DE102008004256A1

DE102008004256A1 - Ansteuerverfahren für SAR-optimierte Ansteuerung eines Spulenarrays

Info

Publication number: DE102008004256A1
Application number: DE102008004256A
Authority: DE
Inventors: Dirk Dr. Diehl; Jürgen NISTLER; Wolfgang Dr. Renz; Markus Dr. Vester; Sebastian Wolf
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2008-01-14
Filing date: 2008-01-14
Publication date: 2009-07-23
Anticipated expiration: 2028-01-15
Also published as: CN101487881B; JP5419476B2; US7847550B2; JP2009165834A; DE102008004256B4; US20090179645A1; CN101487881A

Abstract

Eine Steuereinrichtung (7) einer Magnetresonanzanlage steuert die Spulen (6) eines Sendearrays (4) und ein Gradientenmagnetsystem (3) der Magnetresonanzanlage entsprechend einem Anregungspuls (P') an. Dadurch wird in einem Anregungsvolumen (2) der Magnetresonanzanlage eine Magnetisierung erzeugt, die eine erste Istinhomogenität (I2) aufweist. Die Steuereinrichtung (7) ermittelt den Anregungspuls (P') anhand eines Startpulses (P) und einer im Anregungsvolumen (2) der Magnetresonanzanlage maximal zulässigen Inhomogenität (I*). Der Startpuls (P) weist eine Gesamtzeitdauer (T') auf. In dem Fall, dass die Steuereinrichtung (7) die Spulen (6) des Sendearrays (4) und das Gradientenmagnetsystem (3) entsprechend dem Startpuls (P) ansteuert, wird im Anregungsvolumen (2) eine Magnetisierung erzeugt, die eine zweite Istinhomogenität (I1) aufweist, die kleiner als die maximal zulässige Inhomogenität (I*) ist. Die Steuereinrichtung (7) ermittelt eine Zwischenstelle (Z) des Startpulses (P), so dass der Startpuls (P) in einen ersten Pulsteil (P1) und einen hierzu komplementären zweiten Pulsteil (P2) aufgeteilt wird. Der erste Pulsteil (P1) korrespondiert mit einem niederenergetischen Teil des Startpulses (P), der zweite Pulsteil (P2) mit einem hochenergetischen Teil des Startpulses (P). Die Steuereinrichtung (7) streckt den zweiten Pulsteil (P2) zeitlich und komprimiert ihn hiermit korrespondierend in der Amplitude (A). Der zeitlich gestreckte und in der Amplitude (A) komprimierte ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ansteuerverfahren für Spulen eines Sendearrays und ein Gradientenmagnetsystem einer Magnetresonanzanlage,

– wobei eine Steuereinrichtung der Magnetresonanzanlage die Spulen des Sendearrays und das Gradientenmagnetsystem entsprechend einem jeweiligen Anregungspuls ansteuert,
– wobei auf Grund des Ansteuerns der Spulen des Sendearrays und des Gradientenmagnetsystems entsprechend dem jeweiligen Anregungspuls in einem Anregungsvolumen der Magnetresonanzanlage eine Magnetisierung erzeugt wird, die eine erste Istinhomogenität aufweist.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm, das Maschinencode aufweist, der von einer Steuereinrichtung einer Magnetresonanzanlage unmittelbar ausführbar ist und dessen Ausführung durch die Steuereinrichtung bewirkt, dass die Steuereinrichtung ein derartiges Ansteuerverfahren ausführt. Auch betrifft die vorliegende Erfindung einen Datenträger mit einem auf dem Datenträger gespeicherten derartigen Computerprogramm.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Steuereinrichtung einer Magnetresonanzanlage, wobei die Steuereinrichtung einen Speicher aufweist, in dem ein derartiges Computerprogramm gespeichert ist, wobei im Betrieb der Steuereinrichtung das Computerprogramm aus dem Speicher abrufbar und von der Steuereinrichtung ausführbar ist.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung eine Magnetresonanzanlage,

– wobei die Magnetresonanzanlage einen Grundmagneten, ein Gradientenmagnetystem, ein Sendearray mit einer Mehrzahl von Sendespulen und eine Steuereinrichtung aufweist,
– wobei die Sendespulen von der Steuereinrichtung ansteuerbar sind, so dass mittels der Sendespulen in einem Anregungsvolumen der Magnetresonanzanlage eine Magnetisierung erzeugt wird,
– wobei die Steuereinrichtung wie obenstehend beschrieben ausgebildet ist.

Derartige Gegenstände sind allgemein bekannt.
Bei Magnetresonanzanlagen mit Grundfeldstärken größer etwa 3 T werden im Patientenkörper erhebliche Wirbelströme induziert. Als Folge hiervon wird die eigentlich homogene Magnetfeldverteilung der Ganzkörperspule allein innerhalb des Patienten mehr oder minder inhomogen. In Einzelfällen kann diese Inhomogenität dazu führen, dass eine zuverlässige Bildgebung in bestimmten Körperregionen problematisch wird.
Bei konventionellen Magnetresonanzanlagen ist die erreichbare Feldverteilung durch die Ansteuerung der Antenne fest vorgegeben.
Die gewünschte homogene Magnetisierung (= Auslenkung der Spins) kann durch sogenannte 2D- oder 3D-Anregungspulse erfolgen, bei denen simultan Hochfrequenz- und Gradientenpulsformen moduliert werden. Die Modulation muss aus der Kenntnis der Hochfrequenzfeldverteilung für jeden Patienten neu ermittelt werden. Dieses Verfahren wird in der Praxis angewendet. Es ergeben sich jedoch sehr lange Sendepulse (beispielsweise größer als 10 ms).
Durch den Einsatz von Mehrkanalsendesystemen kann in Analogie zur Verwendung von Mehrkanalsystemen beim Empfang eine Unterabtastung des Frequenzraumes beim Senden erfolgen. Die fehlende Information kann in diesem Fall aus den unterschiedlichen Feldprofilen der Spulen gewonnen werden. Diese Vorgehensweise ist Fachleuten unter dem Begriff „TX-SENSE" bekannt.
Die bisher bekannten 2D- oder 3D-Anregungspulse können „beschleunigt" werden. Dadurch verringert sich die Dauer der Anregungspulse beispielsweise auf 1 ms bis 4 ms, so dass sie für die Bildgebung verwertbare Längen aufweisen. Ein Problem bei derartigen Anregungspulsen liegt jedoch darin, dass die SAR (= specific absorption rate) und der Sendeleistungsbedarf im Vergleich zu konventionellen einkanaligen Sendesystemen sogar für die unbeschleunigten TX-SENSE-Pulse um ein Vielfaches höher sind (typisch sind Faktoren von ca. 20 bis 30) und darüber hinaus die SAR und der Leistungsbedarf für derartige Pulse etwa quadratisch mit der Beschleunigung ansteigen.
Aus Fachaufsätzen, die beispielsweise in ISMRM 2007, Seiten 673 und Seiten 674 veröffentlicht sind, sind erste Ansätze bekannt, mittels derer die SAR reduziert werden kann. Die SAR liegt aber immer noch deutlich über der SAR der einkanaligen Lösung.
Weiterer einschlägiger Stand der Technik sind beispielsweise die Publikationen „An Image Domgin Approach for the Design of RF Pulses in Transmit SENSE" von W. A. Grissom et al., Proceedings International Society of Magnetic Resonance in Medicine 13 (2005), Seite 19, der Fachaufsatz „Parallel Excitation with an Array of Transmit Coils" von Yudong Zhu, veröffentlicht in Magnetic Resonance in Medicince, Band 51 (2004), Seiten 775 bis 784, der Fachaufsatz „Parallel Excitation: Making SENSE of High-Field Body MRI von Yudong Zhu und die US 2005/134267 A1 .
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Ansteuerverfahren für Spulen eines Sendearrays einer Magnetresonanzanlage sowie die hiermit korrespondierenden Gegenstände (Computerprogramm, Datenträger, Steuereinrichtung und Magnetresonanzanlage) zu schaffen, mittels derer die SAR deutlich reduziert werden kann und dennoch eine gute Bildqualität erreicht werden kann.
Die Aufgabe wird verfahrenstechnisch durch ein Ansteuerverfahren für Spulen eines Sendearrays einer Magnetresonanzanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung den jeweiligen Anregungspuls anhand eines jeweiligen Startpulses und einer im Anregungsvolumen der Magnetresonanzanlage maximal zulässigen Inhomogenität ermittelt. Der jeweilige Startpuls weist eine Gesamtzeitdauer auf. In dem Fall, dass die Steuereinrichtung die Spulen des Sendearrays und des Gradientenmagnetsystem entsprechend dem jeweiligen Startpuls ansteuert, wird im Anregungsvolumen der Magnetresonanzanlage eine Magnetisierung erzeugt, die eine zweite Istinhomogenität aufweist, die kleiner als die maximal zulässige Inhomogenität ist. Die Steuereinrichtung ermittelt eine Zwischenstelle des jeweiligen Startpulses, so dass der jeweilige Startpuls in einen jeweiligen ersten Pulsteil und einen jeweiligen hierzu komplementären zweiten Pulsteil aufgeteilt wird. Der jeweilige erste Pulsteil korrespondiert mit einem jeweiligen niederenergetischen Teil des jeweiligen Startpulses, der jeweilige zweite Pulsteil mit einem jeweiligen hochenergetischen Teil des jeweiligen Startpulses. Die Steuereinrichtung streckt den jeweiligen zweiten Pulsteil zeitlich und komprimiert den jeweiligen zweiten Pulsteil hiermit korrespondierend in der Amplitude. Der zeitlich gestreckte und in der Amplitude komprimierte jeweilige zweite Pulsteil korrespondiert mit dem jeweiligen Anregungspuls. Die Steuereinrichtung bestimmt die Zwischenstelle derart, dass die erste Istinhomogenität gerade noch kleiner als die maximal zulässige Inhomogenität ist.
Hiermit korrespondierend wird die Aufgabe einrichtungstechnisch durch ein entsprechendes Computerprogramm gelöst, dessen Ausführung durch die Steuereinrichtung ein derartiges Ansteuerverfahren realisiert. Auf dem Datenträger ist ein derartiges Computerprogramm gespeichert.
Bei der Steuereinrichtung ist in deren Speicher ein derartiges Computerprogramm gespeichert. Die Magnetresonanzanlage weist eine derartige Steuereinrichtung auf.
Es ist möglich, den jeweiligen zweiten Pulsteil zeitlich einheitlich zu strecken und hiermit korrespondierend einheitlich in der Amplitude zu komprimieren. Bevorzugt ist jedoch, dass die Steuereinrichtung den jeweiligen zweiten Pulsteil zeitlich nicht linear streckt. Dadurch kann die SAR weiter reduziert werden. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Steuereinrichtung den jeweiligen zweiten Pulsteil lokal zeitlich umso stärker streckt, je energiereicher der jeweilige zweite Pulsteil lokal ist. Durch diese Vorgehensweise kann die SAR ganz besonders stark reduziert werden.
Das Ausmaß der zeitlichen Streckung kann nach Bedarf bestimmt werden. Derzeit ist bevorzugt, dass die Steuereinrichtung den jeweiligen zweiten Pulsteil auf die Gesamtzeitdauer streckt.
Die Gesamtheit der Startpulse kann beispielsweise im Frequenzraum mit einer zwei- oder dreidimensionalen Spiraltrajektorie korrespondieren. Bevorzugt ist hierbei, dass die Spiraltrajektorie im Frequenzraum von außen nach innen verläuft.
In der Regel liegt der jeweilige erste Pulsteil des jeweiligen Startpulses zeitlich vor dem jeweiligen zweiten Pulsteil des jeweiligen Startpulses. In Ausnahmefällen kann es jedoch umgekehrt sein.
Es ist möglich, dass die maximal zulässige Inhomogenität fest vorgegeben ist. Vorzugsweise jedoch wird sie der Steuereinrichtung vorgegeben.
Die maximal zulässige Inhomogenität kann größer als 5% sein. Insbesondere kann sie zwischen 5% und 10% liegen.
Die zweite Istinhomogenität liegt vorzugsweise unter 0,5%, insbesondere bei ca. 0,25%.
Ein Verhältnis von maximal zulässiger Inhomogenität und zweiter Istinhomogenität kann relativ groß sein. Insbesondere kann es größer als 10:1 sein.
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 schematisch Spulen eines Sendearrays,
3 ein Ablaufdiagramm,
4 beispielhaft einen Amplitudenverlauf eines Startpulses für eine Spule eines Sendearrays,
5 bis 7 verschiedene Darstellungen der Ansteuersignale von Gradientenspulen zum Zusammenwirken mit dem Startpuls von 4,
8 beispielhaft einen Amplitudenverlauf eines zweiten Pulsteils für dieselbe Spule wie bei 4,
9 bis 11 verschiedene Darstellungen der Ansteuersignale von Gradientenspulen zum Zusammenwirken mit dem zweiten Pulsteil von 8,
12 ein Beispiel einer Zeittransformation.
Gemäß 1 weist eine Magnetresonanzanlage einen Grundmagneten 1 auf. Mittels des Grundmagneten 1 wird in einem Anre gungsvolumen 2 ein zeitlich statisches, örtlich homogenes Grundmagnetfeld erzeugt.
Die Magnetresonanzanlage weist weiterhin ein Gradientenmagnetsystem 3 auf. Mittels des Gradientenmagnetsystems 3 sind im Anregungsvolumen 2 in drei Achsrichtungen eines kartesischen Koordinatensystems Gradientenmagnetfelder erzeugbar.
Weiterhin weist die Magnetresonanzanlage ein Hochfrequenzsystem 4 auf. Mittels des Hochfrequenzsystems 4 kann das Anregungsvolumen 2 mit einem hochfrequenten, örtlich im Wesentlichen homogenen Anregungsfeld (Hochfrequenzfeld) beaufschlagt werden, so dass ein im Anregungsvolumen 2 angeordnetes Untersuchungsobjekt 5 (oftmals ein Mensch 5) zu Magnetresonanzen angeregt wird.
Das Hochfrequenzsystem 4 kann als Ganzkörperspule ausgebildet sein. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist das Hochfrequenzsystem 4 jedoch gemäß 2 als Sendearray ausgebildet, das eine Mehrzahl von Sendespulen 6 aufweist. Die Sendespulen 6 sind einzeln (= individuell) ansteuerbar.
Die Magnetresonanzanlage weist weiterhin eine Steuereinrichtung 7 auf. Die Steuereinrichtung 7 steuert das Gradientenmagnetsystem 3 und die Sendespulen 6 des Hochfrequenzsystems 4 an.
In der Regel ist die Steuereinrichtung 7 als softwareprogrammierbare Steuerung ausgebildet. Sie weist daher eine Speichereinrichtung 8 auf, in der ein Computerprogramm 9 gespeichert ist. Das Computerprogramm 9 kann hierbei bereits bei der Herstellung der Steuereinrichtung 7 in der Speichereinrichtung 8 hinterlegt worden sein. Alternativ ist es möglich, das Computerprogramm 9 über eine in 1 nicht dargestellte Rechneranbindung (beispielsweise eine Anbindung an das Internet) in der Speichereinrichtung 8 zu hinterlegen. Eine wiederum andere Möglichkeit besteht darin, das Computerprogramm 9 auf einem Datenträger 10 zu speichern und den Datenträger 10 über eine entsprechende Schnittstelle an die Steuereinrichtung 7 anzukoppeln, so dass das Computerprogramm 9 aus dem Datenträger 10 ausgelesen und in der Speichereinrichtung 8 hinterlegt werden kann. Rein beispielhaft ist der Datenträger 10 hierbei in 1 als CD-ROM dargestellt. Der Datenträger 10 könnte jedoch andere Ausgestaltungen annehmen, beispielsweise als USB-Memorystick oder als Speicherkarte ausgebildet sein.
Das Computerprogramm 9 ist in der Speichereinrichtung 8 und gegebenenfalls auch auf dem Datenträger 10 in elektronischer, ausschließlich maschinenlesbarer Form gespeichert. Es weist Maschinencode 11 auf, der von der Steuereinrichtung 7 unmittelbar ausführbar ist. Das Computerprogramm 9 wird im Betrieb der Steuereinrichtung 7 aus der Speichereinrichtung 8 abgerufen und von der Steuereinrichtung 7 ausgeführt. Die Ausführung des Computerprogramms 9 durch die Steuereinrichtung 7 bewirkt, dass die Steuereinrichtung 7 ein Ansteuerverfahren ausführt, das nachfolgend in Verbindung mit 3 näher erläutert wird. Vorab wird hierbei darauf hingewiesen, dass auf Grund der Ausführung des Ansteuerverfahrens von der Steuereinrichtung 7 zumindest die Sendespulen 6 angesteuert werden. In vielen Fällen wird zusätzlich das Gradientenmagnetsystem 3 angesteuert.
Gemäß 3 nimmt die Steuereinrichtung 7 in einem Schritt S1 zunächst einen gewünschten Untersuchungstyp T entgegen. Sodann nimmt die Steuereinrichtung 7 in einem Schritt S2 eine maximal zulässige Inhomogenität I* entgegen. Die maximal zulässige Inhomogenität I* ist hierbei beispielsweise durch die Formel
definiert. Amax und Amin sind hierbei die maximale bzw. minimale Amplitude A der Magnetisierung innerhalb des Anregungsvolumens 2, die bei Beaufschlagung des Anregungsvolumens 2 mit einem Anregungspuls P' nach der gesamten Pulsdauer zu einem beliebigen Zeitpunkt auftreten dürfen. Alternativ kann die maximal zulässige Inhomogenität I* auf eine gleichwertige Art definiert sein, beispielsweise durch die Standardabweichung der Magnetisierung, dividiert durch den Mittelwert der Magnetisierung.
Der Schritt S2 ist nur optional und daher in 3 nur gestrichelt dargestellt. Alternativ zur expliziten Vorgabe der maximal zulässigen Inhomogenität I* kann die maximal zulässige Inhomogenität I* der Steuereinrichtung 7 fest vorgegeben sein oder von der Steuereinrichtung 7 auf Grund anderer Randbedingungen (insbesondere des im Schritt S1 vorgegebenen Untersuchungstyps T) selbsttätig ermittelt werden. Unabhängig von der Art der Bestimmung der maximal zulässigen Inhomogenität I* liegt der Wert der maximal zulässigen Inhomogenität I* jedoch in der Regel zwischen 5% und 10%. Insbesondere kann er somit größer als 5% sein.
In einem Schritt S3 ermittelt die Steuereinrichtung 7 für jede der Sendespulen 6 jeweils einen Startpuls P sowie eine geeignete Ansteuerung für das Gradientenmagnetsystem 3. Die Ermittlung der Startpulse P und der Ansteuerung erfolgt hierbei anhand des gewünschten Untersuchungstyps T. Die Startpulse P definieren zusammen Amplitude und Phase der Magnetisierung in Ort und Zeit. Die 4 bis 7 zeigen

– die Amplitude A des Startpulses P einer der Sendespulen 6 als Funktion der Zeit t (4),
– den Verlauf eines x- und y-Gradientenmagnetfeldes als Funktion der Zeit t (5 und 6) sowie
– die sich dadurch ergebende Gradiententrajektorie der Startpulse P im Frequenzraum.

Die Phasenbeziehung des Hochfrequenzpulses P ist nicht mitdargestellt. Sie wird ebenfalls im Schritt S3 ermittelt. Die entsprechende Vorgehensweise ist Fachleuten allgemein bekannt.
Den 4 bis 7 kann insbesondere entnommen werden, dass die Gesamtheit der Startpulse P in Verbindung mit der Ansteuerung des Gradientenmagnetsystems 3 im Frequenzraum mit einer zwei- oder dreidimensionalen Spiraltrajektorie korrespondiert. Auf Grund der zeitlichen Verläufe der Gradientenfelder verläuft die Spiraltrajektorie hierbei im Frequenzraum von außen nach innen. Eine Gesamtzeitdauer T' der Startpulse P liegt im Millisekundenbereich, gemäß den 4 bis 6 beispielsweise bei 2,8 ms.
Es wäre möglich, anhand der Startpulse P und der Ansteuerung direkt korrespondierende Ansteuersignale S, S' für die Sendespulen 6 und das Gradientenmagnetsystem 3 zu ermitteln, so dass die Steuereinrichtung 7 die Sendespulen 6 und das Gradientenmagnetsystem 3 entsprechend dem jeweiligen Startpuls P ansteuert. Wenn diese Vorgehensweise ergriffen würde, würde die im Anregungsvolumen 2 erzeugte Magnetisierung eine relativ kleine Istinhomogenität I1 aufweisen. Diese kleine Istinhomogenität I1 wäre kleiner als die maximal zulässige Inhomogenität I*. Insbesondere läge ein Verhältnis zwischen der maximal zulässigen Inhomogenität I* und der kleinen Istinhomogenität I1 in der Regel bei einem Wert größer als 10:1. Beispielsweise kann die kleine Istinhomogenität I1 unter 0,5% liegen, insbesondere bei ca. 0,25%.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die Ansteuersignale S, S' jedoch nicht anhand der Startpulse P ermittelt. Stattdessen ermittelt die Steuereinrichtung 7 in einem Schritt S4 eine Zwischenstelle Z des jeweiligen Startpulses P. Die Zwischenstelle Z ist hierbei für alle Startpulse P einheitlich. Durch diese Vorgehensweise ist es möglich, dass die Steuereinrichtung 7 in einem Schritt S5 den jeweiligen Startpuls P in einen ersten Pulsteil P1 und einen zweiten Pulsteil P2 aufteilt, nämlich in den zeitlich vor der Zwischenstelle Z liegenden ersten Pulsteil P1 und den zeitlich nach der Zwischenstelle Z liegenden zweiten Pulsteil P2. Gemäß den 4 bis 7 liegt die Zwischenstelle Z beispielsweise bei dem Wert 2,5 ms. Diese Lage ist jedoch nur rein beispiel haft. Eine analoge Vorgehensweise wird für die Ansteuerung des Gradientenmagnetsystems 3 ergriffen.
Aus 4 ist ersichtlich, dass der erste Pulsteil P1 mit einem niederenergetischen Teil des jeweiligen Startpulses P korrespondiert, der zweite Pulsteil P2 mit einem hochenergetischen Teil des jeweiligen Startpulses P. Weiterhin ist ersichtlich, dass der erste Pulsteil P1 des jeweiligen Startpulses P zeitlich vor dem zweiten Pulsteil P2 des jeweiligen Startpulses P liegt.
Der erste Pulsteil P1 ist im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise irrelevant. Er wird im Folgenden nicht weiter verwendet. Verwendet wird lediglich der zweite Pulsteil P2. In einem Schritt S6 selektiert die Steuereinrichtung 7 daher den zweiten Pulsteil P2. Der zweite Pulsteil P2 ist in den 8 bis 11 – analog zum gesamten Startpuls P – in Amplitude A einer der Sendeantennen 6 sowie x- und y-Gradient als Funktion der Zeit t sowie in der Gradiententrajektorie im Frequenzraum dargestellt.
In einem Schritt S7 streckt die Steuereinrichtung 7 den zweiten Pulsteil P2 zeitlich. Hiermit korrespondierend komprimiert sie den zweiten Pulsteil P2 in der Amplitude A. Die zeitliche Streckung und das hiermit korrespondierende Komprimieren in der Amplitude A erfolgen hierbei für alle zweiten Pulsteile P2 auf eine einheitliche Zeitbasis bezogen und auf einheitliche Art und Weise. Die Ansteuerung des Gradientenmagnetsystems 3 wird zeitlich analog gestreckt, jedoch nicht in der Amplitude komprimiert.
Gemäß dem Schritt S7 erfolgt eine zeitliche Streckung auf die Gesamtzeitdauer T'. Dies ist zwar bevorzugt, jedoch nicht zwingend erforderlich.
In einem Schritt S8 steuert die Steuereinrichtung 7 die Spulen 6 des Sendearrays 4 und das Gradientenmagnetsystem 3 entsprechend ihrem jeweiligen zeitlich gestreckten und in der Amplitude A komprimierten zweiten Pulsteil P2 an. Der zeitlich gestreckte und in der Amplitude A komprimierte zweite Pulsteil P2 korrespondiert daher mit dem jeweiligen Anregungspuls P'. Das Ansteuern der Sendespulen 6 durch die Steuereinrichtung 7 erfolgt hierbei individuell für jede Sendespule 6.
Auf Grund des Ansteuerns der Spulen 6 des Sendearrays 4 und des Gradientenmagnetsystems 3 entsprechend dem jeweiligen Anregungspuls P' wird im Anregungsvolumen 2 eine reale Istinhomogenität I2 erreicht. Die reale Istinhomogenität I2 ist größer als die obenstehend in Verbindung mit dem Startpuls P erwähnte kleine Istinhomogenität I1. Ihr Wert hängt von der Lage der Zwischenstelle Z ab. Die Zwischenstelle Z wird von der Steuereinrichtung 7 derart bestimmt, dass die reale Istinhomogenität I2 gerade noch kleiner als die maximal zulässige Inhomogenität I* ist.
Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise wird somit erreicht, dass die Steuereinrichtung 7 den jeweiligen Anregungspuls P' anhand des jeweiligen Startpulses P und der im Anregungsvolumen 2 maximal zulässigen Inhomogenität I* ermittelt.
Im einfachsten Fall nimmt die Steuereinrichtung 7 im Rahmen des Schrittes S7 eine lineare Streckung der zweiten Pulsteile P2 in der Zeit t und eine hiermit korrespondierende lineare Komprimierung der zweiten Pulsteile P2 in der Amplitude A vor. Es würde also eine zeitliche Streckung mit einem Streckungsfaktor k und eine Komprimierung um den Faktor k vorgenommen werden, wobei der Faktor k sich (gemäß obigem Zahlenbeispiel) zu
ermitteln ließe. Vorzugsweise jedoch nimmt die Steuereinrichtung 7 im Rahmen des Schrittes S7 eine zeitlich nicht lineare Streckung des jeweiligen zweiten Pulsteils P2 vor. Sie kann hierbei insbesondere den jeweiligen zweiten Pulsteil P2 lokal zeitlich umso stärker strecken, je energiereicher der jeweilige zweite Pulsteil P2 lokal ist. Der guten Ordnung halber sei hierbei darauf hingewiesen, dass das Wort „lokal" sich auf einen bestimmten Zeitpunkt innerhalb des jeweiligen zweiten Pulsteils P2 bezieht. Die Amplituden A' der Sendespulen 6 zum Aussenden des Anregungspulses P' ergeben sich in diesem Fall anhand der Beziehung
12 zeigt eine korrespondierende mögliche nicht lineare Transformation der Zeit.
Durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise ergibt sich eine deutliche Verbesserung der erreichbaren Magnetisierungshomogenität im Vergleich zu konventionellen Lösungen. Dennoch können relativ kurze Anregungspulse P' realisiert werden. Die benötigte Spitzensendeleistung und die hiermit korrespondierende SAR wird soweit verringert, dass die entsprechenden Werte bei gleichzeitig homogener Magnetisierung im Anregungsvolumen 2 in die Nähe der bei konventionellen Anregungen erreichbaren Werte kommen.
Die obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 2005/134267 A1 [0012]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- ISMRM 2007, Seiten 673 und Seiten 674 [0011]
- „An Image Domgin Approach for the Design of RF Pulses in Transmit SENSE" von W. A. Grissom et al., Proceedings International Society of Magnetic Resonance in Medicine 13 (2005), Seite 19 [0012]
- „Parallel Excitation with an Array of Transmit Coils" von Yudong Zhu, veröffentlicht in Magnetic Resonance in Medicince, Band 51 (2004), Seiten 775 bis 784 [0012]
- „Parallel Excitation: Making SENSE of High-Field Body MRI von Yudong Zhu [0012]

Claims

Ansteuerverfahren für Spulen (6) eines Sendearrays (4) und ein Gradientenmagnetsystem (3) einer Magnetresonanzanlage, – wobei eine Steuereinrichtung (7) der Magnetresonanzanlage die Spulen (6) des Sendearrays (4) und das Gradientenmagnetsystem (3) entsprechend einem jeweiligen Anregungspuls (P') ansteuert, – wobei aufgrund des Ansteuerns der Spulen (6) des Sendearrays (4) und des Gradientenmagnetsystems (3) entsprechend dem jeweiligen Anregungspuls (P') in einem Anregungsvolumen (2) der Magnetresonanzanlage eine Magnetisierung erzeugt wird, die eine erste Istinhomogenität (I2) aufweist, – wobei die Steuereinrichtung (7) den jeweiligen Anregungspuls (P') anhand eines jeweiligen Startpulses (P) und einer im Anregungsvolumen (2) der Magnetresonanzanlage maximal zulässigen Inhomogenität (I*) ermittelt, – wobei der jeweilige Startpuls (P) eine Gesamtzeitdauer (T') aufweist und in dem Fall, dass die Steuereinrichtung (7) die Spulen (6) des Sendearrays (4) und das Gradientenmagnetsystem (3) entsprechend dem jeweiligen Startpuls (P) ansteuert, im Anregungsvolumen (2) der Magnetresonanzanlage eine Magnetisierung erzeugt wird, die eine zweite Istinhomogenität (I1) aufweist, die kleiner als die maximal zulässige Inhomogenität (I*) ist, – wobei die Steuereinrichtung (7) eine Zwischenstelle (Z) des jeweiligen Startpulses (P) ermittelt, so dass der jeweilige Startpuls (P) in einen jeweiligen ersten Pulsteil (P1) und einen jeweiligen hierzu komplementären zweiten Pulsteil (P2) aufgeteilt wird, – wobei der jeweilige erste Pulsteil (P1) mit einem jeweiligen niederenergetischen Teil des jeweiligen Startpulses (P) und der jeweilige zweite Pulsteil (P2) mit einem jeweiligen hochenergetischen Teil des jeweiligen Startpulses (P) korrespondiert, – wobei die Steuereinrichtung (7) den jeweiligen zweiten Pulsteil (P2) zeitlich streckt und hiermit korrespondierend in der Amplitude (A) komprimiert, – wobei der jeweilige zeitlich gestreckte und in der Amplitude (A) komprimierte zweite Pulsteil (P2) mit dem jeweiligen Anregungspuls (P') korrespondiert, – wobei die Steuereinrichtung (7) die Zwischenstelle (Z) derart bestimmt, dass die erste Istinhomogenität (I2) gerade noch kleiner als die maximal zulässige Inhomogenität (I*) ist.
Ansteuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (7) den jeweiligen zweiten Pulsteil (P2) zeitlich nicht linear streckt.
Ansteuerverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (7) den jeweiligen zweiten Pulsteil (P2) lokal zeitlich um so stärker streckt, je energiereicher der jeweilige zweite Pulsteil (P2) lokal ist.
Ansteuerverfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (7) den jeweiligen zweiten Pulsteil (P2) zeitlich auf die Gesamtzeitdauer (T') streckt.
Ansteuerverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtheit der Startpulse (P) im Frequenzraum mit einer zwei- oder dreidimensionalen Spiraltrajektorie korrespondiert.
Ansteuerverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiraltrajektorie im Frequenzraum von außen nach innen verläuft.
Ansteuerverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige erste Pulsteil (P1) des Startpulses (P) zeitlich vor dem jeweiligen zweiten Pulsteil (P2) des Startpulses (P) liegt.
Ansteuerverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximal zulässige Inhomogenität (I*) der Steuereinrichtung (7) vorgegeben wird.
Ansteuerverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximal zulässige Inhomogenität (I*) größer als 5% ist, insbesondere zwischen 5% und 10% liegt.
Ansteuerverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Istinhomogenität (I1) unter 0,5% liegt, insbesondere bei ca. 0,25% liegt.
Ansteuerverfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis von maximal zulässiger Inhomogenität (I*) zu zweiter Istinhomogenität (I1) größer als 10:1 ist.
Computerprogramm, das Maschinencode (11) aufweist, der von einer Steuereinrichtung (7) einer Magnetresonanzanlage unmittelbar ausführbar ist und dessen Ausführung durch die Steuereinrichtung (7) bewirkt, dass die Steuereinrichtung (7) ein Ansteuerverfahren nach einem der obigen Ansprüche ausführt.
Datenträger mit einem auf dem Datenträger gespeicherten Computerprogramm (9) nach Anspruch 12.
Steuereinrichtung einer Magnetresonanzanlage, wobei die Steuereinrichtung eine Speichereinrichtung (8) aufweist, in der ein Computerprogramm (9) nach Anspruch 12 gespeichert ist, wobei im Betrieb der Steuereinrichtung das Computerpro gramm (9) aus der Speichereinrichtung (8) abrufbar und von der Steuereinrichtung ausführbar ist.
Magnetresonanzanlage, – wobei die Magnetresonanzanlage einen Grundmagneten (1), ein Gradientenmagnetsystem (3) ein Sendearray (4) mit einer Mehrzahl von Sendespulen (6) und eine Steuereinrichtung (7) aufweist, – wobei die Sendespulen (6) und das Gradientenmagnetsystem (3) von der Steuereinrichtung (7) ansteuerbar sind, so dass mittels der Sendespulen (6) und des Gradientenmagnetsystems (3) in einem Anregungsvolumen (2) der Magnetresonanzanlage eine Magnetisierung erzeugt wird, – wobei die Steuereinrichtung (7) nach Anspruch 14 ausgebildet ist.