專利名稱：建立和實(shí)施磁共振設(shè)備的測(cè)量序列的方法以及磁共振設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及磁共振成像的領(lǐng)域，如磁共振成像在用于檢查患者 的醫(yī)療中等的應(yīng)用一樣。本發(fā)明尤其涉及測(cè)量序列的規(guī)劃和執(zhí)行，在這些 測(cè)量序列中盡可能最佳地利用在磁共振設(shè)備中采用的硬件。此外，本發(fā)明 還涉及可以用來(lái)執(zhí)行這種方法的 一種磁共振設(shè)備以及一種計(jì)算機(jī)程序。
背景技術(shù)：
也包括磁共振斷層造影(MRT)的磁共振成像(MR成像)是以核自 旋共振的物理現(xiàn)象為基礎(chǔ)的。在這些檢查方法中，為待檢查的對(duì)象施加一 個(gè)恒定的強(qiáng)磁場(chǎng)。由此，將對(duì)象中此前無(wú)規(guī)則取向的原子的核自旋對(duì)準(zhǔn)。 此時(shí)高頻磁場(chǎng)(HF磁場(chǎng))或者HF脈沖可以將"排列好的"核自旋激勵(lì)為 特定的共振。該核自旋共振產(chǎn)生借助于適當(dāng)?shù)慕邮站€圈接收的實(shí)際的測(cè)量 信號(hào)。在此，通過(guò)使用由梯度線圏產(chǎn)生的非均勻磁場(chǎng)(也被稱為梯度場(chǎng))， 可以將測(cè)量信號(hào)相對(duì)于每個(gè)空間方向在空間上進(jìn)行編碼，這被一般地稱為 "位置編碼"。
在MR成像中數(shù)據(jù)的記錄在所謂的k空間(同義詞頻率空間)中進(jìn) 行。借助于傅立葉變換將在所謂圖像空間中的MR圖像與在k空間中的MR 數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。借助于在所有三個(gè)空間方向上的梯度實(shí)現(xiàn)張成k空間的對(duì)象 位置編碼。在此，區(qū)分出層選擇(確定在對(duì)象中的拍攝層，經(jīng)常為z軸)、 頻率編碼(確定在該層中的方向，經(jīng)常為x軸)以及相位編碼(確定在該 層內(nèi)的第二維度，經(jīng)常為y軸)。也就是說(shuō)，首先例如在z方向上選擇性地 激勵(lì)一個(gè)層。在該層中對(duì)位置信息的編碼是通過(guò)在記錄核自旋共振之前和 期間來(lái)自與該層垂直的梯度場(chǎng)的在時(shí)間上定義的照射實(shí)現(xiàn)的，在本例中即 是通過(guò)由梯度線圈在x和y方向上所產(chǎn)生的梯度場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)位置信息的 編碼也被稱為相位和頻率編碼。
在此，為在待測(cè)量的圖像體積中激勵(lì)核自旋、為了產(chǎn)生信號(hào)以及為了 進(jìn)行位置編碼，將HF脈沖和梯度場(chǎng)的時(shí)間順序的整體稱為測(cè)量序列。在此，
除了別的之外，測(cè)量序列確定了用來(lái)掃描k空間的空間和時(shí)間特性，并且 由此確定了所記錄的圖像的空間特性(例如，所顯示區(qū)域的范圍和圖像的 分辨率)以及用來(lái)在圖像中顯示不同的組織類型的對(duì)比度。
迄今為止常見的是，測(cè)量序列完全由序列編排者(Sequenzprogram-mierer)規(guī)定，從而僅僅還允許使用者在有限的范圍內(nèi)改變特定的少數(shù)可變 的用戶參數(shù)。這種策略是合適的，因?yàn)橛捎谟布斐傻南拗撇⒉皇敲總€(gè)可 想到的測(cè)量序列都可以在磁共振設(shè)備上實(shí)現(xiàn)。對(duì)于序列編排者這點(diǎn)本身意 味著，他必須確切地了解磁共振設(shè)備的硬件特性并且必須將這些硬件特性 在對(duì)測(cè)量序列和可變的用戶參數(shù)進(jìn)行的編程中加以考慮，以便最終提供一 種可以實(shí)施的測(cè)量序列。這點(diǎn)使得序列編程以及測(cè)量序列向不同系統(tǒng)的移 植花費(fèi)高。
此外，可能因此經(jīng)常不為使用者提供可變的用戶參數(shù)的全部可能的改 變范圍，因?yàn)檫@些用戶參數(shù)本身經(jīng)常按照復(fù)雜的方式相互地依賴以及依賴 于所采用的硬件。為了例如也可以選擇所有可能的參數(shù)空間，必須考慮到 用戶參數(shù)的復(fù)雜的依賴關(guān)系，因此經(jīng)常更筒單的是，從頭限制參數(shù)空間。 例如，重復(fù)時(shí)間和層厚度按照針對(duì)硬件的方式相互依賴。兩者均是經(jīng)常要 在測(cè)量序列中由用戶設(shè)置的用戶參數(shù)。為了在選擇用戶參數(shù)時(shí)最一般地考 慮該依賴性，需要巨大的開銷并且依賴于作為基礎(chǔ)的硬件。
盡管在取決于硬件的限制和可以設(shè)置的用戶參數(shù)之間的這種經(jīng)常復(fù)雜 的關(guān)聯(lián)，在由使用者專門選擇了用戶參數(shù)之后多數(shù)情況下在測(cè)量序列的具
體實(shí)現(xiàn)中還存在著自由度；這意味著，序列編排者按照由使用者預(yù)先給定 的用戶參數(shù)以及專門的硬件限制的缺省值也還可以按照不同的方式實(shí)現(xiàn)該 測(cè)量序列，其中，這些不同的方式基本上帶來(lái)相同的圖像結(jié)果。不過(guò)，該 自由度還一般地針對(duì)其它參數(shù)有所區(qū)別，這些參數(shù)例如是測(cè)量的總持續(xù)時(shí) 間、磁共振設(shè)備的單個(gè)部件(如梯度線圈)的負(fù)載。這種自由度構(gòu)成了對(duì) 于序列編排者的復(fù)雜因素，因?yàn)樾蛄芯幣耪咦罱K在實(shí)現(xiàn)中必須做出專門的 選擇，但是該選擇由于用戶參數(shù)的復(fù)雜關(guān)聯(lián)多數(shù)情況下不是最佳的選擇。
迄今為止，存在一些可以用來(lái)至少改善部分測(cè)量序列的方法。不過(guò)， 在描述這種方法之前，首先描述一些這些方法所基于的概念。
近來(lái)被證明是具有優(yōu)勢(shì)的是，將用于磁共振成像的測(cè)量序列作為分別 屬于不同類型的時(shí)間片段的系列進(jìn)行觀察。在此，第一時(shí)間片段類型是發(fā)
送類型，其特征在于，在這種類型的時(shí)間片段中(多數(shù)情況下在施加梯度 場(chǎng)的條件下)入射一個(gè)HF激勵(lì)脈沖。在此，第二類型是接收類型，其特征 在于，在這種類型的時(shí)間片段期間接收對(duì)所激勵(lì)的核自旋的測(cè)量信號(hào)。第
三時(shí)間片段類型是扭曲類型(Warptyp),其中，在這種類型的時(shí)間片段中不 出現(xiàn)發(fā)送或接收活動(dòng)，不過(guò)其中梯度場(chǎng)受到照射，以便進(jìn)行對(duì)核自旋的相 位編碼或者〗吏得核自旋帶上專門的流動(dòng)編碼(Flusskodierung )或者擴(kuò)散 (Diffiisionskodierung )編碼。將測(cè)量序列作為不同類型的時(shí)間片段的系列 進(jìn)行觀察被證明是合適的，因?yàn)槊總€(gè)類型具有為優(yōu)化策略開發(fā)的專門的特 性。
例如，在US 5512825中描述了一種方法，利用其可以使得在MR脈沖 序列中的延遲時(shí)間最小。那里所描述的延遲時(shí)間對(duì)應(yīng)于上面描述的扭曲類 型的時(shí)間片段，該時(shí)間片段在發(fā)送和接收類型的時(shí)間片段之間發(fā)送。
反之，DE 10214736A1描述了一種方法，利用其可以在給定的邊界條 件下計(jì)算在k矩陣內(nèi)部的掃描路徑，其中，確定這樣的梯度電流變化，即 其在采用模擬-數(shù)字變換器的條件下施加到對(duì)應(yīng)的梯度線圈上時(shí)帶來(lái)沿著此 前計(jì)算的掃描路徑的掃描。在計(jì)算該掃描路徑時(shí)可以考慮的邊界條件例如 是在k空間矩陣的任意旋轉(zhuǎn)中梯度放大器的最大容許負(fù)荷、在待檢查對(duì) 象中待掃描的k空間矩陣的空間位置、在待掃描的k空間矩陣中測(cè)量點(diǎn)的 布置、掃描的序列類型、k空間矩陣的每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的進(jìn)入和離開速度、要在 其中對(duì)k空間矩陣的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行掃描的順序、對(duì)待檢查對(duì)象的神經(jīng)刺激的 避免、掃描時(shí)間的最小化、在掃描期間轉(zhuǎn)換速率(Slewrate)的最小化。
US 6636038 Bl描述了 一種用于控制用于核自旋斷層造影設(shè)備的脈沖 序列的方法，其中，在脈沖序列的運(yùn)行時(shí)間計(jì)算用于梯度場(chǎng)、HF脈沖和掃 描脈沖的控制數(shù)據(jù)組。在此，將脈沖序列視為上面提到的時(shí)間片段的系列。 此外，在該專利說(shuō)明書中的梯形的移相梯度脈沖列的一個(gè)特殊形式中，引 入了為梯度線圈確定梯度電流變換的優(yōu)化的梯形，從而按照改善的方式利 用了梯度線圈系統(tǒng)。
利用這里所介紹的方法可以這樣支持序列編排者，使得自動(dòng)優(yōu)化測(cè)量 序列的某些部分，而序列編排者不必顯式地給出這些部分。不過(guò)，即使在 采用了這種支持之后，還存在還必須手動(dòng)地確定測(cè)量序列的其余部分的問(wèn) 題。這些在實(shí)施測(cè)量序列之前必須由序列編排者進(jìn)行的確定，經(jīng)常構(gòu)成了
測(cè)量序列的靈活性和對(duì)測(cè)量序列針對(duì)硬件的優(yōu)化之間的不是最佳的折衷。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種方法，利用其可以自動(dòng) 建立并且實(shí)施更多部分的測(cè)量序列，同時(shí)良好地利用磁共振設(shè)備的硬件并 僅由序列編排者對(duì)測(cè)量序列部分做極少的規(guī)定。此外，本發(fā)明要解決的技 術(shù)問(wèn)題還是，提供一種磁共振設(shè)備以及計(jì)算機(jī)程序，利用其可以自動(dòng)建立 并且實(shí)施更多部分的與磁共振設(shè)備相匹配的測(cè)量序列，同時(shí)良好地利用磁 共振設(shè)備的硬件并僅由序列編排者對(duì)測(cè)量序列部分做極少的規(guī)定。
據(jù)此，本發(fā)明在一種用于建立可以在磁共振設(shè)備的硬件上實(shí)施的測(cè)量 序列的方法中實(shí)現(xiàn)，其中，所述測(cè)量序列被作為時(shí)間片段的系列建立，其 中，將每個(gè)時(shí)間片段分配給時(shí)間片段類型、即發(fā)送類型、接收類型或扭曲 類型之一，并且其中，可以根據(jù)這些時(shí)間片段的時(shí)間片段類型以及根據(jù)描 述這些時(shí)間片段的參數(shù)確定在一個(gè)時(shí)間片段內(nèi)對(duì)磁共振設(shè)備的硬件的控制
信號(hào)，該方法包括下列步驟
-根據(jù)序列類型以及k空間掃描類型將所述測(cè)量序列分成時(shí)間片段， 其中，將每個(gè)時(shí)間片段分配給時(shí)間片段類型、即發(fā)送類型、扭曲類型或接 收類型之一，
-將變量分配給每個(gè)時(shí)間片段，其中，在每個(gè)時(shí)間片段中為每個(gè)描述 該時(shí)間片段的參數(shù)分配一個(gè)變量，
-確定用來(lái)限定變量的值域和/或?qū)⒆兞肯嗷リP(guān)聯(lián)的邊界條件，
-確定變量的求解值，利用這些求解值在考慮邊界條件的條件下優(yōu)化 了測(cè)量序列的規(guī)定的目標(biāo)參數(shù)
-通過(guò)將所述求解值分配給所述時(shí)間片段的對(duì)應(yīng)的參數(shù)，得到可以在 硬件上實(shí)施的測(cè)量序列。
也就是說(shuō)，通過(guò)按照本發(fā)明的方法將建立測(cè)量序列的問(wèn)題表達(dá)為數(shù)學(xué) 優(yōu)化問(wèn)題。該優(yōu)化問(wèn)題的基礎(chǔ)是將該測(cè)量序列首先分成時(shí)間片段的系列的 概念。在此，根據(jù)幾個(gè)很少的參數(shù)來(lái)描述每個(gè)這些時(shí)間片段，這些參數(shù)此 時(shí)作為變量引入到該優(yōu)化問(wèn)題中。
表征測(cè)量序列的條件以及通過(guò)硬件規(guī)定的限制，通過(guò)被表達(dá)為1i界條 件而引入到該優(yōu)化問(wèn)題內(nèi)，利用這些邊界條件限定變量的值域和/或?qū)⑦@些
變量相互關(guān)聯(lián)。如果隨后求解了該數(shù)學(xué)的優(yōu)化問(wèn)題，則自動(dòng)地滿足了在一 個(gè)測(cè)量序列期間必須滿足的(并且在常規(guī)的方法中迄今必須由序列編排者 單獨(dú)考慮的)邊界條件。
在此，該方法基于這樣的概念在一個(gè)時(shí)間片段期間對(duì)磁共振設(shè)備的 硬件的控制信號(hào)不必完全由序列編排者給出，而是可以根據(jù)描述該時(shí)間片 段的參數(shù)自動(dòng)地確定。只有由此才可以在描述該時(shí)間片段的參數(shù)上建立并 且借助該參數(shù)表達(dá)一 個(gè)數(shù)學(xué)的優(yōu)化問(wèn)題。
在找出對(duì)于變量的求解值之后，即在確定了描述該時(shí)間片段的參數(shù)的 具體值之后，可以得到可實(shí)施的測(cè)量序列，其中逐步地處理單個(gè)的時(shí)間片 段。這意味著，根據(jù)此時(shí)確定的該時(shí)間片段的參數(shù)來(lái)確定在該時(shí)間片段內(nèi) 對(duì)磁共振設(shè)備的硬件的控制信號(hào)。
因此，通過(guò)按照本發(fā)明的方法總體上優(yōu)化了測(cè)量序列。代替用僅能針 對(duì)特定的目標(biāo)值來(lái)優(yōu)化部分測(cè)量序列的常規(guī)方法，通過(guò)將整個(gè)測(cè)量序列作 為整體進(jìn)行優(yōu)化的按照本發(fā)明的方法，才可以自動(dòng)地考慮在測(cè)量序列內(nèi)部 單個(gè)時(shí)間片段相互的復(fù)雜依賴關(guān)系。
按照常規(guī)的方法不能一般性地考慮這類依賴關(guān)系，即使將不同的優(yōu)化 方法平行地應(yīng)用于優(yōu)化測(cè)量序列的單個(gè)部分，也是不能的，因?yàn)檫@些優(yōu)化 方法被相互獨(dú)立地執(zhí)行并且不能考慮本身分別被分開優(yōu)化的不同部分的依 賴關(guān)系。由此，提供了作為整體針對(duì)不同的可預(yù)定的特性被優(yōu)化的、完全 新型的測(cè)量序列。
在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，在確定求解值時(shí)，額外地確定時(shí)間片段的 不同順序之一，在該順序下在考慮邊界條件的條件下優(yōu)化了測(cè)量序列的規(guī) 定的目標(biāo)參數(shù)。也就是說(shuō)，在此確定了時(shí)間片段的這樣的排列，在該排列 下在考慮邊界條件的條件下優(yōu)化了測(cè)量序列的規(guī)定的目標(biāo)參數(shù)。在方法的 該實(shí)施方式可以再次更好地優(yōu)化測(cè)量序列的目標(biāo)參數(shù)，因?yàn)榇藭r(shí)時(shí)間片段 的順序被是被硬性地規(guī)定，而是被一同引入到優(yōu)化問(wèn)題中并且被優(yōu)化。
在該方法的另一種優(yōu)選的擴(kuò)展中，如果在確定變量的求解值時(shí)不能找 出求解值，則改變至少一部分邊界條件。在此，在考慮改變后的邊界條件 的條件下進(jìn)行對(duì)變量的求解值的確定。也就是說(shuō)，在方法的該實(shí)施變形中， 此時(shí)也考慮了出現(xiàn)下列的情況對(duì)測(cè)量序列提出的要求(例如使用者希望 特定的測(cè)量參數(shù))不能在MR設(shè)備的硬件上實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，邊界條
件導(dǎo)致這樣限定變量的值域，使得不能找出對(duì)于該優(yōu)化問(wèn)題的變量的求解 值。在這種情況下可以使得使用者注意到所出現(xiàn)的問(wèn)題。然后可以通過(guò)改 變(例如放松)至少一部分邊界條件并且利用改變后的邊界條件重新執(zhí)行 該方法，來(lái)應(yīng)對(duì)該問(wèn)題。
優(yōu)選地，描述時(shí)間片段之一的參數(shù)至少包括
-該時(shí)間片段的持續(xù)時(shí)間，
-該時(shí)間片段的梯度時(shí)間積分，以及
-該時(shí)間片段的開始和結(jié)束時(shí)的梯度幅度的起始值和結(jié)束值。 已經(jīng)表明，可以利用這些相對(duì)很少的參數(shù)來(lái)描述時(shí)間片段。 優(yōu)選地，對(duì)變量的求解值的確定如下地實(shí)現(xiàn) 畫作為變量的函數(shù)給出目標(biāo)參數(shù)，
-在通過(guò)變量張成并且通過(guò)邊界條件限定的多維空間中，確定目標(biāo)函 數(shù)取極值的點(diǎn)，并且
-變量的求解值對(duì)應(yīng)于該點(diǎn)的坐標(biāo)。
在此，可以將所述邊界條件作為變量的等式和/或不等式給出。優(yōu)選地， 將所述等式和/或不等式線性化。通過(guò)對(duì)等式和/或不等式的線性化可以特別 簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)該數(shù)學(xué)優(yōu)化問(wèn)題。
在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，在這種情況下為了確定所述在多維空間中 的點(diǎn)采用單純形優(yōu)化方法(Simplex-Optimierungsverfahren)。該優(yōu)化方法特 別適合于在計(jì)算機(jī)單元上的簡(jiǎn)單而迅速的實(shí)現(xiàn)。
優(yōu)選地，所述邊界條件包括通過(guò)其采集針對(duì)測(cè)量序列的請(qǐng)求的第一部 分邊界條件。在這種情況下，可以通過(guò)該第一部分邊界條件保證針對(duì)測(cè)量 序列的時(shí)間條件。屬于這些針對(duì)測(cè)量序列的時(shí)間條件例如有重復(fù)時(shí)間、 回波時(shí)間、自旋-回波時(shí)間條件、自旋-回波梯度再定相(Gradientenr印hasier) 條件或類似的條件。
優(yōu)選地，所述邊界條件包括通過(guò)其采集待掃描的k空間區(qū)域的空間特 性的第二部分邊界條件。屬于這些空間特性的例如有待掃描的K空間矩 陣的大小和分辨率以及與此相關(guān)的待顯示的圖像區(qū)域的大小和分辨率以及 待顯示的圖像區(qū)域的位置和取向。
有利的是，所述邊界條件包括通過(guò)其采集由磁共振設(shè)備的硬件規(guī)定的 限制的第三部分邊界條件。屬于其的例如有通過(guò)梯度線圈規(guī)定的痕制、
最大梯度場(chǎng)幅度和/或梯度場(chǎng)幅度的最大改變率。按照這種方式，可以符合 由磁共振設(shè)備的硬件或者由測(cè)量序列規(guī)定的不同條件。此外，同樣可以考 慮由硬件規(guī)定的限制，方法是將其作為邊界條件表達(dá)到變量中。例如，梯 度放大器的限制(在此例如短時(shí)間的最大電流、最大持續(xù)電流、描述可以 施加特定的梯度幅度多長(zhǎng)時(shí)間的時(shí)間定律、輸出電壓)、梯度線圈的限制(在
此例如最大電流、最大電壓、其電感和歐姆電阻、其靈^:度、其溫度電阻 和溫度時(shí)間常數(shù)、由于機(jī)械共振位置而可能在梯度電流中待避免的頻率成 分包括帶寬)、高頻發(fā)射器的限制(在此例如峰值功率和平均功率、占空系 數(shù)、最大脈沖持續(xù)時(shí)間、反射接收轉(zhuǎn)換時(shí)間)或者高頻接收器的限制(在 此例如最大掃描速率、可能掃描速率的步長(zhǎng)、最大數(shù)據(jù)率、其接通和斷開 時(shí)間)。
通過(guò)邊界條件釆集的限制越多，則在由序列編排者對(duì)測(cè)量序列的設(shè)計(jì) 中必須明確地考慮的限制就越少。
優(yōu)選地，通過(guò)邊界條件限定至少一個(gè)變量的至少一個(gè)值域。此外，也 可以通過(guò)邊界條件將分別分配給時(shí)間片段之一的變量相互關(guān)聯(lián)。具有優(yōu)勢(shì) 的是，通過(guò)邊界條件將分配給不同時(shí)間片段的變量也相互關(guān)聯(lián)。
優(yōu)選地，通過(guò)該方法被優(yōu)化的目標(biāo)參數(shù)是測(cè)量序列的在時(shí)間上的量。 例如，測(cè)量序列的總測(cè)量持續(xù)時(shí)間是一個(gè)通過(guò)該方法被優(yōu)化(即，在該情 況下被最小化)的典型的量。


現(xiàn)在，參考附圖根據(jù)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、特征和特性作進(jìn) 一步的說(shuō)明，不過(guò)本發(fā)明并不局限于此。附圖中 圖l表示磁共振設(shè)備的示意性結(jié)構(gòu)， 圖2示意性地表示帶有待掃描的圖像區(qū)域的待檢查的患者， 圖3示意性地表示屬于待掃描的圖像區(qū)域的k空間矩陣， 圖4示意性地表示自旋-回波序列的變化，
度電流變化，
圖6表示在一個(gè)可以用來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)零階力矩和一階力矩的扭曲類型的 時(shí)間片段內(nèi)的梯度電流變化，
圖7示意性地表示單個(gè)方法步驟的概略圖，以及
圖8表示在不同的邊界條件上的示意性的概略圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地示出了磁共振設(shè)備1的結(jié)構(gòu)，包括其基本的部件。為了 借助于磁共振成像檢查身體，將不同的按照其時(shí)間和空間特性最精確地依 次調(diào)諧的磁場(chǎng)入射到身體中。
一個(gè)被設(shè)置在高頻技術(shù)屏蔽的測(cè)量室3內(nèi)的強(qiáng)磁鐵、通常是帶有隧道 形式開口的低溫磁鐵5，產(chǎn)生靜止的強(qiáng)主磁場(chǎng)7,其通常為0.2特斯拉至3 特斯拉和更高。待檢查妁身體或者身體部分(在此未示出)被支承在患者 臥榻9上并且被定位在主磁場(chǎng)7的均勻的區(qū)域內(nèi)。
對(duì)身體的核自旋的激勵(lì)通過(guò)經(jīng)由一個(gè)在此作為身體線圈13示出的高頻 天線入射的磁高頻激勵(lì)脈沖實(shí)現(xiàn)。該高頻激勵(lì)脈沖由脈沖產(chǎn)生單元15產(chǎn)生， 該脈沖產(chǎn)生單元由脈沖序列控制單元17控制。在通過(guò)高頻放大器19的放 大之后，高頻激勵(lì)脈沖被引導(dǎo)至高頻天線。在此所示出的高頻天線系統(tǒng)僅 僅是示意性表示的。通常，在磁共振設(shè)備1中采用多于一個(gè)的脈沖產(chǎn)生單 元15、多于一個(gè)的高頻放大器19和多個(gè)高頻天線。
此外，磁共振設(shè)備1具有梯度線圈21,利用這些梯度線圈在測(cè)量中入 射用于選擇性層激勵(lì)和用于對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行位置編碼的梯度磁場(chǎng)。梯度線 圈21由梯度線圈控制單元23控制，后者同樣如脈沖產(chǎn)生單元15—樣與脈 沖序列控制單元17連接。
從所激勵(lì)的核自旋發(fā)出的信號(hào)，由身體線圈13和/或局部線圈25接收， 由所分配的高頻前置放大器27放大，并且由接收單元29進(jìn)一步處理和數(shù) 字化。
在既可以運(yùn)行在發(fā)送模式又可以運(yùn)行在接收模式的線圈、例如身體線 圈13中，通過(guò)預(yù)接的發(fā)送-接收開關(guān)39調(diào)控正確的信號(hào)傳遞。
圖像處理單元31從測(cè)量數(shù)據(jù)中產(chǎn)生圖像，該圖像通過(guò)操作面板33被 顯示給使用者或者被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元35中。中央計(jì)算機(jī)單元37控制單 個(gè)的設(shè)備部件。在此，這樣構(gòu)造計(jì)算機(jī)單元37，使得可以利用其實(shí)施按照 本發(fā)明的方法。 ，
在根據(jù)圖7中示意的圖示描述和解釋實(shí)際的按照本發(fā)明的方法之前，
首先根據(jù)圖2至圖6解釋幾個(gè)作為按照本發(fā)明的方法的基礎(chǔ)并且用來(lái)理解
該方法的4既念。
圖2中描繪了待檢查的患者41。標(biāo)出了應(yīng)該從中完成患者的一幅圖像 的圖像區(qū)域43(英語(yǔ)為"field of view,視野"，F(xiàn)OV )。在這里示出的情況 下，該圖像區(qū)域43是一個(gè)通過(guò)患者41的二維傾斜截面。在層方向S上被 選擇出的層，在讀出方向R上被分成N列，而在與此垂直的方向、即所謂 的相位編碼方向P上通過(guò)相位編碼被分成M行，它們確定圖像區(qū)域43的圖 像點(diǎn)的數(shù)目。層方向S、讀出方向R和相位編碼方向P組成了一個(gè)邏輯坐 標(biāo)系。
與圖像區(qū)域43對(duì)應(yīng)的是一個(gè)所謂的k空間矩陣45,其在圖3中被示出 并且通過(guò)傅立葉變換與圖像區(qū)域43關(guān)聯(lián)，以及其在讀出方向和在相位編碼 方向上的坐標(biāo)軸因此被標(biāo)記為kR和kp。所記錄的測(cè)量數(shù)據(jù)分別被分配給該 k空間矩陣45的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)47,并且可以據(jù)此(必要時(shí)在進(jìn)一步的處理步 驟之后)被傅立葉變換，以便得到所希望的圖像。盡管在圖2和圖3中分 別示出了以笛卡兒坐標(biāo)系為基礎(chǔ)的二維圖像區(qū)域43以及二維k空間矩陣 45,本發(fā)明并不局限于圖像區(qū)域以及k空間矩陣的該特殊的實(shí)施方式。
為了沿著k空間矩陣45記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，梯度場(chǎng)必須對(duì)應(yīng)于圖像區(qū)域43 的取向地接通。因?yàn)橛蛇壿嬜鴺?biāo)x、 y、 z規(guī)定的圖^象區(qū)域43的取向通常不 對(duì)應(yīng)于"物理"坐標(biāo)x、 y、 z(即，通過(guò)梯度線圈規(guī)定的坐標(biāo))的取向，因 此在接通梯度場(chǎng)時(shí)通常在邏輯的和物理的坐標(biāo)之間進(jìn)行一個(gè)變換，以便可 以借助于梯度線圈21實(shí)現(xiàn)用來(lái)對(duì)k空間矩陣45進(jìn)行掃描的梯度場(chǎng)。
在此，可以利用不同的方法進(jìn)行該變換。 一種相對(duì)簡(jiǎn)單并且對(duì)于序列 編排者可以理解的方法是，按照邏輯坐標(biāo)規(guī)定梯度場(chǎng)并且據(jù)此通過(guò)坐標(biāo)變 換變換到物理坐標(biāo)中，其前提是，梯度場(chǎng)的梯度幅度和梯度場(chǎng)改變速率(英 語(yǔ)為"slewrate")的針對(duì)硬件的邊界沒(méi)有被預(yù)定值以及被該變換超出。
不過(guò)，在這個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的概念上已經(jīng)顯示出了常規(guī)方法的問(wèn)題。序列 編排者在邏輯坐標(biāo)中設(shè)計(jì)梯度場(chǎng)時(shí)已經(jīng)必須考慮到物理梯度線圈21的邊 界。不過(guò)， 一般只有在序列編排者從起初就將邏輯梯度場(chǎng)的幅度限制在可 自由旋轉(zhuǎn)性的預(yù)定值以下，其才可以由于多重可能的層取向造成的復(fù)雜性 而實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)。按照這種方式在少數(shù)情況下進(jìn)行對(duì)梯度線圈21的最佳利用。 這僅僅在以對(duì)梯度場(chǎng)的變換為例描述的問(wèn)題中出現(xiàn)，只要序列編排者在設(shè)
列的限制。
對(duì)于梯度場(chǎng)的變換US 5512825公開了一種方法，其中，如本文開始部 分所描述的那樣，進(jìn)行坐標(biāo)的變換，使得序列的其中不出現(xiàn)發(fā)送或接收活 動(dòng)的部分的持續(xù)時(shí)間被優(yōu)化。如后面將描述的那樣，也可以在按照本發(fā)明 的方法中考慮一種從邏輯坐標(biāo)向物理坐標(biāo)的自動(dòng)變換，其中可以優(yōu)化不同 的、預(yù)定的目標(biāo)參數(shù)。
圖4示出了一個(gè)脈沖序列的圖形，下面根據(jù)其解釋該方法。在單個(gè)的 行中示出了入射的RF脈沖(RF表示"radio frequency,射頻")，接收的信 號(hào)，以及在層方向S、讀出方向R和相位編碼方向P才妻入的梯度場(chǎng)Gs、 GR 和GP。在此示出的脈沖序列對(duì)應(yīng)于自旋-回波序列。
可以將這類脈沖序列分成不同的時(shí)間片段類型。發(fā)送類型ST的時(shí)間片 段的特征在于RF脈沖的入射，其中，通常同時(shí)入射一個(gè)定義好的恒定的梯 度，該梯度多數(shù)情況下用于選擇層S。接收類型ET的時(shí)間片段的特征在于 借助于模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器對(duì)對(duì)應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，其中，通常同樣入射一個(gè) 恒定的定義好的梯度，多數(shù)情況下用于沿著讀出方向kR的一個(gè)k空間行對(duì) 測(cè)量信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。所謂扭曲類型WT的時(shí)間片段， 一方面允許相鄰的時(shí) 間片段之間的連續(xù)性和一致性，另一方面允許實(shí)現(xiàn)其它的條件。例如，可 以通過(guò)實(shí)現(xiàn)定義好的梯度時(shí)間積分(即，零階的力矩MJ在k空間中經(jīng)過(guò) 特定的距離并且由此使得可以例如進(jìn)行相位編碼。例如，第一階力矩的實(shí) 現(xiàn)被應(yīng)用在速度敏感的測(cè)量中。
將脈沖序列分成所描述的時(shí)間片段由于如下的原因而是有意義的按 照這種方式，不必完整地給出在時(shí)間片段之一期間的梯度電流的變化，而 是對(duì)于每個(gè)時(shí)間片段僅僅幾個(gè)很少的參數(shù)就足以從中確定在該時(shí)間片段期
間對(duì)硬件的控制(特別是梯度電流的變化)。在此，這些參數(shù)反映了在一個(gè) 時(shí)間片段期間必須被滿足的條件。對(duì)梯度電流的變化的確定本身要與磁共 振設(shè)備1的硬件相適應(yīng)并且取決于各自的時(shí)間片段類型。
該概念具有這樣的優(yōu)點(diǎn)序列編排者不必再明顯地關(guān)心對(duì)硬件的控制， 因?yàn)榇_定在一個(gè)時(shí)間片段內(nèi)的控制信號(hào)(特別是確定梯度電流的變化)的 步驟可以在根據(jù)描述該時(shí)間片段的參數(shù)一次性地在硬件上實(shí)現(xiàn)，使得該步 驟在下面可以自動(dòng)地執(zhí)行。如后面要描述的那樣，按照本發(fā)明的方法基于
該概念。
不過(guò)，首先說(shuō)明在時(shí)間片段由很少的參數(shù)描述的情況下如何在一個(gè)時(shí) 間片段期間自動(dòng)地確定梯度電流。因?yàn)樵撧D(zhuǎn)換是依賴于硬件進(jìn)行的，下面
示例性地假設(shè)在其上進(jìn)行轉(zhuǎn)換的硬件擁有一個(gè)梯度線圈系統(tǒng)，利用其可
以施加在固定的最大幅度之內(nèi)的時(shí)間上恒定的梯度場(chǎng)，并且可以按照在固
定的最大改變速率(英語(yǔ)為"slewrate")之內(nèi)的、依賴于幅度和時(shí)間的改 變速率進(jìn)行幅度的改變。
在此，通常用于描述一個(gè)時(shí)間片段的參數(shù)有該時(shí)間片段的持續(xù)時(shí)間T， 該時(shí)間片段的開始和結(jié)束時(shí)的梯度幅度Goj和G2J，其中下標(biāo)j表示物理的 梯度線圈21 (je{x,y,z})，以及必要時(shí)還有在該時(shí)間片段中實(shí)現(xiàn)的k階的
力矩(梯度-時(shí)間積分)M"-]V4G/r)&。多數(shù)情況下，在此僅僅零階力矩
M0有意義， 一階力矩Mi必須在速度敏感的測(cè)量中特別加以考慮。
下面，在說(shuō)明中為了清楚起見省略表示單個(gè)梯度軸的下標(biāo)j。此外，不 失一般性地在下面列出的公式和關(guān)系中假設(shè)，梯度幅度、改變速率、時(shí)間 和所出現(xiàn)的力矩被規(guī)格化為無(wú)量綱的參數(shù)。在此，該規(guī)格化這樣地進(jìn)行 將最大幅度以及最大的改變速率同樣規(guī)劃化為1,從而得出-l^Gc^ 1, -K G2S1, -IS(JSI。對(duì)于一個(gè)時(shí)間片段的持續(xù)時(shí)間T成立T上O。
在時(shí)間片段中待實(shí)現(xiàn)的力矩Mk是如下的力矩矢量的固定線性組合，這
些力矩矢量由使用者規(guī)定的在相位編碼方向以及讀出方向上的"自然"像
素大小Sp、 SR以及在層方向上的層厚度Ss形成。在此，單位力矩Mo-l編
碼了一個(gè)(必要時(shí)各向異性的、特定于軸的)位置分辨率^-4^， 6是梯度
線圈的最大幅度，利用其可以對(duì)位置空間(圖像空間)的所有度量進(jìn)行規(guī) 范化。
1.在一個(gè)扭曲類型的時(shí)間片段內(nèi)的梯度電流
在 一 個(gè)扭曲類型的時(shí)間片段中，可以在該時(shí)間片段的開始和結(jié)束時(shí)的 規(guī)定梯度幅度G()和G2以及規(guī)定的持續(xù)時(shí)間T以及規(guī)定的零階力矩MG的條 件下，計(jì)算出一種梯形的梯度電流變化，例如在圖5中示出的那樣。i該計(jì) 算例如根據(jù)在US 6636038的實(shí)施例中描述的方法進(jìn)行。在圖5中示出的梯
度電流變換分別實(shí)現(xiàn)了一種不同的零階力矩Mo。在此，虛線示出的梯度電
流變化U+和U.表示在其中可以實(shí)現(xiàn)最大以及最小的零階力矩Mo的梯度電 流變化。同樣一同示出了通過(guò)硬件規(guī)定的最大梯度幅度GMAX以及-Gmax。
不過(guò)，并不是對(duì)參數(shù)G。、 G2、 M。和T的任意選擇都會(huì)帶來(lái)一種可以按 照在US 6636038中描述的方法實(shí)現(xiàn)的梯度電流變化。為了也可以轉(zhuǎn)換到一 種可在硬件上實(shí)現(xiàn)的梯度電流變化，必須滿足下列的不等式邊界條件 Tmin(G。，G2，Mo),現(xiàn)在更精確地對(duì)其進(jìn)行解釋。
在M?！?- G°2 ^ 的情況下,通過(guò)下式限制時(shí)間
<formula>formula see original document page 15</formula>第 一 時(shí)間條件在第二條件的有效范圍中總是比后者更苛刻，從而可以 將其僅僅應(yīng)用在兩個(gè)條件的共同的有效范圍中，不過(guò)是在損失可實(shí)現(xiàn)的參 數(shù)空間的條件下。
此外，存在另外兩個(gè)時(shí)間條件，它們通過(guò)Mo、 Go和G2的同時(shí)的符號(hào) 交換根據(jù)上面的不等式給出。即，對(duì)于M。 s G。2 + ( 22 "對(duì)時(shí)間的條件為
<formula>formula see original document page 15</formula>由此，對(duì)于給定的Mo僅僅給出不等式的如下可能的組合(1 )和(4), (2)和(3)或者(2)和(4)。
為了簡(jiǎn)化不等式合適地引入下列函數(shù) x+l V x21
/<formula>formula see original document page 15</formula>利用該函數(shù)通過(guò)下列兩個(gè)不等式完全描述了上面的不等式邊界條件 "/(^l^ + M。)-G。-C 2以及 (6)
<formula>formula see original document page 16</formula> (7)
如果在 一 個(gè)扭曲類型的時(shí)間片段中，除了該時(shí)間片段的開始和結(jié)束時(shí) 的規(guī)定的梯度幅度Go和g2、規(guī)定的持續(xù)時(shí)間T和規(guī)定的零階力矩M。之夕卜， 還滿足一階力矩Mp則可以按照在US 6636038中描述的方法確定梯度電 流變化，其中，該梯度電流變化此時(shí)(如在圖6中示出的以及在US 6636038 中描述的那樣)呈雙梯形，由此既可以實(shí)現(xiàn)規(guī)定的力矩Mo、又可以實(shí)現(xiàn)規(guī) 定的力矩M，。在此，M,按照定義與時(shí)間片段開始有關(guān)。在此，也不能通過(guò) 這樣一種梯度電流變化來(lái)轉(zhuǎn)換對(duì)參數(shù)Go、 G2、 MQ、 1V^和T的每種任意的 選擇，如下面將說(shuō)明的那樣。
如果滿足了上面的不等式邊界條件(6)和(7),則在給定的Go、 G2、 Mo和T下經(jīng)常可以通過(guò)帶有雙梯形的梯度特性滿足多個(gè)不同的梯度電流特 性。這樣，在圖6中示出的梯度特性全部具有這樣的共同點(diǎn)五個(gè)參數(shù)中 的四個(gè)、即Go、 G2、 Mo和T是相同的；僅僅梯度特性的一階力矩M有所 區(qū)別。此外，為了簡(jiǎn)單起見下面假設(shè)所有不同的梯度電流特性處于由梯度 線圈21規(guī)定的最大幅度之內(nèi)，如在圖6中示出的那樣。該假設(shè)是合理的， 因?yàn)樵趫D6中示出的例子上僅僅要解釋作為基礎(chǔ)的概念。
在圖6示出的梯度特性中，兩個(gè)梯度特性(即，沒(méi)有平臺(tái)階段V +和 V.的梯度特性)具有這樣的特殊性通過(guò)它們可以實(shí)現(xiàn)最大的正的一階力矩 m卩和最大的負(fù)的一階力矩m「。所有其它梯度特性的一階力矩M！(例如梯 度特性Ve和Vo)處于這兩個(gè)極端值之間。因此，可以合適地將使得參數(shù) GQ、 G2、 MQ、 Mi和T相互關(guān)聯(lián)的不等式邊界條件表達(dá)為按照M!的不等式
m「(g0，g2,m0，:t) S Mi s a^+(Go,G2,Mo，:t) ( 8 )
其中，將Mr(Go,g2,Mo,r)和M,+ (Go，C 2，MQ,r)表達(dá)為按照參數(shù)Go、 G2、 Mo和 T的函數(shù)。如果總是滿足該條件，則可以實(shí)現(xiàn)按照?qǐng)D6中示出形式的梯度特 性，從而在時(shí)間間隔T和規(guī)定的起始和結(jié)束梯度Go、 g2的內(nèi)部滿足規(guī)定的 力矩Mo和Mh
在許多情況下，不需要給出完全的三維矢量化-(m^m^，mj，而是值 域給出按照5.& = &MU + M^ + azMlz = 1形式的 一個(gè)或兩個(gè)線性組合，其中， 矢量3例如給出對(duì)于速度敏感的測(cè)量重要的方向。特別是在速度敏感的測(cè)量 中經(jīng)常甚至只需要不是給出絕對(duì)矢量化，而是僅僅給出兩個(gè)絕對(duì)矢量的矢
量差A(yù)^。所有這些情況允許非正式地作為線性的等式邊界條件或者不等式 邊界條件來(lái)表達(dá)，然后作為參數(shù)包含砵矢量的分量。
2.在一個(gè)發(fā)送或接收類型的時(shí)間片段內(nèi)的梯度電流
也可以與扭曲類型的時(shí)間片段一樣利用同樣的參數(shù)來(lái)描述發(fā)送或接收
類型的時(shí)間片段，即，通過(guò)參數(shù)Go、 G2、 Mo和T。因?yàn)樵谝粋€(gè)時(shí)間片段期 間梯度電流變化通常是恒定的，這導(dǎo)致相對(duì)簡(jiǎn)單的等式GQ = G2 = G和Mo =GT，它們表征了發(fā)送或接收類型的時(shí)間片段。
如果在一個(gè)發(fā)送或接收類型的時(shí)間片段期間入射不是恒定的梯度，而 是例如采用按照DE 10214736A1的方法，以便例如計(jì)算在一個(gè)接收類型的 時(shí)間片段內(nèi)的k空間掃描路徑，則給出使得發(fā)送或接收類型的時(shí)間片段的 參數(shù)相互關(guān)聯(lián)的等式或不等式邊界條件。
在剛剛做的解釋中已經(jīng)說(shuō)明了 當(dāng)由 一個(gè)時(shí)間片段已知了時(shí)間片段的 類型以及描述的參數(shù)時(shí)，可以怎樣在該時(shí)間片段期間為磁共振設(shè)備的硬件 產(chǎn)生控制信號(hào)、特別是梯度電流變化，其中，只有這些描述的參數(shù)滿足特 定的邊界條件才可以變換出該控制信號(hào)。
現(xiàn)在根據(jù)圖7描述基于該概念的單個(gè)方法步驟。在此，首先僅僅短暫 地解釋這些單個(gè)方法步驟。對(duì)這些單個(gè)方法步驟的更精確的解釋隨后進(jìn)行。
在第一方法步驟51中，將測(cè)量序列分成一列時(shí)間片段，其中，該劃分 取決于序列類型以及k空間的掃描類型。在此，每個(gè)時(shí)間片段被分配給時(shí) 間片段類型、即發(fā)送類型、扭曲類型或接收類型之一。
例如，如果按照本發(fā)明的方法要建立一種特別簡(jiǎn)單的序列類型、如在 圖4中勾畫的自旋-回波序列，在該序列類型中要掃描一個(gè)256行的k空間 矩陣45,這意味著，必須處理256次由發(fā)送類型、扭曲類型、發(fā)送類型、 扭曲類型、接收類型和扭曲類型的時(shí)間片段的定義的順序，以便對(duì)應(yīng)于自 旋-回波序列的序列類型和k空間掃描類型。也就是說(shuō)，通過(guò)所希望的序列 類型以及所希望的k空間掃描類型確定不同時(shí)間片段的數(shù)量和順序。
在第二方法步驟53中，將變量分配給每個(gè)時(shí)間片段，其中，在每個(gè)時(shí) 間片段中為每個(gè)描述該時(shí)間片段的參數(shù)分配一個(gè)變量。
在第三方法步驟55中，確定用來(lái)限制變量的值域和/或?qū)⒆兞肯嗷リP(guān)聯(lián) 的邊界條件。在此，這些邊界條件一方面考慮到由硬件規(guī)定的限制，不過(guò) 也考慮到表征測(cè)量序列的條件。借助于該第三方法步驟55可以保證，如果
在下面的方法步驟中找出對(duì)于變量的求解值，則這些求解值也會(huì)帶來(lái)一個(gè) 可以在該硬件上實(shí)施的并且滿足所希望的特征的測(cè)量序列。
在第四方法步驟57中，此時(shí)在考慮邊界條件的條件下對(duì)一個(gè)規(guī)定的目
標(biāo)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化來(lái)確定對(duì)于變量的求解值。例如，可以作為按照這些變量 的函數(shù)給出該目標(biāo)參數(shù)。作為優(yōu)化方法可以采用不同的優(yōu)化算法。下面進(jìn) 一步地描述一種優(yōu)選的優(yōu)化方法。
在第五方法步驟59中，通過(guò)將求解值分配給時(shí)間片段的對(duì)應(yīng)參數(shù)而得 到可實(shí)施的測(cè)量序列。如何可以從中建立測(cè)量序列，已經(jīng)在上面對(duì)于時(shí)間 片段的例子中特別對(duì)于梯度電流變化說(shuō)明。最后，在第六方法步驟61中， 通過(guò)連續(xù)地處理單個(gè)對(duì)間片段來(lái)實(shí)施測(cè)量序列。
現(xiàn)在在下面解釋可以用來(lái)額外地改善按照本發(fā)明的方法的優(yōu)選的方法 步驟。
在第三方法步驟(或者甚至在第四方法步驟)之后，可以在第七方法 步驟63中檢驗(yàn)，在考慮如在第三方法步驟55中所確定的邊界條件的情況 下，到底是否可以找出利用其優(yōu)化測(cè)量列的規(guī)定目標(biāo)參數(shù)的變量的一種 值的分布。如果由使用者所希望的和輸入的測(cè)量序列參數(shù)的組不能在硬件 上實(shí)施，則出現(xiàn)這種情況。在這種情況下，通過(guò)硬件規(guī)定的邊界條件結(jié)合 考慮所希望的測(cè)量序列參數(shù)的邊界條件導(dǎo)致，不能找出對(duì)于變量的求解值 的分布。在這種情況下，可以例如中斷該方法并且將這一點(diǎn)顯示給使用者。
作為替換，在這種情況下可以在第八方法步驟65中放松原始的邊界條 件，從而利用改變后的邊界條件重新執(zhí)行該方法，直到找到一種隨后導(dǎo)致 可以實(shí)施的測(cè)量序列的變量分布。
任選地，在可以在其中確定變量的求解值的第四方法步驟57中，也確 定允許時(shí)間片段的最可能優(yōu)化的測(cè)量序列的順序。隨后也更詳細(xì)地解釋該 按照本發(fā)明的方法的實(shí)施變形。
在第三方法步驟55之后執(zhí)行的、可選擇的第九方法步驟67中，必要 時(shí)可以線性化邊界條件，因?yàn)槿缦旅嬉獟呙璧哪菢舆@點(diǎn)帶來(lái)了數(shù)學(xué)優(yōu)化問(wèn)
題的更簡(jiǎn)單的可求解性。
根據(jù)圖8再次更精確地表示確定邊界條件的第三方法步驟55。在確定
制71。另一方面也可以考慮針對(duì)測(cè)量序列的要求73、在此特別是針對(duì)測(cè)量
序列的時(shí)間條件75,方法是同樣將它們表達(dá)為邊界條件。待掃描的k空間 區(qū)域的空間特性77也被表達(dá)為邊界條件。因?yàn)橛捎布Q定的限制71通常 不變，通?？梢詫⑺鶎俚倪吔鐥l件一次性地存儲(chǔ)在用來(lái)實(shí)施該方法的計(jì)算 機(jī)單元的存儲(chǔ)器中。而針對(duì)測(cè)量序列的要求73以及待掃描的k空間區(qū)域的 空間特性77,通常在使用者規(guī)定了所希望的用戶參數(shù)之后才可以被正確地 確定。只有這時(shí)才按照其正確的形式建立所屬的邊界條件并且輸入到優(yōu)化 方法中。在此，序列編排者的任務(wù)是將輸入的用戶參數(shù)變換成具體的邊界 條件。
下面，更精確和詳細(xì)地解釋和表示所述方法步驟的單個(gè)特征。 3.邊界條件
在將變量分配給描述時(shí)間片段的參數(shù)之后，按照有意義的方式限制變 量的值域。
在此，邊界條件一方面反映了單個(gè)變量的自然的或者通過(guò)硬件規(guī)定的 邊界。
于是，將分配給有關(guān)時(shí)間片段的持續(xù)時(shí)間T的變量的值域這樣限制， 使得僅僅允許正的值。而將分配給時(shí)間片段的梯度幅度的起始值和結(jié)束值 的變量按照其值域這樣限制，使得這些值位于可以由梯度線圈21實(shí)現(xiàn)的最 大幅度之內(nèi)。
如上面說(shuō)明的那樣，特定時(shí)間片段的參數(shù)必須滿足特定的條件，因此 在時(shí)間片段期間的測(cè)量序列、特別是梯度電流變化可以在硬件上實(shí)施。對(duì) 參數(shù)的這些邊界條件按照類似的方式也適用于分配給參數(shù)的變量。按照這 種方式保證了，如果對(duì)于變量找到了求解值，則也可以從中變換出在磁共 振設(shè)備的硬件上的梯度電流變化，以及也可以實(shí)施該測(cè)量序列。
在此存在一個(gè)與常規(guī)方法的決定性的區(qū)別，在常規(guī)方法中，通常由硬 件規(guī)定的限制必須專門地由序列編排者加以考慮，該序列編排者這樣編排 序列，使得所設(shè)計(jì)的測(cè)量序列也對(duì)應(yīng)于這些限制。不過(guò)，因?yàn)樾蛄芯幣耪?多數(shù)情況下利用這種啟發(fā)式的策略僅僅相對(duì)粗略地并且因此不能優(yōu)化地考 慮硬件限制，所以所設(shè)計(jì)的測(cè)量序列不能最佳地利用硬件。
其它的表征一個(gè)測(cè)量序列的條件也可以被表達(dá)為變量中的邊界條件， 從而在實(shí)施了按照本發(fā)明的方法之后在所得到的測(cè)量序列中對(duì)它們加以考 慮。
在此也存在一種與對(duì)測(cè)量序列的編排的常規(guī)方法的區(qū)別，在常規(guī)方法 中，表征測(cè)量序列的條件必須明顯地由序列編排者在設(shè)計(jì)測(cè)量序列中加以
考慮。在按照本發(fā)明的方法中如下地考慮這些條件將這些條件表達(dá)為邊
界條件并且這樣引入到優(yōu)化問(wèn)題中。
例如，這些條件之一是圖像對(duì)比度。在此，有必要按照相對(duì)于激勵(lì)脈
沖的定義好的時(shí)間距離進(jìn)行測(cè)量信號(hào)的記錄。對(duì)于描述時(shí)間片段的參數(shù)或
變量這點(diǎn)意味著，時(shí)間片段的子集的持續(xù)時(shí)間的加權(quán)和遵循了特定的值。 例如，可以將特別遵循的回波時(shí)間TE表達(dá)為邊界條件r￡ = 2>,7;，其中aj
是加權(quán)系數(shù)，而集合I包括時(shí)間片段的其持續(xù)時(shí)間對(duì)于圖像對(duì)比度關(guān)鍵的子 集的下標(biāo)。類似地適用于其它的時(shí)間規(guī)定、如重復(fù)時(shí)間IV和讀出時(shí)間TADC。
對(duì)于表征測(cè)量序列的條件的另 一個(gè)例子，是在待檢查對(duì)象中的待掃描 的k空間矩陣45的空間位置。這通過(guò)將描述時(shí)間片段的參數(shù)從邏輯坐標(biāo)系 (P， R， S)旋轉(zhuǎn)到梯度線圈21的物理坐標(biāo)系(x, y, z)來(lái)實(shí)現(xiàn)。該傾斜 同樣作為邊界條件在變量中表達(dá)。例如，為了能夠在一個(gè)接收或發(fā)送類型 的時(shí)間片段內(nèi)實(shí)現(xiàn)待掃描的k空間矩陣的特定位置，在這些時(shí)間片段內(nèi)在x 、 y和z方向上的梯度幅度Gj (je{x,y,z})的比值對(duì)應(yīng)于在層方向和讀出方向 上k空間矩陣的方向角余弦。按照這種方式，對(duì)于實(shí)施測(cè)量序列重要的參 數(shù)在物理坐標(biāo)系中保持為描述k空間矩陣的量的線性組合。
對(duì)于其它表征測(cè)量序列并且可以毫無(wú)問(wèn)題地被表達(dá)為變量中的邊界條 件的條件，例如有k空間矩陣的大小、三維像素大小或者待掃描的圖像區(qū) 域(FOV)。
其它可選的條件同樣可以被表達(dá)為變量中的邊界條件。在此，例如提 及單個(gè)實(shí)驗(yàn)的順序，如在采用多層技術(shù)(也被稱為"多切片技術(shù)")的條件 下單個(gè)層的疊壘。
通過(guò)將表征測(cè)量序列的條件表達(dá)為變量中的邊界條件，可以將表征測(cè) 量序列的條件嵌入到優(yōu)化問(wèn)題中。在找出求解值時(shí)由此自動(dòng)地保證了也遵 循了這些條件。
另一組條件可以被包含在積分的條件的名下，其特征在于，其涉及到 在多個(gè)時(shí)間片段上合計(jì)的單個(gè)時(shí)間片段的分析量，例如總的入射HF能量劑 量。優(yōu)選地為這些分析量引入反映了在各自時(shí)間片段末尾上的有關(guān)狀態(tài)的 狀態(tài)變量。這些狀態(tài)變量也可以被表達(dá)為分配給描述時(shí)間片段的參數(shù)的變
量的函數(shù)。積分的條件可以按照這樣的方式被表達(dá)為變量中的邊界條件并
且被進(jìn)一 步減小為分別兩個(gè)局部邊界條件類型 一 方面從時(shí)間片段的開始
至結(jié)束的過(guò)渡邊界條件包括了時(shí)間片段本身的影響，另一方面狀態(tài)邊界條
件位于時(shí)間片段的末尾上。下面，進(jìn)一步地描述幾個(gè)這些積分的條件 出于患者安全的原因，HF功率劑量是有限的。對(duì)應(yīng)的邊界條件是
Ts為總測(cè)量時(shí)間。加權(quán)Ai對(duì)于發(fā)送類型的時(shí)間片段總是正的，而對(duì)于扭曲 和接收類型的時(shí)間片段等于零，即，該求和僅僅在發(fā)送類型的時(shí)間片段的 集合上有效。此外，該加權(quán)與幅度平方積分成正比。如果引入給出相對(duì)于 翻轉(zhuǎn)角相同的矩形HF脈沖的SAR(專門吸收率)多負(fù)載的、無(wú)量綱的常數(shù) k:
<formula>formula see original document page 21</formula>
則可以將翻轉(zhuǎn)角
的平方視為參考量，并且對(duì)于脈沖i成立4 ~
對(duì)于k典型的值是對(duì)于矩形脈沖k=1，而對(duì)于根據(jù)不同選擇性的層選擇 HF脈沖Kd...8。
例如，對(duì)于矩形脈沖在典型的1.5特斯拉系統(tǒng)上對(duì)于100 kg重的患者 極限功率為400 W,也就是說(shuō)，如果每隔100 ms發(fā)送一個(gè)帶有oc-360。翻轉(zhuǎn) 角的分別lms長(zhǎng)的HF脈沖，則剛剛達(dá)到4W/kg的劑量。從中得出(未規(guī) 范化的)A=10-4s2。 90。脈沖具有例如A-6.7x1(TV并且由此可以16倍更頻 繁地、即每隔6.7ms被發(fā)送。
另一個(gè)這類積分的條件是由于硬件限制而有限的、入射的HF發(fā)送能 量。HF發(fā)送器具有相對(duì)很小的最大脈沖-停頓比值。 一種考慮到該事實(shí)的模 型的出發(fā)點(diǎn)是，每個(gè)HF脈沖從能量戶頭Ei中取得一個(gè)份額(Abbuchung)， 其中，0SE^1，而下標(biāo)i給出了在第i個(gè)時(shí)間片段之后的Ei的值。能量戶 頭具有一個(gè)直至最大值1的恒定的恢復(fù)速率R,從而成立E^E"+RTi。 在發(fā)送時(shí)放電Si與HF脈沖幅度的積分、即第i個(gè)時(shí)間片段的翻轉(zhuǎn)角a成正 比，從而成立E^Ew + RTi-S"對(duì)于目前所采用的發(fā)送器一同^現(xiàn)兩個(gè)帶
有不同的充電和放電速率的兩個(gè)這類戶頭。
另一個(gè)積分的條件涉及梯度系統(tǒng)和其工作周期(梯度占空周期)。梯度 系統(tǒng)僅僅對(duì)于有限的時(shí)間可以輸出高的幅度。在此，負(fù)載的度量是積分
Z) = Jg(,)Vl該積分的條件應(yīng)該保證，從測(cè)量的開始直到隨后完成的總負(fù)載
0
保持在特定的邊界之內(nèi)。在此也提供了根據(jù)一個(gè)利用戶頭工作的模型來(lái)描
述該問(wèn)題。通過(guò)戶頭Fj來(lái)描述梯度系統(tǒng)在第i個(gè)時(shí)間片段之后的狀態(tài)，其中
有0 S 1 。值Fi根據(jù)下列關(guān)系在一個(gè)時(shí)間片段內(nèi)部改變Fw+KTj -LDj，
其中，K表示恢復(fù)或冷卻速率，L表示放電或加載速率，而Di表示梯度幅
度的負(fù)載。在此，隱含地假設(shè)了在時(shí)間片段內(nèi)部負(fù)載的足夠均勻地分布。
一個(gè)典型的梯度系統(tǒng)共要求至少四個(gè)戶頭，以便對(duì)每個(gè)單個(gè)軸的負(fù)載以及
軸的和(即，總冷卻功率)進(jìn)行建模。帶有恒定的梯度幅度G的發(fā)送或接
收類型的時(shí)間片段的軸的負(fù)載由D=G2T=M0G給出。在扭曲類型的時(shí)間片段
內(nèi)的負(fù)載與所描述的參數(shù)的依賴關(guān)系D(Go,G2,M(),T)是更復(fù)雜的。在此，保
守的近似也是足夠的。不過(guò)，M。2/7^Z)《r和D^G。l3+lG2f)/3總是成立。
對(duì)于梯度系統(tǒng)模型化的一種較為簡(jiǎn)單的方式，不是通過(guò)該速率，而是
通過(guò)釆用最大幅度(在此規(guī)范化到1)、最大幅度的最大保持時(shí)間t以及最
長(zhǎng)持續(xù)的可能的相對(duì)幅度ri。這意味著，在T = t之內(nèi)的最大幅度(D=T) 抽空了一個(gè)整個(gè)的戶頭0=1+Kt_Lt。另一方面在幅度n、即D，^的條件下
充電和放電速率恰好上升到0=K-Lr(2。從中得到《=^^和^=^^。
對(duì)于具有r^0.67和t=0.01秒的典型的梯度系統(tǒng)給出未規(guī)范化的速率K = 80s、L = 180s"。
4.邊界條件的線性化
如果在測(cè)量序列期間應(yīng)該滿足的條件被表達(dá)為變量中的邊界條件，則 經(jīng)常出現(xiàn)非線性的邊界條件。例如，在"在一個(gè)扭曲類型的時(shí)間片段內(nèi)的 梯度電流，，部分給出的、使得描述時(shí)間片段的參數(shù)相互關(guān)聯(lián)的邊界條件， 是非線性本性的，例如參見利用非線性函數(shù)f(x)( 5 )表達(dá)的關(guān)系(6 )和(7 )。
如果要將這類條件作為邊界條件在優(yōu)化方法中加以考慮的話，則非線 性的關(guān)系妨礙了特定的優(yōu)化方法的應(yīng)用，這些優(yōu)化方法經(jīng)常能更迅速和/或 更簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)。下面，根據(jù)邊界條件(6)和(7)說(shuō)明可以如襯應(yīng)對(duì)該問(wèn) 題。
這是通過(guò)由上面特殊排列的集合類型2 (S0S2)來(lái)對(duì)函數(shù)f(x) (5)的
近似來(lái)實(shí)現(xiàn)的。例如，函數(shù)7
<formula>formula see original document page 23</formula>
具有一個(gè)誤差區(qū)間7-/e
。 對(duì)于變量
^平+ M。和^平-Mo
需要兩個(gè)函數(shù)值。待表示的有效范圍是x。 e[M。,M。+l]和x, e[-Mo, 1-M0]。 必要時(shí)所限制的值域帶有與上面完全的函數(shù)表示相比巨大的筒化。如果M() 不是常數(shù)而是變量，則有意義的是采用其上限和下限。
在該通過(guò)_ 對(duì)函數(shù)/的第 一 線性化之后，還存在G。和G2的平方依賴關(guān) 系的問(wèn)題。為此，適當(dāng)?shù)刈鳛樽兞恳雰蓚€(gè)輔助量ho和h2,對(duì)于其應(yīng)成立
/20^"^和/^》脊。由于函數(shù)/和7的單調(diào)性同樣成立T^。+^ + M。)2/(;c。)和
逸和W 2^2
輔助量ho也可以又必要時(shí)由上面的拋物線S近似。作為SOS2例如可
以是
h?！?.75Go - 0.25 h。 2 0.25G0 h0 2 -0.25GQ h0》-0.75G0-0.25。
在例子中誤差區(qū)間盡管粗略地離散但在整個(gè)值域[-1, +1]中僅僅為
。 實(shí)際上，Go的符號(hào)總是已知的，從而要么僅僅第一不等式、要么最后兩個(gè) 不等式是真正需要的，并且也總是可以進(jìn)一步限制幅度數(shù)量的值域。對(duì)于 h2和G2類似的考慮是成立的。
在結(jié)果中，由于在？、 ho和h2中保守的近似可以可靠地實(shí)纟見扭曲類型 的時(shí)間片段，即使如果要遵循兩個(gè)不等式
7^M+^+M。)-G。-G2和
7^/(WM0) + G0 + G2 有可能不能完全短時(shí)間實(shí)現(xiàn)。因?yàn)镸o線性地進(jìn)入到函數(shù)/或7的兩個(gè)變量 x。和Xl中，不會(huì)帶來(lái)將其在線性程序中或者作為常數(shù)或者作為變量一同實(shí) 施的困難。
由此，例如也可能分布待實(shí)現(xiàn)的Mo。例如，在一個(gè)自旋-回波序列中在 位于180°HF脈沖之前的扭曲類型的時(shí)間片段以及在跟隨該脈沖的扭曲類型 的時(shí)間片段的條件下允許任意的Mo,只要它們的差對(duì)應(yīng)于待實(shí)現(xiàn)的M0。
上面說(shuō)明的發(fā)送或接收類型的時(shí)間片段的條件也是非線性的邊界條
件，在該時(shí)間片段下入射恒定的梯度并且其通過(guò)MfGT表征。下面，描述
該邊界條件線性化的可能性。
乘積GT可以通過(guò)等價(jià)變換 cr — (r+G)2-(r-G)2
一 4
來(lái)代替，其中，兩條拋物線通過(guò)逐段線性的SOS2近似來(lái)近似。在此，近似 誤差允許具有兩個(gè)符號(hào)。
在恒定的Mo的條件下，雙曲線依賴關(guān)系的SOS2表示
對(duì)于所允許的時(shí)間區(qū)間來(lái)說(shuō)是更適合的在時(shí)間區(qū)間Te[To，T]內(nèi)線性近似
具有最大的絕對(duì)誤差 ?！猟A)2
在兩個(gè)區(qū)間邊緣上誤差為最大負(fù)值，即，函數(shù)值為丄-e和丄-"而在
幾何區(qū)間中心r = #其為最大正值^i
出于精度的原因，多數(shù)情況下要求將待表示的區(qū)間分成多個(gè)部分區(qū)間 這些區(qū)間或者支撐位置應(yīng)該對(duì)于最大誤差士S以T^o-Tmin開始遞歸地按照
W^7
分級(jí)，直到TV^In^。如果差值是零或者負(fù)的，那么最終為Tn-廣OO。從中
保證了必要數(shù)目的子區(qū)間 ^T^ —A 。
待表示的時(shí)間區(qū)間下限始終受到力矩mq和發(fā)送器的峰值功率的限制，
而上限受到最大允許的發(fā)送持續(xù)時(shí)間|m。| = rmm srsr_《的限制。
5. 優(yōu)化問(wèn)題
優(yōu)化問(wèn)題在于，在對(duì)于測(cè)量序列如上面描述的那樣設(shè)置了多個(gè)變量之 后，此時(shí)要對(duì)規(guī)定的目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，方法例如是將該目標(biāo)參數(shù)表達(dá) 為變量中的函數(shù)，并且對(duì)于這些變量找出目標(biāo)參數(shù)取得極限值的值。作為
優(yōu)化目標(biāo)可以優(yōu)化多個(gè)目標(biāo)參數(shù)。在此僅僅示例性提及的有總時(shí)間的最
小化、除了讀出時(shí)間TADC之外所有時(shí)間的最小化、或者時(shí)間片段持續(xù)時(shí)間
的其它加權(quán)和。因此，這些時(shí)間上的量表征了測(cè)量序列的針對(duì)時(shí)間的量。 通過(guò)上面描述的并且舉例示出的邊界條件的線性化，可以將優(yōu)化問(wèn)題
構(gòu)造為線性優(yōu)化問(wèn)題，對(duì)于該問(wèn)題存在公知的有效的求解算法，例如單純
開j算法(Simplex-Algorithmus )。
不過(guò)，有可能出現(xiàn)這樣情況由使用者所要求的對(duì)測(cè)量序列的設(shè)置不
能被實(shí)現(xiàn)。在該方法中這點(diǎn)導(dǎo)致，不能為變量找出求解值的分布。
在這種情況下，可以例如這樣改變?cè)摲椒ǎ沟糜嗅槍?duì)性地放松起到
阻礙作用的邊界條件或者其一個(gè)子集，并且隨后重新執(zhí)行該優(yōu)化方法。
6. 時(shí)間片^殳的自由聯(lián)4矣
在該方法的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，單個(gè)時(shí)間片段的硬性的順序也被 取消，并且同樣經(jīng)歷一種優(yōu)化。在此，確定時(shí)間片段的使得預(yù)定目標(biāo)參數(shù) 取得極限值的排列。作為確定時(shí)間片段的最佳排列的方法，例如可以采用 圖論的方法，如下面解釋的那樣
與其中單個(gè)時(shí)間片段的聯(lián)接未進(jìn)行優(yōu)化的現(xiàn)有測(cè)量序列相反，通常借
助于相互連接的循環(huán)確定單個(gè)時(shí)間片段的聯(lián)接。這點(diǎn)在多個(gè)方面中導(dǎo)致非 最佳的測(cè)量序列。首先，按照這種方式僅僅可以實(shí)現(xiàn)原則上可能的安排可 能性的一部分，并且此外還對(duì)靈活性帶來(lái)了限制。于是，兩個(gè)相互連接的 循環(huán)的通路的數(shù)量是單個(gè)循環(huán)通路的乘積。由此，可能的通路舉量被強(qiáng)烈 地限制，并且例如不能是整潔的(prim)。此外，還出現(xiàn)這樣的詢題循環(huán) 體的末端既與循環(huán)體的開始連接、又與在緊接該循環(huán)之后實(shí)施的時(shí)間片段
連接，因?yàn)樵谠撗h(huán)體的末端上控制流分支。在循環(huán)開始上出現(xiàn)等價(jià)的問(wèn) 題。這點(diǎn)意味著，每個(gè)N重的下列循環(huán)具有(N-1)重通過(guò)的扭曲類型的時(shí)間 片段，即，連接循環(huán)末端與循環(huán)開始的時(shí)間片段，并且此外還有一個(gè)在循 環(huán)的輸入和輸出上的、扭曲類型的專門時(shí)間片段。由此，例如總運(yùn)行時(shí)間 的提取不必要地變得困難。
取代測(cè)量序列的^5更性的循環(huán)寫入方式，此時(shí)可以在按照本發(fā)明的方法 中引入有向圖，該圖定義了發(fā)送和接收類型的時(shí)間片段的順序。在這種情 況下，該有向的圖的邊沿表示了扭曲類型的時(shí)間片段。然后，對(duì)于建立優(yōu)
化問(wèn)題所需要的信息例如可以借助于支撐樹算法(Spannbaumalgorithmus ) 從該圖中提取出。
在此，理解為在這種也允許單個(gè)時(shí)間片段的不同順序的優(yōu)化中，不 需要任意地進(jìn)行對(duì)單個(gè)時(shí)間片段的安排。在優(yōu)化中僅僅考慮有意義的聯(lián)接， 例如可以通過(guò)對(duì)應(yīng)地引入的邊界條件來(lái)保證，這些邊界條件除了別的之外 考慮了 k空間掃描類型并且因此定義了序列類型。
如果在自旋-回波序列中取消例如單個(gè)時(shí)間片段的順序并且進(jìn)行一種 優(yōu)化過(guò)程，則還必須保證保留"發(fā)送類型-扭曲類型-發(fā)送類型-扭曲類 型-接收類型-扭曲類型"類型的時(shí)間片段部分鏈。每個(gè)層的該鏈(其數(shù) 目也可以根據(jù)不同的層而改變)多數(shù)情況下必須按照一個(gè)確定時(shí)間時(shí)鐘、 即重復(fù)時(shí)間IV進(jìn)行。不過(guò)，這些時(shí)間片段部分鏈的順序原則上不被進(jìn)一步
從一個(gè)時(shí)間片段部分鏈至下一個(gè)時(shí)間片段部分鏈的過(guò)渡分別地通過(guò)適當(dāng)?shù)?扭曲類型的時(shí)間片段得到保證。
在另一個(gè)下面描述的例子中更明顯地示出了該方法帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)，在該
在一個(gè)所謂的快速(Turbo )-自旋-回波序列中，在一個(gè)激勵(lì)脈沖之后 入射多個(gè)180。再定相脈沖，并且在每個(gè)180。再定相脈沖之后記錄測(cè)量信號(hào)。 如果例如在這樣類型的時(shí)間片段部分鏈中記錄了五次測(cè)量信號(hào)，則可以掃 描五個(gè)k空間行。對(duì)于256個(gè)所希望的k空間行至少需要個(gè)時(shí)間片段部 分鏈，以便可以測(cè)量260行。因此具有優(yōu)勢(shì)的是，可以建議不同長(zhǎng)度的鏈 作為候選項(xiàng)。在一種其中時(shí)間片段的順序是可變的并且其中找出時(shí)間片段 的最佳排列的方法中，例如可以找出不同長(zhǎng)度的時(shí)間片段部分鏈。在所述
的例子中，最佳的快速-自旋-回波序列50中可以包括50個(gè)五重鏈和兩個(gè)三 重鏈。
因?yàn)殒湷掷m(xù)時(shí)間多數(shù)情況下小于重復(fù)時(shí)間TR，可以在剩余的時(shí)間內(nèi)插 入其它層的時(shí)間片段部分鏈。然后，利用該方法也可以找出單個(gè)層的時(shí)間 片段部分鏈的最佳聯(lián)接。
權(quán)利要求
1.一種建立可以在磁共振設(shè)備(1)的硬件上實(shí)施的測(cè)量序列的方法，其中，所述測(cè)量序列被作為時(shí)間片段的系列建立，其中，將每個(gè)時(shí)間片段分配給時(shí)間片段類型、即發(fā)送類型(ST)、接收類型(ET)或扭曲類型(WT)之一，并且，可以根據(jù)一個(gè)時(shí)間片段的時(shí)間片段類型以及根據(jù)描述這些時(shí)間片段的參數(shù)確定在該時(shí)間片段內(nèi)對(duì)磁共振設(shè)備(1)的硬件的控制信號(hào)，該方法包括下列步驟-根據(jù)序列類型以及k空間掃描類型將所述測(cè)量序列分成若干時(shí)間片段，其中，將每個(gè)時(shí)間片段分配給時(shí)間片段類型、即發(fā)送類型(ST)、扭曲類型(WT)或接收類型(ET)之一，-將變量分配給每個(gè)時(shí)間片段，其中，在每個(gè)時(shí)間片段中為每個(gè)描述該時(shí)間片段的參數(shù)分配一個(gè)變量，-確定用來(lái)限定變量的值域和/或?qū)⒆兞肯嗷リP(guān)聯(lián)的邊界條件，-確定變量的求解值，利用這些求解值在考慮邊界條件的條件下優(yōu)化了測(cè)量序列的規(guī)定的目標(biāo)參數(shù)，以及-通過(guò)將所述求解值分配給時(shí)間片段的對(duì)應(yīng)的參數(shù)，得到可以在硬件上實(shí)施的測(cè)量序列。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在確定求解值時(shí)，額外 地確定時(shí)間片段的不同順序之一，在該順序下在考慮邊界條件的情況下優(yōu) 化了測(cè)量序列的規(guī)定的目標(biāo)參數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果在確定變量的 求解值時(shí)不能找出求解值，則改變至少一部分邊界條件并且在考慮改變后 的邊界條件的情況下進(jìn)行對(duì)變量的求解值的確定。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，描述時(shí)間 片段之一的參數(shù)至少包括-該時(shí)間片段的持續(xù)時(shí)間，-該時(shí)間片段的梯度時(shí)間積分，以及-該時(shí)間片段的開始和結(jié)束時(shí)的梯度幅度的起始值和結(jié)束值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，變量的求 解值的確定如下地實(shí)現(xiàn)-作為變量的函數(shù)給出目標(biāo)參數(shù)，-在由變量張成并且通過(guò)邊界條件限定的多維空間中，確定在其上目 標(biāo)函數(shù):取得;〖及值的點(diǎn)，并且-變量的求解值對(duì)應(yīng)于該點(diǎn)的坐標(biāo)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，將所述邊 界條件作為變量的等式和/或不等式給出。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，將所述等式和/或不等式 線性化。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，為了確定所述點(diǎn)采用單 純形優(yōu)化方法。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述邊界 條件包括通過(guò)其采集針對(duì)測(cè)量序列的請(qǐng)求(73)的第一部分邊界條件。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，通過(guò)所述第一部分邊界 條件保證了針對(duì)測(cè)量序列的時(shí)間條件(75)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述邊 界條件包括通過(guò)其采集待掃描的k空間區(qū)域的空間特性(77)的第二部分 邊界條件。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述邊 界條件包括通過(guò)其采集由磁共振設(shè)備的硬件規(guī)定的限制(71)的第三部分 邊界條件。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)所 述邊界條件的至少第 一部分將分別分配給時(shí)間片段之一的變量相互關(guān)聯(lián)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)所 述邊界條件的至少第二部分將分配給不同時(shí)間片段的變量相互關(guān)聯(lián)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述目 標(biāo)參數(shù)是測(cè)量序列的在時(shí)間上的量。
16. —種帶有控制單元的磁共振設(shè)備，該控制單元被構(gòu)造為用于實(shí)施根 據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的方法。
17. —種計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)在與磁共振設(shè)備(1 )連接的計(jì)算機(jī)單元(37 ) 上執(zhí)行它時(shí)實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種建立可以在磁共振設(shè)備的硬件上實(shí)施的測(cè)量序列的方法，以及用于實(shí)施該方法的一種磁共振設(shè)備和一種計(jì)算機(jī)程序。所述方法基于這樣的概念所述測(cè)量序列被作為不同時(shí)間片段類型(ST，ET，WT)的時(shí)間片段的系列建立，其中可以根據(jù)描述這些時(shí)間片段的參數(shù)確定在每個(gè)時(shí)間片段期間對(duì)磁共振設(shè)備(1)的控制信號(hào)。在根據(jù)序列類型以及k空間掃描類型將所述測(cè)量序列分成多個(gè)時(shí)間片段之后，為描述時(shí)間片段的參數(shù)分配變量。根據(jù)邊界條件限定變量的值域和/或?qū)⒆兞肯嗷リP(guān)聯(lián)。確定變量的求解值，利用這些求解值在考慮邊界條件的情況下優(yōu)化了測(cè)量序列的規(guī)定的目標(biāo)參數(shù)。通過(guò)將求解值分配給時(shí)間片段的對(duì)應(yīng)的參數(shù)，得到可以在磁共振設(shè)備上實(shí)施的測(cè)量序列。
文檔編號(hào)G01R33/54GK101114013SQ20071013739
公開日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2007年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月25日
發(fā)明者奧利弗·海德 申請(qǐng)人:西門子公司