DE102007059522A1

DE102007059522A1 - Magnetresonanzanlage mit verlustleistungsoptimiertem Betrieb

Info

Publication number: DE102007059522A1
Application number: DE102007059522A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dr. Schnell; Markus Dr. Vester
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2027-12-12
Also published as: US8035378B2; CN101458313B; CN101458313A; US20090146660A1; DE102007059522B4

Abstract

Eine Magnetresonanzanlage weist eine Mehrzahl individuell mit je einem Sendestrom (I) beaufschlagbarer Sendeantennen (3) auf, mittels derer in einem Untersuchungsvolumen (7) der Magnetresonanzanlage jeweils ein Einzelanregungsfeld (F') zum Anregen von Magnetresonanzen und auf Grund der Überlagerung der Einzelanregungsfelder (F') insgesamt ein Gesamtanregungsfeld (F) zum Anregen von Magnetresonanzen generierbar ist. Eine Ermittlungseinrichtung (8) der Magnetresaonanzanlage nimmt eine räumliche Verteilung einer Absorptionsrate (SAR) eines in das Untersuchungsvolumen (7) eingebrachten Untersuchungsobjekts (6) entgegen. Sie ermittelt eine Kombination von Amplituden (A) und Phasenlagen (phi) für die Sendeströme (I) relativ zueinander, derart, dass eine an einer ersten Stelle (P1) des Untersuchungsobjekts (6) lokal absorbierte Leistung (P) relativ zu einer an einer zweiten Stelle (P2) des Untersuchungsobjekts (6) lokal absorbierten Leistung (P') eine Relativbedingung erfüllt. Die Ermittlungseinrichtung (8) übermittelt die von ihr ermittelte Kombination von Amplituden (A) und Phasenlagen (phi) an eine Steuereinrichtung (4). Die Steuereinrichtung (4) beaufschlagt die Sendeantennen (3) mit Sendeströmen (I), deren Phasenlagen (phi) mit den von der Ermittlungseinrichtung (8) übermittelten Phasenlagen (phi) korrespondieren und deren Amplituden (A') relativ zu den von der Ermittlungseinrichtung (8) übermittelten Amplituden (A) mit einem für alle Sendeströme (I) einheitlichen ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für eine Magnetresonanzanlage, die eine Mehrzahl individuell mit je einem Sendestrom beaufschlagbarer Sendeantennen aufweist, mittels derer in einem Untersuchungsvolumen der Magnetresonanzanlage jeweils ein Einzelanregungsfeld zum Anregen von Magnetresonanzen und auf Grund der Überlagerung der Einzelanregungsfelder insgesamt ein Gesamtanregungsfeld zum Anregen von Magnetresonanzen generierbar ist, wobei die Steuereinrichtung die Sendeantennen mit Sendeströmen beaufschlagt.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Betriebsprogramm, wobei das Betriebsprogramm Maschinencode umfasst, der durch eine an eine Steuereinrichtung einer Magnetresonanzanlage angebundene Ermittlungseinrichtung abarbeitbar ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen Datenträger, auf dem ein derartiges Betriebsprogramm in maschinenlesbarer Form gespeichert ist, sowie eine an eine Steuereinrichtung einer Magnetresonanzanlage angebundene Ermittlungseinrichtung, die mit einem derartigen Betriebsprogramm programmiert ist.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung eine Magnetresonanzanlage, die eine Mehrzahl von Sendeantennen, ein Untersuchungsvolumen und eine Steuereinrichtung aufweist, wobei die Sendeantennen und die Steuereinrichtung im Betrieb der Magnetresonanzanlage zusammenwirken.
Die oben genannten Gegenstände sind allgemein bekannt.
Damit ein Untersuchungsobjekt (oftmals ein Mensch) zu Magnetresonanzen angeregt werden kann, ist es erforderlich, das Untersuchungsobjekt einem relativ starken, statischen Magnetfeld (Grundmagnetfeld) auszusetzen und sodann das Untersu chungsobjekt mittels hochfrequenter Anregungspulse zum Aussenden von Magnetresonanzsignalen anzuregen. Die Anregungspulse können hierbei mittels einer Mehrzahl von Sendeantennen generiert werden. Die Sendeantennen können zu diesem Zweck individuell mit Sendeströmen beaufschlagbar sein.
Die von den Sendeantennen emittierten, zum Gesamtanregungsfeld überlagerten Einzelanregungsfelder werden vom Untersuchungsobjekt teilweise absorbiert. Die Absorption führt zu einer Erwärmung des Untersuchungsobjekts. Zu hohe absorbierte Leistungen können hierbei zu Verbrennungen des Untersuchungsobjekts führen oder vom Untersuchungsobjekt als subjektiv unangenehm empfunden werden. Die Amplituden und die Phasenlagen der Sendeströme müssen daher derart bestimmt sein, dass die lokal vom Untersuchungsobjekt absorbierte Leistung an keiner Stelle des Untersuchungsobjekts zu groß wird.
Im Stand der Technik werden die Amplituden und die Phasenlagen der Sendeströme konservativ bestimmt. Es erfolgt also eine Schätzung derart, dass das Maximum der lokal absorbierten Leistung mit Sicherheit unterhalb eines maximal zulässigen Wertes liegt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten zu schaffen, mittels derer die Amplituden und die Phasenlagen der Sendeströme optimierbar sind.
Die Aufgabe wird zunächst durch ein Betriebsverfahren für eine Magnetresonanzanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß nimmt eine Ermittlungseinrichtung der Magnetresonanzanlage eine räumliche Verteilung einer Absorptionsrate eines in das Untersuchungsvolumen eingebrachten Untersuchungsobjektes entgegen. Die Ermittlungseinrichtung ermittelt eine Kombination von Amplituden und Phasenlagen für die Sendeströme relativ zueinander derart, dass eine an einer ersten Stelle des Untersuchungsobjekts lokal absorbierte Leistung relativ zu einer an einer zweiten Stelle des Untersuchungsobjekts lokal absorbierten Leistung eine Relativbe dingung erfüllt. Die Ermittlungseinrichtung übermittelt die von ihr ermittelte Kombination von Amplituden und Phasenlagen an eine Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung beaufschlagt die Sendeantennen mit Sendeströmen, deren Phasenlagen mit den von der Ermittlungseinrichtung übermittelten Phasenlagen korrespondieren und deren Amplituden relativ zu den von der Ermittlungseinrichtung übermittelten Amplituden mit einem für alle Sendeströme einheitlichen Skalierungsfaktor skaliert sind.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Betriebsprogramm mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Erfindungsgemäß bewirkt die Abarbeitung des Maschinencodes durch die Ermittlungseinrichtung, dass die Ermittlungseinrichtung die oben genannten Maßnahmen bis einschließlich der Übermittlung an die Steuereinrichtung ausführt.
Die Aufgabe wird weiterhin durch einen Datenträger gelöst, auf dem ein derartiges Betriebsprogramm gespeichert ist. Auch wird die Aufgabe durch eine an eine Steuereinrichtung einer Magnetresonanzanlage angebundene Ermittlungseinrichtung gelöst, die mit einem derartigen Betriebsprogramm programmiert ist.
Schließlich wird die vorliegende Aufgabe durch eine Magnetresonanzanlage gelöst,

– wobei die Magnetresonanzanlage eine Mehrzahl von Sendeantennen, ein Untersuchungsvolumen, eine Ermittlungseinrichtung und eine Steuereinrichtung aufweist,
– wobei die Sendeantennen, die Ermittlungseinrichtung und die Steuereinrichtung derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sie im Betrieb der Magnetresonanzanlage gemäß einem derartigen Betriebsverfahren zusammenwirken.

Prinzipiell ist es möglich, dass es sich bei der ersten und der zweiten Stelle um beliebige Stellen des Untersuchungsobjekts handelt. Vorzugsweise jedoch entsprechen die erste und die zweite Stelle des Untersuchungsobjekts denjenigen Stellen des Untersuchungsobjekts, an denen das Untersuchungsobjekt bei der jeweiligen Kombination von Amplituden und Phasenlagen lokal die größte und die kleinste Leistung absorbiert. Durch diese Maßnahme kann eine möglichst gleichmäßige Verteilung der vom Untersuchungsobjekt insgesamt absorbierten Leistung auf das Untersuchungsobjekt erreicht werden.
Es ist möglich, dass die erste und die zweite Stelle nur einmal bestimmt werden oder der Ermittlungseinrichtung fest vorgegeben werden. Vorzugsweise jedoch ermittelt die Ermittlungseinrichtung die erste und die zweite Stelle des Untersuchungsobjekts für jede Kombination von Amplituden und Phasenlagen selbsttätig.
Es ist möglich, dass die Skalierung mittels der Steuereinrichtung vorgenommen wird. In diesem Fall ermittelt die Ermittlungseinrichtung eine bei der übermittelten Kombination von Amplituden und Phasenlagen maximal auftretende absorbierte Leistung und übermittelt diese Leistung an die Steuereinrichtung. Die Steuereinrichtung ermittelt anhand eines maximal zulässigen Wertes der lokal vom Untersuchungsobjekt absorbierbaren Leistung und der übermittelten maximal auftretenden absorbierten Leistung selbsttätig den einheitlichen Skalierungsfaktor.
Alternativ ist es möglich, dass auch die Skalierung direkt mittels der Ermittlungseinrichtung vorgenommen wird. In diesem Fall erfolgen die Ermittlung des Skalierungsfaktors und das Skalieren durch die Ermittlungseinrichtung.
Es ist möglich, dass die Relativbedingung der Ermittlungseinrichtung fest vorgegeben ist. Vorzugsweise jedoch nimmt die Ermittlungseinrichtung die Relativbedingung entgegen. Durch diese Maßnahme ist ein flexiblerer Betrieb der Ermittlungseinrichtung möglich.
Die Relativbedingung kann beispielsweise darin bestehen, dass ein Verhältnis der an der ersten Stelle des Untersuchungsob jekts lokal absorbierten Leistung relativ zu der an der zweiten Stelle des Untersuchungsobjekts lokal absorbierten Leistung minimal ist. Alternativ kann die Relativbedingung darin bestehen, dass ein Verhältnis der an der ersten Stelle des Untersuchungsobjekts lokal absorbierten Leistung relativ zu der an der zweiten Stelle des Untersuchungsobjekts lokal absorbierten Leistung unterhalb eines Grenzwertes liegt. Im letztgenannten Fall kann der Grenzwert der Ermittlungseinrichtung fest vorgegeben sein. Vorzugsweise nimmt die Ermittlungseinrichtung den Grenzwert jedoch entgegen.
Bei den Sendeantennen kann es sich ausschließlich um Sendeantennen handeln, die ein magnetisches Nahfeld aufweisen. Alternativ ist es (wenn auch nur theoretisch) möglich, dass es sich bei den Sendeantennen ausschließlich um Sendeantennen handelt, die ein elektrisches Nahfeld aufweisen. Bevorzugt ist jedoch, dass mindestens eine der Sendeantennen ein magnetisches Nahfeld aufweist und mindestens eine andere der Sendeantennen ein elektrisches Nahfeld aufweist.
Vorzugsweise nimmt die Ermittlungseinrichtung Informationen über die Art und/oder die Anordnung und/oder die Ausgestaltung der Sendeantennen entgegen. Durch diese Vorgehensweise ist ein sehr flexibler Betrieb der Ermittlungseinrichtung möglich.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
1 schematisch den Aufbau einer Magnetresonanzanlage,
2 bis 4 Ablaufdiagramme und
5 bis 7 mögliche Ausgestaltungen einzelner Schritte der Ablaufdiagramme der 2 bis 4.
In Verbindung mit 1 wird nachfolgend der Aufbau einer Magnetresonanzanlage schematisch erläutert, soweit der Aufbau für das Verständnis der vorliegenden Erfindung von Bedeutung ist.
Gemäß 1 weist die Magnetresonanzanlage einen Grundmagneten 1 auf. Der Grundmagnet 1 erzeugt in einem Magnetfeldbereich 2 der Magnetresonanzanlage ein statisches, örtlich im Wesentlichen homogenes Grundmagnetfeld B. Die Magnetresonanzanlage weist weiterhin eine Mehrzahl von Sendeantennen 3 auf. In einer bevorzugten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung weist mindestens eine der Sendeantennen 3 ein magnetisches Nahfeld auf, mindestens eine andere der Sendeantennen 3 ein elektrisches Nahfeld. Sowohl Antennen der einen Art als auch Antennen der anderen Art sind Fachleuten bekannt.
In 1 sind sechs Sendeantennen 3 eingezeichnet. Die Anzahl an Sendeantennen 3 könnte jedoch auch größer oder kleiner als sechs sein. Sie muss nur mindestens zwei betragen. Soweit zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung sinnvoll, wird den Sendeantennen 3 sowie auf die Sendeantennen 3 bezogenen Größen, insbesondere Amplituden A und Phasenlagen φ von Sendeströmen I, jeweils ein tiefgestellter Index i beigefügt, um die einzelnen Sendeantennen 3 voneinander unterscheiden zu können.
Die Magnetresonanzanlage weist auch eine Steuereinrichtung 4 auf. Mittels der Steuereinrichtung 4 sind die Sendeantennen 3 individuell mit je einem hochfrequenten Sendestrom I beaufschlagbar. Eine Frequenz f der Sendeströme I ist hierbei in der Regel für alle Sendeantennen 3 dieselbe.
Wenn die Sendeantennen 3 mit ihren jeweiligen Sendeströmen I beaufschlagt werden, generieren sie in einem Anregungsbereich 5 der Magnetresonanzanlage jeweils ein hochfrequentes Einzelanregungsfeld F'. Die Einzelanregungsfelder F' überlagern sich zu einem Gesamtanregungsfeld F. Mittels des Gesamtanregungsfeldes F kann ein Untersuchungsobjekt 6 (oftmals ein Mensch 6) zu Magnetresonanzen angeregt werden, wenn das Untersuchungsobjekt 6 sowohl dem Grundmagnetfeld B als auch dem Gesamtanregungsfeld F ausgesetzt ist. Der Schnitt des Anregungsbereichs 5 und des Magnetfeldbereichs 2 definiert daher ein Untersuchungsvolumen 7 der Magnetresonanzanlage.
Die Magnetresonanzanlage weist weiterhin eine Ermittlungseinrichtung 8 auf. Die Ermittlungseinrichtung 8 ist an die Steuereinrichtung 4 angebunden. Sie ist in aller Regel als softwareprogrammierbare Einrichtung ausgebildet, beispielsweise als PC. Die Ermittlungseinrichtung 8 kann mit der Steuereinrichtung 4 zu einer Einheit zusammengefasst sein.
Die Ermittlungseinrichtung 8 wird mittels eines Betriebsprogramms 9 programmiert, das der Ermittlungseinrichtung 8 zugeführt wird. Das Betriebsprogramm 9 kann der Ermittlungseinrichtung 8 beispielsweise über eine Rechnernetzanbindung (nicht dargestellt) zugeführt werden. Alternativ kann das Betriebsprogramm 9 der Ermittlungseinrichtung 8 über einen Datenträger 10 (beispielhaft dargestellt: eine CD-ROM 10) zugeführt werden, auf der das Betriebsprogramm 9 in (ausschließlich) maschinenlesbarer Form gespeichert ist.
Das Betriebsprogramm 9 weist Maschinencode 11 auf, der von der Ermittlungseinrichtung 8 abarbeitbar ist. Die Abarbeitung des Maschinencodes 11 durch die Ermittlungseinrichtung 8 bewirkt, dass die Ermittlungseinrichtung 8 ein Verfahren ausführt, das nachfolgend in Verbindung mit 2 näher erläutert wird. In Verbindung mit 2 wird hierbei auch das Wirken der Steuereinrichtung 4 – insbesondere das Zusammenwirken von Ermittlungseinrichtung 8, Steuereinrichtung 4 und Sendeantennen 3 – erläutert, soweit es für die vorliegende Erfindung von Bedeutung ist.
Die Ermittlungseinrichtung 8 nimmt gemäß 2 in einem Schritt S1 eine räumliche Verteilung einer Absorptionsrate SAR (SAR = specific absorption rate) des Untersuchungsobjekts 6 entgegen. Die Absorptionsrate SAR ist in aller Regel räum lich dreidimensional aufgelöst. Sie ist (mit hinreichender Genauigkeit) relativ zum Koordinatensystem der Magnetresonanzanlage (und damit den Sendeantennen 3) registriert.
In einem Schritt S2 nimmt die Ermittlungseinrichtung 8 weiterhin Informationen über die Art und/oder die Anordnung der Sendeantennen 3 entgegen. Die Informationen können beispielsweise für jede Sendeantenne 3 umfassen, ob die jeweilige Sendeantenne 3 ein elektrisches oder ein magnetisches Nahfeld aufweist, an welcher Stelle die jeweiligen Sendeantenne 3 angeordnet ist und wie die jeweilige Sendeantenne 3 orientiert und/oder ausgebildet ist. Der Begriff „Ausbildung" spezifiziert hierbei innerhalb der Art und Anordnung der jeweiligen Sendeantenne 3 deren Ausgestaltung näher. Beispielsweise kann im Falle einer magnetischen Sendeantenne näher spezifiziert werden, ob es sich um eine Loop- oder um eine Butterfly-Antenne oder eine andere Antenne handelt und wie diese Antenne dimensioniert ist.
Der Schritt S2 ist nur optional. Er kann daher entfallen und ist aus diesem Grund in 2 nur gestrichelt eingezeichnet. Wenn der Schritt S2 entfällt, müssen die entsprechenden Informationen der Ermittlungseinrichtung 8 anderweitig bekannt sein. Beispielsweise können sie der Ermittlungseinrichtung 8 fest vorgegeben sein.
In einem Schritt S3 nimmt die Ermittlungseinrichtung 8 eine Relativbedingung sowie gegebenenfalls weitere Parameter entgegen. Der Schritt S3 wird später in Verbindung mit den 5 bis 7 näher erläutert werden.
Der Schritt S3 ist ebenfalls nur optional und daher in 2 nur gestrichelt eingezeichnet. Er kann entfallen und ist aus diesem Grund in 2 nur gestrichelt eingezeichnet. Wenn er entfällt, muss die Relativbedingung der Ermittlungseinrichtung 8 anderweitig bekannt sein, beispielsweise fest vorgegeben sein.
In einem Schritt S4 ermittelt die Ermittlungseinrichtung 8 eine Kombination von Amplituden A' und Phasenlagen φ für die Sendeströme I relativ zueinander. Die Ermittlungseinrichtung 8 ermittelt die Kombination hierbei derart, dass eine an einer ersten Stelle P1 des Untersuchungsobjekts 6 lokal absorbierte Leistung P relativ zu einer an einer zweiten Stelle P2 des Untersuchungsobjekts 6 lokal absorbierten Leistung P' die Relativbedingung erfüllt. Der Schritt S4 wird in Verbindung mit 4 näher erläutert werden.
Vorzugsweise ermittelt die Ermittlungseinrichtung 8 im Rahmen des Schrittes S4 weiterhin eine bei der ermittelten Kombination von Amplituden A' und Phasenlagen φ maximal auftretende absorbierte Leistung PM. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
In einem Schritt S5 übermittelt die Ermittlungseinrichtung 8 die von ihr ermittelte Kombination von Amplituden A' und Phasenlagen φ an die Steuereinrichtung 4. Sofern im Schritt S4 auch die maximal absorbierte Leistung PM ermittelt wurde, kann im Schritt S5 auch die maximal absorbierte Leistung PM an die Steuereinrichtung 4 übermittelt werden.
Sodann werden Schritte S6, S7 und S8 ausgeführt. Die Schritte S6 bis S8 sind im Rahmen des Gesamtbetriebs der Magnetresonanzanlage unerlässlich. Sie werden jedoch (außer in dem Fall, dass die Steuereinrichtung 4 und die Ermittlungseinrichtung 8 eine gemeinsame Einheit bilden) nicht von der Ermittlungseinrichtung 8 ausgeführt und sind aus diesem Grund in 2 nur gestrichelt dargestellt. Die Schritt S6 und S7 werden hierbei von der Steuereinrichtung 4 ausgeführt, der Schritt S8 von einer in 1 nicht dargestellten Erfassungseinrichtung, die mit der Steuereinrichtung 4 identisch sein kann, aber nicht muss.
Im Schritt S6 nimmt die Steuereinrichtung 4 die von der Ermittlungseinrichtung 8 übermittelten Amplituden A' und Phasenlagen φ entgegen. Ferner skaliert die Steuereinrichtung 4 die übermittelten Amplituden A' mit einem für alle Sendeströme I einheitlichen Skalierungsfaktor k.
Es ist möglich, dass der Skalierungsfaktor k der Steuereinrichtung 4 von außen vorgegeben wird. Alternativ kann er fest vorgegeben sein oder von der Steuereinrichtung 4 selbsttätig ermittelt werden. Vorzugsweise wird zu diesem Zweck – vergleiche 1 – der Steuereinrichtung 4 von außen ein maximal zulässiger Wert PM* der lokal vom Untersuchungsobjekt 6 absorbierbaren Leistung vorgegeben. Dieser Wert PM* wird von der Steuereinrichtung 4 entgegen genommen. Alternativ kann der Wert PM* fest vorgegeben sein. Anhand des maximal zulässigen Wertes PM* und der übermittelten maximal auftretenden absorbierten Leistung PM ermittelt die Steuereinrichtung 4 in diesem Fall selbsttätig den Skalierungsfaktor k, vorzugsweise anhand der Beziehung k = PM*/PM.
Im Schritt S7 beaufschlagt die Steuereinrichtung 4 die Sendeantennen 3 mit den Sendeströmen I. Die Phasenlagen φ der Sendeströme I korrespondieren hierbei mit den Phasenlagen φ, die der Steuereinrichtung 4 von der Ermittlungseinrichtung 8 übermittelt wurden. Die Amplituden A der Sendeströme I sind relativ zu den von der Ermittlungseinrichtung 8 übermittelten Amplituden A' mit dem Skalierungsfaktor k skaliert. Der Skalierungsfaktor k ist hierbei, wie bereits erwähnt, für alle Sendeströme I einheitlich.
Im Schritt S8 werden vom Untersuchungsobjekt 6 emittierte, mittels des Anregungsfeldes F angeregte Magnetresonanzsignale erfasst und eventuell ausgewertet. Das Erfassen und Auswerten der Magnetresonanzsignale ist nicht mehr Gegenstand der vorliegenden Erfindung, sondern nur der Vollständigkeit halber in 2 mit dargestellt.
3 zeigt eine zur Vorgehensweise von 2 alternative Ausgestaltung. Der wesentliche Unterschied zur Ausgestaltung von 2 besteht darin, dass bei der Ausgestaltung gemäß 3 zwischen die Schritte S4 und S5 ein Schritt S9 eingefügt ist. Im Schritt S9 nimmt die Ermittlungseinrichtung 8 von außen den maximal zulässigen Wert PM* der lokal vom Untersuchungsobjekt 6 absorbierbaren Leistung entgegen, ermittelt anhand des maximal zulässigen Wertes PM* und der maximal auftretenden absorbierten Leistung PM selbsttätig einen für alle Amplituden A' einheitlichen Faktor k' und skaliert die Amplituden A' mit dem Faktor k'. Der Faktor k' kann von der Ermittlungseinrichtung 8 analog zum Skalierungsfaktor k ermittelt werden.
Bei der Ausgestaltung gemäß 3 ist somit die Ermittlung der maximal auftretenden absorbierten Leistung PM im Schritt S4 zwingend. Im Gegenzug kann die Übermittlung der maximal auftretenden absorbierten Leistung PM im Schritt S5 entfallen.
Die Skalierung durch die Steuereinrichtung 4 kann bei der Ausgestaltung gemäß 3 alternativ entfallen (triviale Skalierung mit einem Skalierungsfaktor k = 1) oder auf eine Skalierung mit einem Skalierungsfaktor k kleiner oder maximal gleich Eins beschränkt sein.
Die Vorgabe der maximal absorbierbaren Leistung PM* von außen ist nicht zwingend. Sie kann alternativ der Ermittlungseinrichtung 8 fest vorgegeben sein.
Der Schritt S4 von 2 kann auf verschiedene Weise implementiert sein. Entscheidend kommt es darauf an, dass nicht lediglich für eine Kombination von Amplituden A' und Phasenlagen φ die Leistungen P, P' an den Stellen P1 und P2 ermittelt werden und sodann die Amplituden A' einheitlich skaliert werden, sondern dass die Amplituden A' und/oder die Phasenlagen φ relativ zueinander eingestellt werden. Beispielsweise können die Amplitude A₁' des Sendestroms I₁ für eine erste 3_l der Sendeantennen 3_i auf einen normierten Wert eingestellt werden und die Phasenlage φ₁ für diesen Sendestrom I₁ zu Null gesetzt werden und die anderen Amplituden A_i' (i = 2, 3, ...) und Phasenlagen φ_i (i = 2, 3, ...) variiert werden. Ein Beispiel einer möglichen Implementierung des Schrittes S4 von 2 wird nachfolgend in Verbindung mit 4 erläutert.
Gemäß 4 bestimmt die Ermittlungseinrichtung 8 in einem Schritt S11 ein Variationskriterium für die Amplituden A' und die Phasenlagen φ. Beispielsweise kann im Schritt S11 eine absolute oder relative Schrittweite, in welcher die Amplituden A₁' (i = 2, 3, ...) und die Phasenlagen φ_i (i = 2, 3, ...) variiert werden, festgelegt werden. Alternativ oder zusätzlich können Startwerte oder Wertebereiche für Absolutwerte der Amplituden A₁' (i = 1, 2, ...) und/oder Relativwerte der Amplituden A_i' (i = 2, 3, ...) und/oder der Phasenlagen φ_i (i = 2, 3, ...) festgelegt werden.
In einem Schritt S12 bestimmt die Ermittlungseinrichtung 8 eine Anzahl möglicher Kombinationen von Amplituden A und Phasenlagen φ der Sendeströme I. Die Ermittlungseinrichtung 8 berücksichtigt hierbei selbstverständlich die zuvor bestimmten Variationskriterien. In einem Schritt S13 berechnet die Ermittlungseinrichtung 8 für jede im Schritt S12 bestimmte Kombination eine Verteilung der lokal jeweils absorbierten Leistung. Die Ermittlungseinrichtung 8 berücksichtigt hierbei selbstverständlich Informationen über das Untersuchungsobjekt 6, insbesondere die örtliche Verteilung der Absorptionsrate SAR. Sie berücksichtigt weiterhin die Art, Anordnung und/oder Ausgestaltung der Sendeantennen 3.
In einem Schritt S14 bestimmt die Ermittlungseinrichtung 8 für jede im Schritt S13 betrachtete Kombination von Amplituden A' und Phasenlagen φ die erste und die zweite Stelle P1, P2 des Untersuchungsobjekts 6. Beispielsweise kann die Ermittlungseinrichtung 8 für jede im Schritt S13 betrachtete Kombination diejenigen Stellen des Untersuchungsobjekts 6 ermitteln, an denen das Untersuchungsobjekt 6 bei der jeweiligen Kombination von Amplituden A' und Phasenlagen φ lokal die größte und die kleinste Leistung PM, PM' absorbiert. Die ers te Stelle P1 entspricht derjenigen Stelle des Untersuchungsobjekts 6 mit der größten absorbierten Leistung PM, die zweite Stelle P2 des Untersuchungsobjekts der Stelle mit der kleinsten absorbierten Leistung PM'. Insbesondere aus 1 ist hierbei ersichtlich, dass die ersten und zweiten Stellen P1, P2 von Kombination zu Kombination verschieden sein können.
Der Schritt S14 ist zwar bevorzugt, jedoch nur optional. Er kann entfallen. Aus diesem Grund ist er in 4 nur gestrichelt eingezeichnet. Wenn er entfällt, können die erste und die zweite Stelle P1, P2 beispielsweise fest vorgegeben sein oder von einem in 1 nicht dargestellten Anwender vorgegeben werden.
In einem Schritt S15 bestimmt die Ermittlungseinrichtung 8 für jede im Rahmen des Schrittes S12 bestimmte Kombination einen Quotienten Q_j. Der Quotient Q_j ist definiert als Qj = P/P'.
In einem Schritt S16 bestimmt die Ermittlungseinrichtung 8 eine Kombination von Amplituden A' und Phasenlagen φ, die vorläufig für optimal angesehen wird. Beispielsweise kann die Ermittlungseinrichtung 8 im Rahmen des Schrittes S16 diejenige der im Rahmen des Schrittes S12 bestimmten Kombinationen auswählen, bei welcher der Quotient Q_j minimal ist. Alternativ kann in an sich bekannter Weise ausgehend von einer Startkombination von Amplituden A' und Phasenlagen φ eine partielle Ableitung nach jeder Variable A_i', φ_i (i = 2, 3, ...) gebildet werden und sodann ein Schritt Richtung des Gradienten gegangen werden.
In einem Schritt S17 prüft die Ermittlungseinrichtung 8, ob die Relativbedingung erfüllt ist. Der Schritt S17 wird später in Verbindung mit den 5 bis 7 detaillierter erläutert werden.
Wenn die Relativbedingung erfüllt ist, ist die Ermittlung der Kombination von Amplituden A und Phasenlagen φ abschlossen. Anderenfalls geht die Ermittlungseinrichtung 8 zu einem Schritt S18 über.
Im Schritt S18 prüft die Ermittlungseinrichtung 8, ob ein Abbruchkriterium erfüllt ist, beispielsweise eine maximale Anzahl an Schleifendurchläufen überschritten wird. Wenn dies der Fall ist, geht die Ermittlungseinrichtung 8 zu einem Schritt S19 über, in dem sie eine Fehlermeldung ausgibt. Andernfalls geht die Ermittlungseinrichtung 8 zu einem Schritt S20 über. Im Schritt S20 bestimmt die Ermittlungseinrichtung 8 unter Berücksichtigung der im Schritt S16 bestimmten Kombination von Amplituden A' und Phasenlagen φ die Variationskriterien neu. Beispielsweise kann sie einen Startpunkt, einen zulässigen Wertebereich und/oder eine Schrittweite variieren. Vom Schritt S20 aus geht die Ermittlungseinrichtung 8 zum Schritt S12 zurück.
5 zeigt eine mögliche Ausgestaltung des Schrittes S3 von 2 bzw. 3. Gemäß 5 nimmt die Ermittlungseinrichtung 8 im Rahmen des Schrittes S3 zunächst eine Art der Relativbedingung entgegen, beispielsweise ob auf eine Optimierung des Quotienten Q_j geprüft werden soll oder nur auf Erfüllen eines bestimmten Zahlenwertes. Weiterhin nimmt die Ermittlungseinrichtung 8 im Rahmen des Schrittes S3 weitere Parameter entgegen, soweit dies erforderlich ist. Die weiteren Parameter können beispielsweise ein einzuhaltender Grenzwert G und/oder eine maximal zulässige Anzahl an Durchläufen durch die Schleife von 4 sein.
Je nachdem, auf welche Bedingung gemäß dem Schritt S3 von 2 bzw. 3 geprüft werden soll, ist auch der Schritt S17 von 4 entsprechend ausgestaltet.
Wenn beispielsweise im Rahmen des Schrittes S17 auf eine Optimierung des Quotienten Q_j geprüft werden soll, ist der Schritt S17 entsprechend 6 ausgestaltet. Im Rahmen der Ausgestaltung gemäß 6 prüft die Ermittlungseinrichtung 8, ob der im momentanen Durchlauf der Schritte S12 bis S16 ermittelte Quotient Q_j nennenswert vom Quotienten Q_j-1 des vorherigen Durchlaufs abweicht. Wenn keine oder nahezu keine Abweichung gegeben ist, kann angenommen werden, dass ein Optimum ermittelt wurde. In diesem Fall ist die Relativbedingung erfüllt. Anderenfalls erfolgt ein erneuter Durchlauf durch die Schleife der Schritte S18, S20 und S12 bis S16. Eine Schranke δ, innerhalb derer die Quotienten Q_j und Q_j-1 als gleich angesehen werden, kann hierbei einer der Parameter sein, die entsprechend 5 im Schritt S3 vorgegeben werden. Alternativ kann die Schranke 6 beispielsweise fest vorgegeben sein.
Wenn der Quotient Q_j lediglich auf Einhalten des Grenzwerts G geprüft werden soll, kann der Schritt S17 beispielsweise entsprechend 7 ausgestaltet sein. Im Schritt S17 gemäß 7 wird der Quotient Q_j auf Einhalten des Grenzwerts G geprüft. Wird der Grenzwert G eingehalten, wird das Verfahren beendet. Anderenfalls erfolgt ein erneuter Durchlauf durch die Schleife. Der Grenzwert G, anhand dessen entschieden wird, ob eine ermittelte Kombination von Amplituden A' und Phasenlagen φ gut genug ist, kann hierbei einer der Parameter sein, die entsprechend 5 im Schritt S3 vorgegeben wird. Alternativ kann der Grenzwert G fest vorgegeben sein.
Die vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. Insbesondere ist es möglich, die Amplituden A und die Phasenlagen φ derart zu bestimmen, dass bei begrenzter Erwärmung des Untersuchungsobjekts 6 eine optimale Anregung des Untersuchungsobjekts 6 zu Magnetresonanzen möglich ist.
Die obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.

1: Grundmagnet
2: Magnetfeldbereich
3: Sendeantennen
4: Steuereinrichtung
5: Anregungsbereich
6: Untersuchungsobjekt
7: Untersuchungsvolumen
8: Ermittlungseinrichtung
9: Betriebsprogramm
10: Datenträger
11: Maschinencode
A, A': Amplituden
B: Grundmagnetfeld
f: Frequenz
F, F': Anregungsfeld
G: Grenzwert
i, j: Indizes
I: Sendeströme
k: Skalierungsfaktor
k': Faktor
P1, P2: Stellen des Untersuchungsobjekts
P, P': absorbierte Leistungen
PM: maximal absorbierte Leistung
PM': minimal absorbierte Leistung
PM*: maximal zulässiger Wert
Q: Quotient
SAR: Absorptionsrate
S1 bis S20: Schritte Schranke Phasenlagen
δ: Schranke
φ: Phasenlagen

Claims

Betriebsverfahren für eine Magnetresonanzanlage, die eine Mehrzahl individuell mit je einem Sendestrom (I) beaufschlagbarer Sendeantennen (3) aufweist, mittels derer in einem Untersuchungsvolumen (7) der Magnetresonanzanlage jeweils ein Einzelanregungsfeld (F') zum Anregen von Magnetresonanzen und auf Grund der Überlagerung der Einzelanregungsfelder (F') insgesamt ein Gesamtanregungsfeld (F) zum Anregen von Magnetresonanzen generierbar ist, – wobei eine Ermittlungseinrichtung (8) der Magnetresonanzanlage eine räumliche Verteilung einer Absorptionsrate (SAR) eines in das Untersuchungsvolumen (7) eingebrachten Untersuchungsobjekts (6) entgegen nimmt, – wobei die Ermittlungseinrichtung (8) eine Kombination von Amplituden (A) und Phasenlagen (φ) für die Sendeströme (I) relativ zueinander derart ermittelt, dass eine an einer ersten Stelle (P1) des Untersuchungsobjekts (6) lokal absorbierte Leistung (P) relativ zu einer an einer zweiten Stelle (P2) des Untersuchungsobjekts (6) lokal absorbierten Leistung (P') eine Relativbedingung erfüllt, – wobei die Ermittlungseinrichtung (8) die von ihr ermittelte Kombination von Amplituden (A) und Phasenlagen (φ) an eine Steuereinrichtung (4) übermittelt, – wobei die Steuereinrichtung (4) die Sendeantennen (3) mit Sendeströmen (I) beaufschlagt, deren Phasenlagen (φ) mit den von der Ermittlungseinrichtung (8) übermittelten Phasenlagen (φ) korrespondieren und deren Amplituden (A') relativ zu den von der Ermittlungseinrichtung (8) übermittelten Amplituden (A) mit einem für alle Sendeströme (I) einheitlichen Skalierungsfaktor (k) skaliert sind.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stelle (P1) und die zweite Stelle (P2) des Untersuchungsobjekts (6) denjenigen Stellen des Untersuchungsobjekts (6) entsprechen, an denen das Untersuchungsobjekt (6) bei der jeweiligen Kombination von Amplituden (A) und Phasen lagen (φ) lokal die größte und die kleinste Leistung (PM, PM') absorbiert.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungseinrichtung (8) die erste und die zweite Stelle (P1, P2) des Untersuchungsobjekts (6) für jede Kombination von Amplituden (A) und Phasenlagen (φ) selbsttätig ermittelt.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungseinrichtung (8) eine bei der übermittelten Kombination von Amplituden (A) und Phasenlagen (φ) maximal auftretende absorbierte Leistung (PM) ermittelt und an die Steuereinrichtung (4) übermittelt, dass die Steuereinrichtung (4) einen maximal zulässigen Wert (PM*) der lokal vom Untersuchungsobjekt (6) absorbierbaren Leistung entgegen nimmt und dass die Steuereinrichtung (4) den einheitlichen Skalierungsfaktor (k) anhand des maximal zulässigen Wertes (PM*) und der übermittelten maximal auftretenden absorbierten Leistung (PM) selbsttätig ermittelt.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungseinrichtung (8) eine bei der ermittelten Kombination von Amplituden (A) und Phasenlagen (φ) maximal auftretende absorbierte Leistung (PM) ermittelt, dass die Ermittlungseinrichtung (8) anhand eines maximal zulässigen Wertes (PM*) der lokal vom Untersuchungsobjekt (6) absorbierbaren Leistung und der maximal auftretenden absorbierten Leistung (PM) selbsttätig einen für alle Amplituden (A) einheitlichen Faktor (k') ermittelt und dass die Ermittlungseinrichtung (8) die von ihr ermittelten Amplituden (A) vor dem Übermitteln an die Steuereinrichtung (4) mit dem für alle Amplituden (A) einheitlichen Faktor (k') skaliert.
Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungseinrichtung (8) die Relativbedingung entgegen nimmt.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbedingung darin besteht, dass ein Verhältnis (Q) der an der ersten Stelle (P1) des Untersuchungsobjekts (6) lokal absorbierten Leistung (P) relativ zu der an der zweiten Stelle (P2) des Untersuchungsobjekts (6) lokal absorbierten Leistung (P') minimal ist.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbedingung darin besteht, dass ein Verhältnis (Q) der an der ersten Stelle (P1) des Untersuchungsobjekts (6) lokal absorbierten Leistung (P) relativ zu der an der zweiten Stelle (P2) des Untersuchungsobjekts (6) lokal absorbierten Leistung (P') unterhalb eines Grenzwertes (G) liegt.
Betriebsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungseinrichtung (8) den Grenzwert (G) entgegen nimmt.
Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Sendeantennen (3) als Sendeantenne mit einem magnetischen Nahfeld ausgebildet ist und mindestens eine andere der Sendeantennen (3) als Sendeantenne mit einem elektrischen Nahfeld ausgebildet ist.
Betriebsverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungseinrichtung (8) Informationen über die Art und/oder die Anordnung und/oder die Ausgestaltung der Sendeantennen (3) entgegen nimmt.
Betriebsprogramm, wobei das Betriebsprogramm Maschinencode (11) umfasst, dessen Abarbeitung durch eine an eine Steuereinrichtung (4) einer Magnetresonanzanlage angebundene Ermittlungseinrichtung (8) bewirkt, dass die Ermittlungseinrichtung (8) – eine räumliche Verteilung einer Absorptionsrate (SAR) eines in ein Untersuchungsvolumen (7) der Magnetresonanzanlage eingebrachten Untersuchungsobjekts (6) entgegen nimmt, – eine Kombination von Amplituden (A) und Phasenlagen (φ) für Sendeströme (I) einer Mehrzahl individuell mit je einem der Sendeströme (I) beaufschlagbarer Sendeantennen (3) der Magnetresonanzanlage relativ zueinander derart ermittelt, dass eine an einer ersten Stelle (P1) des Untersuchungsobjekts (6) lokal absorbierte Leistung (p) relativ zu einer an einer zweiten Stelle (P2) des Untersuchungsobjekts (6) lokal absorbierten Leistung (P') eine Relativbedingung erfüllt, und – die von ihr ermittelte Kombination von Amplituden (A) und Phasenlagen (φ) an die Steuereinrichtung (4) übermittelt.
Betriebsprogramm nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abarbeitung des Maschinencodes (11) durch die Ermittlungseinrichtung (8) bewirkt, dass die erste Stelle (P1) und die zweite Stelle (P2) des Untersuchungsobjekts (6) denjenigen Stellen des Untersuchungsobjekts (6) entsprechen, an denen das Untersuchungsobjekt (6) bei der jeweiligen Kombination von Amplituden (A) und Phasenlagen (φ) lokal die größte und die kleinste Leistung (PM, PM') absorbiert.
Betriebsprogramm nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abarbeitung des Maschinencodes (11) durch die Ermittlungseinrichtung (8) bewirkt, dass die Ermittlungseinrichtung (8) die erste und die zweite Stelle (P1, P2) des Untersuchungsobjekts (6) für jede Kombination von Amplituden (A) und Phasenlagen (φ) selbsttätig ermittelt.
Betriebsprogramm nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abarbeitung des Maschinencodes (11) durch die Ermittlungseinrichtung (8) bewirkt, dass die Ermittlungseinrichtung (8) eine bei der übermittelten Kombination von Amplituden (A) und Phasenlagen (φ) maximal auftretende absorbierte Leistung (PM) ermittelt und an die Steuereinrichtung (4) übermittelt.
Betriebsprogramm nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abarbeitung des Maschinencodes (11) durch die Ermittlungseinrichtung (8) bewirkt, dass die Ermittlungseinrichtung (8) – eine bei der ermittelten Kombination von Amplituden (A) und Phasenlagen (φ) maximal auftretende absorbierte Leistung (PM) ermittelt, – anhand eines maximal zulässigen Wertes (PM*) der lokal vom Untersuchungsobjekt (6) absorbierbaren Leistung und der maximal auftretenden absorbierten Leistung (PM) selbsttätig einen für alle Amplituden (A) einheitlichen Faktor (k') ermittelt und – die von ihr ermittelten Amplituden (A) vor dem Übermitteln an die Steuereinrichtung (4) mit dem für alle Amplituden (A) einheitlichen Faktor (k') skaliert.
Betriebsprogramm nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Abarbeitung des Maschinencodes (11) durch die Ermittlungseinrichtung (8) bewirkt, dass die Ermittlungseinrichtung (8) die Relativbedingung entgegen nimmt.
Betriebsprogramm nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abarbeitung des Maschinencodes (11) durch die Ermittlungseinrichtung (8) bewirkt, dass die Relativbedingung darin besteht, dass ein Verhältnis (Q) der an der ersten Stelle (P1) des Untersuchungsobjekts (6) lokal absorbierten Leistung (P) relativ zu der an der zweiten Stelle (22) des Untersuchungsobjekts (6) lokal absorbierten Leistung (P') minimal ist.
Betriebsprogramm nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abarbeitung des Maschinencodes (11) durch die Ermittlungseinrichtung (8) bewirkt, dass die Relativbedingung darin besteht, dass ein Verhältnis (Q) der an der ersten Stelle (P1) des Untersuchungsobjekts (6) lokal absorbierten Leistung (P) relativ zu der an der zweiten Stelle (P2) des Untersuchungsobjekts (6) lokal absorbierten Leistung (P') unterhalb eines Grenzwertes (G) liegt.
Betriebsprogramm nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Abarbeitung des Maschinencodes (11) durch die Ermittlungseinrichtung (8) bewirkt, dass die Ermittlungseinrichtung (8) den Grenzwert (G) entgegen nimmt.
Betriebsprogramm nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Sendeantennen (3) als Sendeantenne mit einem magnetischen Nahfeld ausgebildet ist und mindestens eine andere der Sendeantennen (3) als Sendeantenne mit einem elektrischen Nahfeld ausgebildet ist.
Betriebsprogramm nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Abarbeitung des Maschinencodes (11) durch die Ermittlungseinrichtung (8) bewirkt, dass die Ermittlungseinrichtung (8) Informationen über die Art und/oder die Anordnung und/oder die Ausgestaltung der Sendeantennen (3) entgegen nimmt.
Datenträger, auf dem in maschinenlesbarer Form ein Betriebsprogramm (9) nach einem der Ansprüche 12 bis 22 gespeichert ist.
An eine Steuereinrichtung (4) einer Magnetresonanzanlage angebundene Ermittlungseinrichtung, wobei die Ermittlungseinrichtung mit einem Betriebsprogramm (9) nach einem der Ansprüche 12 bis 22 programmiert ist.
Magnetresonanzanlage, – wobei die Magnetresonanzanlage eine Mehrzahl von Sendeantennen (3), ein Untersuchungsvolumen (7), eine Ermittlungseinrichtung (8) und eine Steuereinrichtung (4) aufweist, – wobei die Sendeantennen (3), die Ermittlungseinrichtung (8) und die Steuereinrichtung (4) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sie im Betrieb der Magnetresonanzanlage gemäß einem Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zusammenwirken.
Magnetresonanzanlage nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Sendeantennen (3) als Sendeantenne mit einem magnetischen Nahfeld ausgebildet ist und mindestens eine andere der Sendeantennen (3) als Sendeantenne mit einem elektrischen Nahfeld ausgebildet ist.