專利名稱：用于確定磁共振系統(tǒng)控制序列的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本 發(fā)明涉及一種用于確定磁共振系統(tǒng)控制序列的方法和控制序列確定裝置，該磁共振系統(tǒng)控制序列包括具有多個(gè)單獨(dú)的、由磁共振系統(tǒng)通過互相獨(dú)立的不同高頻發(fā)射通道并行發(fā)射的高頻脈沖串的多通道脈沖串，其中基于預(yù)定的k空間梯度軌跡和預(yù)定的目標(biāo)磁化以高頻脈沖優(yōu)化方法來計(jì)算多通道脈沖串。此外，本發(fā)明還涉及一種在使用這樣的磁共振系統(tǒng)控制序列的情況下運(yùn)行具有多個(gè)互相獨(dú)立的高頻發(fā)射通道的磁共振系統(tǒng)的方法，以及一種磁共振系統(tǒng)，該磁共振系統(tǒng)具有多個(gè)互相獨(dú)立的高頻發(fā)射通道，具有梯度系統(tǒng)和控制裝置，該控制裝置構(gòu)成為為了基于預(yù)定的控制序列來執(zhí)行期望的測量，通過不同的高頻發(fā)射通道發(fā)射具有多個(gè)平行的、單獨(dú)的高頻脈沖串的多通道脈沖串并且與此協(xié)調(diào)地通過梯度系統(tǒng)發(fā)射梯度脈沖串。
背景技術(shù)：
在磁共振系統(tǒng)中，通常借助基本場磁鐵系統(tǒng)向待檢查體施加相對高的基本場磁場，該基本場磁場例如是3或7特斯拉。此外，借助梯度系統(tǒng)施加磁場梯度。然后通過高頻發(fā)送系統(tǒng)借助合適的天線裝置來發(fā)射高頻的激勵(lì)信號(高頻信號)，這應(yīng)當(dāng)導(dǎo)致特定的、通過該高頻場諧振激勵(lì)的原子的核自旋被相對于基本磁場的磁力線翻轉(zhuǎn)了限定的翻轉(zhuǎn)角。該高頻激勵(lì)或者說所導(dǎo)致的翻轉(zhuǎn)角分布在下面也稱為核磁化或簡稱為“磁化”。在核自旋的弛豫過程中，高頻信號，即所謂的磁共振信號被輻射出去，該磁共振信號由合適的接收天線接收，然后被進(jìn)一步處理。最后根據(jù)這樣獲取的原始數(shù)據(jù)可以再現(xiàn)期望的圖像數(shù)據(jù)。用于核自旋磁化的高頻信號的發(fā)射主要是借助所謂的“整體線圈”或“Body coil”來進(jìn)行的。其典型結(jié)構(gòu)是鳥籠天線(Birdcage天線)，該鳥籠天線由多個(gè)發(fā)送桿組成，這些發(fā)送桿與縱軸平行分布地圍繞斷層造影設(shè)備的患者空間設(shè)置，患者在檢查過程中就位于該患者空間中。在正面，天線桿分別呈環(huán)形地相互電容式連接。迄今為止，在“均勻模式”(諸如“CP模式”)中運(yùn)行整體天線是常見的。為此將唯一的一個(gè)時(shí)間上的高頻信號提供到發(fā)送天線的所有部件上，例如提供到鳥籠天線的所有發(fā)送桿上。必要時(shí)，在此將脈沖相位錯(cuò)開地傳送到各個(gè)部件上，其中相位具有與發(fā)送脈沖的幾何特征相匹配的位移。例如可以在具有16個(gè)桿的鳥籠天線的情況下分別用具有22. 5°相移的相同高頻信號來控制這些桿。這樣的均勻激勵(lì)導(dǎo)致患者的全身高頻負(fù)荷，這種全身高頻負(fù)荷根據(jù)一般的規(guī)則必須被限制，因?yàn)樘叩母哳l負(fù)荷可能導(dǎo)致對患者的傷害。因此，通常一方面事先在計(jì)劃待發(fā)送的高頻脈沖時(shí)就計(jì)算患者的高頻負(fù)荷，并且選擇該高頻脈沖， 使得不會(huì)達(dá)到特定的極限。對該高頻負(fù)荷的典型的度量是所謂的SAR值(SAR=Specific Absorption Rate，特殊吸收比率)，該值以瓦特/千克為單位說明通過特定的高頻脈沖功率在患者身上引起什么樣的生物負(fù)荷。對于患者的全身SAR，有效的是例如根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn) “第一級別”中的4瓦特/千克的標(biāo)稱限制。此外，除了事先計(jì)劃之外還在檢查期間通過磁共振系統(tǒng)上的合適的安全裝置不停地監(jiān)視患者的SAR負(fù)荷，并且當(dāng)SAR值超過預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)改變或中斷測量。盡管如此，為了避免這樣中斷測量，事先盡可能精確的計(jì)劃還是很有意義的，因?yàn)檫@可能需要進(jìn) 行新的測量。目前在新的磁共振系統(tǒng)中，可以向各個(gè)發(fā)射通道，例如向鳥籠天線的各個(gè)桿施加單獨(dú)的與成像匹配的高頻信號。為此發(fā)射多通道脈沖串，該多通道脈沖串如開頭所述由多個(gè)單獨(dú)的高頻脈沖串組成，這些高頻脈沖串可以并行地通過互相獨(dú)立的不同高頻發(fā)射通道發(fā)射。這樣的多通道脈沖串由于各個(gè)脈沖的并行發(fā)射也稱為“ρτχ脈沖”，并且可以用作激勵(lì)脈沖、重聚焦脈沖和/或反轉(zhuǎn)脈沖。這樣的多通道脈沖串通常是事先為特定的、經(jīng)過計(jì)劃的測量而產(chǎn)生的。為此在一種優(yōu)化方法中依據(jù)固定的“k空間梯度軌跡”確定各個(gè)發(fā)射通道在一段時(shí)間上的各個(gè)高頻脈沖串，也就是高頻軌跡，該“k空間梯度軌跡”通常由測量協(xié)議預(yù)定?！鞍l(fā)送k空間梯度軌跡”(下面簡稱為“k空間梯度軌跡”或“梯度軌跡”)是k空間中通過在一些特定時(shí)刻設(shè)置各個(gè)梯度而達(dá)到的位置。k空間是本機(jī)振蕩頻率空間，并且k空間中的梯度軌跡描述了在通過梯度線圈隨時(shí)間的相應(yīng)通斷而發(fā)射高頻脈沖或并列脈沖的過程中在哪條路徑上穿過了 k 空間。從而通過設(shè)置k空間中的梯度軌跡，也就是通過設(shè)置合適的、與多通道脈沖串并行應(yīng)用的梯度軌跡，可以確定特定的高頻能量集合儲(chǔ)存在哪些本機(jī)振蕩頻率上。在構(gòu)建梯度軌跡時(shí)，要注意也要穿過k空間中的相關(guān)區(qū)域。例如，如果應(yīng)當(dāng)激勵(lì)位置空間中界限分明的地區(qū)_例如矩形或橢圓形，則k空間的外邊界區(qū)域也必須被很好地覆蓋。相反，如果只期望不清晰的邊界，則覆蓋中央的k空間區(qū)域就足以。此外，使用者為了計(jì)劃高頻脈沖序列而預(yù)定目標(biāo)磁化，例如期望的翻轉(zhuǎn)角分布。然后利用合適的優(yōu)化程序，計(jì)算各個(gè)通道的適當(dāng)?shù)母哳l脈沖序列，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)磁化。協(xié)議開發(fā)者在選擇k空間軌跡時(shí)就必須已經(jīng)具備一定的經(jīng)驗(yàn)，從而由此可以實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)磁化。用于在并行的激勵(lì)方法中開發(fā)這樣的多通道脈沖串的方法例如在W. Grishom ^AW “Spatial Domain Method for the Design of RFPulses in Multicoil Parallel Excitation”，Mag. Res. Med. 56，620—629，2006 中描述。為了進(jìn)行特定的測量，在所謂的測量協(xié)議中定義不同的多通道脈沖串、與該多通道脈沖串對應(yīng)發(fā)射的梯度脈沖串(具有適當(dāng)?shù)膞，y，ζ梯度脈沖)以及其它控制預(yù)定參數(shù)， 該測量協(xié)議被事先產(chǎn)生，并且可以針對特定的測量例如從存儲(chǔ)器中調(diào)用以及必要時(shí)由操作者現(xiàn)場更改。然后在測量期間全自動(dòng)地基于該測量協(xié)議來進(jìn)行磁共振系統(tǒng)的控制，其中磁共振系統(tǒng)的控制裝置從測量協(xié)議讀取指令并處理該指令。在發(fā)射多通道脈沖串時(shí)，在測量空間中以及因此在患者體內(nèi)可以通過原則上任意形成的激勵(lì)來代替目前均勻的激勵(lì)。因此為了估計(jì)最大的高頻負(fù)荷，必須要檢查每個(gè)可能的高頻疊加。這例如可以在引入組織典型的特性如電導(dǎo)率、介電常數(shù)、厚度等的情況下在患者模型上進(jìn)行。根據(jù)目前的仿真，已經(jīng)知道在高頻場中可能在患者體內(nèi)典型地形成所謂的 “熱點(diǎn)”，在這些熱點(diǎn)上高頻負(fù)荷可能數(shù)倍于目前由均勻激勵(lì)而已知的值。另一方面，由此產(chǎn)生的高頻限制對臨床成像的性能來說是不可接受的，因?yàn)樵诳紤]這樣的熱點(diǎn)的情況下總發(fā)射功率可能太低以至于不能產(chǎn)生可接受的圖像。因此務(wù)必要在發(fā)射多通道脈沖串時(shí)實(shí)現(xiàn)高頻負(fù)荷的減小。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供用于確定磁共振系統(tǒng)控制序列的合適的方法以及相應(yīng)的控制序列確定裝置，該方法以及控制序列確定裝置使得在為預(yù)定的目標(biāo)磁化開發(fā)多通道脈沖串時(shí)就已經(jīng)可以進(jìn)一步減小患者的高頻負(fù)荷。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，如開頭所述的，基于由測量協(xié)議開發(fā)者預(yù)定的k空間梯度軌跡和預(yù)定的目標(biāo)磁化在高頻脈沖優(yōu)化方法中計(jì)算出多通道脈沖串。此外還在高頻負(fù)荷優(yōu)化方法中，在使用可參數(shù) 化的函數(shù)的情況下至少針對檢查對象的高頻負(fù)荷值來優(yōu)化該k 空間梯度軌跡。因此在該方法中，測量協(xié)議開發(fā)者可以照常預(yù)定k空間梯度軌跡，但是該k空間梯度軌跡可被看作是初始的基本形狀。也就是說，該梯度軌跡可以在預(yù)定的基本形狀的范圍內(nèi)在優(yōu)化方法中被選擇為，使得高頻能量盡可能分布在k空間中以避免大的高頻峰值。因?yàn)檎檬撬霈F(xiàn)的高頻峰值顯著提高了有效的總高頻功率，該總高頻功率又主宰了患者的 SAR負(fù)荷。在第一種實(shí)驗(yàn)中，已經(jīng)確定利用本發(fā)明的方法可以通過簡單的方式將患者的高頻負(fù)荷減小到差不多1/3而保持相同的圖像質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明的開頭所述類型的控制序列確定裝置必須被構(gòu)造為，使得該控制序列確定裝置在高頻負(fù)荷優(yōu)化方法中在使用可參數(shù)化的函數(shù)的情況下至少針對檢查對象的高頻負(fù)荷值來優(yōu)化k空間梯度軌跡。在根據(jù)本發(fā)明的用于運(yùn)行磁共振系統(tǒng)的方法中，根據(jù)上述方法確定控制序列，然后在使用該控制序列的情況下運(yùn)行磁共振系統(tǒng)。相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明的開頭所述類型的磁共振系統(tǒng)具有上述控制序列確定裝置。該控制序列確定裝置的主要部件可以按照軟件部件的形式來構(gòu)造。這尤其涉及高頻脈沖優(yōu)化單元，必要時(shí)也涉及特殊的高頻負(fù)荷優(yōu)化單元。輸入接口例如可以是用戶界面， 用于手動(dòng)地輸入k空間梯度軌跡和目標(biāo)磁化，輸入接口尤其還可以是圖形用戶界面。輸入接口還可以是用于從設(shè)置在控制序列確定裝置內(nèi)或者通過網(wǎng)絡(luò)與該控制序列確定裝置連接的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中_必要時(shí)還在使用用戶界面的情況下_選擇數(shù)據(jù)并且接收該數(shù)據(jù)的接口?？刂菩蛄休敵鼋涌诶缈梢允怯糜趯⒖刂菩蛄袀魉偷酱殴舱窨刂蒲b置以由此直接控制測量的接口，也可以是用于通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送該數(shù)據(jù)和/或?qū)⒃摂?shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器以備稍后使用的接口。這些接口也可以至少部分地按照軟件的形式構(gòu)成，以及可以訪問已有計(jì)算機(jī)的硬件接口。因此，本發(fā)明還包括計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序可以直接加載到控制序列確定裝置的存儲(chǔ)器中，并具有程序代碼片段，用于當(dāng)該程序在控制序列確定裝置內(nèi)執(zhí)行時(shí)實(shí)施本發(fā)明方法的所有步驟。這樣的按照軟件的實(shí)現(xiàn)所具有的優(yōu)點(diǎn)是目前的用于確定控制序列的裝置(例如在磁共振系統(tǒng)制造商的計(jì)算中心內(nèi)的合適的計(jì)算機(jī))也可以通過實(shí)施該程序而按照合適的方式被修改，以按照本發(fā)明的方式確定與減小高頻負(fù)荷有關(guān)聯(lián)的控制序列。從屬權(quán)利要求以及下面的說明包含本發(fā)明的特別有利的擴(kuò)展和實(shí)施方式，其中尤其是一種類型的權(quán)利要求還可以類似于另一種權(quán)利要求類型的從屬權(quán)利要求來得到擴(kuò)展。特別優(yōu)選的，在高頻負(fù)荷優(yōu)化方法內(nèi)將k空間梯度軌跡的幾何參數(shù)最小化。特別優(yōu)選的，這些幾何參數(shù)在此可以包括用于確定EPI軌跡(EPI = Echo-Plannar-Imaging,回波平面成像)和/或輻條位置幾何特征和/或螺旋幾何特征和/或徑向幾何特征和/或自由形狀幾何特征的幾何設(shè)計(jì)的參數(shù)。例如，梯度軌跡可以作為具有兩個(gè)可變參數(shù)的螺旋來預(yù)定，其中在阿基米德螺旋的情況下半徑的最初線性增大可以通過諸如兩點(diǎn)樣條的函數(shù)來可變地設(shè)置。由此通過這些可變的幾何參數(shù)可以在X方向上和在y方向上影響該螺旋的擴(kuò)展，并且影響該螺旋內(nèi)兩個(gè)相鄰軌跡的距離。 在k空間中是輻條幾何特征的情況下，通過設(shè)置χ和y梯度先后只經(jīng)過k空間中的單個(gè)點(diǎn)，例如位于螺旋上的十個(gè)點(diǎn)。為了在k空間中保持所經(jīng)過的x/y位置，分別停止使用X梯度和ι梯度，也就是在X梯度方向上和在y梯度方向上不再施加脈沖。而是在發(fā)射高頻脈沖期間接通Z梯度，以便層選擇地測量所涉及的k空間中的位置。因此在這樣的測量方法中可以通過適當(dāng)選擇幾何參數(shù)來確定“輻條”在k空間中的χ位置和y位置。徑向幾何特征例如應(yīng)當(dāng)理解為羅塞塔幾何特征(Rosettengeometrien)等，自由形狀幾何特征是可自由選擇的幾何特征。特別優(yōu)選的，例如通過由高頻負(fù)荷優(yōu)化方法包括高頻脈沖優(yōu)化方法或由高頻脈沖優(yōu)化方法包括高頻負(fù)荷優(yōu)化方法，高頻負(fù)荷優(yōu)化方法與高頻脈沖優(yōu)化方法關(guān)聯(lián)，也就是這些方法以任何一種方式相互集成。在該方法的優(yōu)選實(shí)施方式中，執(zhí)行迭代的方法，方法是，分別針對一個(gè)給定的k空間梯度軌跡借助高頻脈沖優(yōu)化方法確定一個(gè)多通道脈沖串。這例如可以利用常見的高頻脈沖優(yōu)化方法來執(zhí)行，例如通過利用最小均方方法在改變待發(fā)射的高頻脈沖串的情況下將實(shí)際磁化與目標(biāo)或額定磁化匹配。然后在該迭代方法的另一個(gè)步驟中，基于所確定的多通道脈沖串確定檢查對象的預(yù)計(jì)的高頻負(fù)荷。也就是說，在多通道脈沖串內(nèi)預(yù)定的高頻脈沖以及預(yù)定的梯度軌跡(或通過該預(yù)定的梯度軌跡限定的梯度脈沖)在仿真時(shí)被采用并由此計(jì)算出高頻負(fù)荷。然后基于該計(jì)算在另一個(gè)步驟中根據(jù)高頻負(fù)荷優(yōu)化方法的預(yù)定的優(yōu)化策略改變k空間梯度軌跡的幾何參數(shù)以用于減小高頻負(fù)荷。然后利用該新的k空間梯度軌跡， 在其它迭代步驟中重復(fù)上述步驟。這要一直進(jìn)行下去，直到達(dá)到中斷標(biāo)準(zhǔn)為止，例如直到最大次數(shù)的迭代步驟已被遍歷或者待最小化的目標(biāo)函數(shù)已經(jīng)達(dá)到期望的最小值或低于預(yù)定的ε值。稍后還要解釋對此的具體實(shí)施例。特別優(yōu)選的，對多通道脈沖串的計(jì)算在與高頻負(fù)荷優(yōu)化方法關(guān)聯(lián)的高頻脈沖優(yōu)化方法的范圍內(nèi)首先針對較低的目標(biāo)磁化來進(jìn)行。在此過程中所確定的多通道脈沖串接著被增大到最終的目標(biāo)磁化，并且必要時(shí)還要重新校正。對于該措施，利用的是對于小磁化來說_也就是對于諸如介于0和5°之間的小翻轉(zhuǎn)角(在所謂的“低翻轉(zhuǎn)范圍”內(nèi))來說_磁化特性還是線性的。因此在該范圍內(nèi)顯著簡化了利用優(yōu)化方法的計(jì)算。如果對該范圍來說找到最佳的多通道脈沖串，則在隨后的步驟中可以很容易地進(jìn)行增大。如果例如在低翻轉(zhuǎn)范圍內(nèi)的計(jì)算是針對最大α =5°的翻轉(zhuǎn)角進(jìn)行而實(shí)際的磁化應(yīng)當(dāng)以最大90°的翻轉(zhuǎn)角 α進(jìn)行，則可以相應(yīng)于這些翻轉(zhuǎn)角的比例將高頻脈沖的幅度值與因數(shù)18相乘。在此可能出現(xiàn)的誤差可以接著在仿真的范圍內(nèi)被確定并得以校正。此外，在高頻負(fù)荷優(yōu)化方法的范圍內(nèi)除了優(yōu)化用于優(yōu)化k空間梯度軌跡的參數(shù)之外還可以優(yōu)化關(guān)于檢查對象的高頻負(fù)荷值的其它參數(shù)。例如，可以在Tikhonov正則化內(nèi)改變用于高頻脈沖優(yōu)化的參數(shù)或者還可以在該優(yōu)化的范圍內(nèi)改變其它系統(tǒng)參數(shù)，諸如最大梯度強(qiáng)度或所謂“斜率”(梯度脈沖的上升時(shí)間)，以由此實(shí)現(xiàn)更佳的結(jié)果。


下面參照附圖借助實(shí)施例再次詳細(xì)解釋本發(fā)明。圖1示出本發(fā)明的磁共振設(shè)備的實(shí)施例的示意圖，圖2示出根據(jù)本發(fā)明方法的實(shí)施例的可能流程的流程圖，

圖3示出螺旋形梯度軌跡在優(yōu)化前的初始幾何特征的圖，圖4示出螺旋形梯度軌跡在優(yōu)化后的初始幾何特征的圖，圖5示出在實(shí)際磁化和額定磁化之間的誤差值與優(yōu)化方法內(nèi)的迭代步驟數(shù)量的關(guān)系圖，圖6示出有效高頻功率與迭代步驟的數(shù)量的關(guān)系圖，圖7示出與額定磁化(左側(cè))相比利用優(yōu)化的梯度達(dá)到的實(shí)際磁化(右側(cè))的布洛赫仿真結(jié)果的圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中粗略示意性地示出本發(fā)明的磁共振設(shè)備1。該磁共振設(shè)備一方面包括實(shí)際的磁共振掃描儀2以及位于該磁共振掃描儀中的檢查空間8或患者通道。臥榻7可以進(jìn)入該患者通道8內(nèi)，從而位于臥榻上的患者0或者受檢者可以在檢查期間放置在磁共振掃描儀2內(nèi)相對于設(shè)置在磁共振掃描儀中的磁系統(tǒng)和高頻系統(tǒng)的特定位置上，或者還可以在測量期間在不同的位置之間移動(dòng)。磁共振掃描儀2的主要部件是基本場磁鐵3、具有用于在X，y和ζ方向上施加任意磁場梯度的磁場梯度線圈的梯度系統(tǒng)4，以及整體高頻線圈5。對檢查對象0內(nèi)感應(yīng)的磁共振信號的接收可以通過整體線圈5進(jìn)行，一般還利用該整體線圈發(fā)射用于感應(yīng)出該磁共振信號的高頻信號。但是，通常這些信號利用例如設(shè)置在檢查對象0身上或下方的局部線圈6接收。所有這些部件原則上是專業(yè)人員公知的，因此在圖1中僅粗略地示意性示出。整體高頻線圈5在此構(gòu)造為所謂鳥籠天線的形式，并且具有數(shù)量為N的單個(gè)天線桿，這些天線桿與患者通道8平行地延伸并且均勻地分布在圍繞患者通道8的圓周上。各個(gè)天線桿的端部分別電容地以環(huán)形連接。各個(gè)天線桿在此可被作為各個(gè)發(fā)射通道S1, ...，Sn而由控制裝置10分離地控制。 該控制裝置可以是控制計(jì)算機(jī)，該控制計(jì)算機(jī)還可以由多個(gè)-必要時(shí)在空間上分離并且通過合適的電纜等相互連接的-單個(gè)計(jì)算機(jī)組成。通過終端接口 17，該控制裝置10與終端 20連接，操作者可以通過該終端20控制整個(gè)設(shè)備1。在現(xiàn)在的情況下，該終端20被構(gòu)成為具有鍵盤、一個(gè)或多個(gè)顯示屏以及諸如鼠標(biāo)等其它輸入設(shè)備的計(jì)算機(jī)，從而為操作者提供了圖形用戶界面?？刂蒲b置10具有梯度控制單元11等，該梯度控制單元又可以由多個(gè)子部件組成。 通過該梯度控制單元11向各個(gè)梯度線圈接入控制信號SGX，SGy, SGz0這些控制信號是在測量期間被置于精確預(yù)設(shè)的時(shí)間位置以及具有精確預(yù)定的時(shí)間變化過程的梯度脈沖。此外，控制裝置10具有高頻發(fā)射/接收單元12。該高頻發(fā)射/接收單元12同樣由多個(gè)子部件組成，以分別分離地以及并行地在各個(gè)發(fā)射通道S1,...，sN上-也就是在整體線圈的各個(gè)可控制的天線桿上-發(fā)出高頻脈沖。通過該發(fā)射/接收單元12，還可以接收磁共振信號。但是這通常借助局部線圈6進(jìn)行。利用局部線圈6接收的原始數(shù)據(jù)RD將由高頻接收單元13讀取并處理。來自該高頻接收單元或者來自整體線圈并借助高頻發(fā)射/接收單元12接收的磁共振信號被作為原始數(shù)據(jù)RD傳送給再現(xiàn)單元14，該再現(xiàn)單元根據(jù)該原始數(shù)據(jù)再現(xiàn)出圖像數(shù)據(jù)BD并且將該圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器16中和/或通過接口 17傳送給終端20，從而操作者可以觀察該圖像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)BD還可以通過網(wǎng)絡(luò)NW在其它地方存儲(chǔ)和/或顯示以及分析。梯度控制裝置11、高頻控制單元12以及用于局部線圈6的接收單元13分別協(xié)調(diào)地通過測量控制單元15控制。該測量控制單元通過相應(yīng)的指令負(fù)責(zé)將期望的梯度脈沖串 GP通過合適的梯度控制信號SGx，SGy，SGz發(fā)射出去，并且并行地控制高頻控制單元12，使得多通道脈沖串MP被發(fā)射出去，也就是在各個(gè)發(fā)射通道S1,...，Sn上并行地將合適的高頻脈沖輸出到整體線圈5的各個(gè)發(fā)射桿上。此外，必須負(fù)責(zé)在合適的時(shí)刻將局部線圈6上的磁共振信號通過高頻接收單元13讀取和進(jìn)一步處理或整體線圈5上的可能信號通過高頻發(fā)射/接收單元 12讀取和進(jìn)一步處理。測量控制單元15根據(jù)預(yù)定的控制協(xié)議P預(yù)定相應(yīng)的信號，尤其是給高頻發(fā)射/接收單元12的多通道脈沖串MP以及給梯度控制單元11的梯度脈沖串GP。在該控制協(xié)議P中存儲(chǔ)了所有的控制數(shù)據(jù)，這些控制數(shù)據(jù)必須在測量期間加以調(diào)節(jié)。通常，在存儲(chǔ)器16中存儲(chǔ)多個(gè)用于不同測量的控制協(xié)議P。這些控制協(xié)議可以通過終端20由操作者選擇并且必要時(shí)進(jìn)行改變，以由此為當(dāng)前期望的測量提供合適的控制協(xié)議P，測量控制單元15可以用該控制協(xié)議P工作。此外，操作者還可以通過網(wǎng)絡(luò)NW例如從磁共振系統(tǒng)的制造商那里調(diào)用控制協(xié)議，并且必要時(shí)修改和使用這些控制協(xié)議。但是這樣的磁共振測量的基本流程以及用于控制的所述部件是專業(yè)人員公知的， 因此在此不再詳細(xì)描述。此外，這樣的磁共振掃描儀2以及所屬的控制裝置還可以具有多個(gè)其它部件，在此也同樣不再詳細(xì)解釋這些其它部件。在此要說明的是，磁共振掃描儀2也可以構(gòu)成為其它方式，例如具有側(cè)面開口的患者空間，并且原則上高頻整體線圈不是必須構(gòu)成為鳥籠天線。重要的只是，高頻整體線圈具有多個(gè)分離可控的發(fā)射通道S1,...，Sn并且相應(yīng)地在控制裝置10中還通過高頻發(fā)射/接收裝置提供相應(yīng)數(shù)量的通道控制以便能分離地控制各個(gè)發(fā)射通道S1, ...，SN。此外，在圖1中在此示意性示出本發(fā)明的控制序列確定裝置22，該控制序列確定裝置用于確定磁共振系統(tǒng)控制序列AS。該磁共振系統(tǒng)控制序列AS除其它外還針對特定的測量包含用于控制各個(gè)發(fā)射通道S1,. . .，SN的預(yù)定義多通道脈沖串MP。磁共振系統(tǒng)控制序列AS在現(xiàn)在的情況下作為測量協(xié)議P的一部分產(chǎn)生。控制序列確定裝置22在此作為終端20的一部分示出，并且可以按照軟件部件的形式在該終端20的計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。但原則上控制序列確定裝置22還可以是控制裝置10 本身的一部分，或者在分離的計(jì)算系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)，并且所形成的控制序列AS必要時(shí)也在完整控制序列P的范圍內(nèi)通過網(wǎng)絡(luò)NW傳送給磁共振系統(tǒng)1?？刂菩蛄写_定裝置22在此具有輸入接口 23。通過該輸入接口 23，控制序列確定裝置22 —方面獲得目標(biāo)磁化ZM，該目標(biāo)磁化預(yù)定在期望測量情況下的翻轉(zhuǎn)角分布應(yīng)當(dāng)是什么樣子。此外還預(yù)定k空間梯度軌跡GT。這兩個(gè)預(yù)定都例如通過相應(yīng)地用來開發(fā)用于特定測量的控制協(xié)議的專家進(jìn)行。這樣獲得的數(shù)據(jù)接著被傳送給高頻脈沖優(yōu)化單元25，該高頻脈沖優(yōu)化單元自動(dòng)產(chǎn)生具有最佳多通道脈沖串MP的特定控制序列AS，以實(shí)現(xiàn)期望的目標(biāo)磁化ZM。如下面還要解釋的，在此根據(jù)本發(fā)明還修改k空間梯度軌跡GT (下面簡稱為梯度軌跡)，也就是產(chǎn)生經(jīng) 過更改的梯度軌跡GT’。這些數(shù)據(jù)接著又通過控制序列輸出接口 24輸出并且接著可以例如在控制協(xié)議P的范圍內(nèi)傳送給控制裝置10，在該控制協(xié)議P中還說明了其它用于控制磁共振系統(tǒng)1的預(yù)定內(nèi)容(例如用于根據(jù)原始數(shù)據(jù)來再現(xiàn)圖像的參數(shù)等)。下面借助根據(jù)圖2的流程圖以非常簡單的示例解釋這樣的用于確定磁共振系統(tǒng)控制序列AS的方法的流程。在步驟I中首先預(yù)定目標(biāo)磁化ZM以及梯度軌跡GT。也就是定義移動(dòng)(abfahren) 梯度軌跡GT所需要的梯度脈沖序列。在此，對梯度軌跡GT的預(yù)定以這樣的形式進(jìn)行，即該梯度軌跡的幾何特征還可以被更改，也就是僅預(yù)定一個(gè)初始的基本幾何特征。作為簡單的示例，下面假定該初始預(yù)定的梯度軌跡GT是在k空間中x、y平面中的螺旋。這在圖3中在左側(cè)示出。圖3在此示出梯度軌跡在優(yōu)化前的初始幾何特征。在k空間中的χ和y方向上的坐標(biāo)分別以單位cm—1給出。右側(cè)的圖表示k空間中χ梯度kx以及 k空間中y梯度ky在時(shí)間t (以s為單位)上的變化過程。實(shí)心曲線是χ梯度向量kx，細(xì)點(diǎn)曲線是y梯度向量&，虛線直線相應(yīng)于由χ和y方向組成的k空間中梯度向量的大小。由此該直線反映了所述螺旋隨著每次旋轉(zhuǎn)而擴(kuò)展的半徑。該擴(kuò)展的螺旋通過以下函數(shù)定義k = !^,!!”!^)^-2π“η。) (1)其中r(t，ni，n2)是該螺旋在時(shí)間t時(shí)的半徑，Iitl是該螺旋上的點(diǎn)的數(shù)量。由此kx 是k的實(shí)部，而ky是k的虛部。兩個(gè)變量Ii1和Ii2在此是可以在優(yōu)化方法的范圍內(nèi)改變的參數(shù)，以便能同樣針對患者的高頻負(fù)荷的最小化來優(yōu)化梯度軌跡。在根據(jù)圖3的初始的幾何特征中，變量Ii1 = 0. 33，Ii2 = 0. 33，即半徑r線性增大，從而這是阿基米德螺旋。然后在步驟II中自動(dòng)進(jìn)行多通道脈沖串的設(shè)計(jì)。在此為不同的發(fā)射通道開發(fā)各個(gè)高頻脈沖序列，也就是準(zhǔn)確計(jì)算出必須在哪個(gè)通道上發(fā)射什么樣的高頻脈沖形狀。這首先針對具有低于5°的翻轉(zhuǎn)角的所謂“低翻轉(zhuǎn)范圍”進(jìn)行，因?yàn)樵谠摲秶鷥?nèi)磁化特性還線性變化。在此應(yīng)用迭代的優(yōu)化方法，因?yàn)樵摰膬?yōu)化方法已經(jīng)被證明是特別合適的。具體地說，在此采用所謂的有限差方法。但是原則上還可以采用其它優(yōu)化方法，非迭代的也可以。在目前公知的方法中，在此優(yōu)化方法按照以下方式進(jìn)行，即最小化目標(biāo)磁化和實(shí)際磁化之間的最小均方差(Least-Mean-Square)。也就是要尋找以下解min(I |mist-mZiel I 12+R(b)) (2)在此mist是實(shí)際磁化，mziel是目標(biāo)磁化，而R (b)是用于對高頻函數(shù)(振幅和/或相位)加權(quán)的Tikhonov正則化項(xiàng)。如果找到等式(2)的解，則作為結(jié)果對所有現(xiàn)有發(fā)射通道都給出幅度隨時(shí)間變化的函數(shù)，也就是獲得N個(gè)函數(shù)b。(t)(每個(gè)通道的函數(shù)，c = 1至N)。 在此對每個(gè)迭代循環(huán)來說，高頻脈沖串b。(t)都通過最小平方優(yōu)化重新計(jì)算出來。但根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在此不考慮患者的高頻負(fù)荷。因此現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明通過找到以下等式的解來進(jìn)行優(yōu)化min (| | mist_mZiel | 12+R (b) + y Peff) (2a)在此Y是恒定參數(shù)，該參數(shù)要選擇為使得該數(shù)量級在等式(2a)內(nèi)合適，而Prff是根據(jù)等式(3)的有效功率
權(quán)利要求
1.一種用于確定磁共振系統(tǒng)控制序列(AS)的方法，該磁共振系統(tǒng)控制序列包括具有多個(gè)單獨(dú)的、由磁共振系統(tǒng)(1)通過互相獨(dú)立的不同高頻發(fā)射通道(S1, ...，Sn)并行發(fā)射的高頻脈沖串的多通道脈沖串(MP)，其中基于預(yù)定的k空間梯度軌跡(GT)和預(yù)定的目標(biāo)磁化(ZM)以高頻脈沖優(yōu)化方法來計(jì)算多通道脈沖串(MP)，其特征在于，在高頻負(fù)荷優(yōu)化方法中，在使用可參數(shù)化的函數(shù)的情況下至少針對檢查對象(O)的高頻負(fù)荷值來優(yōu)化該k空間梯度軌跡(GT)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在高頻負(fù)荷優(yōu)化方法內(nèi)改變k空間梯度軌跡(GT)的幾何參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述幾何參數(shù)包括用于確定EPI軌跡和/ 或輻條位置和/或螺旋幾何特征和/或徑向幾何特征和/或自由形狀幾何特征的幾何設(shè)計(jì)的參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，所述高頻負(fù)荷優(yōu)化方法與所述高頻脈沖優(yōu)化方法關(guān)聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，按照迭代方法直到達(dá)到中斷標(biāo)準(zhǔn)為止a)分別針對給定的k空間梯度軌跡(GT)借助所述高頻脈沖優(yōu)化方法確定多通道脈沖串，b)基于所確定的多通道脈沖串確定檢查對象(0)的預(yù)計(jì)的高頻負(fù)荷，c)基于該高頻負(fù)荷的確定，根據(jù)高頻負(fù)荷優(yōu)化方法的預(yù)定的優(yōu)化策略改變k空間梯度軌跡(GT)的幾何參數(shù)以用于減小高頻負(fù)荷，以及d)利用該新的k空間梯度軌跡(GT)在其它迭代步驟中重復(fù)步驟a)至c)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，在所述高頻負(fù)荷優(yōu)化方法的范圍內(nèi)除了優(yōu)化用于優(yōu)化k空間梯度軌跡(GT)的參數(shù)之外還優(yōu)化關(guān)于檢查對象(0)的高頻負(fù)荷值的其它參數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，對多通道脈沖串(MP)的計(jì)算在與所述高頻負(fù)荷優(yōu)化方法關(guān)聯(lián)的高頻脈沖優(yōu)化方法的范圍內(nèi)針對較低的目標(biāo)磁化來進(jìn)行， 以及在此過程中所確定的多通道脈沖串(MPJ接著被增大到最終的目標(biāo)磁化。
8.一種用于運(yùn)行具有多個(gè)獨(dú)立的高頻發(fā)射通道(S1,. . . ,Sn)的磁共振系統(tǒng)(1)的方法， 其中首先在根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的方法中確定控制序列(AS)，然后在使用該控制序列 (AS)的情況下運(yùn)行該磁共振系統(tǒng)(1)。
9.一種用于確定磁共振系統(tǒng)控制序列(AS)的控制序列確定裝置(22)，該磁共振系統(tǒng)控制序列包括具有多個(gè)單獨(dú)的、由磁共振系統(tǒng)(1)通過互相獨(dú)立的不同高頻發(fā)射通道 (S1, ...，Sn)并行發(fā)射的高頻脈沖串的多通道脈沖串(MP)，該控制序列確定裝置具有輸入接口(23)，用于獲得k空間梯度軌跡(GT)和目標(biāo)磁化(ZM)，高頻脈沖優(yōu)化單元(25)，該高頻脈沖優(yōu)化單元構(gòu)成為使得該高頻脈沖優(yōu)化單元基于預(yù)定的k空間梯度軌跡(GT)和預(yù)定的目標(biāo)磁化(ZM)以高頻脈沖優(yōu)化方法來計(jì)算多通道脈沖串(MP)，以及控制序列輸出接口(24)，其特征在于，所述控制序列確定裝置(22)構(gòu)成為，使得所述控制序列確定裝置在高頻負(fù)荷優(yōu)化方法中，在使用可參數(shù)化的函數(shù)的情況下至少針對檢查對象(O)的高頻負(fù)荷值來優(yōu)化該k空間梯度軌跡(GT)。
10.一種磁共振系統(tǒng)(1)，具有多個(gè)互相獨(dú)立的高頻發(fā)射通道(S1,. . .，Sn)，具有梯度系統(tǒng)(4)和控制裝置(15)，該控制裝置構(gòu)成為為了基于預(yù)定的控制序列(AS)來執(zhí)行期望的測量，通過不同的高頻發(fā)射通道(S1,...，Sn)發(fā)射具有多個(gè)平行的、單獨(dú)的高頻脈沖串的多通道脈沖串，并且與此對應(yīng)地通過梯度系統(tǒng)發(fā)射梯度脈沖串(GP)，其特征在于，具有根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制序列確定裝置(22)，用于確定控制序列并且將該控制序列傳送給控制裝置(15)。
11.一種計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序能夠直接加載到控制序列確定裝置(22)的存儲(chǔ)器中，并具有程序代碼片段，用于當(dāng)該程序在控制序列確定裝置(22)內(nèi)執(zhí)行時(shí)實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述方法的所有步驟。
全文摘要
一種用于確定磁共振系統(tǒng)控制序列(AS)的方法和控制序列確定裝置(22)，該磁共振系統(tǒng)控制序列包括具有多個(gè)單獨(dú)的、由磁共振系統(tǒng)(1)通過互相獨(dú)立的不同高頻發(fā)射通道(S1，...，SN)并行發(fā)射的高頻脈沖串的多通道脈沖串(MP)。在此基于預(yù)定的k空間梯度軌跡(GT)和預(yù)定的目標(biāo)磁化(ZM)以高頻脈沖優(yōu)化方法來計(jì)算多通道脈沖串(MP)，其中在高頻負(fù)荷優(yōu)化方法中，在使用可參數(shù)化的函數(shù)的情況下至少針對檢查對象(O)的高頻負(fù)荷值來優(yōu)化該k空間梯度軌跡(GT)。此外還描述了一種用于運(yùn)行磁共振系統(tǒng)(1)的方法以及具有這樣的控制序列確定裝置(22)的磁共振系統(tǒng)(1)。
文檔編號A61B5/055GK102210587SQ20111004201
公開日2011年10月12日 申請日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者喬格·莫斯南格, 迪特爾·里特 申請人:西門子公司