DE102008061532B3

DE102008061532B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung von Verzeichnungskorrekturdaten

Info

Publication number: DE102008061532B3
Application number: DE102008061532A
Authority: DE
Inventors: Sabrina Harter; Ralph Dr. Kimmlingen; Andreas Dr. Weidemann
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2010-08-12
Anticipated expiration: 2028-12-11
Also published as: CN101900798B; US8755582B2; CN101900798A; US20100172560A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Ermittlung von Verzeichnungskorrekturdaten (VKD) zur Verzeichnungskorrektur von mit einem Magnetresonanzsystem (1) erfassten Magnetresonanzbildern (BD) beschrieben, welches zumindest folgende Verfahrensschritte umfasst: - Berechnung einer das Magnetfeld einer Gradientenspule des Magnetresonanzsystems (1) repräsentierenden Start-Kugelfunktion (SKF) auf Basis der Leitergeometrie der Gradientenspule, - Ermittlung einer dreidimensionalen Parameterkarte (PK, PK, PK), welche ein von der Gradientenspule erzeugtes Magnetfeld repräsentiert, unter Verwendung eines definierten Messobjektes (O), wobei für die betreffende Gradientenspule eine definierte Gradientenstärke eingestellt wird, - Erzeugung einer Abweichungs-Parameterkarte (APK) auf Basis der Parameterkarte (PK, PK, PK) und auf Basis einer Referenz-Parameterkarte (PK), welche mit ausgeschalteter Gradientenspule ermittelt wurde, - Ermittlung von Kugelfunktions-Koeffizienten (A(1,m), B(1,m)) des Gradientenmagnetfelds durch Anfitten einer das Magnetfeld der Gradientenspule repräsentierenden Kugelfunktion an die Abweichungs-Parameterkarte (APK) unter Verwendung der Start-Kugelfunktion (SKF), - Ermittlung der Verzeichnungskorrekturdaten (VKD) auf Basis der Kugelfunktions-Koeffizienten (A(1,m), B(1,m)) der angefitteten Kugelfunktion.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Verzeichnungskorrekturdaten zur Verzeichnungskorrektur von mit einem Magnetresonanzsystem erfassten Magnetresonanzbildern sowie ein Verfahren zur Durchführung einer solchen Verzeichnungskorrektur. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Ermittlung von Verzeichnungskorrekturdaten und ein Magnetresonanzsystem mit einer solchen Vorrichtung.
D. Wilhelm, ”Image distortion correction in Magnetic Resonance Imaging using geodetic techniques”, Diplomarbeit, Universität Stuttgart, 2005; URL (03. 08. 09):
http://www.unistuttgart.de/gi/education/diplomarbeiten/wilhelm.pdf behandelt eine Beschreibung von Feldverzeichnungen in Kugelkoordinaten.
Bei der Magnetresonanztomographie, auch Kernspintomographie genannt, handelt es sich um eine inzwischen weit verbreitete Technik zur Gewinnung von Bildern vom Körperinneren eines lebenden Untersuchungsobjekts. Um mit diesem Verfahren ein Bild zu gewinnen, muss zunächst der Körper bzw. der zu untersuchende Körperteil des Patienten oder Probanden einem möglichst homogenen statischen Grundmagnetfeld ausgesetzt werden, welches von einem Grundfeldmagneten des Magnetresonanzsystems erzeugt wird. Diesem Grundmagnetfeld werden während der Aufnahme der Magnetresonanzbilder schnell geschaltete Gradientenfelder zur Ortskodierung überlagert, die von sog. Gradientenspulen erzeugt werden. Außerdem werden mit Hochfrequenzantennen Hochfrequenzpulse einer definierten Feldstärke in das Untersuchungsobjekt eingestrahlt. Mittels dieser Hochfrequenzpulse werden die Kernspins der Atome im Untersuchungsobjekt derart angeregt, dass sie um einen sogenannten „Anregungsflipwinkel” aus ihrer Gleichgewichtslage parallel zum Grundmagnetfeld ausgelenkt werden. Die Kernspins präzedieren dann um die Richtung des Grundmagnetfelds. Die dadurch erzeugten Magnetresonanzsignale werden von Hochfrequenzempfangsantennen aufgenommen. Die Magnetresonanzbilder des Untersuchungsobjekts werden schließlich auf Basis der empfangenen Magnetresonanzsignale erstellt. Jeder Bildpunkt im Magnetresonanzbild ist dabei einem kleinen Körpervolumen, einem sogenannten „Voxel”, zugeordnet und jeder Helligkeits- oder Intensitätswert der Bildpunkte ist mit der aus diesem Voxel empfangenen Signalamplitude des Magnetresonanzsignals verknüpft.
Ungünstigerweise sind die Abbildungseigenschaften von den Magnetfeld-Gradientenspulen nur in der Nähe des Isozentrums des Grundfeldmagneten näherungsweise linear und eineindeutig. Dieses Volumen wird als „Linearitätsvolumen” der jeweiligen Gradientenspule bezeichnet. In vielen Fällen ist aber das Bildgebungsvolumen größer als das Linearitätsvolumen einer physikalisch realisierbaren Gradientenspule. Die nichtidealen Magnetfelder außerhalb des Linearitätsvolumens führen daher im Bildgebungsvolumen zu Abbildungsfehlern (üblicherweise „Verzeichnungen” genannt), welche sich beispielsweise in geometrischen Verzerrungen der Spindichtebilder bemerkbar machen. Dadurch entstehen Einschränkungen für solche Anwendungen, bei denen nur geringe Abweichungen in der Abbildungstreue erlaubt sind, wie beispielsweise Stereotaxie-Anwendungen im Kopfbereich. Problematisch sind solche Verzerrungen auch bei einer Zusammensetzung mehrerer Bilder, die nebeneinander liegende Bereiche des Untersuchungsobjekts abbilden. Beispielsweise ist es bei einer kompletten Wirbelsäulenuntersuchung in der Regel nicht möglich, mit einer Messung ein komplettes Bild der gesamten Wirbelsäule zu rekonstruieren. Stattdessen werden abschnittsweise Bilder der Wirbelsäule aufgenommen, und anschließend werden diese Bilder zur Erstellung des Gesamtbilds zusammengesetzt. Die Verzeichnungen an den Bildrändern erschweren dann die Kombination der Bilder.
Verzeichnungen können grundsätzlich mit einer nachträglichen Verzeichnungskorrektur minimiert werden. Dabei wird beispielsweise der Gradientenverlauf zur Entzerrung in einer Bildebene verwendet. Daneben ist auch eine dreidimensionale Verzeichnungskorrektur möglich, bei der zusätzlich Bildfehler senkrecht zur Bildebene korrigiert werden. Sowohl für das zweidimensionale als auch für das dreidimensionale Korrekturverfahren ist ein Kugelfunktionsspektrum der Magnetfelder der drei Achsen der Gradientenspule eine Grundlage. Man betrachtet dazu ein quellenfreies Kugelvolumen mit dem Radius R, in welchem rot B verschwindet. Das Magnetfeld B an einem Ort r = r(r, θ, Φ) innerhalb der Kugel kann hierzu durch eine Entwicklung des Feldes nach orthogonalen Kugelfunktionen Y_lm bis zur Ordnung N mit den Koeffizienten a(l, m), A(l, m) und B(l, m) wie folgt beschrieben werden:
Dabei berechnen sich die Kugelfunktionen Y_lm aus den sogenannten assoziierten Legendre-Polynomen P_lm gemäß:
mit
Für die folgenden Betrachtungen genügt es, die axiale Magnetfeldkomponente Bz zu berücksichtigen (allgemein: die Feldkomponente in Richtung des Grundmagnetfeldes B0)

Die nachfolgende Tabelle zeigt als Beispiel die Kugelfunktionsentwicklungsterme bzw. -koeffizienten A(l, m) und B(l, m) für die ersten 5 Entwicklungsordnungen im Innenraum einer zylindrischen Gradientenspule:

Entwicklungsterm	Zuordnung
A(0, 0)	Konstantes Feld (B₀-Term)
A(1, 0) A(1, 1) B(1, 1)	Linearterm in z-Richtung Linearterm in x-Richtung Linearterm in y-Richtung
A(3, 0) A(3, 1), A(3, 3) B(3, 1), B(3, 3)	3. Ordnung in z-Richtung 3. Ordnung in x-Richtung 3. Ordnung in y-Richtung
A(5, 0) A(5, 1), A(5, 3), A(5, 5) B(5, 1), B(5, 3), B(5, 5)	5. Ordnung in z-Richtung 5. Ordnung in x-Richtung 5. Ordnung in y-Richtung

Aus Symmetriegründen sollten bei idealen Gradientenspulen in x- und y-Richtung die Terme mit gerader Ordnung m sowie in z-Richtung (für die longitudinale Gradientenspule) alle Terme mit m > 0 verschwinden. Für die bisherigen Verzeichnungskorrekturen werden die Entwicklungskoeffizienten und somit das Magnetfeld aus den komplexen Leiterbahnstrukturen der Feldspulen typischerweise bis zur Entwicklungsordnung N = 13 (d. h. mit l = 0 bis N) berechnet. Bei diesen Verfahren bleiben jedoch bislang Fertigungstoleranzen der Gradientenspule unberücksichtigt. Solche Fertigungstoleranzen führen dazu, dass zusätzlich zu den über das Design errechneten Entwicklungsordnungen signifikante weitere Orthogonalterme auftreten, die eigentlich aus Symmetriegründen nicht auftreten sollten. Zudem ist es auch so, dass beispielsweise eine x-Gradientenspule, welche eigentlich nur einen A(1, 1)-Linearterm in x-Richtung haben sollte, zusätzlich auch einen B(1, 1) (d. h. einen Linearterm in y-Richtung) oder einen B(2, 2)-Term erzeugt.
Das Auftreten solcher zusätzlicher Störterme ist bei Magnetresonanzsystemen mit neueren dünnwandigeren Gradientenspulen stärker ausgeprägt. Eine bekannte Methode zur genauen Bestimmung der Koeffizienten ist die exakte Messung des Magnetfeldes jeder Feldspule im MR-System. Dabei wird mit einer Magnetfeldsonde an einer Vielzahl von Orten innerhalb des Messraums gemessen. Typisch sind hier mehrere hundert Messpunkte, die dann als Stützstellen für die weitere Ermittlung der Kugelfunktionskoeffizienten dienen. Diese Messung ist mit zusätzlichem Mess- und Zeitaufwand bei der Inbetriebnahme einer MR-Anlage verbunden, so dass bei den heutigen Magnetresonanzsystemen üblicherweise keine individuelle Magnetfeldmessung durchgeführt wird. Soll die Magnetfeldmessung bei schon installierten Kundenanlagen durchgeführt werden, entsteht zusätzlicher Aufwand durch die notwendige Bestellung des Messmittels durch den Servicetechniker vor Ort.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung von Verzeichnungskorrekturdaten anzugeben, welches ohne aufwändige zusätzliche Messmittel eine schnellere und genauere Ermittlung von Verzeichnungskorrekturdaten für die Gradientenspule erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 13 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zumindest folgende Verfahrensschritte durchgeführt:

i) Es wird eine das Magnetfeld der betreffenden Gradientenspule des Magnetresonanzsystems repräsentierende Start-Kugelfunktion auf Basis der Leitergeometrie der Gradientenspule berechnet. Diese Start-Kugelfunktion entspricht bei spielsweise der theoretisch berechneten Magnetfeld-Kugelfunktion, deren Daten bisher für die Verzeichnungskorrektur genutzt wurden. Dabei reicht es aus, wenn diese Berechnung einmal für jede Gradientenspule vom Hersteller durchgeführt wird und die Daten für den jeweiligen Anwender mitgeliefert werden, wie das bisher auch der Fall ist.
ii) Zusätzlich wird unter Verwendung eines definierten Messobjekts, beispielsweise eines üblichen Kugelphantoms, eine dreidimensionale Parameterkarte ermittelt, wobei der jeweilige Parameter ein von der Gradientenspule erzeugtes Magnetfeld repräsentiert. Dabei wird für die betreffende Gradientenspule eine definierte Gradientenstärke eingestellt, d. h. die Gradientenspule wird mit einem geeigneten Stromwert bestromt.
iii) Es wird dann eine Abweichungs-Parameterkarte auf Basis der zuvor aufgenommenen Parameterkarte und einer Referenz-Parameterkarte erzeugt. Eine Referenz-Parameterkarte ist dabei eine Parameterkarte, die mit ausgeschalteter Gradientenspule, aber ansonsten unter entsprechenden Bedingungen angefertigt wurde, wie die zuvor genannte Parameterkarte für die jeweilige Gradientenspule, d. h. mit gleicher Magnetresonanz-Sequenz und unter Verwendung desselben Messobjekts an derselben Position etc. Diese Referenz-Parameterkarte kann erzeugt werden, bevor oder nachdem die Parameterkarten mit eingestelltem Gradientenstrom erstellt wurden. Prinzipiell ist es auch möglich, eine solche Referenz-Parameterkarte für mehrere nachfolgende Messungen zu verwenden, bei denen beispielsweise Parameterkarten für verschiedene Gradientenspulen in x-, y- und z-Richtung aufgenommen werden.
iv) Anschließend werden Kugelfunktions-Koeffizienten des Gradientenmagnetfelds durch Anfitten einer das Magnetfeld der Gradientenspule repräsentierenden Kugelfunktion an die Abweichungs-Parameterkarte ermittelt, wobei als Ausgangspunkt für den Fit-Prozess die bereits oben erläuterte Start-Kugelfunktion verwendet wird. Zum Anfitten der Magnetfeld- Kugelfunktion kann beispielsweise ein Least-Mean-Square-Fit oder ein ähnliches Verfahren verwendet werden.
v) Die Verzeichnungskorrekturdaten können dann auf Basis der Kugelfunktions-Koeffizienten der angefitteten Kugelfunktion anstelle der bisher üblicherweise verwendeten, nur auf Basis der Leitergeometrie berechneten Kugelfunktion ermittelt werden. Die Verzeichnungskorrekturdaten können dabei beispielsweise die Kugelfunktions-Koeffizienten selbst sein, aber auch daraus berechnete Verzeichnungskorrekturdaten, beispielsweise eine dreidimensionale Karte von Verschiebungsvektoren.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden also auf relativ einfache Weise durch eine Magnetresonanzmessung mit einem üblicherweise ohnehin beim Anwender vorhandenen Phantom verbesserte Kugelfunktions-Koeffizienten ermittelt, welche auch die durch die Fertigungstoleranzen verursachten Störterme berücksichtigt. Dabei können als Basis für die Ermittlung der Kugelfunktions-Koeffizienten die nur aufgrund des Designs theoretisch berechneten Kugelfunktions-Koeffizienten verwendet werden. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die Ermittlung der Verzeichnungskorrekturdaten auf Basis der Kugelfunktions-Koeffizienten und auch das weitere Verfahren zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verzeichnungskorrektur weitgehend in der gewohnten Weise erfolgen können, wobei lediglich die zusätzliche Messung mit dem Phantom sowie die Fit-Prozedur durchgeführt werden müssen, um die verbesserten Verzeichnungskorrekturdaten zu gewinnen und bei der erfindungsgemäßen Verzeichnungskorrektur verwenden zu können.
In verschiedenen Testmessungen ließ sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bereits bei einer Berücksichtigung der 0. bis 3. Ordnung der zusätzlichen Störterme eine signifikante Verbesserung der Verzeichnungskorrektur erreichen. Die hierfür benötigte Zeit für die Messung der dreidimensionalen Parameterkarten und die weitere Berechnung bzw. den Fit-Prozess liegt im Bereich von 10 bis 20 min.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung von Verzeichnungskorrekturdaten benötigt zumindest folgende Komponenten:

i) Eine Start-Kugelfunktions-Ermittlungseinheit zur Gewinnung einer das Magnetfeld einer Gradientenspule des Magnetresonanzsystems repräsentierenden Start-Kugelfunktion auf Basis der Leitergeometrie der Gradientenspule. Hierbei kann es sich um eine Berechnungseinheit handeln, welche die Start-Kugelfunktion selbständig berechnet. Es kann sich aber auch um eine Schnittstelle handeln, welche eine bereits zuvor berechnete Start-Kugelfunktion aus einem Speicher oder über ein Netzwerk, beispielsweise vom Hersteller, abruft.
ii) Eine Parameterkarten-Ermittlungseinheit zur Ermittlung einer dreidimensionalen Parameterkarte, die ein von der Gradientenspule erzeugtes Magnetfeld repräsentiert, unter Verwendung eines definierten Messobjekts, wobei für die betreffende Gradientenspule eine definierte Gradientenstärke eingestellt wird. Eine solche Parameterkarten-Ermittlungseinheit kann beispielsweise ebenfalls eine Schnittstelle sein, welche beispielsweise eine vom Magnetresonanzsystem ermittelte Parameterkarte übernimmt oder entsprechende Rohdaten übernimmt und hieraus eine Parameterkarte erzeugt. Eine solche Parameterkarten-Ermittlungseinheit kann aber auch, insbesondere, wenn sie direkt in einer Magnetresonanzsystemsteuerung eingebaut ist, eine geeignete Steuereinheit umfassen, die das Magnetresonanzsystem entsprechend ansteuert, um die Rohdaten zur Erstellung der Parameterkarten zu messen. Beispielsweise kann sie so ausgebildet sein, dass die für die Parameterkartenermittlung optimale Magnetresonanzsequenz ausgesendet wird und jeweils die Gradientenspulen mit den passenden Werten bestromt werden. Diese Parameterkarten-Ermittlungseinheit kann auch genutzt werden, um die Referenz-Parameterkarte zu ermitteln, die mit unbestromten Gradientenspulen aufgenommen wird.
iii) Eine Abweichungs-Parameterkarten-Berechnungseinheit zur Erzeugung einer Abweichungs-Parameterkarte auf Basis der Parameterkarte und einer Referenz-Parameterkarte, die mit ausgeschalteter Gradientenspule ermittelt wurden.
iv) Eine Koeffizienten-Ermittlungseinheit zur Ermittlung von Kugelfunktionskoeffizienten des Gradientenmagnetfelds durch Anfitten einer das Magnetfeld der Gradientenspule repräsentierenden Kugelfunktion an die Abweichungs-Parameterkarte, unter Verwendung der Start-Kugelfunktion.
v) Eine Korrekturdaten-Ermittlungseinheit zur Ermittlung der Verzeichnungskorrekturdaten auf Basis der Kugelfunktions-Koeffizienten der angefitteten Kugelfunktion.

Ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzsystem kann eine solche erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung der Verzeichnungskorrekturdaten beispielsweise als Teil der Bildrekonstruktionseinheit enthalten. Eine derartige Vorrichtung kann aber auch als eigenständige Komponente neben der Bildrekonstruktionseinheit im Magnetresonanzsystem vorhanden sein und die Verzeichnungskorrekturdaten an die Bildrekonstruktionseinheit oder eine nachgeschaltete Verzeichnungskorrektureinheit übergeben. Ebenso kann die Vorrichtung zur Ermittlung der Verzeichnungskorrekturdaten auch komplett eigenständig auf einer geeigneten Rechnereinheit implementiert sein, sofern die entsprechenden Schnittstellen zur Verfügung stehen, um die Start-Kugelfunktion und die Parameterkarten ermitteln zu können und die ermittelten Verzeichnungskorrekturdaten auszugeben.
Der überwiegende Teil der Komponenten der Vorrichtung zur Ermittlung der Verzeichnungskorrekturdaten kann insbesondere ganz oder zumindest teilweise in Form von Softwaremodulen realisiert sein. Dies gilt vor allem für die Abweichungs-Parameterkarten-Berechnungseinheit, die Koeffizienten- Ermittlungseinheit und die Korrekturdaten-Ermittlungseinheit, welche in erster Linie Berechnungen durchführen. Aber auch die weiteren Komponenten wie die Start-Kugelfunktions-Ermittlungseinheit oder die Parameterkarten-Ermittlungseinheit können, auch wenn es sich hierbei um Schnittstellen handelt, sowohl als reine Softwaremodule realisiert sein, beispielsweise wenn die Daten von bereits auf dem gleichen Rechner realisierten anderen Softwarekomponenten übernommen werden können, aber auch als Hardwareschnittstellen, die durch Software speziell konfiguriert werden.
Die Erfindung umfasst daher auch ein Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher einer programmierbaren Steuereinrichtung der medizintechnischen Anlage ladbar ist und Programmcodeabschnitte aufweist, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das Programm in der Steuereinrichtung ausgeführt wird. Eine solche softwaremäßige Realisierung ist insoweit vorteilhaft, da hierdurch auch bereits vorhandene medizintechnische Anlagen leichter nachgerüstet werden können, um nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu arbeiten.
Die abhängigen Ansprüche enthalten jeweils besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung, wobei die Ansprüche einer Kategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Kategorie weitergebildet sein können.
Wie erläutert, ist die dreidimensionale Parameterkarte so zu wählen, dass sie das jeweils am Ort vorliegende Magnetfeld repräsentiert bzw. charakterisiert. Es bietet sich im einfachsten Fall an, als Parameterkarte eine dreidimensionale sogenannte „Phasenkarte” zu ermitteln. Die „Phase” ist dabei die Differenz der tatsächlich an einem Ort gemessenen Lamor-Frequenz (Magnetresonanzfrequenz) zu der an dem jeweiligen Ort erwarteten Lamor-Frequenz. Diese lokale Lamor-Frequenz ist proportional zur (normalerweise gemessenen) Spindichte und zum jeweils vorliegenden Magnetfeld. Daher lässt sich auch aus den Abweichungen der gemessenen Lamor-Frequenz zur erwarteten Lamor-Frequenz, d. h. aus der Phase, das am jeweiligen Ort vorliegende Magnetfeld berechnen, da ja die Phasenänderung die räumliche Ableitung des Magnetfelds ist. Hierzu sollte vorzugsweise bei der Aufnahme der dreidimensionalen Phasenkarte, d. h. bei der Messung am Phantom, der Messbereich so gewählt sein, dass der Phasenbezug zwischen benachbarten Voxeln gewahrt ist und kein Phasenüberlauf auftritt. Verfahren zur Berechnung der Magnetfeldverteilung unter Verwendung der Phase werden beispielsweise in der DE 195 11 791 C1 erläutert.
Da Phase und Magnetfeldintensität am jeweiligen Ort ineinander umgerechnet werden können, kann grundsätzlich auch eine Kugelfunktion berechnet werden, die die Phase in Abhängigkeit vom Ort beschreibt. Die Kugelfunktionskoeffizienten sollten dann den Kugelfunktionskoeffizienten entsprechen, die ermittelt würden, wenn die Kugelfunktion direkt die Magnetfeldintensität in Abhängigkeit vom Ort beschreibt.
Selbstverständlich kann aber auch eine Kugelfunktion wie in Gleichung (1) gewählt werden, die unmittelbar die Magnetfeldintensität in Abhängigkeit vom Ort beschreibt. In diesem Fall gibt es verschiedene Möglichkeiten. Beispielsweise können die Phasenkarte bzw. auch die Referenz-Phasenkarte jeweils in eine Magnetfeld-Intensitätskarte umgerechnet werden. Daraus kann dann eine Abweichungs-Magnetfeld-Intensitätskarte ermittelt werden. Ebenso ist es aber auch möglich, zunächst eine Abweichungs-Phasenkarte zu ermitteln und diese dann in eine Abweichungs-Magnetfeld-Intensitätskarte umzurechnen. Letzteres hat den Vorteil, dass eine Rechenoperation weniger nötig ist, da nur eine Umrechnung einer Phasenkarte in eine Intensitätskarte erforderlich ist.
Auch für die Bildung der Abweichungs-Parameterkarte gibt es verschiedene Möglichkeiten. So ist es zum einen möglich, durch Ermitteln einer Differenz zwischen der jeweiligen Parameterkarte und der Referenz-Parameterkarte eine Differenz-Parameterkarte zu erstellen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass als Abweichungs-Parameterkarte eine Quotienten-Parameterkarte erstellt wird, indem ein Quotient zwischen der Parameterkarte und der Referenz-Parameterkarte ermittelt wird. Bei einer solchen Quotienten-Parameterkarte handelt es sich um eine rein qualitative Auswertung. Diese Methode ist daher einfacher und robuster. Die Erstellung einer Differenz-Parameterkarte umfasst dagegen auch eine quantitative Auswertung, d. h. es kann im Prinzip der Absolutwert des Feldes bestimmt werden. Eine solche Messung ist jedoch aufwändiger, da sie genauer sein muss und somit auch fehleranfälliger ist. Sie ist dann bevorzugt, wenn eine quantitative Auswertung gewünscht wird.
Sinnvollerweise wird das Verfahren für mehrere Gradientenspulen durchgeführt, die die Magnetfeldgradienten in unterschiedliche Raumrichtungen erzeugen, d. h. sowohl für die x-Gradientenspule als auch die y- und die z-Gradientenspule. Dabei ist es möglich, jeweils die gleiche Referenz-Parameterkarte zu verwenden. Die Messungen der Parameterkarten in x-, y- und z-Richtungen können beispielsweise unmittelbar nacheinander durchgeführt werden, und es können dann in den jeweiligen Schritten der Umrechnung alle drei Parameterkarten parallel bzw. nacheinander genutzt werden, um die jeweiligen Störterme für die einzelnen Gradientenspulen zu berechnen.
Zur Erhöhung der Messgenauigkeit können für jede Gradientenachse die Störfeldterme für mehrere verschiedene Gradientenstärken unterschiedlicher Polarität ermittelt werden. Diese Verfahrensweise ist z. B. zur quantitativen Messung der Gradientensensitivität (A₁₀, A₁₁, B₁₁) vorteilhaft. Der endgültige Wert des Koeffizienten wird vorzugsweise durch einen linearen Fit ermittelt.
Um das Verfahren möglichst schnell durchzuführen, wird zur Ermittlung der Parameterkarte und/oder zur Ermittlung der Referenz-Parameterkarte bevorzugt eine schnelle dreidimensionale Magnetresonanzmesssequenz eingesetzt (z. B. die Gradientenecho Sequenz DESS (double echo steady state, siehe US 4,825,159 ).
Neben den reinen Messzeiten spielt für die Gesamtzeitdauer des erfindungsgemäßen Verfahrens auch die Berechnungszeit eine Rolle, insbesondere zur Ermittlung der Kugelfunktions-Koeffizienten durch Anfitten der Kugelfunktion an die Abweichungs-Parameterkarte. Mit zunehmender Entwicklungsordnung wird folglich die Berechnung nicht nur genauer, sondern es ist auch eine längere Berechnungszeit erforderlich. Vorzugsweise besteht daher die Möglichkeit, dass der Benutzer die maximale Entwicklungsordnung vorgibt und eine Berechnung bis zu der gewählten Berechnungsordnung durchgeführt wird. Die Vorrichtung muss hierzu eine Benutzerschnittstelle zur Eingabe eines Entwicklungsordnungs-Maximalwerts aufweisen und die Koeffizienten-Ermittlungseinheit ist bevorzugt so ausgebildet, dass die Ermittlung von Kugelfunktionsentwicklungstermen des Gradientenmagnetfelds unter Berücksichtigung des Entwicklungsordnungs-Maximalwerts durchgeführt wird, d. h. die Kugelfunktion nur bis zu der gewählten maximalen Entwicklungsordnung entwickelt wird. Zur Eingabe des Entwicklungsordnungs-Maximalwerts kann dabei die ohnehin am Gerät vorhandene Benutzerschnittstelle verwendet werden. Es ist lediglich erforderlich, dass über ein geeignetes Programm eine Abfrage hierfür durchgeführt wird. Die Eingabe eines Entwicklungsordnungs-Maximalwerts erlaubt es dem Anwender, für den jeweiligen Einzelfall selbst einen geeigneten Kompromiss zwischen der Gesamtmesszeit und Genauigkeit zu wählen.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand eines Ausführungsbeispiels noch einmal näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Flussdiagramm zur Darstellung eines möglichen Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung von Verzeichnungskorrekturdaten,
2 eine Prinzipdarstellung eines Magnetresonanzsystems mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung von Verzeichnungskorrekturdaten.
Bei dem 1 gezeigten Verfahrensablauf werden in einem Durchgang sämtliche Gradientenspulen vermessen, um dann daraus die Kugelfunktions-Koeffizienten sowie die darauf basierenden Verzeichnungskorrekturdaten zu ermitteln. Dabei wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit davon ausgegangen, dass als Parameterkarten die bereits oben erläuterten Phasenkarten ermittelt werden.
Das Verfahren beginnt zunächst im Schritt I damit, dass im Messraum des Magnetresonanzscanners ein Messphantom positioniert wird. Bei diesem Messphantom kann es sich beispielsweise um ein Kugelphantom, ein ellipsenförmiges Phantom, ein Zylinderphantom oder Ähnliches handeln. Vorzugsweise wird ein Kugelphantom verwendet. Das Phantom kann dabei auch in üblicher Weise ausgebildet sein, beispielsweise einfach mit Wasser gefüllt sein.
Im Schritt II kann vom Benutzer die maximale Entwicklungsordnung vorgegeben werden. Außerdem kann er an dieser Stelle zusätzlich auch die Matrixgröße und das Bildgebungsvolumen (Field of View = FoV) auswählen. Die Matrixgröße gibt dabei die Anzahl der Voxel im FoV an, d. h. die Auflösung der 3D-Karte. Beispielsweise kann bei Verwendung eines Kugelphantoms mit 24 cm Durchmesser eine Matrixgröße von 64 und ein FoV von 350 mm gewählt werden. Jeder Voxel hat dann eine Kantenlänge von 5,4 mm. Diese Daten und insbesondere die maximale Entwicklungsordnung bestimmen letztlich die Messzeit. Es hat sich herausgestellt, dass bei den zuvor genannten Daten mit einer Entwicklungsordnung von N = 12 eine signifikante Verbesserung der Verzeichnungskorrekturdaten erzielt wird.
Alternativ ist es auch möglich, das Programm so einzustellen, dass der Benutzer einfach nur die maximal zur Verfügung stehende Messzeit auswählen kann, und es werden dann für die zur Verfügung stehende Messzeit die optimale Voxelanzahl und Entwicklungsordnung automatisch ausgewählt. Dabei ist es möglich, dass die ausgewählten Daten zunächst dem Benutzer zur Bestätigung angezeigt werden.
Es erfolgt dann in einem Schritt III eine Referenzmessung ohne Bestromung der Gradientenachsen, d. h. es wird die Referenz-Phasenkarte PK₀ aufgezeichnet. Diese Messung erfolgt beispielsweise mit einer dreidimensionalen Gradientenecho-Sequenz, wie sie z. B. auch in den meisten Magnetresonanzgeräten zur Prüfung der Grundmagnetfeld-Homogenität für die Gerätefreigabe verwendet wird. Es sind aber auch andere Magnetresonanz-Sequenzen zur Messung der Phasenkarte möglich, beispielsweise eine Spinecho-Sequenz. Die Gradientenecho-Sequenz hat jedoch den Vorteil, dass sie in der Regel schneller ist.
Im nächsten Schritt IV werden dann nacheinander die Phasenkarten PK_x, PK_y, PK_z für die drei Gradientenspulen in x-, y- und z-Richtung aufgenommen. Beispielsweise wird erst die x-Gradientenspule bestromt und die Phasenkarte PK_x für diese Gradientenspule aufgezeichnet, anschließend die y-Gradientenspule und dann die z-Gradientenspule. Bei all diesen Messungen wird die gleiche Magnetresonanzsequenz verwendet wie bei der Referenzmessung im Schritt III. Auch im Übrigen sind alle Einstellungen identisch.
Bei allen Messungen, d. h. sowohl bei den Aufnahmen der Phasenkarten PK_x, PK_y, PK_z als auch bei der Aufnahme der Referenz-Phasenkarte PK₀ ist vorzugsweise auf Folgendes zu achten:

i) Der Phasenbezug zwischen den benachbarten Voxeln sollte gewahrt bleiben, d. h. die Parameter sind so zu wählen, dass kein Phasenüberlauf erfolgt.
ii) Die Ortsauflösung, d. h. die Voxelgröße bzw. Matrixgröße, sollte so gewählt werden, dass sie gemäß dem Shannon-Theorem zur höchsten Entwicklungsordnung passt.
iii) Die Messgenauigkeit sollte so gewählt sein, dass sie im Promillebereich liegt, d. h. dass 0,1% der Störtermamplitude sicher detektierbar ist. Beispielsweise sollte die Messwiederholgenauigkeit unterhalb von 0,2 ppm liegen. Da die Rohdatengenauigkeit bei 12 Bit liegt, ist eine Messung mit einer Genauigkeit im Promillebereich möglich.

Die Phasenkarten PK_x, PK_y, PK_z und PK₀ werden dann zunächst im Schritt V noch einmal überprüft und gefiltert. Dabei können beispielsweise unbrauchbare Voxel aufgrund eines eventuell nicht vermeidbaren Phasenüberlaufs verworfen werden oder es können Voxel aus Bereichen verworfen werden, in denen das Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu schlecht war.
Im Schritt VI werden dann aus den Phasenkarten jeweils Differenz-Phasenkarten als Abweichungs-Parameterkarten ermittelt, d. h. es wird jeweils von den ermittelten Phasenkarten PK_x, PK_y, PK_z die Referenz-Phasenkarte PK₀ voxelweise abgezogen. Dies erfolgt für alle Phasenkarten, d. h. für jede Gradientenspule und jede gemessene Gradientenstärke.
Im Schritt VII erfolgt dann die Berechnung der Kugelfunktions-Koeffizienten durch ein Anfitten einer Kugelfunktion, wobei zuvor in diesem Schritt auch die Differenz-Phasenkarten in Differenz-Magnetfeldintensitätskarten umgerechnet werden können und dann ein Anfitten der Magnetfeld-Kugelfunktion, wie sie beispielsweise durch Gleichung (1) beschrieben wird, erfolgt. Als Fit-Verfahren kann z. B. ein Least-Mean-Square-Verfahren verwendet werden. Dabei wird als Startfunktion eine Kugelfunktion mit Koeffizienten eingesetzt, wie sie zuvor rein aufgrund des geometrischen Designs der Gradientenspulen berechnet wurden. Dies kann beispielsweise zu einem beliebigen vorherigen Zeitpunkt im Schritt VIII erfolgt sein.
Die im Schritt VII ermittelten verbesserten Kugelfunktions-Koeffizienten werden dann im Schritt X verwendet, um die vorhandenen Verzeichnungskorrekturdaten VKDS zu ersetzen und/oder zu ergänzen und so die verbesserten Verzeichnungskorrekturen VKD zu erzeugen, die dann für eine spätere Verzeichnungskorrektur gespeichert werden oder direkt an eine Verzeichnungskorrektureinheit übergeben werden. Die hierzu verwendeten bisherigen Verzeichnungskorrekturdaten VKDS können beispielsweise zuvor in üblicher Weise auf Basis der rein theoretischen Kugelfunktions-Koeffizienten ermittelt worden sein.
In 2 ist ein an sich übliches Magnetresonanzsystem 1 gezeigt, bei dem jedoch die Systemsteuereinrichtung 5 in geeigneter Weise modifiziert wurde, so dass das Magnetresonanzsystem 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung 15 zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aufweist.
Ein Kernstück dieses Magnetresonanzsystems 1 ist eine Aufnahmeeinrichtung 2, auch „Tomograph” oder „Scanner” genannt, in welchem hier für die Messung ein Phantom O auf einer Liege 4 in einem Messraum 3 positioniert wird. Innerhalb des Tomographs 2 befinden sich (nicht dargestellt) eine Hochfrequenzantenne zur Aussendung der Magnetresonanz-Hochfrequenzpulse, ein Grundfeldmagnet sowie geeignete Gradientenspulen, um die notwendigen Magnetfeldgradienten zu setzen. Angesteuert wird der Tomograph 2 von einer Systemsteuereinrichtung 5, welche hier separat dargestellt ist. An die Systemsteuereinrichtung 5 ist über eine Schnittstelle 9 ein Terminal 14 angeschlossen, das als Benutzerschnittstelle dient, über die ein Bediener die Systemsteuereinrichtung 5 und damit den Tomographen 2 bedient. Die Systemsteuereinrichtung 5 umfasst außerdem einen Massenspeicher 6, der dazu dient, um beispielsweise mittels des Magnetresonanzsystems 1 aufgezeichnete Bilddaten KBD oder Messprotokolle MP für die automatische Ablaufsteuerung während einer Messung zu speichern.
Die Systemsteuereinrichtung 5 weist weiterhin eine Tomographenschnittstelle 7 auf, welche mit dem Tomographen 2 verbunden ist und welche entsprechend einem mittels der Systemsteuereinrichtung 5 vorgegebenen Messprotokoll MP die Hochfrequenzpulse mit den geeigneten Amplituden und Phasen sowie die passenden Gradientenpulse zur Durchführung einer bestimmten Messung an die passenden Komponenten des Tomographen 2 ausgibt. Die Steuerung der Messsequenzen auf Basis der vorgegebenen Messprotokolle MP erfolgt dabei mittels einer Messsequenz-Steuereinheit 11. Mit dieser Messsequenz-Steuereinheit 11 kann der Bediener mit Hilfe des Terminals 14 kommunizieren und so bestimmte Messprotokolle MP aufrufen und ggf. verändern oder auch neue Messprotokolle MP vorgeben.
Außerdem ist die Systemsteuereinrichtung 5 über eine Akquisitionsschnittstelle 8 mit dem Tomographen 2 verbunden. Über die Akquisitionsschnittstelle 8 werden die vom Tomographen 2 kommenden Rohdaten RD akquiriert, die in einer Bildrekonstruktionseinheit 12 zu den gewünschten Magnetresonanzbildern rekonstruiert werden.
Die Tomographenschnittstelle 7 und die Akquisitionsschnittstelle 8 sind hier sehr vereinfacht dargestellt. Es ist klar, dass diese Schnittstellen eine Vielzahl von Transceivern bzw. Receivern umfassen, die üblicherweise nötig sind, um die Hochfrequenzsignale auszusenden, die Gradientenspulen in der richtigen Abfolge zu schalten etc. bzw. um die verschiedensten Empfangsspulen in passender Weise auszulesen und deren Signale weiterzuverarbeiten, z. B. zu digitalisieren.
Das gesamte Magnetresonanzsystem 1 weist darüber hinaus auch alle weiteren üblichen Komponenten bzw. Merkmale auf, wie z. B. eine Schnittstelle 10 zum Anschluss an ein Kommunikationsnetz, beispielsweise ein Bildinformationssystem. Diese für das Verständnis der Erfindung nicht notwendigen Komponenten sind jedoch in 2 der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht alle dargestellt.
Der Bildrekonstruktionseinrichtung 12 ist hier eine Verzeichnungskorrektureinrichtung 13 nachgeschaltet, welche die von der Bildrekonstruktionseinrichtung 12 erzeugten Bilddaten BD zunächst einer Verzeichnungskorrektur unterzieht, so dass dann die verzeichnungskorrigierten Bilddaten KBD beispielsweise im Massenspeicher 6 hinterlegt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, nicht nur die korrigierten Bilddaten KBD, sondern die Bilddaten BD selbst dort zu hinterlegen. Ebenso ist es auch möglich, dass die Verzeichnungskorrektureinrichtung Teil der Bildrekonstruktionseinrichtung 12 ist oder dass diese Verzeichnungskorrektureinrichtungen die im Massenspeicher 6 hinterlegten Bilddaten BD später aufruft und einer Verzeichnungskorrektur unterzieht, wenn dies beispielsweise von einem Bediener über das Terminal 14 initiiert wird.
Zur Durchführung der Verzeichnungskorrektur benötigt die Verzeichnungskorrektureinheit 13 Verzeichnungskorrekturdaten VKD. Diese werden hier von einer Korrekturdaten-Erstellungseinheit 15 erzeugt und der Verzeichnungskorrektureinheit 13 direkt zur Verfügung gestellt bzw. im Massenspeicher 6 hinterlegt, aus dem dann die Verzeichnungskorrektureinheit 13 die Daten abrufen kann.
Die Korrekturdaten-Erstellungseinheit 15 ist hier komplett in Form von Softwaremodulen auf einem Prozessor (nicht dargestellt) innerhalb der Systemsteuereinrichtung 5 implementiert und weist verschiedenste Untermodule auf. Hierzu gehört zum einen eine Parameterkarten-Ermittlungseinheit 17, welche dazu dient, in der vorbeschriebenen Weise die Parameterkarten PK_x, PK_y, PK_z und die Referenz-Parameterkarte PK₀ zu erzeugen. Beispielsweise kann von dieser Parameterkarten-Ermittlungs einheit 17 ein Steuerbefehl an die Messsequenz-Steuereinheit 11 ausgegeben werden, welche daraufhin eine geeignete Gradientenechosequenz GRE aussendet und über die Tomographenschnittstelle 7 geeignete Befehle ausgibt, um die jeweilige Gradientenspule passend zu bestromen.
Das Phantom O wurde zuvor vom Bediener an der richtigen Stelle im Messraum 3 positioniert und der Bediener hat auch die Möglichkeit, wie dies zuvor schon erläutert wurde, über das Terminal 14 entsprechende Eingaben zu tätigen, um die Parameter für die Messung, wie Voxelgröße bzw. -dichte, Art der verwendeten Sequenz, Anzahl der maximalen Entwicklungsterme etc., vorzugeben und die Messung über die Parameterkarten-Ermittlungseinheit 17 anzustoßen.
Nachdem von der Parameterkarten-Ermittlungseinheit 17 alle notwendigen Parameterkarten PK_x, PK_y, PK_z für die drei Gradientenspulen sowie auch eine Referenzkarte PK₀ aufgezeichnet wurden, werden diese an eine Abweichungs-Parameterkarten-Berechnungseinheit 18 übergeben, welche beispielsweise, wie oben beschrieben, die verschiedenen Differenz-Phasenkarten als Abweichungs-Parameterkarten APK erzeugt und diese dann an eine Koeffizienten-Ermittlungseinheit 19 übergibt. Diese verwendet, wie oben erläutert, eine Start-Kugelfunktion SKF, die rein auf Basis des geometrischen Designs der einzelnen Gradientenspulen berechnet wurde. Beispielsweise kann diese Start-Kugelfunktion SKF von einer Start-Kugelfunktions-Ermittlungseinheit 16 zuvor erzeugt oder aus dem Massenspeicher 6 abgerufen worden sein, in dem die Start-Kugelfunktion bereits für das Magnetresonanzsystem vom Hersteller hinterlegt worden ist. Es ist aber auch möglich, dass die Start-Kugelfunktions-Ermittlungseinheit 16 die Start-Kugelfunktion SKF über die Schnittstelle 10 über ein externes Netzwerk beispielsweise vom Hersteller abruft, wenn vor Ort keine Start-Kugelfunktion vorhanden ist.
Die in der Koeffizienten-Ermittlungseinheit 19 ermittelten Kugelfunktions-Entwicklungskoeffizienten A(l, m), B(l, m) werden an die Korrekturdaten-Ermittlungseinheit 20 übergeben, die auf Basis dieser Kugelfunktions-Koeffizienten die Verzeichnungskorrekturdaten VKD erzeugt und entweder an die Verzeichnungskorrektureinheit 13 übergibt und/oder diese Daten im Massenspeicher 6 hinterlegt.
Sowohl die Systemsteuereinrichtung 5 als auch das Terminal 14 können auch integraler Bestandteil des Tomographen 2 sein. Ebenso kann aber auch die Systemsteuereinrichtung 5 aus mehreren Einzelkomponenten bestehen. Insbesondere kann beispielsweise der Massenspeicher 6 genau wie das Terminal 14 über eine Schnittstelle mit der Systemsteuereinrichtung 5 verbunden sein, anstatt in diese integriert zu sein.
Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die Korrekturdaten-Erstellungseinheit 15 und/oder die Verzeichnungskorrektureinheit 13 auch extern auf einem beispielsweise über das Netzwerk angeschlossenen Bildrechner implementiert sind, um erst später eine Verzeichnungskorrektur der Bilddaten BD durchzuführen, wenn dies notwendig sein sollte. In diesem Fall sollte sichergestellt sein, dass vom Magnetresonanzsystem entsprechende Rohdaten zur Erstellung der Parameterkarten PK_x, PK_y, PK_z, PK₀ zur Verfügung gestellt werden, d. h. es müsste dann entweder über eine geeignete Einheit automatisch oder durch Anwahl entsprechender Messprotokolle durch den Bediener dafür gesorgt werden, dass geeignete Messsequenzen mit passend geschalteten Gradientenspulen und an der richtigen Stelle positioniertem Phantom O aufgezeichnet werden und diese Daten dann der Korrekturdaten-Erstellungseinheit zur Verfügung gestellt werden. Die Parameterkarten-Ermittlungseinheit 17 einer solchen externen Korrekturdaten-Erstellungseinheit ist dann vorzugsweise so ausgebildet, dass sie aus den bei den jeweiligen Messungen zur Verfügung gestellten Rohdaten die gewünschten Parameterkarten PK_x, PK_y, PK_z, PK₀ beispielsweise wie oben beschrieben erstellt.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei dem vorhergehend detailliert beschriebenen Verfahren sowie bei dem dargestellten Magnetresonanzsystem lediglich um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Die Erfindung wurde überwiegend anhand eines Einsatzes in einem medizinisch genutzten Magnetresonanzsystem erläutert. Sie ist jedoch nicht auf derartige Einsätze beschränkt, sondern kann auch in wissenschaftlichen und/oder industriellen Einsätzen genutzt werden. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, da”s die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein” bzw. „eine” nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließen die Begriffe „Einheit” oder ”Modul” nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten bestehen, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.

1: Magnetresonanzsystem
2: Tomograph
3: Messraum
4: Liege
5: Systemsteuereinrichtung
6: Massenspeicher
7: Tomographenschnittstelle
8: Akquisitionsschnittstelle
9: Schnittstelle
11: Messsequenz-Steuereinheit
12: Bildrekonstruktionseinrichtung
13: Verzeichniskorrektureinrichtung
14: Terminal
15: Korrekturdaten-Erstellungseinheit
16: Start-Kugelfunktions-Ermittlungseinheit
17: Parameterkarten-Ermittlungseinheit
18: Abweichungs-Parameterkarten-Berechnungseinheit
19: Koeffizienten-Ermittlungseinheit
20: Korrekturdaten-Ermittlungseinheit
O: Messobjekt/Phantom
RD: Rohdaten
PK_x, PK_y, PK_z: Parameterkarte/Phasenkarte
PK₀: Referenz-Parameterkarte/Referenz-Phasenkarte
VKD: Verzeichniskorrekturdaten
BD: Bilddaten
KBD: korrigierte Bilddaten
APK: Abweichungs-Parameterkarte
SKF: Start-Kugelfunktion
A(l, m), B(l, m): Kugelfunktions-Koeffizienten

Claims

Verfahren zur Ermittlung von Verzeichnungskorrekturdaten (VKD) zur Verzeichnungskorrektur von mit einem Magnetresonanzsystem (1) erfassten Magnetresonanzbildern (BD), umfassend zumindest folgende Verfahrensschritte: – Berechnung einer das Magnetfeld einer Gradientenspule des Magnetresonanzsystems (1) repräsentierenden Start-Kugelfunktion (SKF) auf Basis der Leitergeometrie der Gradientenspule, – Ermittlung einer dreidimensionalen Parameterkarte (PK_x, PK_y, PK_z), welche ein von der Gradientenspule erzeugtes Magnetfeld repräsentiert, unter Verwendung eines definierten Messobjekts (O), wobei für die betreffende Gradientenspule eine definierte Gradientenstärke eingestellt wird, – Erzeugung einer Abweichungs-Parameterkarte (APK) auf Basis der Parameterkarte (PK_x, PK_y, PK_z) und auf Basis einer Referenz-Parameterkarte (PK₀), welche mit ausgeschalter Gradientenspule ermittelt wurde, – Ermittlung von Kugelfunktions-Koeffizienten (A(l, m), B(l, m)) des Gradientenmagnetfelds durch Anfitten einer das Magnetfeld der Gradientenspule repräsentierenden Kugelfunktion an die Abweichungs-Parameterkarte (APK) unter Verwendung der Start-Kugelfunktion (SKF), – Ermittlung der Verzeichnungskorrekturdaten (VKD) auf Basis der Kugelfunktions-Koeffizienten (A(l, m), B(l, m)) der angefitteten Kugelfunktion.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameterkarte (PK_x, PK_y, PK_z) eine Phasenkarte (PK_x, PK_y, PK_z) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelfunktion die Phase in Abhängigkeit vom Ort beschreibt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelfunktion die Magnetfeldintensität in Abhängigkeit vom Ort beschreibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenkarte (PK_x, PK_y, PK_z) und/oder die Referenz-Phasenkarte (PK₀) in eine Magnetfeldintensitätskarte umgerechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abweichungs-Phasenkarte (APK) in eine Abweichungs-Magnetfeldintensitätskarte umgerechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung einer Abweichungs-Parameterkarte (APK) eine Differenz zwischen der Parameterkarte (PK_x, PK_y, PK_z) und der Referenz-Parameterkarte (PK₀) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung einer Abweichungs-Parameterkarte (APK) ein Quotient zwischen der Parameterkarte (PK_x, PK_y, PK_z) und der Referenz-Parameterkarte (PK₀) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren für mehrere Gradientenspulen durchgeführt wird, die Magnetfeldgradienten in unterschiedlichen Raumrichtungen erzeugen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Parameterkarte (PK_x, PK_y, PK_z) und/oder der Referenz-Parameterkarte (PK₀) eine schnelle dreidimensionale Magnetresonanz-Messsequenz verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Parameterkarte (PK_x, PK_y, PK_z) und/oder der Referenz-Parameterkarte (PK₀) eine Gradientenecho-Sequenz verwendet wird.
Verfahren zur Durchführung einer Verzeichnungskorrektur von mit einem Magnetresonanzsystem (1) erfassten Magnetresonanzbildern (BD), wobei die Verzeichnungskorrekturdaten (VKD) mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ermittelt werden.
Vorrichtung (15) zur Ermittlung von Verzeichnungskorrekturdaten (VKD) zur Verzeichnungskorrektur von mit einem Magnetresonanzsystem (1) erfassten Magnetresonanzbildern (BD), mit folgenden Komponenten: – einer Start-Kugelfunktions-Ermittlungseinheit (16) zur Gewinnung einer das Magnetfeld einer Gradientenspule des Magnetresonanzsystems (1) repräsentierenden Start-Kugelfunktion (SKF) auf Basis der Leitergeometrie der Gradientenspule, – einer Parameterkarten-Ermittlungseinheit (17) zur Ermittlung einer dreidimensionalen Parameterkarte (PK_x, PK_y, PK_z), die ein von der Gradientenspule erzeugtes Magnetfeld repräsentiert, unter Verwendung eines definierten Messobjekts (O), wobei für die betreffende Gradientenspule eine definierte Gradientenstärke eingestellt wird, – einer Abweichungs-Parameterkarten-Berechnungseinheit (18) zur Erzeugung einer Abweichungs-Parameterkarte (APK) auf Basis der Parameterkarte (PK_x, PK_y, PK_z) und einer Referenz-Parameterkarte (PK₀), welche mit ausgeschalteter Gradientenspule ermittelt wurde, – einer Koeffizienten-Ermittlungseinheit (19) zur Ermittlung von Kugelfunktions-Koeffizienten (A(l, m), B(l, m) des Gradientenmagnetfelds durch Anfitten einer das Magnetfeld der Gradientenspule repräsentierenden Kugelfunktion an die Abweichungs-Parameterkarte (APK), unter Verwendung der Start-Kugelfunktion (SKF), – einer Korrekturdaten-Ermittlungseinheit (20) zur Ermittlung der Verzeichnungskorrekturdaten (VKD) auf Basis von Kugelfunktions-Koeffizienten (A(l, m), B(l, m)) der angefitteten Kugelfunktion.
Vorrichtung nach Anspruch 13 mit einer Schnittstelle zur Eingabe eines Entwicklungsordnungs-Maximalwertes, wobei die Koeffizienten-Ermittlungseinheit (19) so ausgebildet ist, dass die Ermittlung von Kugelfunktions-Entwicklungstermen des Gradientenmagnetfelds unter Berücksichtigung des Entwicklungsordnungs-Maximalwertes durchgeführt wird.
Magnetresonanzsystem (1) mit einer Vorrichtung (15) nach Anspruch 13 oder 14.
Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher einer programmierbaren Rechnereinheit ladbar ist, mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen, wenn das Programm auf der Rechnereinheit ausgeführt wird.