優(yōu)化磁共振設(shè)備的脈沖序列的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了一種用于對(duì)用于磁共振設(shè)備（1）的脈沖序列進(jìn)行確定的方法和脈沖序列優(yōu)化裝置（26）。在該方法中接收脈沖序列，該脈沖序列包括多個(gè)高頻脈沖（HF1，HF2，HF3）以及多個(gè)時(shí)間上與此協(xié)調(diào)的梯度脈沖（Gx1，…，Gx6，Gy1，…，Gy6，Gz1，…，Gz6，Gx1′，…，Gx4′，Gy1′，…，Gy3′，Gz1′，…，Gz6′，G′，G′′））。然后自動(dòng)地分析脈沖序列（S）來識(shí)別脈沖序列（S）中的保持不變的固定點(diǎn)時(shí)間范圍（IF），以及識(shí)別脈沖序列（S）中的允許優(yōu)化的可變的時(shí)間間隔（I0），并且根據(jù)預(yù)定的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)選在時(shí)間間隔（I0）的長度保持恒定的條件下自動(dòng)地優(yōu)化在可變的時(shí)間間隔（I0）中的梯度脈沖（Gx1，…，Gx6，Gy1，…，Gy6，Gz1，…，Gz6，Gx1′，…，Gx4′，Gy1′，…，Gy3′，Gz1′，…，Gz6′，G′，G′′）。此外，還描述了一種用于運(yùn)行磁共振設(shè)備（1）的方法以及一種具有這樣的脈沖序列優(yōu)化裝置（26）的磁共振設(shè)備（1）。
【專利說明】優(yōu)化磁共振設(shè)備的脈沖序列
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于優(yōu)化用于磁共振設(shè)備的脈沖序列的方法。此外，本發(fā)明還涉及一種在使用這樣的優(yōu)化的脈沖序列的條件下用于運(yùn)行磁共振設(shè)備的方法以及用于執(zhí)行該方法的一種脈沖序列優(yōu)化裝置和一種磁共振設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在磁共振設(shè)備、也稱為磁共振斷層造影系統(tǒng)中，通常借助基本場磁系統(tǒng)使待檢查的身體置于相對(duì)高的基本磁場，例如1.5、3或7特斯拉的基本磁場。附加地借助梯度系統(tǒng)施加磁場梯度。通過高頻發(fā)送系統(tǒng)借助合適的天線裝置發(fā)送高頻激勵(lì)信號(hào)(HF信號(hào))，這應(yīng)該導(dǎo)致:通過高頻場所共振激勵(lì)的原子的特定的核自旋，相對(duì)于基本磁場的磁力線傾斜所定義的翻轉(zhuǎn)角。在核自旋馳豫時(shí)發(fā)射高頻信號(hào)(所謂的磁共振信號(hào))，這些高頻信號(hào)借助合適的接收天線被接收并且然后被進(jìn)一步處理。最后可以從這樣采集的原始數(shù)據(jù)中重建期望的圖像數(shù)據(jù)。
[0003]由此，對(duì)于特定的測量，發(fā)送特定的脈沖序列，其由高頻脈沖序列、特別是激勵(lì)脈沖和重聚焦脈沖以及與之相適應(yīng)地協(xié)調(diào)地待發(fā)送的在不同的空間方向上的梯度脈沖的序列所組成。在此時(shí)間上適應(yīng)地必須設(shè)置讀取窗，其預(yù)先給定在其中對(duì)感應(yīng)出的磁共振信號(hào)進(jìn)行采集的時(shí)間段。在此對(duì)于成像決定性地是序列內(nèi)的時(shí)序(Timing)，即按照哪些時(shí)間間隔哪些脈沖彼此跟隨。通常在所謂的測量協(xié)議中定義多個(gè)控制參數(shù)，其被事先建立并且對(duì)于特定的測量例如從存儲(chǔ)器中調(diào)用并且必要時(shí)可以由操作者現(xiàn)場改變，所述操作者可以預(yù)先給定附加的控制參數(shù)，例如待測量的層的堆疊的特定的層距離、層厚等。然后基于所有這些控制參數(shù)來計(jì)算脈沖序列，其也稱為測量序列。
[0004]梯度脈沖通過其梯度幅值、梯度脈沖持續(xù)時(shí)間以及通過梯度脈沖的脈沖形狀的邊緣坡度或一階導(dǎo)數(shù)dG/dt (通常也稱為“轉(zhuǎn)換速率(Slew Rate)”)來定義。另一個(gè)重要的梯度脈沖參數(shù)是梯度脈沖矩(也簡稱為“矩”)，其通過幅值在時(shí)間上的積分來定義。
[0005]在脈沖序列期間頻繁并快速地切換磁梯度線圈，通過所述磁梯度線圈來發(fā)送梯度脈沖。因?yàn)樵诿}沖序列內(nèi)的時(shí)間規(guī)定大多極其嚴(yán)格并且此外確定了 MRT檢查的總持續(xù)時(shí)間的、脈沖序列的總持續(xù)時(shí)間必須保持盡可能小，所以梯度強(qiáng)度必須部分地達(dá)到40mT/m并且轉(zhuǎn)換速率必須達(dá)到直至200mT/m/ms。特別地，這樣高的邊緣坡度為在梯度切換期間的公知的噪聲出現(xiàn)作出貢獻(xiàn)。與磁共振斷層造影的另外的部件有關(guān)的、特別是與高頻屏蔽有關(guān)的渦流是對(duì)于噪聲干擾的基礎(chǔ)。除此之外，梯度的陡邊導(dǎo)致較高的能量消耗并且此外對(duì)梯度線圈和另外的硬件提出較高的要求?？焖僮兓奶荻葓鰧?dǎo)致梯度線圈中的失真和振蕩并且導(dǎo)致向殼體傳輸該能量。此外，由于線圈和另外的部件的發(fā)熱會(huì)導(dǎo)致高的氦蒸發(fā)(Helium-Boil-OfT)。
[0006]特別地為了減小噪聲干擾已經(jīng)在硬件構(gòu)造中建議不同的解決方案，例如梯度線圈的澆注或真空封閉。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，實(shí)現(xiàn)一種對(duì)此替換的優(yōu)化方法以及一種相應(yīng)的可以以相對(duì)小的開銷實(shí)現(xiàn)的脈沖序列優(yōu)化裝置以便用于優(yōu)化脈沖序列。上述技術(shù)問題一方面通過按照本發(fā)明的方法來解決，并且另一方面通過按照本發(fā)明的脈沖序列優(yōu)化裝置來解決。
[0008]首先接收完成了的(即準(zhǔn)備發(fā)送的)、但在按照本發(fā)明的方法中還可優(yōu)化的脈沖序列。該脈沖序列包括一些、即一個(gè)或多個(gè)高頻脈沖，例如至少一個(gè)激勵(lì)和/或重聚焦脈沖，以及一些時(shí)間上與此協(xié)調(diào)的梯度脈沖。在脈沖序列內(nèi)精確地確定高頻脈沖的詳細(xì)參數(shù)，即時(shí)間位置和形狀，就如通過特定的參數(shù)，諸如時(shí)間長度、幅值、邊緣坡度來精確地預(yù)定各個(gè)梯度脈沖一樣。在此如通常那樣根據(jù)待解決的成像問題給出脈沖序列或其參數(shù)。
[0009]之后，自動(dòng)地分析脈沖序列，以便識(shí)別脈沖序列中的保持不變的固定點(diǎn)時(shí)間范圍，以及識(shí)別脈沖序列中允許優(yōu)化的可變的時(shí)間間隔。固定點(diǎn)時(shí)間范圍在此被理解為在其中梯度的當(dāng)前值必須不可變地固定的各個(gè)時(shí)間點(diǎn)或時(shí)間間隔，由此梯度可以進(jìn)一步滿足其預(yù)期函數(shù)。在此例如包括層選擇梯度或在讀取時(shí)間期間的梯度，其用于實(shí)現(xiàn)在特定時(shí)間點(diǎn)的特定編碼。下面還給出另外的示例。除了在該時(shí)間處特定的梯度必須具有完全特定的值的不可變的各個(gè)點(diǎn)或時(shí)間范圍，還具有在其之間的可變的時(shí)間間隔，在該時(shí)間間隔中全部或部分地布置梯度脈沖，該梯度脈沖雖然也滿足特定函數(shù)，但其中在該梯度脈沖中精確保持時(shí)間規(guī)定并且例如在極其精確的時(shí)間點(diǎn)呈現(xiàn)特定的幅值并不重要。通常重要的僅在于，直至特定的時(shí)間點(diǎn)達(dá)到預(yù)定的幅值，使得從特定的時(shí)間點(diǎn)開始減弱預(yù)定的幅值或者使得在較寬的時(shí)間范圍內(nèi)達(dá)到至少一個(gè)特定的矩。在該時(shí)間間隔中原則上在考慮特定的邊界條件的情況下可以改變梯度脈沖形狀，從而提供該時(shí)間間隔用于優(yōu)化。
[0010]然后在下一步驟中根據(jù)預(yù)定的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)地優(yōu)化可變的時(shí)間間隔中的梯度脈沖。
[0011]在此原則上可以預(yù)先給定任意的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)。
[0012]在本發(fā)明的范圍內(nèi)的方案中例如可以如下地進(jìn)行優(yōu)化，使得通過梯度脈沖盡可能快地進(jìn)行編碼，以便例如減小由運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)、例如血流所引起的流偽影(Flussartefakte)。
[0013]在優(yōu)選的方案中例如進(jìn)行用于減小噪聲的優(yōu)化。為此特別優(yōu)選地可以在可變的時(shí)間間隔內(nèi)自動(dòng)地優(yōu)化梯度脈沖的脈沖形狀的一階導(dǎo)數(shù)。即，例如這樣優(yōu)化在可變的時(shí)間間隔內(nèi)的梯度曲線，使得在特定的邊界條件的情況下保持盡可能小的轉(zhuǎn)換速率，因?yàn)槠鋵?dǎo)致特別高的噪聲。換言之，針對(duì)盡可能高的噪聲減小來實(shí)施優(yōu)化步驟，方法是關(guān)于使預(yù)先給定脈沖形狀的函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)最小化來優(yōu)化脈沖形狀。但附加地，在此也可以最小化梯度的幅值。因此用于噪聲減小的優(yōu)化，或脈沖形狀的一階導(dǎo)數(shù)的優(yōu)化可能是最常見的應(yīng)用情況，下面大多假設(shè)該方案作為示例。但只要這一點(diǎn)沒有明確提到，就不應(yīng)當(dāng)通過示例將方法限制到該優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)。
[0014]特別優(yōu)選地，在優(yōu)化中對(duì)梯度脈沖形狀或梯度曲線進(jìn)行平滑，因?yàn)橥ㄟ^這種方式實(shí)現(xiàn)了特別好的噪聲減小。
[0015]完全特別優(yōu)選地，獨(dú)立于所應(yīng)用的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)在各個(gè)時(shí)間間隔的時(shí)間長度保持恒定的條件下進(jìn)行優(yōu)化，從而脈沖序列的時(shí)序總體上不受優(yōu)化的影響。
[0016]原則上也可能的是，預(yù)先給定不同的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，例如也對(duì)于不同的時(shí)間片段或不同種類的脈沖預(yù)先給定不同的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)。
[0017]通過按照本發(fā)明的方法自動(dòng)地優(yōu)化總的梯度曲線，而無需考察單個(gè)脈沖。僅在脈沖序列的重要的時(shí)間點(diǎn)或重要的時(shí)間范圍內(nèi)，所述時(shí)間點(diǎn)或時(shí)間范圍相對(duì)于當(dāng)前的梯度幅值如描述的那樣是不可變的，脈沖形狀以定義的方式保持不變。在其之間可獲得脈沖形狀的(也即脈沖整體上)優(yōu)化的總的范圍。
[0018]在此分別單獨(dú)地優(yōu)化在各個(gè)梯度方向上的脈沖形狀，即，在每個(gè)梯度方向上，例如在X、y、Z方向或?qū)舆x擇方向、相位編碼方向和讀取方向上單獨(dú)地觀察和優(yōu)化脈沖形狀或梯度曲線。
[0019]特別地，通過脈沖整體優(yōu)化的可能性還得到如下優(yōu)點(diǎn):
[0020]例如進(jìn)行關(guān)于脈沖形狀的一階導(dǎo)數(shù)的優(yōu)化，從而一方面實(shí)現(xiàn)所使用的轉(zhuǎn)換速率的明顯減小并且由此實(shí)現(xiàn)梯度曲線的較小負(fù)荷。由此伴隨著較小的電流消耗、梯度線圈的較小變熱以及由此減小的氦蒸發(fā)。此外，由此得出用于建立開銷更有效的梯度線圈的新的可能性。此外，實(shí)現(xiàn)了在檢查期間明顯較小的噪聲增長。
[0021]此外，可以在現(xiàn)有的序列構(gòu)架中利用相對(duì)小的開銷實(shí)施合適的執(zhí)行優(yōu)化的脈沖序列優(yōu)化單元，如后面還要示出那樣。
[0022]在用于運(yùn)行磁共振設(shè)備的按照本發(fā)明的方法中根據(jù)前面描述的方法首先優(yōu)化脈沖序列，并且然后在使用優(yōu)化了的脈沖序列的條件下運(yùn)行磁共振設(shè)備。在測量期間，即當(dāng)患者處于設(shè)備的患者隧道內(nèi)時(shí)，在相應(yīng)選擇的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)的情況下例如產(chǎn)生較小的噪聲，而不會(huì)損失圖像質(zhì)量并且不會(huì)延長測量持續(xù)時(shí)間。優(yōu)選地可以在線在脈沖序列中或直接在完成處理脈沖序列之前執(zhí)行優(yōu)化，如后面還要根據(jù)示例解釋的那樣。
[0023]用于根據(jù)按照本發(fā)明的方法來優(yōu)化脈沖序列的相應(yīng)的脈沖序列優(yōu)化單元僅需用于接收待優(yōu)化的脈沖序列的輸入接口、用于分析脈沖序列來識(shí)別脈沖序列中保持不變的固定點(diǎn)時(shí)間范圍和脈沖序列中允許優(yōu)化的可變的時(shí)間間隔的分析單元、以及用于根據(jù)預(yù)定的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)在可變的時(shí)間間隔中的梯度脈沖的脈沖形狀進(jìn)行優(yōu)化的脈沖形狀優(yōu)化單元。
[0024]按照本發(fā)明的磁共振設(shè)備除了具有常見的高頻發(fā)送系統(tǒng)、梯度系統(tǒng)和被構(gòu)造為為了執(zhí)行期望的測量而基于預(yù)定的脈沖序列來控制高頻發(fā)送系統(tǒng)和梯度系統(tǒng)的控制裝置之夕卜，還具有按照本發(fā)明的脈沖序列優(yōu)化裝置。
[0025]優(yōu)選地，脈沖序列優(yōu)化裝置是磁共振設(shè)備的控制裝置的部件，并且優(yōu)選地相對(duì)緊密地連接在高頻發(fā)送系統(tǒng)或梯度系統(tǒng)之前。
[0026]至少脈沖序列優(yōu)化裝置的主要部分可以以軟件組件的形式構(gòu)造。這尤其涉及分析單元和脈沖形狀優(yōu)化單元。輸入接口例如可以是通過網(wǎng)絡(luò)或特別是在磁共振設(shè)備的控制裝置內(nèi)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中接收關(guān)于脈沖序列的數(shù)據(jù)的接口。接口可以部分地以軟件形式構(gòu)造并且根據(jù)情況訪問現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的硬件接口。
[0027]由此本發(fā)明還包括可以直接加載到脈沖序列優(yōu)化裝置的存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序，其具有程序代碼段，用來在程序在脈沖序列優(yōu)化裝置中運(yùn)行時(shí)執(zhí)行按照本發(fā)明的方法的所有步驟。這樣的按照軟件的實(shí)現(xiàn)具有如下優(yōu)點(diǎn)，即可以通過執(zhí)行程序以合適的方式修改磁共振設(shè)備的迄今為止的控制裝置，以便以按照本發(fā)明的方式優(yōu)化脈沖序列，其例如具有較小的音量以及另外的上面提到的優(yōu)點(diǎn)。
[0028]從屬權(quán)利要求以及隨后的描述包括本發(fā)明的特別有利的擴(kuò)展和實(shí)施，其中特別地也可以類似于另一權(quán)利要求類型的從屬權(quán)利要求進(jìn)一步擴(kuò)展本類型的權(quán)利要求。
[0029]優(yōu)選地，可以將以時(shí)間上相繼的連續(xù)的事件塊的形式的脈沖序列傳送到脈沖發(fā)送裝置，然后其例如直接地控制高頻發(fā)送系統(tǒng)以便發(fā)送單個(gè)高頻脈沖或控制梯度系統(tǒng)以便發(fā)送單個(gè)梯度脈沖的。在按照本發(fā)明的方法中優(yōu)選地也將脈沖序列以這樣的事件塊的形式傳送到脈沖發(fā)送裝置。每個(gè)事件塊在此通常表征特定的事件，例如發(fā)送脂肪飽和脈沖、特定的擾相梯度、在梯度回波序列內(nèi)特定的重復(fù)等，其中各個(gè)事件可能由多個(gè)高頻脈沖或接通的讀取窗以及與此相適應(yīng)地接通的梯度脈沖組成。接通讀取窗在此被理解為激活用于磁共振信號(hào)的接收裝置，例如ADC (模數(shù)轉(zhuǎn)換器,Analog-Digital-Konverter),其稱合到磁共振設(shè)備的接收線圈。
[0030]但在本方法的優(yōu)選方案的范圍內(nèi)，在此在傳送到脈沖發(fā)送裝置之前，例如在檢查模塊中，首先分析每個(gè)到來的事件塊以用于識(shí)別在各個(gè)事件塊中的固定點(diǎn)時(shí)間范圍和可變的時(shí)間間隔。依據(jù)此然后將脈沖序列重新分成輸出事件塊。該重新劃分優(yōu)選這樣進(jìn)行，使得事件塊僅包含固定點(diǎn)時(shí)間范圍或僅包含可變的時(shí)間間隔。換言之，將固定點(diǎn)時(shí)間范圍和可變的時(shí)間間隔作為分離的輸出事件塊例如從檢查模塊傳送到脈沖發(fā)送裝置，其中優(yōu)選地將相鄰的輸入事件塊中彼此相鄰的固定點(diǎn)時(shí)間范圍和彼此相鄰的可變的時(shí)間間隔綜合為新的輸出事件塊。然后按照本發(fā)明，在將包含可變的時(shí)間間隔的輸出事件塊傳送到脈沖發(fā)送裝置之前，首先對(duì)其執(zhí)行優(yōu)化步驟來優(yōu)化脈沖形狀。將相反僅由固定點(diǎn)時(shí)間范圍組成的輸出事件塊(必要時(shí)在延遲之后，從而其又時(shí)間上協(xié)調(diào)地與中間時(shí)間優(yōu)化的輸出事件塊相適應(yīng)地到達(dá)脈沖發(fā)送裝置)不變地傳輸?shù)矫}沖發(fā)送裝置。然后按照合適的順序依次處理未優(yōu)化的事件塊和優(yōu)化了的事件塊，即其向高頻發(fā)送系統(tǒng)和梯度系統(tǒng)發(fā)送相應(yīng)的控制命令，使得以正確的時(shí)間的方式(以優(yōu)選如在優(yōu)化之前那樣的不可變的時(shí)序)發(fā)送總的優(yōu)化的脈沖序列。
[0031]為了識(shí)別或分析脈沖序列內(nèi)的時(shí)間范圍以便確認(rèn)其是固定點(diǎn)時(shí)間范圍還是可優(yōu)化時(shí)間間隔，存在不同的可能性。
[0032]優(yōu)選地，由此如果按照脈沖序列在時(shí)間范圍內(nèi)應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)如下事件，脈沖序列內(nèi)的時(shí)間范圍至少被識(shí)別為固定點(diǎn)時(shí)間范圍:
[0033]-發(fā)送高頻脈沖。如果同時(shí)發(fā)送高頻脈沖，則基于此，在該時(shí)間接通的梯度用于使高頻脈沖作用于特定的空間體積。因此在該時(shí)間范圍期間改變幅值導(dǎo)致序列的歪曲。
[0034]-讀取原始數(shù)據(jù)，即設(shè)置讀取窗或準(zhǔn)備接收接通ADC。在此同時(shí)接通的梯度也用于編碼，在哪個(gè)空間范圍接收磁共振信號(hào)。在該時(shí)間段期間改變梯度幅值導(dǎo)致序列的歪曲。
[0035]-接通流補(bǔ)償梯度脈沖。其由不同符號(hào)的兩個(gè)絕對(duì)值相等的梯度矩組成。如果該梯度脈沖變化，則會(huì)破壞流補(bǔ)償，因?yàn)榉聪蛉∠虻木卦趦?yōu)化的情況下會(huì)被綜合為零矩。
[0036]-接通擴(kuò)散梯度脈沖。該擴(kuò)散梯度脈沖也用于，關(guān)于整個(gè)特定的時(shí)間范圍施加定義的梯度幅值，以便由此實(shí)現(xiàn)信號(hào)的特定編碼。因此在此改變也會(huì)導(dǎo)致測量的歪曲。
[0037]-接通敲擊梯度脈沖(Anklopf-Gradientenpulse)。這樣的敲擊梯度脈沖(也稱為“ Tok-Tok-Tok-Pulse”)用于，在測量開始時(shí)產(chǎn)生定義的不太大聲但也不太低聲的敲擊噪聲。然后可以如下地調(diào)整位于斷層造影設(shè)備中的患者，使得現(xiàn)在測量以通常不可避免的噪聲干擾開始。如果這樣的敲擊梯度脈沖例如經(jīng)受噪聲優(yōu)化，則這會(huì)導(dǎo)致敲擊梯度脈沖的噪聲減小，由此其不再滿足其警告患者的功能。[0038]要注意的是，本身“不可變的”梯度脈沖必要時(shí)可以包含可優(yōu)化的時(shí)間間隔，例如如下情況，只要保持坪參數(shù)(Plateauparameter)(高度和長度),就可以改變邊緣。
[0039]優(yōu)選地，可以相應(yīng)地通過至少一個(gè)如下方法將脈沖序列內(nèi)的時(shí)間范圍識(shí)別為固定點(diǎn)時(shí)間范圍或識(shí)別為可變的時(shí)間間隔:
[0040]-分析高頻脈沖發(fā)送時(shí)間；
[0041]-分析讀取時(shí)間；
[0042]-分析梯度脈沖的形狀，例如通過其與特定的不可變的梯度脈沖的預(yù)定的樣本脈沖形狀相比較。如果梯度脈沖相應(yīng)于該樣本脈沖形狀，則這一點(diǎn)要表明的是，是這樣的不可變的梯度脈沖；
[0043]-分析在事件塊參數(shù)組中包含的標(biāo)記，例如名稱、標(biāo)識(shí)等，其示出了有關(guān)的事件塊中的隨后的梯度脈沖是無需改變的梯度脈沖。例如包含特定梯度脈沖的事件塊可以包括在固定采樣格柵中預(yù)定的特定時(shí)間點(diǎn)處的各個(gè)幅值。但替換地，也可以包含如下參數(shù):上升時(shí)間、在特定時(shí)間之后要達(dá)到的最大幅值、在該時(shí)間內(nèi)幅值保持不變的坪時(shí)間的持續(xù)時(shí)間、以及下降時(shí)間，以便完整地定義梯度脈沖。附加地還可以在事件塊或事件塊參數(shù)組這兩種情況中包含如下表達(dá)，事件塊是否包含不可變的脈沖甚至是包含用于梯度脈沖，例如流補(bǔ)償梯度脈沖、擴(kuò)散梯度脈沖等的編碼或標(biāo)記。
[0044]此外還可能的是，不僅將上面提到的梯度脈沖類型定義為不變的，而且根據(jù)需要還對(duì)于特定脈沖序列將另外的梯度脈沖或梯度脈沖類型規(guī)定為不可變的，方法是，例如相應(yīng)地設(shè)置檢查模塊以便識(shí)別這種定義的不可變的另外的梯度脈沖，和/或例如在事件塊參數(shù)組中例如對(duì)于該脈沖設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)記。
[0045]上述提到的優(yōu)選方案示出了，通過通常相對(duì)簡單的措施可以識(shí)別固定點(diǎn)時(shí)間范圍并且由此優(yōu)化其余的時(shí)間間隔。特別地，梯度脈沖中的這種固定點(diǎn)時(shí)間范圍可以相對(duì)簡單地與所謂的梯度擾相脈沖區(qū)別。
[0046]在臨床磁共振斷層造影(MRT)中常用的多個(gè)脈沖序列的情況下，例如在自旋回波序列(SE序列)或在快速自旋回波序列(TSE序列)的情況下，除了為位置編碼所需的梯度脈沖之外附加地還完成梯度擾相脈沖，簡稱擾相。梯度擾相脈沖在一些情況下，特別是如果其成對(duì)地出現(xiàn)，也稱為梯度破壞脈沖(Gradientencrusherpuls),簡稱破壞(Crusher),直接在原本的梯度脈沖之前和/或之后由相同的梯度線圈完成處理并且導(dǎo)致，例如抑制不期望的自由感應(yīng)衰減(Free-1nduction-Decay, FID)信號(hào)。
[0047]正是這樣的擾相或破壞梯度通常導(dǎo)致高的音量，從而值得期望的是，優(yōu)化這樣的脈沖。
[0048]在許多情況下重要的是，優(yōu)化的梯度脈沖具有特定的矩。如上面解釋的那樣，梯度脈沖的矩通常被理解為幅值在時(shí)間上的積分，即在梯度脈沖之下的面積。在此可以根據(jù)梯度脈沖是正的或是負(fù)的，相應(yīng)地矩也是正的或是負(fù)的。例如擾相或破壞也必須分別具有精確確定的擾相矩或破壞矩，由此其可靠地抑制FID信號(hào)。
[0049]因此在優(yōu)化梯度脈沖的脈沖形狀時(shí)優(yōu)選地保證梯度脈沖的矩保持恒定。
[0050]此外優(yōu)選地保證，在優(yōu)化梯度脈沖時(shí)梯度幅值在定義的固定點(diǎn)保持恒定。在此可以預(yù)先給定可優(yōu)化的時(shí)間間隔內(nèi)的特定的固定點(diǎn)，例如幅值從零到達(dá)全部特定的時(shí)間點(diǎn)。但特別優(yōu)選地，固定點(diǎn)至少包括在可變的時(shí)間間隔與相鄰的固定點(diǎn)時(shí)間范圍的間隔界限處的邊界值。如果對(duì)輸出事件塊中的事件塊進(jìn)行重新分類，該事件塊分別僅包含可變的時(shí)間間隔或固定點(diǎn)時(shí)間范圍，則邊界值(Randwert)例如是各個(gè)可優(yōu)化的輸出事件塊的開始處和結(jié)束處的界限值(Grenzwert)。通過該邊界條件保證了，不存在跳變并且這樣選擇梯度脈沖的形狀，使得其連續(xù)地經(jīng)過事件塊界限或經(jīng)過在固定點(diǎn)時(shí)間范圍和可變的時(shí)間間隔之間的界限。
[0051]完全特別優(yōu)選地還要注意的是，在該邊界值處相鄰的固定點(diǎn)時(shí)間范圍或輸出事件塊的相應(yīng)的界限值的一階導(dǎo)數(shù)或斜率也是零，從而實(shí)現(xiàn)了無邊棱地均勻過渡。
[0052]在可變的時(shí)間間隔或可優(yōu)化的事件塊內(nèi)在優(yōu)化時(shí)完全特別優(yōu)選地將多個(gè)彼此相鄰的梯度脈沖綜合為共同的連續(xù)的梯度脈沖。由此提供了相對(duì)于通常的方法的特別的優(yōu)點(diǎn)，通過梯度幅值不是不需要地減小到值零，而是隨后以相應(yīng)陡的邊緣再次上升，以便形成下一梯度脈沖。
[0053]特別地，在前脈沖(Vorpuls)或測量間隔之后具有長的重復(fù)時(shí)間(諸如快速自旋回波測量)或具有較長的間歇的測量協(xié)議中，通常在間隔的末端和起始處設(shè)置的梯度擾相脈沖在綜合梯度脈沖的情況下關(guān)于間歇的時(shí)間段極其長地延伸。由此會(huì)發(fā)生，例如通過受此影響的待檢查的物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)(例如通過患者的血流或運(yùn)動(dòng))阻礙實(shí)際想要的擾相。為了避免這一點(diǎn)，優(yōu)選地可以采用按照本發(fā)明的方法的方案，其中首先檢查，在特定梯度方向的優(yōu)化的時(shí)間間隔中每單位時(shí)間所有梯度脈沖的總矩是否低于預(yù)定的界限值。即檢查，用在間隔中所有梯度脈沖的總矩除以時(shí)間，即平均矩，是否是太小的。如果是，則分為多個(gè)時(shí)間間隔，并且然后這樣優(yōu)化脈沖形狀，使得僅在這些子間隔中的幾個(gè)中或僅在該方向上的一個(gè)子間隔中存在不等于零的梯度幅值。例如可以在子間隔中的一個(gè)中特意將幅值設(shè)置為零并且然后將其作為固定點(diǎn)時(shí)間范圍來觀察。然后在一個(gè)或多個(gè)其余的時(shí)間間隔中這樣自動(dòng)地修改梯度脈沖形狀，使得梯度幅值相應(yīng)地設(shè)置為較高。在此也可以通過相應(yīng)的間隔界限或固定點(diǎn)以及邊界條件來保證，在子間隔中產(chǎn)生必要的矩。
[0054]為了優(yōu)化原則上可以采用不同的方法，以便保持脈沖形狀的一階導(dǎo)數(shù)盡可能小并且在此保持預(yù)定的邊界條件，特別是實(shí)現(xiàn)給出的固定點(diǎn)。
[0055]使用所謂的樣條內(nèi)插法已經(jīng)證明是特別有效的。完全特別優(yōu)選地，使用四階方法。在樣條內(nèi)插中嘗試，借助分段連續(xù)的多項(xiàng)式(所謂的樣條)來內(nèi)插給出的支撐點(diǎn)(Stiitzstellen),在現(xiàn)有情況下也就是例如固定點(diǎn)。替換地也可以使用多項(xiàng)式內(nèi)插。但樣條內(nèi)插法具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，如果固定點(diǎn)位于不利位置，則僅以小的計(jì)算開銷實(shí)現(xiàn)具有特定近似特征的可用的曲線變化。特別地，樣條內(nèi)插也可以以小的線性的開銷計(jì)算。
[0056]如果關(guān)于時(shí)間間隔t=[0，τ]應(yīng)當(dāng)借助樣條內(nèi)插通過平滑的梯度曲線函數(shù)S (t)替代梯度曲線Gk (t)，則在平滑時(shí)要保持的上面描述的條件在數(shù)學(xué)上可以如下地描述:
[0057]S (O) =G1 (I)
[0058]S(T)=G2 (2)
[0059][0060]
[0061]
【權(quán)利要求】
1.一種用于對(duì)用于磁共振設(shè)備(1)的脈沖序列(S)進(jìn)行優(yōu)化的方法，具有如下步驟: -接收脈沖序列，該脈沖序列包括多個(gè)高頻脈沖(HF1, HF2, HF3)以及多個(gè)時(shí)間上與此協(xié)調(diào)的梯度脈沖(Gx1,…，Gx6, Gy1,…，Gy6, Gz1,…，Gz6), -自動(dòng)地分析所述脈沖序列(S)來識(shí)別該脈沖序列(S)中的保持不變的固定點(diǎn)時(shí)間范圍(IF)，以及識(shí)別該脈沖序列(S)中的允許優(yōu)化的可變的時(shí)間間隔(Itl), -根據(jù)預(yù)定的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)選在時(shí)間間隔(Itl)的長度保持恒定的條件下自動(dòng)地優(yōu)化在所述可變的時(shí)間間隔(I。)中的梯度脈沖(Gx1'，…，Gx/ , Gy/，-, Gy3/ , Gz/，…，Gz6'，G'，G'')。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述可變的時(shí)間間隔(Itl)內(nèi)自動(dòng)地進(jìn)行所述梯度脈沖(Gx/ ,...,Gx/ , Gy/ ,..., Gy3' , Gz/ ,..., Gz6' ,G' ,G' 1 )的脈沖形狀的一階導(dǎo)數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，將以時(shí)間上相繼跟隨的事件塊(EBA，EBA1, EBA8)的形式的脈沖序列(S)傳送到脈沖發(fā)送裝置(19)，并且在此在傳送到所述脈沖發(fā)送裝置(19)之前分析到來的脈沖序列(S)的事件塊(EBI，EBI1;...,EBI4)以便識(shí)別在各個(gè)事件塊(EBI，EBI1,...，EBI4)中的固定點(diǎn)時(shí)間范圍(If)和可變的時(shí)間間隔(Itl)，并且依據(jù)此將所述脈沖序列(S)重新分成輸出事件塊(EBA，EBA1, , EBA8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，如果按照所述脈沖序列(S)在時(shí)間范圍內(nèi)應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)至少一個(gè)如下事件，則至少將脈沖序列(S)內(nèi)的時(shí)間范圍識(shí)別為固定點(diǎn)時(shí)間范圍(If): -發(fā)送高頻脈沖(HF1, HF2, HF3) -讀取原始數(shù)據(jù) -接通流補(bǔ)償梯度脈沖 -接通擴(kuò)散梯度脈沖 -接通敲擊梯度脈沖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，通過至少一個(gè)如下方法將脈沖序列內(nèi)的時(shí)間范圍識(shí)別為固定點(diǎn)時(shí)間范圍(If)或識(shí)別為可變的時(shí)間間隔(Itl): -分析高頻脈沖發(fā)送時(shí)間 -分析讀取時(shí)間 -分析所述梯度脈沖(Gx1,…，Gx6, Gy1,…，Gy6, Gz1,...,Gz6)的形狀 -分析在事件塊參數(shù)組中包含的標(biāo)記。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在優(yōu)化梯度脈沖(Gx1,…，Gx6,Gy1,…，Gy6, Gz1,…，Gz6)的脈沖形狀時(shí) -所述梯度脈沖(Gx1,…，Gx6, Gy1,…，Gy6, Gz1,..., Gz6)的矩保持恒定 和/或 -在定義的固定點(diǎn)(FP)處的梯度幅值保持恒定，其中所述固定點(diǎn)(FP)優(yōu)選至少包括在可變的時(shí)間間隔(Itl)與相鄰的固定點(diǎn)時(shí)間范圍(If)的間隔界限處的邊界值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將多個(gè)彼此相鄰的梯度脈沖(Gz1,Gz2, Gy1, Gy2, Gy4, Gy5)綜合為共同的梯度脈沖(Gz1' ,Gy1' ,Gy3')。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中檢查，在時(shí)間間隔(Ie)內(nèi)在一個(gè)方向上的梯度脈沖的每單位時(shí)間的總矩是否低于預(yù)定的界限值， 執(zhí)行到多個(gè)子間隔(I1,12)的劃分，并且這樣優(yōu)化所述脈沖形狀(P)，使得僅在部分子間隔(I1)中存在在該方向上的梯度脈沖(G',)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，為了優(yōu)化所述脈沖形狀(P)使用樣條內(nèi)插法，優(yōu)選地使用四階方法。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在優(yōu)化結(jié)束時(shí)檢查在優(yōu)化的時(shí)間間隔(Itl)內(nèi)的脈沖形狀是遵循系統(tǒng)規(guī)格參數(shù)(SSP)的，優(yōu)選地至少保持最大容許的梯度幅值和/或最大容許的轉(zhuǎn)換速率。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中，如果在優(yōu)化的時(shí)間間隔(Itl)內(nèi)的脈沖形狀沒有遵循系統(tǒng)規(guī)格參數(shù)，則再次通過原始脈沖形狀替代時(shí)間間隔(Itl)內(nèi)的脈沖形狀。
12.—種用于運(yùn)行磁共振設(shè)備(I)的方法，其中首先在根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法中優(yōu)化脈沖序列(S)，并且然后在使用優(yōu)化了的脈沖序列的條件下運(yùn)行磁共振設(shè)備(I)。
13.一種用于對(duì)用于磁共振設(shè)備(I)的脈沖序列(S)進(jìn)行優(yōu)化的脈沖序列優(yōu)化裝置(20)，包括 -輸入接口(21)，用于接收包括多個(gè)高頻脈沖(HF1, HF2, HF3)以及多個(gè)時(shí)間上與此協(xié)調(diào)的梯度脈沖(Gx1,…，Gx6, Gy1,…，Gy6, Gz1,…，Gz6, Gx1' ,...,Gx4' , Gy/ ,...,Gy3',Gz/，-,Gz6/，G'，G'')的脈沖序列(S)， -分析單元(22)，用于分析所述脈沖序列(S)以便識(shí)別該脈沖序列(S)中保持不變的固定點(diǎn)時(shí)間范圍(If)和該脈沖序列(S)中允許優(yōu)化的可變的時(shí)間間隔(Itl), -脈沖形狀優(yōu)化單元(23)，用于根據(jù)預(yù)定的優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)選在時(shí)間間隔(Itl)的長度保持恒定的條件下對(duì)可變的時(shí)間間隔(lei)中的梯度脈沖(Gx1,..., Gx6, Gy1,..., Gy6, Gz1,...,Gz6, Gx/ ,…，Gx4' , Gy/ ,…，Gy3' , Gz/ ,…，Gz6' ,G' ,G'')進(jìn)行優(yōu)化。
14.一種磁共振設(shè)備(1)，具有高頻發(fā)送系統(tǒng)(3)、梯度系統(tǒng)(4)和被構(gòu)造為為了執(zhí)行期望的測量而基于預(yù)定的脈沖序列(S)來控制所述高頻發(fā)送系統(tǒng)(3)和所述梯度系統(tǒng)(4)的控制裝置(15)，以及具有根據(jù)權(quán)利要求13的脈沖序列優(yōu)化裝置(20)。
15.一種能夠直接加載到脈沖序列優(yōu)化裝置(20)的存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)程序，其具有程序代碼段，用來當(dāng)程序在脈沖序列優(yōu)化裝置(20)中運(yùn)行時(shí)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法的所有步驟。
【文檔編號(hào)】A61B5/055GK103995243SQ201310563771
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月18日
【發(fā)明者】D.格羅茲基, B.海斯曼 申請(qǐng)人:西門子公司