbesondere anteiligen prozentualen Messfehler der quantitativen B₁-Karte erreicht bzw. überschreitet.
Ist die Ortsauflösung der quantitativen B₁-Karte beispielsweise geringer als oder gleich der Ortsauflösung der relativen B₁-Karten, so können in jedem Fall normierte B₁-Karten mit der Ortsauflösung der quantitativen B₁-Karte erstellt werden. D. h. die erstellten normierten B₁-Karten genügen dem durch die quantitative B₁-Karte hinsichtlich der Ortsauflösung vorgegebenen Qualitätskriterium. Ebenso könnte die quantitative B₁-Karte beispielsweise hinsichtlich des Messfehlers der zugrundeliegenden Messdaten analysiert werden und in analoger Weise sichergestellt werden, dass die erstellten normierten B₁-Karten dem durch die quantitative B₁-Karte hinsichtlich des Messfehlers vorgegebenen Qualitätskriterium genügen.
Wird insbesondere bei dem Vergleich festgestellt, dass es nicht möglich ist, normierte B₁-Karten zu erstellen, die dem für die quantitative B₁-Karte vorgegebenen Qualitätskriterium genügen, so kann in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung einer Ansteuersequenz auf Basis des Vergleichs der Schritte 1a) bis 1c, d. h. insbesondere das Aussenden eines ersten Hochfrequenzfeldes unter Nutzung eines Sendekanals, die Erfassung von Hochfrequenzfeldmesswerten für das ausgesandte Hochfrequenzfeld, und die Erstellung einer relativen B₁-Karte auf Basis der ersten Hochfrequenzfeldmesswerte wiederholt werden, um dieses dann gemäß dem Schritt 1h) des erfindungsgemäßen Verfahrens zu speichern und zur späteren Nutzung, d. h. zum mehrmaligen Abruf aus dem Speichermodul, zur Verfügung zu stellen. Nachfolgend können dann die normierten B1-Karten gemäß Schritt 2c) oder 2g) ermittelt werden, und zur Ermittlung einer Ansteuersequenz gemäß Schritt 2d) oder 2h) genutzt werden.
Das heißt, insbesondere wenn die Ortsauflösung einer der relativen B₁-Karten die Ortsauflösung der quantitativen B₁-Karte unterschreitet und/oder ein anteiliger prozentualer Messfehler einer der relativen B₁-Karten einen anteiligen prozentualen Messfehler der quantitative B₁-Karte überschreitet, kann eine Wiederholung der Erfassung der relativen B₁-Karten (gemäß Schritt 1a) durchgeführt werden. Zur Wiederholung der Erfassung der relativen B₁-Karten kann eine Ansteuersequenz verwendet werden, welche das vorgegebene Qualitätskriterium für die quantitative B1-Karte berücksichtigt, sodass die erzeugten relativen B₁-Karten das (für die quantitative und/oder relative B₁-Karte) vorgegebene Qualitätskriterium erfüllen. Dabei kann ein schelles gradientenechobasiertes Verfahren bzw. eine schelle gradientenechobasierte Ansteuersequenz verwendet werden. Das B₁-Karten-Ermittlungssystem, welches zur Ermittlung von normierten B₁-Karten dient, kann ein B₁-Karten-Erzeugungsmodul umfassen, welches zur Erzeugung von relativen B₁-Karten auf Basis von Hochfrequenzfeldmesswerten ausgebildet ist. Das B₁-Karten-Erzeugungsmodul ist insbesondere mit dem Speichermodul zur Speicherung der erzeugten relativen B₁-Karten verbunden, so dass diese zur späteren Nutzung aus dem Speichermodul abgerufen werden können.
Bevorzugt kann das B₁-Karten-Ermittlungssystem auch eine Qualitätskriteriums-Schnittstelle zur Vorgabe des erwähnten Qualitätskriteriums für quantitative B₁-Karten umfassen, so dass beispielsweise für die Ansteuersequenz normierte B₁-Karten erzeugt werden können, die einem anderen Qualitätskriterium als die quantitative B₁-Karte und/oder die relative B₁-Karte genügen.
Dieses Qualitätskriterium kann dann in einer B₁-Karten-Analyseeinrichtung genutzt werden, die in dem B₁-Karten-Ermittlungssystem umfasst ist. Die B₁-Karten-Analyseeinrichtung ist zum Vergleich der Qualität von relativen B₁-Karten und quantitativen B₁-Karten basierend auf dem Qualitätskriterium ausgebildet, und bevorzugt dazu ausgebildet, auf Basis des Vergleichs die Erzeugung von weiteren relativen B₁-Karten auszulösen, d. h. insbesondere die Erfassung von Hochfrequenzfeldmesswerten. Dazu kann die B₁-Karten-Analyseeinrichtung eine Triggerschnittstelle zur Aussendung eines Triggersignals umfassen, welches die Erfassung von Hochfrequenzmesswerten zur Bestimmung von quantitativen und/oder relativen B₁-Karten auslöst. Wie erwähnt, kann somit in dem B₁-Karten-Framework sichergestellt werden, dass die erzeugten normierten B₁-Karten einem vorgegebenen Qualitätskriterium genügen und zur Ermittlung einer Ansteuersequenz verwendet werden können.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugsziffern versehen. Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Magnetresonanzbildgebungssystems,
2 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Ermittlung von Feldverteilungskarten,
3 ein Ausführungsbeispiel für die Nutzung einer Kombination von Sendekanälen eines Magnetresonanzbildgebungssystems zur Ermittlung von Feldverteilungskarten,
4 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung einer Ansteuersequenz.
In 1 ist grob schematisch eine erfindungsgemäße Magnetresonanzanlage 1 dargestellt. Sie umfasst zum einen den eigentlichen Magnetresonanzscanner 2 mit einem darin befindlichen Messraum 8 bzw. Patiententunnel. Eine Liege 7 ist in diesen Patiententunnel 8 hineinfahrbar, so dass ein darauf liegendes Untersuchungsobjekt O (Patient/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 Gradientenspulen, 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 kann z. B. in Form einer so genannten Birdcage-Antenne eine Anzahl N von einzelnen Antennenstäben aufweisen, die als einzelne Sendekanäle S₁, ..., S_N separat von einer Steuereinrichtung 10 ansteuerbar sind, d. h. es handelt sich bei dem Magnetresonanztomographiesystem 1 um ein pTX-fähiges System. Es wird aber ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch an klassischen Magnetresonanztomographiegeräten mit nur einem Sendekanal anwendbar ist.
Bei der Steuereinrichtung 10 kann es sich um einen Steuerrechner handeln, der auch aus einer Vielzahl von – gegebenenfalls auch räumlich getrennten und über geeignete Bussysteme bzw. Kabel oder dergleichen untereinander verbundenen – Einzelrechnern bestehen kann. Über eine Terminalschnittstelle 17 ist diese Steuereinrichtung 10 mit einem Terminal 20 verbunden, über das ein Bediener die gesamte Anlage 1 ansteuern kann. Im vorliegenden Fall weist dieses Terminal 20 einen Rechner 21 mit Tastatur 28, einem oder mehreren Bildschirmen 27 sowie weiteren Eingabegeräten wie beispielsweise Maus oder dergleichen auf, 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. in diesem Fall auf die einzeln ansteuerbaren Antennenstäbe der Bodycoil 5, Hochfrequenzpulse aufzugeben. über die Sende-/Empfangseinheit 12 können auch Magnetresonanzsignale empfangen werden. In diesem Ausführungsbeispiel geschieht dies aber mit Hilfe der Lokalspulen 6. Die mit diesen Lokalspulen 6 empfangenen Rohdaten RD werden von einer HF-Empfangseinheit 13 ausgelesen und verarbeitet. Die hiervon oder von der Ganzkörperspule 5 mittels der HF-Sende-/Empfangseinheit 12 empfangenen Magnetresonanzsignale werden als Rohdaten RD an eine Rekonstruktionseinheit 14 übergeben, die daraus die Bilddaten BD rekonstruiert und diese in einem Speicher 16 hinterlegt und/oder über die Schnittstelle 17 an das Terminal 20 übergibt, so dass der Bediener sie betrachten kann. Die Bilddaten BD können auch über ein Netzwerk NW an anderen Stellen gespeichert und/oder angezeigt und ausgewertet werden. Sofern die Lokalspulen 6 eine geeignete Umschalteinheit aufweisen, können auch diese an eine HF-Sende-/Empfangseinheit 12 angeschlossen sein, um die Lokalspulen auch zum Senden insbesondere im pTX-Betrieb zu verwenden.
Die Gradientensteuerung 11, die HF-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 MP 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 MP an die Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit 12 und den Gradienten-Pulszug GP an die Gradienten-Steuereinheit 11, gemäß einem vorgegebenen Steuerprotokoll P vor. In diesem Steuerprotokoll P sind alle Steuerdaten hinterlegt, die während einer Messung eingestellt werden müssen.
Üblicherweise ist in einem Speicher 16 eine Vielzahl von Steuerprotokollen P für verschiedene Messungen hinterlegt. Diese können über das Terminal 20 vom Bediener ausgewählt und gegebenenfalls variiert werden, um dann ein passendes Steuerprotokoll P für die aktuell gewünschte Messung zur Verfügung zu haben, mit dem die Messsteuereinheit 15 arbeiten kann. Im Übrigen kann der Bediener auch über ein Netzwerk NW Steuerprotokolle, beispielsweise vom Hersteller des Magnetresonanzsystems, abrufen und diese dann gegebenenfalls modifizieren und nutzen.
Der grundlegende Ablauf einer solchen Magnetresonanzmessung und die genannten Komponenten zur Ansteuerung sind dem Fachmann aber bekannt, so dass sie hier im Detail nicht weiter besprochen werden. Im Übrigen kann ein solcher Magnetresonanzscanner 2 sowie die zugehörige Steuereinrichtung noch eine Vielzahl weiterer Komponenten aufweisen, die hier ebenfalls nicht im Detail erläutert werden. Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Magnetresonanzscanner 2 auch anders aufgebaut sein kann, beispielsweise mit einem seitlich offenen Patientenraum, und dass im Prinzip die Hochfrequenz-Ganzkörperspule nicht als Birdcage-Antenne aufgebaut sein muss.
In 1 ist hier außerdem eine erfindungsgemäße Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 schematisch dargestellt, die zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz AS dient. Diese Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz AS enthält u. a. für eine bestimmte Messung eine Pulssequenz mit einem Gradienten-Pulszug GP, um eine bestimmte Trajektorie im k-Raum zu durchlaufen, sowie einen dazu koordinierten Hochfrequenz-Pulszug, hier einen Mehrkanal-Pulszug MP, zur Ansteuerung der einzelnen Sendekanäle S₁, ..., S_N. Die Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz AS wird im vorliegenden Fall auf Basis von im Messprotokoll P vorgegebenen Parametern PD erstellt.
Die Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 ist hier als Teil des Terminals 20 dargestellt und kann in Form von Softwarekomponenten auf dem Rechner 21 dieses Terminals 20 realisiert sein. Prinzipiell kann die Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 aber auch als Teil der Steuereinrichtung 10 selbst oder auf einem separaten Rechensystem realisiert sein. Die fertigen Ansteuersequenzen AS werden, gegebenenfalls auch im Rahmen eines kompletten Steuerprotokolls P, über ein Netzwerk NW an das Magnetresonanzsystem 1 übermittelt. Die Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 kann in einem bevorzugten Fall auch während einer Messsitzung, d. h. im Verlauf einer Untersuchung eines Patienten, eine aktuelle neue Steuersequenz auf Basis von aktuellen Ausgangsbedingungen ermitteln.
Die aktuellen B₁-Karten, die wie nachfolgend erläutert in der Berechnung der optimalen HF-Pulszüge für die Anregung benötigt werden, werden zumindest vor Beginn der eigentlichen Messung für mehrere Schichten SL innerhalb eines Sichtbereichs 9 (FoV = Field of View) innerhalb des Untersuchungsobjekts O erzeugt, von denen auch Magnetresonanzaufnahmen erzeugt werden sollen. Insgesamt werden bei den Verfahren zur Ermittlung einer Ansteuersequenz AS hierzu für jede Schicht SL mehrere B₁-Karten, nämlich wenigstens so viele, wie es der Anzahl der genutzten Sendekanäle N entspricht, benötigt. Werden z. B. insgesamt B₁-Karten für 40 Schichten in einem System mit genutzten 10 Sendekanälen benötigt, so müssen also insgesamt wenigstens 400 B₁-Karten ermittelt werden. Dies ist zeitaufwändig und sollte daher so effizient wie möglich durchgeführt werden.
Die Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 weist hier eine Eingangsschnittstelle 23 auf. Über diese Eingangsschnittstelle 23 erhält die Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 Parameter PD zur Ermittlung einer Ansteuersequenz AS. Die Parameter PD umfassen u. a. eine Ziel-Magnetisierung, die vorgibt, wie die Flipwinkelverteilung bei der gewünschten Messung sein sollte, eine k-Raum-Trajektorie oder einen k-Raum-Trajektorientyp sowie gegebenenfalls noch weitere Eingangsparameter, die teilweise später noch im Zusammenhang mit 4 näher erläutert werden. Über diese Eingangsschnittstelle 23 kann die Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 auch Hochfrequenzfeld-Messwerte HF übernehmen und/oder relative B₁-Karten BR₁, ..., BR_N.
Die Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 umfasst weiterhin eine HF-Puls-Ermittlungseinheit 24, die insbesondere als sogenannte „Optimierungseinheit” arbeitet. Diese ermittelt auf Basis der genannten Eingangsdaten mit einem geeigneten Optimierungsverfahren einen Hochfrequenz-Pulszug MP.
Außerdem umfasst die Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 hier auch ein B₁-Karten-Ermittlungssystem 30. Das B₁-Karten-Ermittlungssystem 30 weist eine Eingangs-Schnittstelle 36 auf, mit der Hochfrequenzfeld-Messwerte HF übernommen werden können.
Außerdem weist das B₁-Karten-Ermittlungssystem 30 ein B₁-Karten-Ermittlungsmodul 31, ein B₁-Karten-Erzeugungsmodul 34, ein Speichermodul 32, ein B₁-Karten-Normierungsmodul 33 und ein B₁-Karten-Analysemodul 35 auf.
Mit Hilfe des B₁-Karten-Normierungsmoduls 33 wird in der noch nachfolgend beschriebenen Weise auf Basis der Hochfrequenzfeld-Messwerte HF eine Anzahl von normierten B₁-Karten BN₁, ..., BN_N ermittelt. Über eine nicht dargestellte Ausgangs-Schnittstellenanordnung können diese normierten B₁-Karten BN₁, ..., BN_N als Eingangsdaten an die HF-Puls-Ermittlungseinheit 24 (d. h. die Optimierungseinheit) übergeben werden, so dass diese dann mit den normierten B₁-Karten BN₁, ..., BN_N arbeiten kann, um den optimalen Hochfrequenz-Pulszug MP zu ermitteln.
Die normierten B₁-Karten BN₁, ..., BN_N werden dabei mit einem erfindungsgemäßen „B1-Karten-Framework” erstellt, welches die Möglichkeit gibt, eine Anzahl von relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N in dem Speichermodul 32 zu speichern und abzurufen und an das B₁-Karten-Normierungsmodul 32 zu übergeben. Die gespeicherten relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N sind insbesondere vorab für die aktuelle Untersuchungsumgebung und das aktuelle Untersuchungsobjekt insbesondere für jede Schicht SL ermittelt worden; die Details zur erstmaligen Ermittlung von relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N (d. h. eines ersten relativen B₁-Kartensatzes) werden nachfolgend genauer dargelegt.
Das B₁-Karten-Normierungsmodul 33 erzeugt erste normierte B₁-Karten BN₁, ..., BN_N unter Nutzung der aus dem Speichermodul 32 abgerufenen relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N mit Hilfe einer ersten quantitativen B₁-Karte BQ, die auf Basis der Hochfrequenzfeld-Messwerte HF durch das B₁-Karten-Ermittlungsmodul 31 ermittelt wird. Die Anzahl der abgerufenen ersten relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N entspricht dabei der Anzahl der Sendekanäle N des Magnetresonanzbildgebungssystems 1 und ist für eine spezifische Schicht SL des Untersuchungsobjekts für ein spezifisches Bildvolumen erstellt. Ein Möglichkeit zur Ermittlung von normierten B₁-Karten BN₁, ..., BN_N auf Basis von relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N und quantitativen B₁-Karten ist beispielsweise in dem Konferenzbeitrag von J.-P. van de Moortele, ISMRM 2007, 1676 beschrieben, wo beispielsweise erläutert wird, wie Magnituden und Phaseninformationen der B₁-Verteilung aus relativen und quantitativen B₁-Karten ermittelt werden.
Die ersten normierten B₁-Karten BN₁, ..., BN_N werden nachfolgend an die HF-Puls-Ermittlungseinheit 24 zur Ermittlung eines Hochfrequenzpulszuges MP für eine erste Ansteuersequenz AS, über eine nicht dargestellte Schnittstelle übergeben. Die erste Ansteuersequenz ist beispielsweise eine Turbo-Spinecho-(TSE) oder Turboflash-basierte Sequenz (TFL) und kann daher als einem ersten Typ von Ansteuersequenz AS zugehörig angesehen werden.
Nach Ermittlung der ersten Ansteuersequenz AS kann diese über eine Ausgabe-Schnittstellenanordnung 25 von der Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 wieder ausgegeben werden.
Soll im Laufe einer Messsitzung die Ansteuersequenz AS aktualisiert werden, kann auch dies im Steuerprotokoll P hinterlegt sein, so dass automatisch von der Steuereinrichtung 10 zu den geeigneten Zeitpunkten eine neue Ansteuersequenz AS in der erfindungsgemäßen Weise ermittelt oder z. B. vom Terminal 20 oder einem anderen Rechner angefordert wird.
Um beispielsweise eine zweite Ansteuersequenz AS, die insbesondere einem zweiten Typ von Ansteuersequenz AS zugehörig ist, zu erzeugen, können zweite normierte B₁-Karten BN₁, ..., BN_N benötigt werden. Der zweite Typ von Ansteuersequenz könnte in diesem Fall eine Spinecho(SE)- oder Turboflash(TFL)-basierte Sequenz sein. Dazu werden für das selbe Bildvolumen, bzw. für die gleiche Schicht SL zweite normierte B₁-Karten BN₁, ..., BN_N benötigt, die beispielsweise eine gegenüber den ersten normierten B₁-Karten BN₁, ..., BN_N abweichende Ortsauflösung und/oder abweichende Messgenauigkeit, also einen größeren oder geringeren Messfehler, aufweisen. Das heißt, die zweiten normierten B₁-Karten BN₁, ..., BN_N sollen dann eine andere Qualität als die ersten normierten B₁-Karten BN₁, ..., BN_N aufweisen, sie genügen einem anderen Qualitätskriterium QC als die ersten normierten B₁-Karten BN₁, ..., BN_N.
Mit Hilfe des „B₁-Karten-Frameworks” gelingt es, sicherzustellen, dass die normierten B₁-Karten BN₁, ..., BN_N jeweils einem für eine Ansteuersequenz AS vorgegebenen Qualitätskriterium QC genügen.
Das B₁-Karten-Ermittlungsmodul 31 ist dazu ausgebildet, quantitative B₁-Karten BQ gemäß einem vorgegebenen Qualitätskriterium QC auf Basis der Hochfrequenzfeld-Messwerte HF zu ermitteln.
Dazu werden die an das B₁-Karten-Ermittlungsmodul 31 übergebenen Hochfrequenzfeld-Messwerte HF in diesem Ausführungsbeispiel parallel an eine Qualitätskriteriums-Schnittstelle 37 übermittelt, die dazu ausgebildet ist, auf Basis der Hochfrequenzfeld-Messwerte HF ein Qualitätskriterium QC für normierte B₁-Karten BN₁, ..., BN_N, d. h. deren damit vorbestimmte, gewünschte Qualität zu ermitteln. Wie erwähnt, kann es sich bei dem Qualitätskriterium QC um eine gewünschte Ortsauflösung und/oder einen gewünschten maximalen Messfehler handeln.
Es ist auch denkbar, dass an die Qualitätskriteriums-Schnittstelle 37 ein Qualitätskriterium QC direkt übermittelt wird, welches beispielsweise durch Benutzervorgaben, insbesondere mit Hilfe des Terminals 20, erstellt bzw. vorgegeben werden kann. In diesem Fall kann die Ermittlung eines Qualitätskriteriums QC anhand der Hochfrequenzfeldmesswerte HF auch entfallen und die vorgegebenen Qualitätskriterien QC von der Qualität der Hochfrequenzfeld-Messwerte HF abweichen.
Die Qualitätskriteriums-Schnittstelle 37 kann optional mit dem B₁-Karten-Ermittlungsmodul 31 verbunden sein, oder (nicht darstellt) in das B₁-Karten-Ermittlungsmodul 31 integriert sein.
Beispielsweise kann eine gewünschte Ortsauflösung geringer sein als die Ortsauflösung der Hochfrequenzfeld-Messwerte HF, oder ein erlaubter maximaler Messfehler größer als ein maximaler Messfehler der Hochfrequenzfeld-Messwerte HF.
Zur Ermittlung der zweiten normierten B₁-Karten BN₁, ..., BN_N wird dann eine zweite quantitative B₁-Karte BQ durch das B₁-Karten-Ermittlungsmodul 31 erstellt. Diese wird dann an das B₁-Karten-Analysemodul 35 und nachfolgend an das B₁-Karten-Normierungsmodul 33 übergeben. Dieses ermittelt auf Basis von erneut aus dem Speichermodul 32 abgerufenen ersten relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N zweite normierte B₁-Karten BN₁, ..., BN_N, die nachfolgend an das B₁-Karten-Erzeugungsmodul 24 zur Erzeugung einer zweiten Ansteuersequenz, d. h. beispielsweise einer anderen Flipwinkelverteilung, übergeben werden.
Das B₁-Karten-Analysemodul 35 ruft zuvor die ersten relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N ebenfalls aus dem Speichermodul 32 ab, um daraus ein Qualitätskriterium QC zu ermitteln, welchem die relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N genügen. Ferner vergleicht das B₁-Karten-Analysemodul 35 das ermittelte Qualitätskriterium mit dem gewünschten Qualitätskriterium QC, welches vor der Qualitätskriteriums-Schnittstelle 37 an das B₁-Karten-Analysemodul 35 übergeben wird.
Es ist auch denkbar, dass an das B₁-Karten-Analysemodul 35 aus dem Speichermodul 32 ein Qualitätskriterium QC übermittelt wird, welchem die dort gespeicherten relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N genügen. In diesem Fall kann die Ermittlung eines Qualitätskriteriums QC für die relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N durch das B₁-Karten-Analysemodul 35 entfallen.
Fällt der Vergleich so aus, dass die relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N dem gewünschten Qualitätskriterium QC genügen, so können die relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N und die quantitative B₁-Karte BQ zur Ermittlung der normierten B₁-Karten BN₁, ..., BN_N so genutzt werden, dass diese dem gewünschten Qualitätskriterium QC entsprechen. Das B₁-Karten-Normierungsmodul 33 ist also so ausgebildet, dass es das gewünschte Qualitätskriterium QC berücksichtigt.
Fällt der Vergleich hingegen so aus, dass die relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N und/oder die quantitative B₁-Karte dem gewünschten Qualitätskriterium QC nicht genügen, bedeutet dies, dass auf Basis der in dem Speichermodul 32 vorhandenen relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N und/oder der quantitativen B₁-Karte keine normierten B₁-Karten BN₁, ..., BN_N erstellt werden können, die dem gewünschten Qualitätskriterium QC entsprechen.
In diesem Fall müssen passende quantitative B₁-Karten BQ und/oder passende relative B₁-Karten BR₁, ..., BR_N erstellt werden. Sind – wie dies beispielsweise vor dem ersten Abrufen der relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N aus dem Speichermodul 32 der Fall sein kann, noch keine für die Ansteuersequenz AS bzw. für die vorgegebene Magnetisierung passenden relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N in dem Speichermodul 32 hinterlegt, sendet das B₁-Karten-Analysemodul 35 ein Triggersignal RT zum Auslösen einer Messung von Hochfrequenzfeld-Messwerten HF an eine Auslöseschnittstelle 38. Diese kann beispielsweise mit einer Ausgabeschnittstelle 25 verbunden sein, und das Triggersignal RT kann derart beschaffen sein, dass eine passende Ansteuersequenz AS zur Erzeugung von Hochfrequenzfeld-Messwerten HF aus der Speichereinrichtung 16 ausgewählt wird, welche dem gewünschten Qualitätskriterium QC genügen. Dafür geeignete Ansteuersequenzen AS können beispielsweise im Rahmen der Werkskonfiguration des Magnetresonanzbildgebungssystems in der Speichereinrichtung 16 hinterlegt sein. Zur erstmaligen Erzeugung der relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N kann eine Standardauflösung und/oder ein Standardmessfehler als Qualitätskriterium QC vorgegeben werden, die bzw. der anhand einer Serie bzw. einer Reihe von zu ermittelnden Ansteuersequenzen AS festgelegt wird.
Die auf Basis einer passenden (Werks-)Ansteuersequenz AS erzeugten Hochfrequenzfeld-Messwerte HF werden mit Hilfe der Eingangsschnittstelle 36 an das B₁-Karten-Erzeugungsmodul 34 übermittelt, welches auf Basis der Hochfrequenzfeld-Messwerte HF wenigstens eine relative B₁-Karte BR ermittelt. Die Ermittlung passender relativer B₁-Karten BR kann dabei solange fortgesetzt werden, bis die für eine durchzuführende Untersuchung notwendige Anzahl an unterschiedlichen relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N zur Verfügung steht. Die notwendige Anzahl entspricht dabei bevorzugt wenigstens der Anzahl der zur Ermittlung der Ansteuersequenz notwendigen normierten B₁-Karten BN₁, ..., BN_N _. Das B₁-Karten-Erzeugungsmodul 34 transferiert diese an das Speichermodul 32. Eine detaillierte Erläuterung eines Verfahrens zur Ermittlung der Anzahl an notwendigen relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N (d. h. eines relativen B₁-Kartensatzes) wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 und 3 gegeben.
2 zeigt ein Verfahren zur Ermittlung von normierten B₁-Karten in zweistufiger Art und Weise. In einer ersten Stufe 2.I werden in einer Messung MR Hochfrequenzfeld-Messwerte HFR ermittelt, die zur Erzeugung von relativen B₁-Karten genutzt werden können. Wie erwähnt, könnten passende Ansteuersequenzen Teil der Werkseinstellung des Magnetresonanzbildgebungssystems sein. Auf Basis der Hochfrequenzfeld-Messwerte HFR wird in der ersten Stufe 2.I in einem ersten Schritt 2.Ia eine Anzahl von relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N ermittelt. Diese relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N werden nachfolgend in einem weiteren Schritt 2.Ib in dem Speichermodul gespeichert. Soll nun für eine erste Ansteuersequenz ein erster Hochfrequenzpulszug ermittelt werden, der beispielsweise zur Ermittlung von Magnetresonanzmessdaten in einer bestimmten Schicht des Untersuchungsobjekts dient, so werden in einer Messung M1 weitere Hochfrequenzfeld-Messwerte HFM1 ermittelt, die zur Ermittlung einer quantitativen B₁-Karte geeignet sind.
In einer zweiten Stufe 2.II des Verfahrens wird in einem anfänglichen Schritt 2.IIa auf Basis der Hochfrequenzfeld-Messwerte HFM1 eine quantitative B₁-Karte BQ1 ermittelt.
In einem optionalen nachfolgenden Schritt 2.IIb können die in dem Speichermodul vorhandenen relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N daraufhin untersucht werden, ob sie einem Qualitätskriterium QC genügen, das beispielsweise bezüglich der quantitativen B₁-Karte BQ1 vorgegeben oder aus der quantitativen B₁-Karte BQ1 ableitbar ist bzw. durch einen Benutzer vorgegeben wird.
In einem weiteren Schritt 2.IIc wird, bevorzugt im Fall eines positiven Vergleichs (d. h. dass die relativen B₁-Karten BR₁, BR_N wenigstens einem Qualitätskriterium QC der quantitativen B₁-Karte – bevorzugt allen vorgegebenen Qualitätskriterien – genügen), anhand der gespeicherten relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N und der ersten quantitativen B₁-Karte BQ1 eine Anzahl von (ersten) normierten B₁-Karten BN₁, ..., BN_N in Abhängigkeit von den Hochfrequenzfeld-Messwerten M1 erzeugt. Diese Abhängigkeit ist durch die erste quantitative B₁-Karte BQ1 vorgegeben und bestimmt. Wie erwähnt, kann die Erzeugung der normierten B₁-Karten BN₁, ..., BN_N mit Hilfe der quantitativen B₁-Karte BQ1 und der relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N _, beispielsweise wie in dem Konferenzbeitrag von v. d. Moortele et al., Proceedings ISMRM 2007, S. 1676 beschrieben erfolgen.
Dabei sind die gespeicherten relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N bevorzugt in einem sogenannten „low flip angle regime”, d. h. mit einem Flipwinkel bzw. einer Magnetsierungsauslenkung von weniger als 10° gegenüber der Grundmagnetfeld-Richtung, erstellt. Das bedeutet insbesondere, dass sie bei weitem schneller als quantitative B₁-Karten BQ1 gemessen werden können.
Weiterhin kann die Flipwinkelverteilung, die mit Hilfe mehrerer gleichzeitig genutzter Sendekanäle erzeugt wird, als lineare Überlagerung der jeweiligen durch eine einzelne Sendespule erzeugten Sendefeldstärke bzw. Magnetisierung funktional beschrieben werden. Dies kann wie nachfolgend bezüglich 3 beschrieben wird, vorteilhaft genutzt werden, um das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung der normierten B₁-Karten BN₁, ..., BN_N weiter zu beschleunigen.
Jede der erzeugten relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N besteht in dem Ausführungsbeispiel aus zwei Teilkarten, wobei eine der Teilkarten jeweils Phaseninformationen beinhaltet und die andere der Teilkarten eine Magnitudeninformation. Die beiden Teilkarten werden zumeist in unterschiedlichen Messungen getrennt voneinander erzeugt.
Die so erzeugten ersten normierten B₁-Karten BN₁, ..., BN_N können, wie bezüglich 1 bereits erläutert, zur Erzeugung eines Hochfrequenzfeldpulszuges verwendet werden.
Soll beispielsweise eine andere, weitere Messsequenz verwendet werden, d. h. beispielsweise eine gegenüber der ersten Ansteuersequenz andere Magnetisierung in der gleichen Schicht des Untersuchungsobjekts erzeugt werden, so können dazu in einer weiteren Messung M2 weitere Hochfrequenzfeld-Messwerte HFM2 erzeugt werden. Diese werden wie nachfolgend beschrieben, zur Erzeugung von zweiten normierten B₁-Karten BN₁, ..., BN_N verwendet.
Dazu wird in der zweiten Stufe 2.II des Verfahrens auf Basis der Hochfrequenzfeld-Messwerte HFM2 in dem Schritt 2.IIa wiederum eine quantitative B₁-Karte BQ2, d. h. in diesem Fall eine zweite quantitative B₁-Karte, erzeugt. In dem wie erwähnt optionalen Schritt 2.IIb kann wiederum überprüft werden, ob die in dem Speichermodul vorhandenen relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N dem Qualitätskriterium der zweiten quantitativen B₁-Karte BQ2 genügen. Ist dies der Fall, werden sowohl die relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N als auch die zweite quantitative B₁-Karte BQ2 dazu genutzt, um eine Anzahl von zweiten normierten B₁-Karten BN₁, ..., BN_N auf Basis der Hochfrequenzfeld-Messwerte HFM2 wie beschrieben zu erzeugen.
Der Vollständigkeit halber sei an dieser Stelle erwähnt, dass im Falle eines negativen Vergleichs im Schritt 2.IIb, – wenn also die gespeicherten relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N dem vorgegebenen Qualitätskriterium nicht genügen, – wie bezüglich 1 bereits beschrieben, eine Messung MR zur Erzeugung von Hochfrequenzfeld-Messwerten HFR ausgelöst werden kann, die dann zur Erstellung von geeigneten relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N verwendet werden können.
Ein geeignetes Verfahren zur Erzeugung von relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR_N ist beispielsweise in 3 dargestellt.
Dabei können zur Erzeugung von Hochfrequenzfeld-Messdaten, in 2 beispielsweise der Hochfrequenzfeld-Messdaten HFR, die zur Ermittlung von relativen B₁-Karten geeignet sind, verschiedene Kombinationen von Sendekanälen des Magnetresonanzbildgebungssystems genutzt werden. Im dargestellten exemplarischen Fall weist das Magnetresonanzbildgebungssystem vier Sendekanäle auf, d. h. N = 4. Diese sollen alle in Kombination zur Erzeugung einer Zielmagnetisierung in einer ersten Ansteuersequenz genutzt werden. Für ein Optimierungsverfahren muss daher für eine Schicht bzw. ein Bildvolumen wenigstens eine Anzahl von vier quantitativen B₁-Karten erzeugt werden. Erfindungsgemäß wird dies durch die Erstellung von normierten B₁-Karten durchgeführt. Zur Erstellung von vier normierten B₁-Karten müssen im vorliegenden Fall wenigstens vier relative B₁-Karten BR₁, BR₂, BR₃, BR₄ von dem Speichermodul zur Verfügung gestellt werden. D. h. das B₁-Karten-Erzeugungsmodul 34 muss auf Basis der Hochfrequenzfeldmessdaten wenigstens vier relative B₁-Karten BR₁, BR₂, BR₃, BR₄ ermitteln, so dass aus diesen die räumliche Sensitivität der Sendekanäle errechnet werden kann. Dazu werden im vorliegenden Fall Hochfrequenzpulse ausgesandt, welche unter Nutzung einer Kombination mehrerer Sendekanäle S₁, S₂, S₃, S₄ des Magnetresonanzbildgebungssystems erzeugt werden. Eine erste Kombination K₁ umfasst aktive Sendekanäle S₁, S₂, S₃. Der weitere Sendekanal S₄ des Magnetresonanzbildgebungssystems 1 ist dabei, wie durch die Strichelung angedeutet ist, inaktiv. Die weiteren Kombinationen K₂, K₃ und K₄ werden dabei jeweils so erstellt, dass ein anderer der Sendekanäle S₁, S₂, S₃, S₄ inaktiv ist, während die verbleibenden Sendekanäle S₁, S₂, S₃, S₄ des Magnetresonanzbildgebungssystems jeweils aktiv genutzt werden. Im Fall der Kombination K₂ sind beispielsweise die Sendekanäle S₁, S₂ und S₄ aktiv, während der Sendekanal S₃ inaktiv ist und im Fall der Kombination K₄ ist beispielsweise der Sendekanal S₁ inaktiv, während die weiteren Kanäle S₂, S₃, S₄ jeweils aktiv geschaltet sind. Das heißt, alle ermittelten Kombinationen enthalten jeweils mehrerer aktive Sendekanäle und einen inaktiven Sendekanal. Jede der Kombinationen führt zur Erstellung einer jeweils zugeordneten relativen B₁-Karte. Für die Kombination K₁ wird beispielsweise eine relative B₁-Karte BR₁ ermittelt, während für die Kombinationen K₂, K₃, K₄ die relativen B₁-Karten BR₂, BR₃, BR₄ ermittelt werden.
Wie bereits bezüglich 2 erläutert, wird der Hochfrequenzpuls so gewählt, dass die räumliche Sensitivität der Sendekanäle jeweils als lineare Überlagerung der Sendeleistung mehrerer Sendekanäle S₁, S₂, S₃, S₄ ermittelt werden kann. Es handelt sich um eine eingangs erwähnte Linearkombination von Sendkanälen S₁, S₂, S₃, S₄. Dies ist beispielsweise in dem erwähnten „low flip angle regime” gegeben. Die Verwendung von mehreren Sendekanälen S₁, S₂, S₃, S₄ zur Erstellung einer B₁-Karte, insbesondere zur Ermittlung der relativen B₁-Karten, bietet den Vorteil, dass große Teile des Messraums, und insbesondere das gesamte Field of View, gleichzeitig mit Sendeleistung belegt werden kann, was beispielsweise nicht bei allen Untersuchungsobjekten bei nur einem aktiven Sende-Antennenelement bzw. einem aktivierten Sendekanal S₁, S₂, S₃, S₄ sichergestellt werden kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante könnte, wie in 3 strichliniert eingezeichnet, beispielsweise anstelle einer der Kombinationen K₁ bis K₄ die Kombination K' verwendet werden, bei der alle Sendekanäle S₁, S₂, S₃, S₄ aktiv sind. Das B₁-Kartenerzeugungsmodul ist damit in der Lage, eine genaue Rückrechnung durchzuführen, welchen Anteil an der räumlichen Sensitivität der jeweilige Sendekanal S₁, S₂, S₃, S₄ hat. Alternativ kann diese Information auch erst durch das B₁-Karten-Normierungsmodul 33 ermittelt werden. Um diese so erstellten relativen B₁-Karten BR₁, BR₂, BR₃, BR₄ in einem Ansteuersequenz-Optierungsverfahren nutzen zu können, ist noch eine genaue Quantifizierung der B₁-Karten, also die Erstellung wenigstens einer quantitativen B₁-Karte notwendig. In dem Ausführungsbeispiel wird lediglich eine einzige quantitative B₁-Karte BQ für eine Schicht ermittelt, die zur Erstellung der vier normierten B₁-Karten genutzt wird. Dies geschieht in dem dargestellten Beispiel mit Hilfe der Kombination von Sendekanälen KQ. Die Kombination KQ umfasst die aktiven Sendekanäle S₁, S₂, S₃, S₄, d. h. alle Sendekanäle des Magnetresonanzbildgebungssystems werden gleichzeitig verwendet. Wird, wie durch die Alternative K' angedeutet, eine der relativen B₁-Karten durch die gleiche Kombination von Sendekanälen ermittelt, die auch zur Ermittlung der quantitativen B₁-Karte verwendet wird, und zwar in der Art, dass für alle Sendekanäle S₁, S₂, S₃, S₄ eine Information über die Sendeleistung bzw. räumliche Sensitivität vorliegt, so kann in diesem Fall auf die Erfassung von Hochfrequenzmesswerten zur Ermittlung weiterer quantitativer B₁-Karten verzichtet werden.
Das heißt, mit Hilfe der ermittelten relativen B₁-Karten BR₁, ..., BR₄ und der quantitativen B₁-Karte BQ ist es möglich, vier normierte B₁-Karten zu erstellen, die jeweils dediziert die räumliche Sensitivität eines der Sendekanäle S₁, S₂, S₃, S₄ des Magnetresonanzbildgebungssystems wiedergeben bzw. dediziert die Rückrechnung auf die Sensitivität eines der Sendekanäle S₁, S₂, S₃, S₄ erlauben. Die normierten B₁-Karten können dann zur Erstellung des Hochfrequenzpulszuges in einem Optimierungsverfahren zur Ermittlung einer Ansteuersequenz verwendet werden.
Der Ablauf eines möglichen Verfahrens zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz AS wird im Folgenden anhand des Ablaufdiagramms gemäß 4 an einem sehr einfachen Beispiel erläutert.
Im Schritt 4.I werden zunächst die verschiedenen innerhalb des weiteren Verfahrens verwendeten Parameter vorgegebenen bzw. übernommen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden beispielsweise im Schritt 4.Ia quantitative B₁-Maps BQ für eine einzelne Schichten und relative B₁-Maps BR für diese Schicht übernommen. Der Schritt 4.Ia läuft innerhalb des „B₁-Karten-Frameworks” ab. Alternativ können auch quantitative B₁-Maps und relative B₁-Maps für mehrere, insbesondere alle zu erfassenden Schichten übernommen werden. Im Schritt 4.Ib können, falls benötigt, auch B₀-Maps B0 für die zu erfassenden Schichten übernommen werden.
Im Schritt 4.Ic werden systemspezifische Parameter SP wie die Anzahl der Sendekanäle, eine maximale Slew-Rate, eine maximale Gradientenamplitude etc., und im Schritt 4.Id verschiedene untersuchungsspezifische Parameter, wie die Positionierung der aufzunehmenden Schichten SL, der Sequenztyp ST etc. übernommen. Im Schritt 4.Ie wird außerdem eine gewünschte Ziel-Magnetisierung m vorgegeben.
Schließlich wird im Schritt 4.If eine exakte k-Raum-Trajektorie oder ein k-Raum-Trajektorientyp kTT vorgegeben, beispielsweise, ob es sich um eine geradlinige Trajektorie, eine Spiraltrajektorie, eine radiale Trajektorie etc. handelt. Zur Generierung der Ansteuersequenz AS werden nämlich meist in einem Optimierungsverfahren die einzelnen HF-Pulszüge, d. h. die HF-Trajektorien, für die einzelnen Sendekanäle über der Zeit in Abhängigkeit von einer festen „k-Raum-Trajektorie” ermittelt, die üblicherweise von einem Messprotokoll oder individuell von einem Bediener vorgegeben wird. Bei der „Sende-k-Raum-Trajektorie” (im Folgenden kürzer nur „Trajektorie” genannt) handelt es sich um die Orte im k-Raum, die durch Einstellung der einzelnen Gradienten zu bestimmten Zeiten angefahren werden. Der k-Raum ist der Ortsfrequenzraum, und die Trajektorie im k-Raum beschreibt, auf welchem Weg der k-Raum bei Aussenden eines HF-Pulses durch entsprechendes Schalten der Gradientenpulse zeitlich durchlaufen wird. Durch Einstellung der k-Raum-Trajektorie kann so bestimmt werden, an welchen Ortsfrequenzen bestimmte HF-Energiemengen deponiert werden. Wird nur ein k-Raum-Trajektorientyp kTT vom Anwender oder dem Messprotokoll vorgegeben, kann eine optimierte k-Raum-Trajektorien im Verfahren berechnet werden.
Die Reihenfolge der Verfahrensschritte 4.Ia bis 4.If ist beliebig.
In 4 ist ferner der Schritt SRI dargestellt, an dem das Verfahren zur Ermittlung der Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz AS modifiziert werden kann, um in der erfindungsgemäßen Weise zu arbeiten. Die in dem Schritt 4.Ib aus dem Speichermodul abgerufenen relativen B₁-Maps BR und die übermittelte quantitative B₁-Map BQ können gemäß der Erfindung dazu verwendet werden, normierte B₁-Maps zu ermitteln. Wie bezüglich 2 erläutert, kann in dem Schritt SRI ebenfalls überprüft werden, ob die normierten B₁-Maps entsprechend einem vorgegebenen Qualitätskriterium erstellt werden können, sodass – wie ebenfalls bzgl. 2 beschrieben – gegebenenfalls eine erneute Ermittlung und Übergabe der relativen B₁-Maps ausgelöst werden kann.
Im Schritt 4.II kann dann eine optimierte k-Raum-Trajektorie ermittelt werden, sofern die k-Raum-Trajektorie nicht vorab festgelegt wurde. Hierzu gibt es verschiedene Möglichkeiten. Eine geeignete Vorgehensweise wird beispielsweise in der Patentanmeldung DE 10 2010 013 672 A1 beschrieben.
In Schritt 4.III erfolgt dann automatisch das Design des Hochfrequenz-Pulszugs, hier eines Mehrkanal-Pulszugs. Hierbei werden die einzelnen HF-Pulsfolgen für die unterschiedlichen Sendekanäle entwickelt, das heißt, es wird genau berechnet, welche HF-Pulsform auf welchem Kanal gesendet werden muss. Dies erfolgt zunächst für einen sog. „Low-Flip-Bereich” bzw. ein „low flip angle regime” mit Flipwinkeln unter 10°, da in diesem Bereich das Magnetisierungsverhalten noch linear abläuft. Angewendet wird hierbei eine iterative Optimierungsmethode, da diese sich als besonders geeignet herausgestellt hat. Konkret wird hier die so genannte „conjugate-gradient-Methode” (CG-Verfahren; von engl. conjugate gradients oder auch Verfahren der konjugierten Gradienten) verwendet. Die Optimierung erfolgt dann beispielsweise wie in der DE 10 2010 013 672 A1 beschrieben. Prinzipiell sind aber auch andere Optimierungsverfahren, auch nicht-iterative, einsetzbar.
Die am Ende des Optimierungsschritts 4.III vorliegende, für den Low-Flip-Bereich gewonnene Mehrkanal-Pulsfolge kann dann im Schritt IV hochskaliert werden, um die eigentlich gewünschte Ziel-Magnetisierung zu erreichen, die ja normalerweise nicht in einem Flipwinkel-Bereich von weniger als 10° liegt, sondern bis zu einem 90°-Flipwinkel geht. Dies erfolgt einfach durch Multiplikation der Amplituden der einzelnen Pulse mit dem gewünschten Skalierungsfaktor.
Im Schritt 4.V wird der Fehler, der beim Hochskalieren auftreten kann, durch eine partielle Bloch-Simulation korrigiert. Eine solche partielle Bloch-Simulation wird nur an einzelnen Zeitpunkten innerhalb der Pulsfolge durchgeführt. Hierbei werden unter Anwendung der Bloch-Gleichungen die Daten für den jeweiligen Zeitpunkt, für den die Überprüfung stattfinden soll, in einem Simulator mit Anwendung der Bloch-Gleichungen getestet und so die erreichte Magnetisierung berechnet. Es können dann Abweichungen von den Vorgaben der Ziel-Magnetisierung entdeckt und entsprechende kleinere Korrekturen durch Änderung der Hochfrequenz-Pulsfolgen vorgenommen werden.
Anschließend erfolgt dann im Schritt 4.VI noch einmal der Test aller gefundenen Parameter durch eine zeitlich vollständige Bloch-Simulation. Hierin wird geprüft, ob die Magnetisierung, die mit den Parametern erreicht wird, tatsächlich der Ziel-Magnetisierung entspricht.
Zum Abschluss wird dann im Schritt VII die Ansteuersequenz AS zur Zwischenspeicherung oder sofortigen Ausführung übergeben.
Aus dem zuvor Beschriebenen wird deutlich, dass die Erfindung wirkungsvoll Möglichkeiten bereitstellt, um ein Verfahren zur Ermittlung von B₁-Karten und/oder einer Ansteuersequenz wirkungsvoll zu beschleunigen.
Dabei ist darauf hinzuweisen, dass die Merkmale sämtlicher Ausführungsbeispiele oder in Figuren offenbarter Weiterbildungen in vielerlei Kombinationen verwendet werden können. Es wird abschließend ebenfalls darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Verfahren zur Ermittlung von B₁-Karten, Verfahren zur Ermittlung einer Ansteuersequenz für ein Magnetresonanzbildgebungssystem, Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzbildgebungssystems, sowie bei dem Ansteuersequenz-Ermittlungssystem, dem B1-Karten-Ermittlungssystem und Magnetresonanzsystem lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Ferner schließen die Begriffe „Modul” bzw. „Einheit” nicht aus, dass die betreffenden Komponenten mehrere Teilkomponenten umfassen, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt angeordnet sein können. Weiterhin schließt die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein” bzw. „eine” nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.
Bezugszeichenliste

1: Magnetresonanzsystem
2: Magnetresonanzscanner
3: Grundfeldmagnet
4: Gradientensystem
5: Ganzkörper-Hochfrequenzspule
6: Lokalspule
7: Liege
8: Messraum
9: Sichtbereich/FoV
10: Steuereinrichtung
11: Gradienten-Steuereinheit
12: Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit
13: HF-Empfangseinheit
14: Rekonstruktionseinheit
15: Messsteuereinheit
16: Speicher
17: Terminalschnittstelle
20: Terminal
21: Rechner
22: Ansteuersequenz-Ermittlungssystem
23: Eingangsschnittstelle
24: HF-Puls-Ermittlungseinheit
25: Ausgabe-Schnittstellenanordnung
27: Bildschirm
28: Tastatur
30: B1-Karten-Ermittlungssystem
31: B1-Kartenermittlungsmodul
32: Speichermodul
33: B1-Karten-Normierungsmodul
34: B1-Karten-Erzeugungsmodul
35: B1-Karten-Analysemodul
36: Eingangsschnittstelle
37: Qualitätskriteriums-Schnittstelle
38: Auslöseschnittstelle
m: Ziel-Magnetisierung
O: Patient/Untersuchungsobjekt
P: Steuerprotokoll
PD: Parameter
AS: Magnetresonanzsystem-Ansteuersequenz
BD: Bilddaten
GP: Gradienten-Pulszug
HF, HFR, HFM1, HFM2: Hochfrequenzfeld-Messwerte
MR, M1, M2: Messung von Hochfrequenzfeld-Messwerten
MP: Mehrkanal-Pulszug
NW: Netzwerk
RD: Rohdaten
RT: Triggersignal
BQ, BQ1, BQ2: quantitative B₁-Karte
BR, BR₁, ..., BR_N: relative B₁-Karte
BN₁, ..., BN_N: normierte B₁-Karte
QC: Qualitätskriterium
SG_x, SG_y, SG_z: Steuersignal
S₁, ..., S_N: Sendekanal
kTT: k-Raum-Gradiententrajektorientyp
SP: systemspezifische Parameter
ST: Sequenztyp
SL: Schichten
SL₁, SL₂, ..., SL₈: Schichten
x, y, z: Raumrichtung

Claims

Verfahren zur Ermittlung einer Ansteuersequenz (AS) für ein Magnetresonanzbildgebungssystem (1) mit einer Anzahl von Sendekanälen (S₁, S₂, S₃, S₄), die zur Erzeugung eines Hochfrequenzfeldes für die Magnetresonanzanregung eines Untersuchungsobjekts (O) genutzt werden, umfassend die Schritte: 2a) Ermittlung einer Anzahl von relativen B₁-Karten (BR, BR₁, ..., BR_N), wobei wenigstens eine relative B₁-Karte (BR, BR₁, ..., BR_N) unter Nutzung einer Kombination (K₁, K₂, K₃, K₄) mehrerer Sendekanäle (S₁, ..., S_N) des Magnetresonanzbildgebungssystems (1) erzeugt wird, mit den folgenden Schritten: 1a) Aussenden eines ersten Hochfrequenzfeldes unter Nutzung eines ersten Sendekanals (S₁, S₂, S₃, S₄), 1b) Erfassung von ersten Hochfrequenzfeld-Messwerten (HF, HFM1) für das ausgesandte erste Hochfrequenzfeld, 1c) Erstellung einer relativen B₁-Karte (BR, BR₁, BR_N) auf Basis der ersten Hochfrequenzfeld-Messwerte (HF, HFM1) des ersten Sendekanals (S₁, S₂, S₃, S₄), 1d) Aussenden eines weiteren Hochfrequenzfeldes unter Nutzung eines weiteren Sendekanals, 1e) Erfassung von weiteren Hochfrequenzfeld-Messwerten (HFM2) für das ausgesandte weitere Hochfrequenzfeld des weiteren Sendekanals S₁, S₂, S₃, S₄), 1f) Erstellung einer relativen B₁-Karte (BR, BR₁, ..., BR_N) auf Basis der weiteren Hochfrequenzfeld-Messwerte (HFM2) des Sendekanals (S₁, S₂, S₃, S₄), 1g) Wiederholung der Schritte 1d) bis 1f) für eine Anzahl an Sendekanälen (S₁, S₂, S₃, S₄), 1h) Speicherung der erzeugten relativen B₁-Karten (BR, BR₁, ..., BR_N) zur mehrmaligen Nutzung. 2b) Ermittlung einer quantitativen B₁-Karte (BQ, BQ1, BQ2), 2c) Ermittlung von normierten B₁-Karten (BN₁, ..., BN_N) auf Basis der relativen B₁-Karten (BR, BR₁, ..., BR_N) und der quantitativen B1-Karte (BQ, BQ1), 2d) Ermittlung einer Ansteuersequenz (AS) zur Erfassung von Magnetresonanzmessdaten unter Nutzung der normierten B₁-Karten (BN₁, ..., BN_N).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren weiterhin die Schritte umfasst, 2e) Ermittlung einer weiteren quantitativen B₁-Karte (BQ2), 2f) Ermittlung von weiteren normierten B₁-Karten (BN₁, ..., BN_N) auf Basis der gespeicherten relativen B₁-Karten (BR, BR₁, ..., BR_N) und der weiteren quantitativen B₁-Karte (BQ2), 2g) Ermittlung einer Ansteuersequenz (AS) zur Erfassung von Magnetresonanzmessdaten unter Nutzung der weiteren normierten B₁-Karten (BN₁, ..., BN_N).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anzahl der erzeugten relativen B₁-Karten (BR, BR₁, ..., BR_N) wenigstens der Anzahl von Sendekanälen (S₁, ..., S_N) zur Erzeugung eines Hochfrequenzfeldes in einem Messraum des Magnetresonanzbildgebungssystems entspricht, die zur Erfassung der Magnetresonanzrohdaten im Schritt 2d) genutzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei alle relativen B₁-Karten (BR, BR₁, ..., BR_N) der Anzahl von relativen B₁-Karten (BR, BR₁, ..., BR_N) unter Nutzung einer Kombination (K₁, K₂, K₃, K₄) mehrerer Sendekanäle (S₁, ..., S_N) des Magnetresonanzbildgebungssystems (1) erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die quantitative B₁-Karte (BQ, BQ1) und/oder die weitere quantitative B₁-Karte (BQ2) unter Nutzung einer Kombination (K_q) mehrerer Sendekanäle (S₁, ..., S_N) des Magnetresonanzbildgebungssystems (1) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zumindest zwei Sendekanäle (S₁, ..., S_N) einer Kombination (K_q) der Sendekanäle (S₁, ..., S_N), die zur Erzeugung der quantitativen B₁-Karte (BQ, BQ1, BQ2) genutzt wird, in einer Kombination (K₁, K₂, K₃, K₄) von Sendekanälen (S₁, ..., S_N) enthalten sind, die zur Erzeugung wenigstens einer der relativen B₁-Karten (BR, BR₁, ..., BR_N) genutzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die quantitative B₁-Karte (BQ, BQ1, BQ2) unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Qualitätskriteriums (QC) bestimmt wird, wobei das vorgegebene Qualitätskriterium (QC) insbesondere eine Ortsauflösung und/oder ein Messfehler bei der Bestimmung der quantitativen B₁-Karte (BQ, BQ1, BQ2) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Vergleich eines Qualitätskriteriums (QC) von relativen B₁-Karten mit einem Qualitätskriterium (QC) für quantitative B₁-Karten erfolgt, wobei vorzugsweise auf Basis des Vergleichs der Schritt 2a) wiederholt wird.
Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzsystems (1), bei dem zunächst in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eine Magnetresonanz-Ansteuersequenz (AS) ermittelt und dann das Magnetresonanzsystem (1) unter Nutzung dieser Magnetresonanz-Ansteuersequenz (AS) betrieben wird.
B₁-Karten-Ermittlungssystem (30) aufweisend – eine Eingangsschnittstelle (36) zur Erfassung von ersten Hochfrequenzfeld-Messwerten (HF, HFM1), – ein B₁-Karten-Ermittlungsmodul (31) zur Ermittlung einer ersten quantitativen B₁-Karte (BQ1) auf Basis der ersten Hochfrequenzfeld-Messwerte (HFM1), – ein Speichermodul (32) zum mehrmaligen Abruf von relativen B₁-Karten (BR, BR₁, ..., BR_N) aus einem Speichermodul (32), wobei wenigstens eine relative B₁-Karte (BR, BR₁, ..., BR_N) unter Nutzung einer Kombination (K₁, K₂, K₃, K₄) mehrerer Sendekanäle (S₁, ..., S_N) des Magnetresonanzbildgebungssystems (1) erzeugt wurde, – ein B₁-Karten-Normierungsmodul (33) zur Ermittlung einer Anzahl von normierten ersten B1-Karten (BN₁, ..., B1N_N) unter Nutzung von aus dem Speichermodul (32) abgerufenen, relativen ersten B₁-Karten (BR, BR₁, ..., BR_N) und der ersten quantitativen B₁-Karte (BQ1).
B₁-Karten-Ermittlungssystem (30) nach Anspruch 10, ferner umfassend eine Qualitätskriteriums-Schnittstelle (37) zur Vorgabe eines Qualitätskriteriums (QC).
Ansteuersequenz-Ermittlungssystem (22) aufweisend – ein B₁-Kartenermittlungssystem (30) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, – eine Sequenz-Ermittlungseinheit (24) zur Ermittlung einer Ansteuersequenz zur Erfassung von Magnetresonanzmessdaten (RD) unter Nutzung der normierten ersten B₁-Karten (BN₁, ..., BN_N) und/oder der normierten zweiten B₁-Karten (BN₁, ..., BN_N).
Magnetresonanzbildgebungssystem (1) aufweisend ein B₁-Karten-Ermittlungssystem nach Anspruch 11 oder ein Ansteuersequenz-Ermittlungssystem (22) nach Anspruch 12.
Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher eines Ansteuersequenz-Ermittlungssystems (22) und/oder eines B₁-Kartenermittlungssystems (30) ladbar ist, mit Programmcodeabschnitten, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen, wenn das Programm in dem des Magnetresonanzbildgebungssystems, dem Ansteuersequenz-Ermittlungssystem (22) und/oder dem B₁-Kartenermittlungssystem (30) ausgeführt wird.