VARIATION EINES MRT - SEQUENZ PARAMETERS ZUR MINIMIERUNG DER VARIANZ EINES MESSWERTS

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Steuersequenz- Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung einer Magnetresonanzsystem-Steuerbefehlsfolge zur Akquisition von Magnetresonanz- Rohdaten für eine Magnetresonanz-Messsequenz, welche eine

Mehrzahl von Einzelmessungen umfasst, um die Einzelmessungen später hinsichtlich eines Auswertungsparameters auszuwerten und die dabei aus den Einzelmessungen erhaltenen Gesamtaus- wertungsergebnis zu einem Gesamtauswertungsergebnis der Mes- sung zu kombinieren. Die Erfindung betrifft weiterhin ein

Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzsystems unter Nutzung einer solchen Steuerbefehlsfolge sowie ein Magnetresonanzsystem mit einer entsprechenden Steuersequenz- Ermittlungseinrichtung .

In einem Magnetresonanzsystem wird üblicherweise der zu untersuchende Körper mit Hilfe eines Grundmagnetfeldsystems ei ^¬ nem relativ hohen Grundmagnetfeld, beispielsweise von 3 oder 7 Tesla, ausgesetzt. Zusätzlich wird mit Hilfe eines Gradien- tensystems ein Magnetfeldgradient angelegt. Über ein Hochfrequenz-Sendesystem werden dann mittels geeigneter Antenneneinrichtungen hochfrequente Anregungssignale (HF-Signale) ausge ^¬ sendet, was dazu führen soll, dass die Kernspins bestimmter, durch dieses Hochfrequenzfeld resonant angeregter Atome um einen definierten Flipwinkel gegenüber den Magnetfeldlinien des Grundmagnetfelds verkippt werden. Diese Hochfrequenzanre ^¬ gung bzw. die resultierende Flipwinkelverteilung wird im Folgenden auch als Kernmagnetisierung oder kurz „Magnetisierung" bezeichnet. Bei der Relaxation der Kernspins werden Hochfre- quenzsignale, so genannte Magnetresonanzsignale, abgestrahlt, die mittels geeigneter Empfangsantennen empfangen und dann weiterverarbeitet werden. Aus den so akquirierten Rohdaten können schließlich die gewünschten Bilddaten rekonstruiert werden. Die Aussendung der Hochfrequenzsignale zur Kernspin- Magnetisierung erfolgt meist mittels einer sogenannten „Ganz ^¬ körperspule" oder „Bodycoil" . Um eine bestimmte Magnetresonanzmessung durchzuführen, wird üblicherweise vorab eine Steuerbefehlsfolge generiert, welche die einzelnen auszusendenden HF-Pulse und dazu koordiniert auszusendende Gradienten-Pulse umfasst. Diese Steuerbefehlsfolge wird, eventuell mit weiteren Steuervorgaben, in einem sogenannten Messprotokoll definiert, welches vorab erstellt wird und für eine bestimmte Messung beispielsweise aus einem Speicher abgerufen und gegebenenfalls vom Bediener vor Ort verändert werden kann. Während der Messung erfolgt dann die Steuerung des Magnetresonanzsystems vollautomatisch auf Basis dieses Messprotokolls, wobei die Steuereinrichtung des Magnetresonanzsystems die Befehle aus dem Messprotokoll ausliest und abarbeitet.

Magnetresonanzuntersuchungen umfassen in den meisten Fällen eine Sequenz von mehreren zusammenhängenden Einzelmessungen. So werden üblicherweise in einer Mehrschichtmessung (einer sogenannten „Multi-Slice-Messung") mehrere parallele äquidis- tante Schichten eines Untersuchungsobjekts aufgenommen, um so möglichst das ganze Volumen eines interessierenden Bereichs des Untersuchungsobjekts zu erfassen. Für viele Untersuchungen bzw. diagnostische Fragestellungen werden zudem die Einzelmessungen, wie eingangs erwähnt, später hinsichtlich eines bestimmten Auswertungsparameters ausgewertet und die dabei aus den Einzelmessungen erhaltenen Auswertungsergebnisse zu einem Gesamtauswertungsergebnis kombiniert. Ein typisches

Beispiel hierfür ist die Ermittlung eines Volumens eines be ^¬ stimmten Organs oder Teils eines Organs, beispielsweise das Volumen einer Herzkammer. Hierzu wird jeweils - als Auswertungsergebnis der Einzelmessungen - in den aufgenommenen Schichten die Querschnittsfläche des Untersuchungsobjekts, z. B. der Herzkammer, ermittelt und die Querschnittsfläche jeweils mit einer Schichtdicke bzw. dem Schichtabstand multipliziert. Die damit erhalten Volumenschichten werden dann aufsummiert, um das Gesamtvolumen - als Gesamtauswertungser- gebnis - zu erhalten. Ein anderes Beispiel ist die Erstellung einer Anreicherungskurve, für die mit einem bestimmten zeitlichen Abstand mehrere Einzelmessungen durchgeführt werden, um die Anreicherung bzw. Abreicherung eines Kontrastmittels in einem bestimmten interessierenden Gewebebereich zu beobachten. Da das Gesamtauswertungsergebnis von den Auswertungsergebnissen einer Vielzahl von Einzelmessungen abhängt, welche alle unvermeidbare Messfehler aufweisen, ist das Ge- Samtauswertungsergebnis oft mit einer nicht unerheblichen Un ^¬ sicherheit behaftet.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein geeignetes Verfahren sowie eine entsprechende Steuersequenz- Ermittlungseinrichtung zur Ermittlung von Magnetresonanzsystem-Steuerbefehlsfolgen für eine Magnetresonanz-Messsequenz zu schaffen, welche es auf einfache Weise ermöglichen, die Aussagekraft eines Gesamtauswertungsergebnisses , welches aus der Vielzahl von Einzelmessungen der Magnetresonanz- Messsequenz gebildet wird, zu verbessern.

Diese Aufgabe wird zum einen durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und zum anderen durch eine Steuersequenz- Ermittlungseinrichtung nach Patentanspruch 12 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Steuerbefehlsfolge so aufgebaut, dass zwischen verschiedenen Einzelmessun ^¬ gen zumindest ein Sequenzsteuerparameter derart variiert wird, dass die Varianz eines Messfehlers bezüglich des Ge- Samtauswertungsergebnisses minimiert wird. Unter einem „Aufbau" einer Steuerbefehlsfolge ist dabei zu verstehen, dass eine Reihe von Steuerbefehlen generiert wird, welche genau vorgeben, in welcher Abfolge welche Hochfrequenzpulse sowie dazu zeitlich koordinierte Gradientenpulse auszusenden und wann Magnetresonanzsignale auszulesen sind, um so bestimmte Bereiche des Volumens des Untersuchungsobjekts gezielt anzuregen und die dadurch gewonnenen Informationen auszulesen. Unter dem Begriff „Sequenzsteuerparameter" sind hierbei solche Messparameter verstanden, welche üblicherweise zur Defi ^¬ nition bzw. Charakterisierung der Magnetresonanz-Messsequenz als solche dienen, d. h. solche Parameter, die z. B. die ge- naue Abfolge der Einzelmessungen relativ zueinander und/oder ihre Beiträge zur Gesamtmesssequenz vorgeben. Typische Bei ^¬ spiele hierfür sind bei einer Mehrschichtmessung ein Schichtabstand oder eine Schichtdicke oder ein konstant vorgegebener Messzeitabstand zwischen aufeinander folgenden Messungen. Weitere typische Beispiele für geeignet variierbare Sequenz ^¬ steuerparameter werden nachfolgend noch gegeben. Da durch die Sequenzsteuerparameter die Messsequenz definiert wird, können diese auch „Sequenzdefinitionsparameter" genannt werden.

Nicht hierunter zu verstehen sind solche Messparameter, die sich notwendigerweise von Schicht zu Schicht ändern müssen, wie beispielsweise die absoluten Positionen der Schichten, welche ja definitionsgemäß zumindest in einer Koordinatenrichtung unterschiedlich sein müssen. Diese absoluten Positionen bei der Definition einer Magnetresonanz-Messsequenz sind indirekt durch die Position einer ersten Schicht und die gegebenen Sequenzsteuerparameter Schichtdicke bzw. Schichtabstand zu berechnen.

Die Idee der Erfindung beruht also- anders als dies bisher der Fall ist - darauf, solche Sequenzsteuerparameter nicht als Konstanten für die komplette Sequenz von Einzelmessungen vorzugeben (beispielsweise mit einer konstanten Schichtdicke und/oder einem konstanten Schichtabstand oder einer konstanten Auflösung für alle Einzelmessungen zu arbeiten) , sondern den Effekt auszunutzen, dass durch eine geschickte Variation dieser Parameter von Einzelmessung zu Einzelmessung eine Reduzierung des Gesamtmessfehlers möglich ist. Diese Verbesserung des Gesamtmessfehlers benötigt keine aufwändigeren Messungen oder zusätzliche, teurere Hardware als bei den bisher üblichen Verfahren. Stattdessen lässt sich in der erfindungsgemäßen Weise die Aussagekraft von kombinierten Auswertungsergebnissen von Magnetresonanz-Messsequenzen, wie beispielsweise das durch eine Multi-Slice-Messung ermittelte Volumen einer Herzkammer, einfach durch geschickte Wahl der Magnetresonanz-Steuerbefehlsfolge innerhalb des Messprotokolls verbessern . Die Änderung der Sequenzsteuerparameter von Einzelmessung zu Einzelmessung so, dass insgesamt die Varianz des Messfehlers des gewünschten Gesamtauswertungsergebnisses reduziert wird, d. h. der Messfehler des Gesamtauswertungsergebnisses so klein wie möglich ist, erfolgt vorteilhafterweise nach be- stimmten vorgegebenen Regeln. In welcher Art und Weise dabei die Variation jeweils durchgeführt werden sollte, um den Messfehler zu minimieren, hängt von verschiedenen anderen Parametern ab, insbesondere natürlich der diagnostischen Fragestellung bzw. dem gewünschten Gesamtauswertungsergebnis . Be- sonders geeignete Variationsregeln werden für bestimmte typische Messungen später noch erläutert.

Eine erfindungsgemäße Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung der eingangs genannten Art ist dementsprechend so ausgebil- det, dass sie die Steuerbefehlsfolge so aufbaut, dass zwischen verschiedenen Einzelmessungen zumindest ein Sequenzsteuerparameter derart variiert wird, dass die Varianz eines Messfehlers bezüglich des Gesamtauswertungsergebnisses mini ^¬ miert wird.

Die Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung kann hierzu beispielsweise eine Eingangs-Schnittstelle aufweisen, um be ^¬ stimmte Eingangsdaten, die zum Aufbau einer solchen Steuerbefehlsfolge benötigt werden, beispielsweise Informationen über das Untersuchungsobjekt, eine Zielmagnetisierung und/oder die Angabe, welche Sequenzsteuerparameter variiert werden sollten, vorzugeben. Dabei können auch Informationen über die Art des Gesamtauswertungsergebnisses eingegeben werden, so dass darauf basierend geeignete Regeln, welche beispielsweise in einem Speicher hinterlegt sein können, ausgewählt werden können, um die passende Variation der Sequenzsteuerparameter durchzuführen . Die Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung ermittelt dann auf Basis all dieser Eingangsdaten automatisch eine geeignete Magnetresonanzsystem-Steuerbefehlsfolge und kann diese über eine Steuersequenzausgabe-Schnittstelle ausgeben, so dass die Steuerbefehlsfolge in einem Protokoll übernommen werden kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Steuerse ^¬ quenz-Ermittlungseinrichtung bereits ein komplettes Protokoll auf Basis weiterer Eingangsdaten erzeugt, in welchem die Steuerbefehlsfolge eingebettet ist.

Die erfindungsgemäße Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung kann auch so ausgebildet sein, dass sie eine herkömmlich erstellte, fertige Steuerbefehlsfolge (z. B. mit konstanten Sequenzsteuerparametern) für eine Magnetresonanz-Messsequenz übernimmt und diese dann in der erfindunqsqemäßen Weise so verändert, dass einer oder mehrere bestimmte Sequenzsteuerparameter zwischen den verschiedenen Einzelmessungen variiert werden, um so die Varianz des Messfehlers bezüglich des Ge- samtauswertungsergebnisses zu minimieren.

Wesentliche Teile der Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung können in Form von Softwarekomponenten ausgebildet sein. Bei der Eingangs-Schnittstelle kann es sich beispielsweise um ei ^¬ ne Benutzerschnittstelle, insbesondere auch um eine grafische Benutzerschnittstelle, zur manuellen Eingabe der Ziel- Magnetisierung und der weiteren Eingangsdaten handeln. Ebenso kann es sich um eine Schnittstelle handeln, um Daten aus ei ^¬ nem innerhalb der Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung angeordneten oder über ein Netz damit verbundenen Datenspeicher, gegebenenfalls auch unter Nutzung der Benutzerschnittstelle, auszuwählen und zu übernehmen. Bei der Steuersequenz-Ausgabe- Schnittstelle kann es sich z. B. um eine Schnittstelle handeln, die die Steuerbefehlsfolge an eine Magnetresonanzsteuerung übermittelt, um damit direkt die Messung zu steuern, aber auch um eine Schnittstelle, die die Daten über ein Netz versendet und/oder in einem Speicher zur späteren Nutzung hinterlegt. Diese Schnittstellen können ebenfalls zumindest teilweise in Form von Software ausgebildet sein und eventuell auf Hardware-Schnittstellen eines vorhandenen Rechners zurückgreifen .

Die Erfindung umfasst somit auch ein Computerprogramm, wel- ches direkt in einen Speicher einer Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung ladbar ist, mit Programmcode-Abschnitten, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Programm in der Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung ausgeführt wird. Eine solche softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch bisherige Einrichtungen, die zur Ermittlung von Steuerbefehlsfolgen verwendet werden (beispielsweise geeignete Rechner in Rechenzentren der Magnetresonanzsystem-Hersteller) , durch Implementierung des Programms in geeigneter Weise modifiziert werden können, um in der erfin- dungsgemäßen Weise Steuerbefehlsfolgen zu ermitteln, die mit einer geringeren Hochfrequenz-Belastung verbunden sind.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Magnetresonanzsystems wird nach dem zuvor beschriebenen Verfah- ren eine Steuerbefehlsfolge ermittelt und dann das Magnetresonanzsystem unter Nutzung dieser Steuerbefehlsfolge betrieben. Entsprechend weist ein erfindungsgemäßes Magnetresonanz ^¬ system der eingangs genannten Art eine zuvor beschriebene Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung auf .

Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten besonders vorteilhafte Weiterbildungen und

Ausgestaltungen der Erfindung, wobei insbesondere auch die Ansprüche einer Kategorie analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können.

Wie bereits oben erwähnt, können sinnvollerweise je nach Art der Magnetresonanz-Messsequenz und der Art der geplanten Auswertung unterschiedliche Sequenzsteuerparameter variiert wer- den.

Hierzu zählen besonders Bildqualitätsparameter wie eine räumliche Auflösung, eine Matrixgröße oder die Anzahl der abge- tasteten Zeilen im k-Raum (im Fourier-Raum) bei den einzelnen Messungen. So kann beispielsweise bei einer Multi-Slice- Messung in einigen Schichten, welche voraussichtlich nur wenig zum Gesamtauswertungsergebnis beitragen, mit einer redu- zierten räumlichen Auflösung und/oder geringerer Matrixgröße und/oder einer reduzierten Anzahl der abgetasteten k-Raum- Zeilen gearbeitet werden, wogegen bei anderen Schichten, deren Beitrag zum Gesamtauswertungsergebnis mit großer Wahrscheinlichkeit erheblich höher ist, die Auflösung und/oder die Matrixgröße und/oder die Anzahl der abgetasteten Zeilen erhöht wird. Bei der Akquisition der gleichen Datenmenge kann so der Fehler im Gesamtauswertungsergebnis reduziert werden.

Weitere bevorzugte Sequenzsteuerparameter, die bei Multi- Slice-Messungen variiert werden, sind räumliche Positionsund/oder Dimensionsverhältnisparameter wie die Schichtdicke und/oder der Schichtabstand und/oder die Schichtorientierung. Insbesondere bei solchen Messungen, bei denen das zeitliche Verhalten des Volumens, beispielsweise bei Kontrastmittelauf- nahmen, ausgewertet werden soll, bieten sich zeitliche Posi- tions- und/oder Dimensionsverhältnisparameter wie die Mess- zeitabstände zwischen den verschiedenen Einzelmessungen als zu variierende Sequenzsteuerparameter an, um so ein besseres Gesamtauswertungsergebnis zu erhalten.

Die Regeln, nach denen die Variation erfolgt, können bevorzugt von einer zu erwartenden Messfehlerverteilung der Ein ^¬ zelmessungen abhängen. Bei vielen Magnetresonanz-Messsequenzen sind die Messfehler des Auswertungsparameters der einzelnen Messungen gleichverteilt bzw. folgen einer Gauß-Verteilung . Bei solchen Messungen ist es z. B. vorteilhaft, wenn eine Variation des Sequenzsteuerparameters gemäß einer Gauß' sehen Integrationsre- gel bzw. einer Gauß-Quadratur erfolgt. Insbesondere ist dies sinnvoll, wenn es darum geht, einen Schichtabstand innerhalb einer Multi-Slice-Messung zu variieren. So können hier zum Beispiel im Sinne der Gauß' sehen Integration die Schichtab- stände und die Gewichtung der einzelnen Schichtmessungen optimiert werden oder es werden gemäß einer Gauß-Tschebyscheff- Integration nur die Schichtabstände der Einzelmessungen optimiert, wobei die Messungen gleichgewichtet werden. In beiden Fällen lässt sich eine Reduzierung des Messfehlers des Ge- samtauswertungsergebnisses im Verhältnis zu herkömmlichen Verfahren erzielen, bei denen der Schichtabstand zwischen zwei aufeinander folgenden parallelen Schichtmessungen immer konstant gehalten wird.

Die Messfehlerverteilung der Einzelmessungen kann von geometrischen oder zeitlichen Randbedingungen abhängen. Eine noch bessere Reduzierung des Messfehlers durch Variation eines Sequenzsteuerparameters lässt sich daher u. U. erreichen, wenn die Variation bzw. die Variationsregeln auf Basis von Vorkenntnissen über ein Untersuchungsobjekt der Magnetresonanzmessung ermittelt werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel lassen sich diese Vorkenntnisse über das Untersu ^¬ chungsobjekt auf Basis von einer oder mehreren zuvor durchge- führter bildgebenden Messungen erlangen. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine im Rahmen der meisten Magnetresonanzuntersuchungen ohnehin zuvor durchgeführte Übersichtsmessung (Scout-Messung) handeln, aber auch um Messungen, die in grö ^¬ ßerem zeitlichen Abstand vorher bereits über das Untersu- chungsobjekt durchgeführt wurden, beispielsweise bei früheren Untersuchungen .

Besonders bevorzugt ist es dabei möglich, dass der Sequenzsteuerparameter in Abhängigkeit von zumindest einem geometri- sehen Parameter eines Untersuchungsobjekts der Magnetresonanzmessung variiert wird, beispielsweise davon abhängt, wie sich die äußere Form des Untersuchungsobjekts entlang einer bestimmten Raumrichtung senkrecht zu den Schichtebenen der Multi-Slice-Messung verändert.

Bei einem ganz besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel um- fasst die Magnetresonanzmessung eine Multi-Slice-Messung und es wird dabei der Schichtabstand und/oder die Schichtdicke in Abhängigkeit von einer Querschnittsfläche des Untersuchungs ^¬ objekts in der betreffenden Schicht variiert. Dabei ist es besonders bevorzugt möglich, dass der Schichtabstand und/oder die Schichtdicke umso enger gewählt wird, je stärker sich die Querschnittsfläche des Untersuchungsobjekts zwischen benachbarten Schichten ändert, das heißt, je größer auch die Varia ^¬ tion der Querschnittsfläche des Untersuchungsobjekts zwischen benachbarten Schichten ist. Ein anderes bevorzugtes Beispiel, bei dem es möglich ist,

Vorkenntnisse für eine optimale Variation des Sequenzsteuerparameters zu nutzen, ist eine Durchführung einer zusammenhängenden Sequenz von Einzelmessungen zur Erstellung einer Anreicherungskurve, wie sie bereits eingangs erwähnt wurde. Bei solchen Magnetresonanz-Messsequenzen geht es darum, die

Anreicherung und/oder Abreicherung eines bestimmten Kontrastmittels in einem bestimmten Organ oder Gewebebereich zu erfassen und hieraus eine Verlaufskurve zu erzeugen. Dabei kann gemäß einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Ver- fahrens als ein Sequenzsteuerparameter der Mess zeitabstand zwischen zwei aufeinander folgenden Messungen in Abhängigkeit von einer zu erwartenden Steigung des zeitlichen Verlaufs der Anreicherung variiert werden. Das heißt, die zeitliche Folge der Einzelaufnahmen erfolgt nicht wie bisher konstant, son- dern in einer Art, so dass die zeitliche Änderung zwischen den Messungen besonders gut erfasst wird. Beispielsweise wird immer dann, wenn der Unterschied vermutlich am größten ist, in häufigerer zeitlicher Abfolge gemessen und am Anfang und Ende der Anreicherungszeit wird mit größerem zeitlichen Ab- stand gemessen.

Dabei ist es möglich, andere Messungen, die innerhalb einer Magnetresonanzuntersuchung auch noch durchgeführt werden sollen, zeitlich zwischen die Einzelmessungen der Messsequenz zur Aufnahme der Anreicherungskurve zu schieben, um so insge ^¬ samt Messzeit zu sparen. Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beige ^¬ fügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Magnetresonanzanlage,

Figur 2 eine schematische Darstellung einer Mehrschichtmessung gemäß einem herkömmlichen Verfahren mit konstantem Schichtabstand,

Figur 3 eine schematische Darstellung einer Mehrschichtmessung gemäß einer Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Darstellung einer Regel zur Variation des Schichtabstands,

Figur 4 ein Ablaufschema für einen möglichen Ablauf gemäß einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Figur 1 ist grob schematisch ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzsystem 1 dargestellt. Dieses umfasst zum einen den eigentlichen Magnetresonanzscanner 2 mit einem darin befindlichen Untersuchungsraum 8 bzw. Patiententunnel. Eine Liege 7 ist in diesen Untersuchungsraum 8 hineinfahrbar, so dass ein darauf liegender Patient C oder Proband während einer Untersuchung an einer bestimmten Position innerhalb des Magnetresonanzscanners 2 relativ zu dem darin angeordneten Magnetsys ^¬ tem und Hochfrequenzsystem gelagert werden kann bzw. auch während einer Messung zwischen verschiedenen Positionen ver- fahrbar ist. Als ein mögliches Untersuchungsobjekt 0 ist hier ein bestimmtes Organ, beispielsweise das Herz, des Patienten C schematisch eingezeichnet.

Wesentliche Komponenten des Magnetresonanzscanners 2 sind ein Grundfeldmagnet 3, Magnetfeldgradientenspulen 4, um beliebige Magnetfeldgradienten in x-, y- und z- Richtung anzulegen, sowie eine Ganzkörper-Hochfrequenzspule 5. Der Empfang von im Untersuchungsobjekt 0 induzierten Magnetresonanzsignalen kann über die Ganzkörperspule 5 erfolgen, mit der in der Regel auch die Hochfrequenzsignale zur Induzierung der Magnetreso ^¬ nanzsignale ausgesendet werden. Üblicherweise werden diese Signale aber mit beispielsweise auf oder unter den Patienten C, vorzugsweise nahe am Untersuchungsobjekt 0, gelegten Lokalspulen 6 empfangen. Alle diese Komponenten sind dem Fach ^¬ mann grundsätzlich bekannt und daher in der Figur 1 nur grob schematisch dargestellt. Die verschiedenen Komponenten des Scanners sind über eine

Steuereinrichtung 10 ansteuerbar. Dabei kann es sich um einen Steuerrechner handeln, welcher auch aus einer Vielzahl von - gegebenenfalls auch räumlich getrennten und über geeignete Kabel oder dergleichen untereinander verbundenen - Einzel- rechnern bestehen kann. Über eine Terminalschnittstelle 13 ist diese Steuereinrichtung 10 mit einem Terminal 20 verbunden, über das ein Bediener die gesamte Anlage 1 ansteuern kann. Im vorliegenden Fall ist dieses Terminal 20 als Rechner mit Tastatur, einem oder mehreren Bildschirmen 21 sowie wei- teren Eingabegeräten wie beispielsweise Maus oder dergleichen ausgestattet, so dass dem Bediener eine grafische Benutzeroberfläche zur Verfügung steht.

Die Steuereinrichtung 10 weist u. a. eine Gradienten- Steuereinheit 14 auf, die wiederum aus mehreren Teilkomponenten bestehen kann. Über diese Gradienten-Steuereinheit 14 werden die einzelnen Gradientenspulen 4 mit Gradienten- Steuersignalen GS beschaltet. Hierbei handelt es sich um Gradientenpulse, die während einer Messung an genau vorgesehenen zeitlichen Positionen und mit einem genau vorgegebenen zeitlichen Verlauf gesetzt werden. Die Gradienten-Steuereinheit 14 bildet gemeinsam mit den Gradientenspulen 4 ein Gradientensystem. Die Steuereinrichtung 10 weist außerdem Hochfrequenz-Sende- /Empfangseinheiten 15, 16 auf, und zwar eine Hochfrequenz- Sende-/Empfangseinheit 15 für die Ganzkörperspule 5 und eine Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit 16 für die Lokalspulen 6. Diese HF-Sende-/Empfangseinheiten 15, 16 bestehen ebenfalls aus mehreren Teilkomponenten. Ein Sendeteil der Sende- /Empfangseinheiten 15, 16 sorgt jeweils dafür, dass geeignete Hochfrequenzsignale HFS zum Anregen der Kernspins im ge- wünschten Volumen ausgesendet werden. Mittels eines Empfangsteils der HF-Sende-/Empfangseinheiten 15, 16 können Magnetre ^¬ sonanzsignale MRS von den Spulen 5, 6 empfangen werden. Üblicherweise geschieht zumindest der Empfang mit Hilfe der Lokalspulen 6. Die HF-Sende-/Empfangseinheiten 15, 16 bilden gemeinsam mit den Spulen 5, 6 das Hochfrequenz-Sende- /EmpfangsSystem .

Die HF-Sende-/Empfangseinheiten 15, 16 und die Gradienten- Steuereinheit 14 werden koordiniert durch eine Messsteuerein- heit 11 angesteuert. Diese sorgt durch entsprechende Befehle durch dafür, dass ein gewünschter Gradienten-Pulszug ausgesendet wird, und steuert parallel die jeweilige HF-Sende- /Empfangseinheit 15, 16 so an, dass ein passender HF-Pulszug ausgesendet wird. Außerdem muss dafür gesorgt werden, dass zum passenden Zeitpunkt die Magnetresonanzsignale MRS an der Ganzkörperspule 5 und/oder an den Lokalspulen 6 durch die zugehörigen HF-Sende-/Empfangseinheiten 15, 16 ausgelesen und weiterverarbeitet werden. Die Messsteuereinheit 11 gibt die entsprechenden Steuerbefehle gemäß einem vorgegebenen Steuer- protokoll P, P' vor. In diesem Steuerprotokoll P, P' sind alle Steuerdaten hinterlegt, die während einer Messung eingestellt werden müssen.

Üblicherweise sind in einem Speicher 12 eine Vielzahl von Steuerprotokollen P, P' für verschiedene Messungen hinterlegt. Diese könnten über das Terminal 20 vom Bediener ausge ^¬ wählt und gegebenenfalls variiert werden, um dann ein passendes Steuerprotokoll P, P' für die aktuell gewünschte Messung zur Verfügung zu haben, mit dem die Messsteuereinheit 11 ar- beiten kann. Im Übrigen kann der Bediener auch über ein Netzwerk NW Steuerprotokolle, beispielsweise von einem Hersteller des Magnetresonanzsystems, abrufen und diese dann gegebenenfalls modifizieren und nutzen. Die empfangenen Magnetresonanzsignale MRS werden von den HF- Sende-/Empfangseinheiten 15, 16 in digitalisierter, aufbereiteter Form als Rohdaten RD an eine Rekonstruktionseinheit 17 übergeben, die daraus die Bilddaten BD rekonstruiert und diese in einem Speicher 12 hinterlegt und/oder über die Schnitt ^¬ stelle 13 an das Terminal 20 übergibt, so dass der Bediener sie betrachten kann. Die Bilddaten BD können auch über ein Netzwerk NW an anderen Stellen gespeichert und/oder angezeigt und ausgewertet werden.

Die Steuereinrichtung 10 beinhaltet hier außerdem eine Auswerteeinheit 18, welche in der Lage ist, anhand der von der Rekonstruktionseinrichtung 17 erzeugten Bilddaten BD der verschiedenen Einzelmessungen einer Messsequenz Auswertungen durchzuführen und daraus ein Gesamtauswertungsergebnis GA zu bilden. Beispielsweise können von dieser Auswerteeinheit 18 die einzelnen Schnittbilder eines Organs automatisch dahingehend ausgewertet werden, wie groß die Schnittfläche dieses Organs in den Schnittbildern ist. Die Schnittfläche wird dann mit einem bestimmten Volumen, beispielsweise dem Schichtabstand zwischen den einzelnen Schnittbildern, multipliziert und daraus dann das Gesamtvolumen des zu untersuchenden Or ^¬ gans bestimmt. Die Auswerteeinheit 18 kann beispielsweise in Form von Software auf einem Prozessor innerhalb der Steuereinrichtung 10 implementiert sein. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, solche Auswertungen erst später außerhalb der eigentlichen Steuereinrichtung 10 durchzuführen, beispielsweise innerhalb eines Rechners des Terminals 20 oder an einem anderen Rechner, welcher die Messergebnisse der Einzelmessungen, beispielsweise die einzelnen Schnittbilder, über das Netzwerk NW erhalten hat.

Der grundlegende Ablauf einer solchen Magnetresonanzmessung und die genannten Komponenten zur Ansteuerung sind dem Fachmann aber bekannt, so dass sie hier im Detail nicht weiter besprochen werden. Im Übrigen kann ein solcher Magnetresonanzscanner 2 sowie die zugehörige Steuereinrichtung 10 noch eine Vielzahl weiterer Komponenten aufweisen, die hier ebenfalls nicht im Detail erläutert werden. Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Magnetresonanzscanner 2 auch anders aufgebaut sein kann, beispielsweise mit einem seitlich offenen Patientenraum.

In Figur 1 ist hier außerdem eine erfindungsgemäße Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 schematisch dargestellt, die zur Ermittlung einer Steuerbefehlsfolge AS, AS' dient. Diese Steuerbefehlsfolge AS, AS' enthält in einer passenden Reihen ^¬ folge geordnet die Steuerbefehle für die jeweils auszusendenden Pulse sowie die zugehörigen Befehle zum Auslesen der Magnetresonanzsignale, um nacheinander eine Sequenz von Einzelmessungen einer durchzuführenden Magnetresonanzmessung auto- matisch ablaufen zu lassen. Diese Steuerbefehlsfolge AS, AS' wird im vorliegenden Fall als Teil des Messprotokolls P, P' erstellt .

Die Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 ist hier als Teil des Terminals 20 dargestellt und kann in Form von Softwarekomponenten auf dem Rechner dieses Terminals 20 realisiert sein. Prinzipiell kann die Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 aber auch Teil der Steuereinrichtung 10 selber sein oder auf einem separaten Rechensystem realisiert sein, und die fertigen Steuerbefehlsfolgen AS, AS' werden, gegebenenfalls auch im Rahmen eines kompletten Steuerprotokolls P, P' , über ein Netzwerk NW an das Magnetresonanzsystem 1 übermit ^¬ telt. Die Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 ist hier vereinfacht als eine Art Steuersequenz-Modifikationseinrichtung ausgebildet, welche in der Lage ist, eine fertige Steuerbefehlsfolge AS, welche zu einem bestimmten Protokoll P gehört, über eine Eingangsschnittstelle 23 zu übernehmen, um diese dann in einer Modifikationseinheit 24 in der erfindungsgemä ^¬ ßen Weise zu modifizieren und dann über eine Ausgangsschnittstelle 25 als modifizierte Steuerbefehlsfolge AS' wieder auszugeben und im Protokoll P bzw. einem auf diese Weise verän- derten Protokoll P' wieder im Speicher 12 zu hinterlegen oder für eine sofortige Ansteuerung des Scanners 2 zur Durchfüh ^¬ rung einer gewünschten Magnetresonanzmessung zu verwenden. Die Modifikation der Magnetresonanzsystem-Steuerbefehlsfolge AS erfolgt dabei in der erfindungsgemäßen Weise so, dass ein bestimmter, bisher üblicherweise konstanter Sequenzsteuerpa ^¬ rameter zwischen den verschiedenen Einzelmessungen gemäß einer vorgegebenen Regel derart variiert wird, dass die Varianz eines Messfehlers bezüglich des Gesamtauswertungsergebnisses, welches sich letztlich aus der Magnetresonanz-Messsequenz ergeben soll, minimiert wird. Eine mögliche Regel zur Modifikation eines Sequenzsteuerparameters im Rahmen einer Multi- Slice-Messung wird im Folgenden an den Figuren 2 und 3 erläutert .

In Figur 2 ist hierzu schematisch (in Form der gestrichelten Linie) ein Untersuchungsobjekt 0 dargestellt. Hier ist die Form eines Ellipsoids gewählt worden, um an einem einfachen Beispiel darzustellen, dass das Untersuchungsobjekt 0, bei- spielsweise eine Herzkammer, üblicherweise keinen konstanten Durchmesser wie einen Zylinder aufweist, sondern an den Enden abgerundet ist oder ggf. sogar spitz zuläuft.

Von diesem Untersuchungsobjekt 0 werden dann im Rahmen einer Multi-Slice-Messung mehrere Schichtbilder in parallelen

Schichten Si, S2, S _k , S _N aufgenommen, wobei die Schichtdicke d, welche hier dem Abstand zwischen den Schichten Si, S2, S _k , S _N entspricht, für die gesamte Multi-Slice- Messung konstant ist. Ein typisches konkretes Ausführungsbei- spiel hierfür betrifft die volumetrische Messung des Blutvolumens im Herzen eines Patienten. Solche Messungen werden üblicherweise durch äquidistante Mehrschichtmessungen, Planimetrieren der einzelnen Schnittschichten und Aufaddieren der einzelnen mit der Schichtdicke multiplizierten Querschnitts- flächen des Untersuchungsobjekts ausgewertet. D. h. das Volu ^¬ men V ergibt sich gemäß V = d - £A _k (1) k aus der konstanten Schichtdicke d und den Querschnittsflächen A _k der k = Ι,.,.,Ν Messungen. Dieses Aufsummieren des Volumens V aus den Einzelvolumen der Schichtbilder entspricht im Grunde genommen einer numerischen Integration des Volumens, wobei die durch die Schichtdicke D bzw. den Schichtabstand vorgegebenen relativen Positionen, an denen die einzelnen Schichten Si, S ₂ , S _k , ···, S _N gemessen werden, N Stützstellen bilden.

Wie Figur 2 zeigt, ist das in den einzelnen Schichten Si, S ₂ , S _k , S _N erfasste Volumen, d. h. die Querschnittsfläche A des Untersuchungsobjekts O, unterschiedlich. Zu den Enden bzw. Spitzen des Untersuchungsobjekts 0 hin nimmt die Quer- schnittsfläche A _k ab, wogegen in der Mitte die Querschnittsfläche A _k relativ groß ist.

Da das auf diese Weise bestimmte Gesamtvolumen V des Untersu ^¬ chungsobjekts 0 proportional zur Dicke d der einzelnen

Schichten multipliziert mit der Summe der Querschnittsflächen A _k ist, lässt sich der Messfehler des Gesamtauswertungsergeb- nisses, d. h. der Messfehler im Gesamtvolumen, reduzieren, wenn die Schichtdicke d nicht wie in Figur 2 konstant gehalten wird, sondern - wie in Figur 3 schematisch dargestellt - von Einzelmessung zu Einzelmessung innerhalb der Multi-Slice- Messung variiert wird. Nach diesem Verfahren ergibt sich also das Volumen V des Untersuchungsobjekts O gemäß

V = £d _k - A _k (2) k

Dabei ist d _k die bei den k = 1, N Messungen jeweils individuell gemäß der Variationsregel gewählte Schichtdicke.

Figur 3 zeigt eine hierfür geeignete Variationsregel, bei der die Vorgehensweise einer Gauß-Integration genutzt wird. Die einzelnen Messpositionen, d. h. die N Stützstellen für die Integration des Volumens, werden nun in Abhängigkeit von der zu erwarteten Querschnittsfläche A _k m der jeweiligen

Schnittebene festgelegt. Dabei werden an wichtigen Stellen, in diesem Fall an den Endkanten des Untersuchungsobjekts, mehr Stützstellen und in den Bereichen, an denen sich die Querschnittsfläche des zu untersuchenden Organs wenig ändert, weniger Stützstellen gesetzt.

Um eine automatische Festlegung der Schichtdicken bzw.

Schichtabstände zu finden, kann auf verschiedene mathematische Methoden zurückgegriffen werden. Beispielsweise können, wie in Figur 3 dargestellt, die Schichtabstände so gewählt werden, dass, wenn die Positionen der einzelnen Schnittbilder auf einen Kreisumfang projiziert würden, diese Projektionen in einem konstanten Winkelabstand zueinander liegen. Das heißt, der Abstand d _k der k-ten Schicht S _k wird gemäß

, kn (k - I m

d _v = cos cos- — ( 3 ) k N N

ermittelt.

Da der Messfehler in den Schnittebenen, in denen die Querschnittsfläche A _k kleiner ist, naturgemäß entsprechend größer ist als in den Schnittebenen, in denen die Querschnittsfläche A _k größer ist, wird durch die erfindungsgemäße Variation der Schichtdicke d _k dafür gesorgt, dass nun jede Schicht die gleichen Fehlerbeiträge liefert, da auf diese Weise auch die einzelnen Querschnittsflächen A _k unterschiedlich gewichtet werden. Insgesamt wird somit die Varianz des Messfehlers mi- nimiert, so dass folglich der Messfehler des Gesamtauswer- tungsergebnisses, d. h. des gesuchten Volumens V, reduziert wird .

In ähnlicher Weise lässt sich auch durch einfache Variation bestimmter Sequenzsteuerparameter erreichen, dass andere Ge- samtauswertungsergebnisse mit einem geringeren Messfehler behaftet sind. Figur 4 zeigt noch einmal in einem schematischen Ablaufplan eine mögliche Arbeitsweise einer erfindungsgemäßen Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung, wie sie in Figur 1 dargestellt ist .

Das Verfahren beginnt zunächst im Schritt I damit, dass eine herkömmliche Steuerbefehlsfolge AS vorgegeben wird, beispielsweise eine Steuersequenz, welche konstante Schichtab- stände und Schichtdicken einer Multi-Slice-Messung zur Volumenbestimmung eines Untersuchungsobjekts vorgibt, wie dies anhand der Figur 2 zuvor erläutert wurde.

In Schritt II werden z. B. über die Eingangsschnittstelle 23 der Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung 22 weitere Informationen gegeben, beispielsweise eine bestimmte Geometrie des Untersuchungsobjekts oder Informationen über eine zu erwartende Messfehlerverteilung, zum Beispiel, ob die Messfehler gleich verteilt sind oder geometrieabhängig sind.

Im Schritt III können dann je nach vorhandenem Vorwissen eine oder mehrere Regeln zur automatischen Variation der Sequenzsteuerparameter ausgewählt werden. Beispielsweise kann hier festgelegt werden, dass eine Variation gemäß einer Gauß- Integration erfolgen sollte.

Anschließend werden im Schritt IV die relevanten Sequenzsteu ^¬ erparameter gemäß der vorgegebenen Regeln variiert, so dass dann im Schritt V schließlich die modifizierte Magnetreso- nanzsystem-Steuerbefehlsfolge AS' ausgegeben werden kann.

Es ist klar, dass diese Modifikation einer bereits vorhandenen Steuerbefehlsfolge AS bzw. eines vorhandenen Messprotokolls P nur eine Möglichkeit zur Durchführung der Erfindung ist. Grundsätzlich ist es auch möglich, dass bereits vorhandene Steuersequenz-Ermittlungseinrichtungen so modifiziert werden, dass bereits von Anfang an je nach diagnostischer Fragestellung bzw. geplanter Untersuchung, für die das Mess- Protokoll erstellt wird, eine Magnetresonanzsystem- Steuerbefehlsfolge mit bereits entsprechend variierten Se ^¬ quenzsteuerparametern generiert wird. Die Erfindung wurde zuvor an Beispielen eines medizinischen Einsatzes beschrieben. Sie ist jedoch nicht auf einen Einsatz für medizinische Zwecke beschränkt, sondern kann auch für andere Untersuchungen, beispielsweise materialtechnische Untersuchungen, eingesetzt werden.

Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den zuvor beschriebenen detaillierten Verfahren und Aufbauten um Ausführungsbeispiele handelt und dass das Grundprinzip auch in weiten Bereichen vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein" bzw. „eine" nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit" nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.

Bezugszeichenliste

1 Magnetresonanzsystem

2 Magnetresonanzscanner

3 Grundfeldmagnet

4 Magnetfeldgradientenspule

5 Ganzkörper-Hochfrequenzspule

6 Lokalspule

7 Liege

8 Untersuchungsraum

10 Steuereinrichtung

11 Messsteuereinheit

12 Speicher

13 Terminalschnittstelle

14 Gradienten-Steuereinheit

15 Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit

16 Hochfrequenz-Sende-/Empfangseinheit

17 Rekonstruktionseinheit

18 Auswerteeinheit

20 Terminal

21 Bildschirm

22 Steuersequenz-Ermittlungseinrichtung

23 Eingangsschnittstelle

24 Modifikationseinheit

25 Ausgangsschnittstelle

AS, AS' Steuerbefehlsfolge

BD Bilddaten

C Patient

d Schichtdicke

GA Gesamtauswertungsergebnis

GS Gradienten-Steuersignale

NW Netzwerk

0 Untersuchungsobjekt

P, P' Steuerprotokoll

RD Rohdaten

HFS Hochfrequenzsignale

MRS Magnetresonanzsignale Querschnittsfläche

Schichten

Schichtdicke

10

15