专利名称：用于控制磁共振系统的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制磁共振系统的方法，该磁共振系统具有发送天线装置， 该发送天线装置包括多个独立的，即独立可控的高频发送通道，并且该磁共振系统具有布置在磁共振系统中、即在磁共振系统的扫描仪中的局部线圈装置。此外，本发明还涉及一种用于控制这样的磁共振系统的控制装置以及一种具有这样的控制装置的磁共振系统。
背景技术：
磁共振断层造影是目前广泛使用的用于获得身体内部图像的方法。在该方法中将待检查的身体置于相对高的基本磁场中。然后利用发送天线装置发送高频激励信号(BI 场)，由此将特定的、通过该高频场共振地激励的原子的核自旋以确定的翻转角相对于基本磁场的磁力线翻转。然后利用合适的接收天线装置接收在核自旋弛豫时辐射的高频信号 (“磁共振系统”)。最后利用这样获取的原始数据来重建图像数据。为了位置编码，在基本磁场上在发送和读出或接收高频信号期间分别重叠定义的磁场梯度。
通常为了发送BI场在所谓的扫描仪中(通常以患者隧道形式实现的磁共振测量室位于该扫描仪中)固定嵌入“全身线圈”(也称为“全身天线”或“身体线圈”)。为了接收磁共振信号原则上也可以使用为发送BI场而使用的天线装置。
为了获得具有高信噪比(SNR)的图像，目前通常利用所谓的局部线圈或由一个或多个局部线圈组成的局部线圈装置接收磁共振信号。在此是直接靠近地安装在患者之上和之下的天线系统。由局部线圈的各个磁共振天线元件以感应电压的形式接收的信号利用低噪声前置放大器放大并且最后通常电缆连接地传输到磁共振系统的接收装置。信噪比在此决定性地由局部线圈的天线元件的精确结构确定，特别是由天线元件中的损耗本身确定。 利用非常小的天线元件可以靠近局部线圈实现相对好的SNR。由于这个原因并且由于加速测量的可能性借助所谓的k空间欠扫描按照并行成像方法(如SENSE或GRAPPA等)对具有非常多的单个通道的非常密集的接收天线装置存在极大兴趣，其中各个天线元件可以具有相对于发送的BI场完全不同的取向。此外，特别是为了改善信噪比即使在高分辨率的图像中也采用具有1. 5特斯拉至12特斯拉以及更高的高场设备。
这里的一个问题是，在激励核自旋时通过高的高频发送功率在局部线圈的天线元件中也会感应电流，所述电流会导致局部线圈本身不期望的发热。为了因此在发送情况下降低天线元件中的电流(该电流对于接收情况来说恰好共振地调谐到磁共振频率并且因此也调谐到发送的激励脉冲的频率(所谓的拉莫尔频率))，通过同样共振的失谐电路断开天线元件的共振电路。这在图1中的例子中示意性示出，该图示出了局部线圈中的磁共振天线元件。该天线元件50由导体环51组成，该导体环在多个位置上通过缩短电容器52中断。 在缩短电容器52上量取感应电压。为此将该缩短电容器52并行地通过与电感54串联的高频开关55 (通常是以PIN 二极管55形式)跨接。如果该高频开关55断开，则通过缩短电容器52和电感54形成失谐电路53。整个磁共振天线元件5`0然后相对于拉莫尔频率失谐。 通过高频开关55然后进行经过两个滤波器电感56和与高频开关55并联的滤波器电容57到线圈插头58的量取，经过该线圈插头然后将信号传输到磁共振系统的接收装置。在线圈插头58中在此例如已经集成了磁共振信号的预处理器，例如合适的前置放大器等。如果局部线圈具有多个这样的天线元件50，则它们例如可以在线圈插头58中被综合，在该线圈插头中然后分别前置放大各个信号并且线圈插头中的相应的各个接头引脚经过合适的电缆可以被引开。经过这样的接头电缆也可以通过施加直流电流将PIN 二极管55断开地连接， 以便使得天线元件50失谐。滤波器电容57用于将高频信号与直流电流阻隔。
即使在技术上最佳地构造失谐电路53的情况下，高频电流在发送激励信号时也通过发送天线系统在失谐电路53中导致失谐电路的发热。该热可以通过热传导或通过对流也使得局部线圈的表面、即局部线圈外壳发热。预先给出的IEC标准允许可能与患者接触的组件的最大表面温度为最高41°C。该规定是相对要求高的，因为电子电路的直流损耗， 即在此是在线圈插头中集成的前置放大器、混频器、模数转换器等的直流损耗，以及在失谐电路中的提到的高频感应损耗都导致发热。为了能够遵守该规定，在发送高频信号时对于核自旋的激励不仅必须考虑患者的最大高频负担(所谓的SAR，特异性吸收率)，而且还必须考虑不能太强加热局部线圈。为此预先规定对于发送高频脉冲的相应边界值，使得满足这些条件。此外在重新构建局部线圈时要检查，在发送通常的允许的高频脉冲序列时不会达到所述温度。
全身天线迄今为止通常按照“均匀模式”运行，例如按照“CP模式”，在该模式下发送场圆形极化并且尽可能均匀地呈现在患者隧道内部。场结构在此尽可能通过发送天线和其来自于发送器的馈入来规定，方法是，在发送天线的所有组件上给出具有定义的固定相位和振幅比的唯一的高频信号。在较新的系统中例如为了避免在腹部中的遮盖效果，也可以设置两个不同的极化状态，即，圆形和椭圆形极化。但是在这种情况下高频分布也尽可能均匀。在这些情况下相对简单的是，测试局部线圈并确保对于最大可能的平均发送场不超过局部线圈表面上的允许的41°C的最高温度。发送场的关键参数除了空间场结构之外是所谓的“mean (B12) ”，即B1高频场关于时间的均方振幅。该值是通过B1发送场进入局部线圈中的功率的度量。
最新的磁共振系统目前具有开头提到的具有多个独立的高频发送通道的发送天线装置。在此各个发送通道可以互相独立地被施加单独的HF信号。用于激励的高频脉冲然后由多个单独的高频脉冲组成，所述单独的高频脉冲并行地经过不同的独立的高频发送通道发送并且然后叠加为一个共同的场。由于并行发送各个脉冲所以也被称为“PTX脉冲” 的这样的“多通道脉冲”例如可以作为激励脉冲、重聚焦脉冲和/或反转脉冲使用。具有多个独立可控的天线组件或发送通道的天线系统通常也称为“Transmit-Array，传送阵列”， 而不管是全身天线还是靠近身体的天线装置。
对于这 样的设备，不是通过硬件固定预先给出高频场的结构或空间分布，而是由软件任意地或至少在宽的范围内可调节。因此用于允许的局部线圈的系统的预测试在这样的磁共振系统中不再可执行。对于所有可能的发送场状态的测试实际上不可实现。这意味着，用来发送高频场的边界值，关于局部线圈上的温度必须用这样的保守的边界值来限制， 使得在任何情况下都排除对允许的最高温度的超过。但是迄今为止存在的局部线圈在新的系统中可能不再可用或必须进行昂贵的后开发和装备。发明内容
本发明要解决的技术问题是实现一种用于控制开头提到种类的磁共振系统的改进的方法以及一种相应的控制装置。
在用于控制这样的磁共振系统的按照本发明的方法中在磁共振测量之前在测试阶段中利用发送天线装置将具有多个并行的单独的高频脉冲的测试高频脉冲经过不同的高频发送通道发送，所述测试高频脉冲具有基本上与在后面的磁共振测量中要发送的激励高频脉冲相同的BI场分布，但是比在后面的磁共振测量期间的实际的激励高频脉冲的发送功率更小。然后在局部线圈装置的至少一个范围中，例如在局部线圈装置中的一个或多个位置测量通过该测试高频脉冲所产生的高频场。然后基于测量的高频场来确定在后面的磁共振测量期间在局部线圈装置上预计的高频场值。然后可以在后面的磁共振测量期间在考虑该高频场值的条件下进行磁共振系统的控制。在此这样来理解“基本上相同的”场分布的产生，即，场分布(至少忽略小的容差)在所述场分布对于在局部线圈中电流的感应来说重要程度如何的范围内是相同的。作为激励高频脉冲在此理解为所有用于操纵核自旋的翻转角的脉冲，而不管是严格意义上的实际的激励脉冲还是重聚焦脉冲和/或反转脉冲等。
在此，测试高频脉冲例如可以精确相应于一个或多个高频脉冲，所述高频脉冲在后面的磁共振测量期间在更长的高频脉冲序列内部被发送。“相应于”在该意义上又意味着，基本上产生相同的场分布，但是发送功率更小。
这样的测试高频脉冲(其除了向下缩放的振幅之外按照与后面的实际激励高频脉冲相同的方式构造并且由此在以下也可以称为“小信号”)例如可以通过如下来产生，即，高频发送装置按照与在后面的磁共振测量情况下相同方式首先数字地构造脉冲或脉冲序列， 其然后被进一步放大并且以通常方式被发送，但是其中确保，发送装置的功率放大器例如仅以大约-60至20dBm的发送功率工作。
实际的磁共振测量然后例如可以直接在该“小信号测试测量”之后进行。因为测试测量仅需少数几个毫秒，所以其在整个测量时间中几乎不占比重。测量可以精确地对于相同的条件，优选患者在测量空间中并且精确地在与对于后面的磁共振测量相同的位置定位的局部线圈条件下进行，从而患者和局部线圈相对于发送天线装置，例如发送的全身线圈，与实际的检查情况下位于相同的位置。在此可以单独地对于每个特殊磁共振测量事先进行这样的测试阶段。如果在检查期间要利用多个磁共振测量发送的高频脉冲序列区别不太大，必要时也足够的是，在整个检查之前进行共同的测试阶段并且然后基于在此确定的高频场值来控制所有其他后面的磁共振测量。特别是利用按照本发明的方法也可以动态地在每个测量之前确定“mean (B/)”，就像其实际上在局部线圈上在后面的测量情况下产生的那样。以这种方式可以在如借助TX阵列可以产生的任意发送场中实现患者安全的运行，而不必实现例如太保守的边界值，所述边界值可能导致更差的图像质量或者在个别情况下导致改变不能执行确定的测量。脉冲序列在磁共振测量情况下由此可以这样来构造，使得其总是完全利用硬件特征。特别是还可以在新的设备中采用通常的已经存在的局 部线圈并且由此降低极高的成本和开发费用。
按照本发明的用于控制具有多个独立的高频发送通道和局部线圈装置的磁共振系统的控制装置一方面必须构造为，其为了基于预先给出的控制序列执行期望的磁共振测量通过不同的高频发送通道发送具有多个并行的单独的高频脉冲的激励脉冲(多通道脉冲)或者发动这样的多通道脉冲的发送。按照本发明的控制装置此外还需要按照本发明的测试单元。其具有测试信号发送接口，该测试信号发送接口在磁共振测量之前的测试阶段中发动通过不同的高频发送通道发送具有多个并行的单独的高频脉冲的测试高频脉冲，其中该测试高频脉冲在发送功率更小的情况下产生与在后面的磁共振测量期间要发送的激励高频脉冲相同的BI场分布。此外测试单元具有测试值测量接口，其在测试阶段中发动在局部线圈装置的至少一个范围中通过该测试高频脉冲所产生的高频场的测量并且例如然后还接收测试值。此外测试单元还具有分析单元，其基于测量的高频场确定在后面的磁共振测量期间在局部线圈装置上预计的高频场值，和控制单元，其例如通过发送或给出相应的控制值或在线控制在磁共振测量期间来启动，在后面的磁共振测量期间在考虑该高频场值的情况下进行磁共振系统的控制。
按照本发明的磁共振系统或这样的磁共振设备除了用来以通常方式在患者测量空间中激励基本磁场的基本场磁系统之外必须具有上面提到的具有多个独立的高频发送通道的发送天线系统以及包括了多个梯度线圈的梯度系统和局部线圈装置。此外还需要前面描述的按照本发明的控制装置。
特别地，测试单元在此还可以按照在具有相应的存储可能性的合适的可编程控制装置上的软件的形式来实现。高频发送装置、梯度系统接口和高频接收装置也可以至少部分地以软件单元的形式实现，其中这些组件的其他单元仍是纯硬件单元，例如高频放大器、 高频发送装置、梯度系统接口的梯度脉冲产生装置和/或高频接收装置的模数转换器等。
特别是测试单元的尽可能按照软件的实现，具有如下优点，S卩，也可以以简单方式通过软件更新来装备已经存在的磁共振设备控制装置，以便以按照本发明的方式工作。就此而言本发明要解决的技术问题还通过一种计算机程序产品解决，其例如存储在便携式存储器中和/或通过用于传输的网络提供并且可直接加载到可编程磁共振设备控制装置的存储器中，具有程序片段，用于当程序在控制装置中运行时执行按照本发明的方法的所有步骤。
独立权利要求以及后面的描述分别包含本发明的特别具有优势的构造和扩展。在此特别是一种权利要求类别的权利要求可以类似于另一种权利要求类别的从属权利要求来扩展。此外在本发明的范围内还可以将不同实施例和权利要求的特征组合为一个新的实施例。
为了特别地能够特别好评估局部线圈的条件，优选利用一些，即一个或多个在局部线圈装置本身上布置的或在局部线圈装置中集成的天线元件来测量通过测试高频脉冲所产生的高频场。为此存在不同的变形。
在一种特别优选的变形中，直接利用局部线圈装置的一些磁共振天线元件来测量通过测试高频脉冲所产生的高频场。也就是说，将局部线圈在发送测试高频脉冲期间有意识地接通到接收并且与发送后面的激励高频脉冲(或激励高频脉冲序列)的时刻相反不失谐，如在高的发送振幅的情况下为了硬件和患者安全性所需的。在此接收的信号振幅，即， 在磁共振天线元件中感应的电压，然后提供了关于在各自的局部线圈上，精确来说在局部线圈中的各自的磁共振天线元件的位置处呈现的BI场的信息。在此仅需要，利用缩放系数 K缩放测试的电压信号U，以便按照下式获得实际上呈现的BI场
Bl=K · U (I)
本发明的该变形具有如下优点，即，本方法可以利用任意的通常局部线圈来进行。
在一种替换的变形中，可以利用多个校准的测试天线元件(接收探测头)来测量通过测试高频脉冲所产生的高频场。该测试天线元件不必共振地调整到磁共振频率。利用这样的测试天线元件接收的电压信号的换算可以类似于等式(I)进行，其中共振偏差简单地在匹配的校准系数K中被一起考虑。这样的位于拉莫尔频率共振之外的测试天线元件的优点在于，原则上由此在后面的测量期间也可以获得附加的信号并且可以对于在线监视在发送的情况下利用，以便产生附加冗余的安全性。
通过测试各个高频脉冲例如可以利用上面描述的等式(I)确定在脉冲期间出现的局部最大高频场振幅。该振幅可以容易地在本发明的意义上换算为后面在实际的脉冲序列情况下预计的局部最大高频振幅中作为高频场值，只要后面的功率和在测试高频脉冲期间呈现的发送功率已知的话。同样可以与其他序列参数，如重复时间、脉冲持续时间、脉冲形状等一起，确定在完整的测量期间的最大预计的高频场振幅，或对于脉冲序列或完整的测量的局部预计的时间上均方高频场振幅，即，期望的mean /)。
只要已知局部线圈的结构数据，则然后也可以确定通过在局部线圈装置上和/或中的高频场预计的温度值。附加地或替换地，还可以估计通过在局部线圈装置上和/或中的高频场预计的最大电压值，例如在局部线圈的各个组件上的最大感应的电压，以便由此也避免组件上允许的高的电压并且保护其免于飞弧。
优选地，在考虑高频场值的条件下也可以进行通过发送场引起的检查对象的物理的高频负担值、特别是SAR值的计算。除了通过发送功率使得局部线圈本身发热之外由于由发送场在患者中所感应的涡流使得患者发热，这导致物理的高频负担或附加的热负担。 上面已经提到的特异性吸收率(SAR)在此在患者中例如按照W/kg说明全局的或局部的变得自由的热功率。不同的规则(标准)规定了在不同身体区域中的允许的SAR的边界值。实际上向患者施加的SAR值的精确计算要求实际上存在的场的精确知识。因为这不仅通过发送天线，而且还通过患者或在患者中感应的涡流定义，所以按照本发明的方法优选也可以用于获得关于预计的必要时还有实际的物理高频发送负担的、特别是期望的SAR值的可靠的或精确的值。在此，还可以确定并且监视多个不同的SAR值，例如不同的局部和全局值。
在此优选地，在测试阶段中发送包括了多个测试高频脉冲的测试脉冲序列，所述测试脉冲序列相应于在后面的磁共振测量中要发送的脉冲序列的至少一个片段，即，除了功率缩放之外与其基本上一致。换言之，特别是当对于后面的测量的脉冲序列关于其传播时间来说具有不同的高频脉冲时可以将整个序列或序列的部分在其运行之前首先按照小的信号来模拟。这一点同样可以非常快地进行，因为涉及的是没有弛豫时间或梯度接通时间的纯的高频技术的测量。这样的广泛的测量由此也需要不超过少数几个毫秒。
高频场值，例如预计的局部最大高频场振幅或预计的均方高频振幅，以及必要时从中确定的预计的电压值和/或温度值也可以分别与边界值比较并且根据比较结果然后可以限制后面的磁共振测量。这样的边界值例如可以存储在磁共振系统的控制器中的线圈文件，即，在与局部线圈对应的文件中，或者也可以存储在在线圈本身中安装的存储器中。 后面的磁共振测量的限制例如可以通过降低脉冲和/或也可以通过阻止特定的脉冲序列的发送来进行。这一点是可以的，例如通过匹配各个序列参数或也可以通过向操作者输出相应的信息，所述操作者然后阻止脉冲序列的发送或改变脉冲序列。
特别是可以根据高频场值和/或电压值和/或温度值以及必要时的边界值确定或修改对于后面的磁共振测量的脉冲序列。也就是说，在发送之前离线地合适地改变脉冲序列或在计算和优化脉冲序列时直接使用所述值。在此还可以，根据mean (B12)的测量或其他值导出在后面的脉冲计算中被使用的信息，以便在计算PTX脉冲的情况下就这样来构造所述PTX脉冲，使得不超过局部线圈的边界值并且同时接近局部线圈的边界工作，而不需实现不必要的高的安全性系数。
为了对于确定的局部线圈获得对于在获得的信号和实际施加的BI场之间的正确的换算系数，优选在测试阶段之前在校准阶段中通过发送具有已知的高频场分布以及对于天线元件的已知的功率的校准高频脉冲分别确定校准值，所述校准值然后在后面可以用于校准信号。该校准测量不必在每个磁共振测量之前进行。其例如原则上也可以在磁共振系统上在使用模体等的条件下在首次使用局部线圈之前进行。在此也不必利用患者进行测量。关键的仅在于，局部线圈的每个位置上的高频场在足够精确确定校准值的程度上是已知的。由此优选在这样的校准阶段中发送尽可能均匀的场。
以下借助附图结合实施例再次详细解释本发明。其中，
图1示出按照现有技术的局部线圈的磁共振天线元件的实施例的示意图，
图2示出按照本发明的方法的可能流程的流程图，
图3示出按照本发明的磁共振系统的实施例的简化图，
图4示出具有用于执行按照本发明的方法的附加的测试天线元件的按照图1的局部线圈的磁共振天线元件的实施例的示意图，具体实施方式
图1所示的常规局部线圈的磁共振天线元件50在开头已经解释了。这样的常规局部线圈在本发明的范围内优选容易使用。但是在此要指出，在本发明的范围内还可以采用另外构造的局部线圈。
图2示出了可以如何进行按照本发明的方法的流程图。该方法在此划分为三个阶段校准阶段KP、测试阶段TP和实际的磁共振测量MR。校准阶段KP必要时对于每个局部线圈仅必须进行唯一一次，以获得校准数据。测试阶段TP优选“在线地”在各个磁共振测量MR的每个之前进行，以动态地在每个测量之前确定mean (B12)场。但是原则上还可以在测试阶段TP之后直接依次进行类似种类的多个磁共振测量MR，而无需分别对于各个磁共振测量MR的每个又进行新的测试阶段TP。同样还可以，在测试阶段TP内部测试不同的部分磁共振测量，然后存储相应的数据并且在后面的实际测试中使用分别与各个部分测量对应的数据。为简单起见在图2中示出了这样的流程，在该流程中直接在 对于该磁共振测量 MR的各个测试阶段中的一个之后进行磁共振测量MR。
在图2中该方法首先在步骤I中开始，在该步骤中辐射具有已知功率的均匀高频场。该信号被称为校准信号KS。在步骤II中同时从天线元件接收该校准信号KS，所述天线元件在后面用于小信号、即测试信号TS的测量。在此如上所述优选是用于接收来自于患者身体的磁共振信号的局部线圈本身的磁共振天线元件。但是原则上也可以是测试天线元件。
然后，可以基于关于发送的已知的校准信号KS的信息使用在该步骤II中由各个天线元件接收的电压信号U，以便按照等式(I)确定校准数据K，即，在接收的感应的电压信号和发送的高频振幅之间的换算系数。该校准数据K，即，校准系数K，然后可以在步骤IV 中在对于线圈的存储器中例如存储在线圈文件CF中。由此校准阶段KP结束。
然后在后面任意的时刻可以使用校准数据K，以便在磁共振测量MR之前进行测试阶段TP。该测试阶段TP在步骤V中通过发送测试信号TS，或优选通过发送相同的完整的测试信号序列来开始，该测试信号序列除了降低的功率之外优选与后面的在随后的磁共振测量MR期间发送的高频脉冲序列HFS相同构造。
该测试信号TS然后同时在步骤VI中利用安排的天线元件，例如局部线圈本身的磁共振天线元件或利用在局部线圈中或上布置的合适的测试天线元件来测量，其中在天线元件中感应的电压U在步骤VII中借助例如又是从线圈文件CF中读出的校准值K换算，以便这样确定BI场的当前振幅。在此也可以将接收的值利用功率系数向上缩放，以便降低相对于实际上在后面要发送的高频信号HFS降低测试信号TS。也就是说，如果发送的测试信号TS的功率仅相当于后面要发送的高频信号HFS的功率的10%，则必须进行以系数10的相上缩放。基于序列参数SP，诸如从测试信号序列中已知并且在后面在发送实际的脉冲序列期间在磁共振测量MR期间需要的重复时间、脉冲长度、脉冲形状等，还可以确定其他高频场值HFW诸如均方高频场振幅(mean (B12))，其代表了关于发送时间由天线接收的高频功率。
在步骤VIII中然后可以将确定的高频场值HFW与比较值，即最大高频场值HFWmax 进行比较。该最大允许值HFWmax例如可以在步骤IX中从存储器中读出，在该存储器中存储了对于线圈的相应边界值。在此例如又可以是线圈文件。替换地这些值也可以存储在局部线圈本身的存储器中。
替换地或附加地，高频场值HFW还可以被换算为在局部线圈是表面中或上预计的温度值Te，或者确定最大预计的感应电压UE。同样进行预计的物理高频负担值Se的，例如 SAR值Se的确定。这些值TE、UE、Se也可以例如与前面从存储器中读出的最大值仏 、Tmax, Sfflax比较，以便检查，通过规划的脉冲序列是否超过这些允许的边界值Umax、Tmax、Smax。
根据该边界值检查在步骤VIII中然后可以产生合适的控制值SW，以便例如提示操作者，利用呈现的期望的高频脉冲序列会超过边界值，和/或优选直接使用控制值SW，以便影响对计算和/或后面的脉冲序列的发送。
这一点例如可以在后面的磁共振测量MR中然后在步骤X中进行，在该步骤中按照安排的顺序发送期望的高频脉冲序列，即，多个期望的高频信号或激励高频脉冲HFS。基于控制值SW在此可以进行对磁共振系统的任意合适的位置的介入，例如，通过在太高的脉冲功率的情况下将功率放大器扼流或者直接影响脉冲产生。基于发送的高频脉冲HFS然后在步骤XI中获取原始数据RD，所述原始数据在步骤XII中重建为图像数据。
如何通过发送高 频脉冲序列和合适的梯度脉冲序列进行这样的磁共振测量以及详细进行原始数据RD的获取，与用于从原始数据重建图像的不同可能性一样是专业人员公知的。由此在此不需详细解释。在按照本发明的方法的范围内可以使用所有已知的磁共振拍摄方法。它们区别仅在于，在此如前面描述的例如那样通过合适的控制值SW可以影响激励高频脉冲HFS的发送和/或激励，以确保可靠地遵守确定的边界值，特别是在局部线圈上的确定的最大温度值Tmax和/或在局部线圈上的电子组件上的确定的最大允许电压值。
图3粗略示意性示出了按照本发明的磁共振系统I。
其一方面包括本身的磁共振扫描仪单元2,检查对象或患者或受试者(未示出)在检查期间在磁共振测量室4或患者隧道4中在患者卧榻(未示出)上置于该磁共振扫描仪单元中。在该磁共振扫描仪单元4中存在多个组件。这些组件一方面包括基本场产生单元， 其用于在患者隧道4内部呈现尽可能均匀的基本磁场。此外磁共振扫描仪单元2包含所谓的梯度线圈，可以用来在患者隧道4内部按照定义的方式施加磁场梯度，以及全身线圈3， 经过该全身线圈可以将高频场发送到患者隧道4中。全身天线3包括多个分开的互相独立可控的高频发送通道S1,…，SN。
除了已经提到的组件，其中为清楚起见在图3中仅示意性示出了全身天线3，磁共振扫描仪单元2通常还包括多个其他组件，例如用于改善基本磁场的均匀性的匀场系统、 用于一般的监视任务的监视系统等。
扫描仪单元2由控制装置10控制，其中图1同样仅示出对于解释本发明来说主要的组件。原则上这样的磁共振系统I和所属的控制装置10是专业人员公知的并且由此不需要详细解释。
图3中示出的控制装置10的大部分按照软件模块的形式在控制装置10的外壳内部的一个或多个处理器上实现。原则上这样的控制装置也可以由多个空间上分布地布置的并且按照合适的方式互相联网的组件或模块组成。
控制装置10在此具有不同的接口，例如终端接口 17，控制装置10利用该终端接口与对于操作者的终端30相连。该终端30以通常方式具有用户接口，例如键盘31和显示器 32以及必要时的指示设备(鼠标等，未示出)，从而向用户提供图形用户界面。
其他主要接口是高频发送装置13 (HF发送装置)，其在此代表了磁共振系统I的完整的高频发送支路，和接收装置14。
通过HF发送装置13例如控制在扫描仪单元2中的全身线圈3或产生合适的高频脉冲序列，以便按照期望的方式激励核自旋。为此HF发送装置13具有一个或多个数字的脉冲产生单元和合适的数字/模拟转换器，用于首先产生对于脉冲形状的数字信号，以及混频器、高频放大器等，以便基于数字信号最后对于每个高频发送通道S1,…，Sn (图3中仅限制性地通过一条导线示出)产生合适的强度、形状和频率的高频信号，以便总共如上所述产生多通道脉冲(pTX脉冲)或这样的脉冲的序列。
作为另一个接口，控制装置10具有用于扫描仪单元2的其他组件的控制接口 12， 通过该接口控制例如上面提到的梯度线圈等。在此还可以是多个接口，所述接口仅为了简单起见在图3中综合为一个接口块。控制接口 12和高频发送接口 13由测量控制单元11 控制，其按照精确地在测量协议中规定的控制序列AS负责发送对于确定的磁共振测量所需的梯度脉冲和高频脉冲序列。测量协议例如可以存储在存储器16中和/或由用户通过终端30预先给出或改变。
HF接收装置14在此与具有多个磁共振天线元件50的局部线圈装置5相连。这样的局部线圈装置5例如可以由多个单局部线圈组成，所述单局部线圈分别包括多个磁共振天线元件50并且布置在在患者通道4中定位的患者或受试者上。
为了与单个磁共振天线元件50连接，HF接收装置14具有多个接收通道(图3中未单独示出)，优选对于每个磁共振天线元件5分别一个接收通道。这些接收通道可以按照通常方式构造，例如(如果磁共振信号模拟地由局部线圈I向HF接收装置14发送的话)具有不同的解调器，以便从磁共振信号中按照频率地过滤出期望的信息，以及模拟/数字转换器，用于最后数字化原始数据。替换地，在新的局部线圈的情况下，对于每个MR天线元件 50的模拟/数字转换器也可以已经布置在局部线圈本身中。
由HF接收装置14的各个接收通道接收的磁共振信号或原始数据RD然后被传输到图像重建单元15，其从数字化的原始数据中按照通常的方式重建磁共振图像。重建的图像然后例如可以通过终端接口 17输出到终端30的显示器32或存储在存储器16中。替换地，控制装置30还可以具有至网络等的接口(未示出)，从而原始数据或图像数据可以存储在外部的大容量存储器上或者图像和原始数据可以被传输到其他计算机，特别是用于考察所述图像的诊断站、打印机等。HF接收装置14同样由测量控制单元11控制，从而原始数据 RD与为此所需的用于位置编码的梯度脉冲的接通同步地被读出。以这种方式还可以确保， 磁共振天线元件50在发送激励高频脉冲HFS期间在磁共振测量MR期间被失谐。这一点可以通过在HF接收装置14中的切换单元来进行，因为局部线圈装置5与HF接收装置14在此经过电缆相连，该电缆也可以用于将相应的控制信号传输到局部线圈装置5。
按照本发明，控制装置10还具有测试单元20。该测试单元20 —方面包括测试信号发送接口 21。该接口在测试阶段中如前面根据图2所述的那样发动测试信号或测试高频脉冲TS的发送，方法是将相应的控制信号传输到测量控制单元11。测量控制单元然后负责由HF发送装置13发送具有降低的功率的相应的测试高频脉冲TS。测试单元20还具有测试值测量接口 22。其在测试阶段中负责测量在局部线圈装置5的至少一个区域中通过测试高频脉冲TS产生的高频场。这一点例如可以通过如下进行，即，由测试值测量接口 22将控制命令发送到HF接收装置14中的切换单元，从而与测试高频脉冲TS的发送并行地，局部线圈装置5的各个磁共振天线元件50不失谐，而是切换为接收。此外在此确定的感应电压通过测试值测量接口 22作为测量值接收。该测量值然后被传输到分析单元23，其基于测量的高频场或电压值，如前面根据图2解释的，确定高频值HFW和必要时还有相应的预计的温度值Te和/或电压值UE，它们然后可以与合适的边界值比较。
比较的结果然后可以传输到控制单元24，该控制单元例如通过发送和传输合适的控制值SW在在线控制的范围内例如与测量控制单元11通信，以便相应地监视在后面的磁共振测量MR期间激励高频脉冲HFS的发送。通过接口 25，测试单元20例如与终端接口 17 相连，从而操作者也可以直接地由终端30发动这样的测试阶段TP。控制单元24可以将可能的控制或监控值通过该接口 25和终端接口 17传输到终端30或其他计算机，所述计算机例如具有控制器序列确定单元33，在该控制器序列确定单元中离线地，即，在测量之前，确定对于后面的磁共振测量的合适优化的控制序列。然后可以由该控制器序列确定单元33 就在对于控制序列AS的脉冲计算时，考虑由测试单元20确定的用来确保遵守在局部线圈装置5上的边界值的控制值或监控值。
优选地，测试单元 20还可以用于在校准阶段KP中发送校准高频脉冲KS。校准值 K的计算然后可以在分析单元23中进行。具有其不同组件和接口的测试单元20例如可以按照软件形式在控制装置10的合适的处理器上实现。但是还可以，这样的测试单元20按照硬件组件的形式例如通过FPGA等构造。
图4示出了对于在局部线圈中的磁共振天线元件50的变形，该磁共振天线元件附加地构造为具有按照小的导体环形式的测试天线元件60，其通过导线61与线圈插头58相连。借助这样的测试天线元件，如上所述，还可以进行局部线圈现场呈现的高频场的测量， 以便进行按照本发明的方法。附加地这样的测试天线元件还可以用于在线地在后面的测量期间局部地控制高频场值并且这样获得附加的安全性，使得不超过边界值。
为了利用磁共振天线元件实现在测试高频脉冲的当前发送处当前的发送场而没有对发送场本身的反作用，可以使用前置放大器，其这样耦合到磁共振天线元件，使得其输入阻抗尽可能强地抑制磁共振天线元件中的电流。该技术也称为前置放大器退耦(preamp decoupling)。在此分别这样切换前置放大器的输入阻抗，使得其在连接到局部线圈的磁共振天线元件时产生在天线导体层面中的高欧姆点。由此在该天线中的电流尽可能被抑制， 从而外部场虽然在前置放大器上的电压但是在天线中仅感应非常小的电流。天线元件本身由此由于发送场的感应而产生具有非常小的场强的场并且由此对发送场的失真不提供份额。
最后再次指出，在上面描述的构造中仅涉及实施例并且原理可以由专业人员在宽的范围内修改，而不脱离本发明的由权利要求规定的范围。特别要明确指出，本方法和装置的上述变形，特别是在局部线圈中或上的磁共振天线元件和测试天线元件的构造，也可以按照任意组合互相采用。在上述实施例中假定，高频场总是由磁共振系统的全身线圈发送。 但是原则上还可以通过局部线圈产生用于激励核自旋的发送场。在这种情况下当然还可以，利用按照本发明的方法确定该高频场对例如刚才没有发送的其他局部线圈的作用。为完整期间要指出，不定冠词“一个”的使用不排除涉及的特征也可以是多重存在。投影概念 “单元”也不排除，其由多个必要时也可以在空间上分布的组件组成。
附图标记列表
I磁共振系统
2磁共振扫描仪单元
3全身天线
4磁共振测量室患者隧道
5局部线圈装置
10控制装置
11测量控制单元
12控制接口
13高频发送装置
14接收装置
15 图像重建单元
16存储器
17终端接口
20测试单元
21测试信号发送接口
22测试值测量接口
23分析单元
24控制单元
25 接口
30 终端
31 键盘
32显示器
33控制器序列确定单元
50磁共振天线元件
51导体环
52缩短电容器
53失谐电路
54 电感
55高频开关/PIN 二极管
56滤波器电感
57滤波器电容
58线圈插头
60测试天线元件
61 导线
KP校准阶段
TP测试阶段
MR磁共振测量
KS校准信号
TS测试信号/测试高频脉冲
U电压信号
K校准数据/换算系数
CF线圈文件
HFS激励高频脉冲
SP序列参数
HFW高频场值
HFffmax边界值/最大的高频场值
Te预计的温度值
Ue预计的感应电压
Se预计的物理高频负担值/SAR值
Umax边界值/最大值
Tmax边界值/最大值
Sniax边界值/最大值
SW控制值
RD原始数据
AS控制序列
S1,…，Sn 高频发送通道
权利要求
1.一种用于控制磁共振系统(I)的方法，该磁共振系统具有发送天线装置(3)，该发送天线装置包括多个独立的高频发送通道(S1,…，SN)，并且该磁共振系统具有布置在磁共振系统(I)中的局部线圈装置(5)，其中， -在磁共振測量(MR)之前在测试阶段(TP)中利用发送天线装置(3)将具有多个并行的単独的高频脉冲的测试高频脉冲(TS)经过不同的高频发送通道(S1，…，Sn)发送，所述测试高频脉冲在发送功率更小的情况下产生基本上与在后面的磁共振測量(MR)中要发送的激励高频脉冲(HFS)相同的场分布， -在局部线圈装置(5)的至少ー个范围中測量通过该测试高频脉冲(TS)产生的高频场， -基于测量的高频场来确定在后面的磁共振測量(MR)期间在局部线圈装置(5)上预计的高频场值(HFW)，和 -在后面的磁共振測量(MR)期间在考虑该高频场值(HFW)的条件下进行磁共振系统(I)的控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用多个在局部线圈装置(5)处布置的和/或在局部线圈装置(5)中集成的天线元件(50，60)来測量通过所述测试高频脉冲(TS)所广生的闻频场。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用局部线圈装置(5)的多个磁共振天线元件(50)来測量通过所述测试高频脉冲(TS)所产生的高频场。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，利用多个测试天线元件(60)来測量通过所述测试高频脉冲(TS)所产生的高频场。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，作为高频场值(HFW)，确定局部高频场振幅。
6.根据上述权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，作为高频场值(HFW)，确定均方闻频振幅。
7.根据上述权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，确定通过在局部线圈装置(3)处和/或中的高频场预计的温度值(Te)和/或预计的电压值(UE)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，基于所述高频场值(HFW)计算通过发送场引起的预计的检查对象的物理高频负担值(SE)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在测试阶段(TP)中发送包括多个测试高频脉冲(TS)的测试脉冲序列，其相应于在后面的磁共振測量(MR)中要发送的脉冲序列的至少ー个片段。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在干，将所述高频场值(HFW)和/或温度值(Te)和/或电压值(Ue)和/或物理高频负担值(Se)与边界值(HFWmax，Tmax, Umax’ Smax)比较并且根据比较结果来限制后面的磁共振測量(MR)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述高频场值(HFW)和/或电压值(Ue)和/或温度值(Te)和/或物理高频负担值(Se)以及必要时的边界值(HFffmax, Tmax, Umax’ Smax)确定并修改对于后面的磁共振測量(MR)的脉冲序列。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，在测试阶段(TP)之前在校准阶段(KP)中通过发送具有对于天线元件(50，60)的已知高频场分布的校准高频脉冲(KS)确定校准值(K)。
13.ー种用于控制具有多个独立的高频发送通道(S1,…，Sn)和局部线圈装置(5)的磁共振系统(I)的控制装置(10)， 其中，所述控制装置(10)构造为，为了基于预先给出的控制序列(AS)执行期望的磁共振測量(MR)通过不同的高频发送通道(S1,…，Sn)发送具有多个并行的単独的高频脉冲的激励脉冲(MRS)， 并且其中，所述控制装置(10)具有测试单元(20)，其具有 -测试信号发送接ロ(21)，该测试信号发送接ロ在磁共振測量(MR)之前的测试阶段(TP)中发动通过不同的高频发送通道(S1,…，Sn)发送具有多个并行的単独的高频脉冲的测试高频脉冲(TS)，其中该测试高频脉冲在发送功率更小的情况下产生与在后面的磁共振測量(MR)期间要发送的激励高频脉冲(MRS)相同的场分布， -测试值測量接ロ(22)，其在测试阶段(TP)中发动在局部线圈装置(5)的至少ー个范围中通过该测试高频脉冲(TS)产生的高频场的測量， -分析単元(23)，其基于测量的高频场确定在后面的磁共振測量(MR)期间在局部线圈装置(5)上预计的高频场值(HFW)，和 -控制单元(24)，其促使，在后面的磁共振測量(MR)期间在考虑该高频场值(HFW)的情况下进行磁共振系统(I)的控制。
14.ー种磁共振系统(1)，具有多个独立的高频发送通道(S1，…，SN)、具有基本磁系统、梯度系统、带有多个独立的高频发送通道的发送天线装置、局部线圈装置(5)和根据权利要求13所述的控制装置(10)。
15.一种计算机程序产品，其能够被直接加载到磁共振系统(I)的控制装置(10)的存储器中，具有程序片段，用于当程序在控制装置(10)中运行时执行按照权利要求1至12中任一项所述的方法的所有步骤。
全文摘要
本发明描述了一种用于控制磁共振系统(1)的方法，在该方法中在磁共振测量(MR)之前在测试阶段(TP)中利用发送天线装置(3)将具有多个并行的单独的高频脉冲的测试高频脉冲(TS)经过不同的高频发送通道(S1，…,SN)发送，所述测试高频脉冲在发送功率更小的情况下产生基本上与在后面的磁共振测量(MR)中要发送的激励高频脉冲(HFS)相同的场分布。在此在局部线圈装置(5)的至少一个范围中测量通过该测试高频脉冲(TS)产生的高频场并且基于测量的高频场来确定在后面的磁共振测量(MR)期间在局部线圈装置(5)上预计的高频场值(HFW)。在后面的磁共振测量(MR)期间在考虑该高频场值(HFW)的条件下进行磁共振系统(1)的控制。此外还描述了一种用于控制磁共振系统(1)的相应的控制装置(10)以及一种具有这样的控制装置(10)的磁共振系统(1)。
文档编号A61B5/055GK103027679SQ20121035975
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月25日 优先权日2011年10月4日
发明者S.比博, H.格雷姆, J.尼斯特勒, T.斯佩克纳 申请人:西门子公司