专利名称：用于确定磁共振系统控制序列的方法和装置的制作方法在磁共振系统中，通常借助基本场磁铁系统向待检查体施加相对高的基本场磁场，该基本场磁场例如是3或7特斯拉。此外，借助梯度系统施加磁场梯度。然后通过高频发送系统借助合适的天线装置来发射高频的激励信号(高频信号)，这应当导致特定的、通过该高频场谐振激励的原子的核自旋被相对于基本磁场的磁力线翻转了限定的翻转角。该高频激励或者说所导致的翻转角分布在下面也称为核磁化或简称为“磁化”。在核自旋的弛豫过程中，高频信号，即所谓的磁共振信号被辐射出去，该磁共振信号由合适的接收天线接收，然后被进一步处理。最后根据这样获取的原始数据可以再现期望的图像数据。用于核自旋磁化的高频信号的发射主要是借助所谓的“整体线圈”或“Body coil”来进行的。其典型结构是鸟笼天线(Birdcage天线)，该鸟笼天线由多个发送杆组成，这些发送杆与纵轴平行分布地围绕断层造影设备的患者空间设置，患者在检查过程中就位于该患者空间中。在正面，天线杆分别呈环形地相互电容式连接。迄今为止，在“均勻模式”(诸如“CP模式”)中运行整体天线是常见的。为此将唯一的一个时间上的高频信号提供到发送天线的所有部件上，例如提供到鸟笼天线的所有发送杆上。必要时，在此将脉冲相位错开地传送到各个部件上，其中相位具有与发送脉冲的几何特征相匹配的位移。例如可以在具有16个杆的鸟笼天线的情况下分别用具有22. 5°相移的相同高频信号来控制这些杆。这样的均勻激励导致患者的全身高频负荷，这种全身高频负荷根据一般的规则必须被限制，因为太高的高频负荷可能导致对患者的伤害。因此，通常一方面事先在计划待发送的高频脉冲时就计算患者的高频负荷，并且选择该高频脉冲， 使得不会达到特定的极限。对该高频负荷的典型的度量是所谓的SAR值(SAR=Specific Absorption Rate，特殊吸收比率)，该值以瓦特/千克为单位说明通过特定的高频脉冲功率在患者身上引起什么样的生物负荷。对于患者的全身SAR，有效的是例如根据IEC标准 “第一级别”中的4瓦特/千克的标称限制。此外，除了事先计划之外还在检查期间通过磁共振系统上的合适的安全装置不停地监视患者的SAR负荷，并且当SAR值超过预定标准时改变或中断测量。尽管如此，为了避免这样中断测量，事先尽可能精确的计划还是很有意义的，因为这可能需要进 行新的测量。目前在新的磁共振系统中，可以向各个发射通道，例如向鸟笼天线的各个杆施加单独的与成像匹配的高频信号。为此发射多通道脉冲串，该多通道脉冲串如开头所述由多个单独的高频脉冲串组成，这些高频脉冲串可以并行地通过互相独立的不同高频发射通道发射。这样的多通道脉冲串由于各个脉冲的并行发射也称为“ρτχ脉冲”，并且可以用作激励脉冲、重聚焦脉冲和/或反转脉冲。这样的多通道脉冲串通常是事先为特定的、经过计划的测量而产生的。为此在一种优化方法中依据固定的“k空间梯度轨迹”确定各个发射通道在一段时间上的各个高频脉冲串，也就是高频轨迹，该“k空间梯度轨迹”通常由测量协议预定。“发送k空间梯度轨迹”(下面简称为“k空间梯度轨迹”或“梯度轨迹”)是k空间中通过在一些特定时刻设置各个梯度而达到的位置。k空间是本机振荡频率空间，并且k空间中的梯度轨迹描述了在通过梯度线圈随时间的相应通断而发射高频脉冲或并列脉冲的过程中在哪条路径上穿过了 k 空间。从而通过设置k空间中的梯度轨迹，也就是通过设置合适的、与多通道脉冲串并行应用的梯度轨迹，可以确定特定的高频能量集合储存在哪些本机振荡频率上。在构建梯度轨迹时，要注意也要穿过k空间中的相关区域。例如，如果应当激励位置空间中界限分明的地区_例如矩形或椭圆形，则k空间的外边界区域也必须被很好地覆盖。相反，如果只期望不清晰的边界，则覆盖中央的k空间区域就足以。此外，使用者为了计划高频脉冲序列而预定目标磁化，例如期望的翻转角分布。然后利用合适的优化程序，计算各个通道的适当的高频脉冲序列，从而实现目标磁化。协议开发者在选择k空间轨迹时就必须已经具备一定的经验，从而由此可以实现该目标磁化。用于在并行的激励方法中开发这样的多通道脉冲串的方法例如在W. Grishom ^AW “Spatial Domain Method for the Design of RFPulses in Multicoil Parallel Excitation”，Mag. Res. Med. 56，620—629，2006 中描述。为了进行特定的测量，在所谓的测量协议中定义不同的多通道脉冲串、与该多通道脉冲串对应发射的梯度脉冲串(具有适当的x，y，ζ梯度脉冲)以及其它控制预定参数， 该测量协议被事先产生，并且可以针对特定的测量例如从存储器中调用以及必要时由操作者现场更改。然后在测量期间全自动地基于该测量协议来进行磁共振系统的控制，其中磁共振系统的控制装置从测量协议读取指令并处理该指令。在发射多通道脉冲串时，在测量空间中以及因此在患者体内可以通过原则上任意形成的激励来代替目前均勻的激励。因此为了估计最大的高频负荷，必须要检查每个可能的高频叠加。这例如可以在引入组织典型的特性如电导率、介电常数、厚度等的情况下在患者模型上进行。根据目前的仿真，已经知道在高频场中可能在患者体内典型地形成所谓的 “热点”，在这些热点上高频负荷可能数倍于目前由均勻激励而已知的值。另一方面，由此产生的高频限制对临床成像的性能来说是不可接受的，因为在考虑这样的热点的情况下总发射功率可能太低以至于不能产生可接受的图像。因此务必要在发射多通道脉冲串时实现高频负荷的减小。
因此本发明要解决的技术问题在于提供用于确定磁共振系统控制序列的合适的方法以及相应的控制序列确定装置，该方法以及控制序列确定装置使得在为预定的目标磁化开发多通道脉冲串时就已经可以进一步减小患者的高频负荷。在根据本发明的方法中，如开头所述的，基于由测量协议开发者预定的k空间梯度轨迹和预定的目标磁化在高频脉冲优化方法中计算出多通道脉冲串。此外还在高频负荷优化方法中，在使用可参数 化的函数的情况下至少针对检查对象的高频负荷值来优化该k 空间梯度轨迹。因此在该方法中，测量协议开发者可以照常预定k空间梯度轨迹，但是该k空间梯度轨迹可被看作是初始的基本形状。也就是说，该梯度轨迹可以在预定的基本形状的范围内在优化方法中被选择为，使得高频能量尽可能分布在k空间中以避免大的高频峰值。因为正好是所出现的高频峰值显著提高了有效的总高频功率，该总高频功率又主宰了患者的 SAR负荷。在第一种实验中，已经确定利用本发明的方法可以通过简单的方式将患者的高频负荷减小到差不多1/3而保持相同的图像质量。根据本发明的开头所述类型的控制序列确定装置必须被构造为，使得该控制序列确定装置在高频负荷优化方法中在使用可参数化的函数的情况下至少针对检查对象的高频负荷值来优化k空间梯度轨迹。在根据本发明的用于运行磁共振系统的方法中，根据上述方法确定控制序列，然后在使用该控制序列的情况下运行磁共振系统。相应地，根据本发明的开头所述类型的磁共振系统具有上述控制序列确定装置。该控制序列确定装置的主要部件可以按照软件部件的形式来构造。这尤其涉及高频脉冲优化单元，必要时也涉及特殊的高频负荷优化单元。输入接口例如可以是用户界面， 用于手动地输入k空间梯度轨迹和目标磁化，输入接口尤其还可以是图形用户界面。输入接口还可以是用于从设置在控制序列确定装置内或者通过网络与该控制序列确定装置连接的数据存储器中_必要时还在使用用户界面的情况下_选择数据并且接收该数据的接口。控制序列输出接口例如可以是用于将控制序列传送到磁共振控制装置以由此直接控制测量的接口，也可以是用于通过网络发送该数据和/或将该数据存储在存储器以备稍后使用的接口。这些接口也可以至少部分地按照软件的形式构成，以及可以访问已有计算机的硬件接口。因此，本发明还包括计算机程序，该计算机程序可以直接加载到控制序列确定装置的存储器中，并具有程序代码片段，用于当该程序在控制序列确定装置内执行时实施本发明方法的所有步骤。这样的按照软件的实现所具有的优点是目前的用于确定控制序列的装置(例如在磁共振系统制造商的计算中心内的合适的计算机)也可以通过实施该程序而按照合适的方式被修改，以按照本发明的方式确定与减小高频负荷有关联的控制序列。从属权利要求以及下面的说明包含本发明的特别有利的扩展和实施方式，其中尤其是一种类型的权利要求还可以类似于另一种权利要求类型的从属权利要求来得到扩展。特别优选的，在高频负荷优化方法内将k空间梯度轨迹的几何参数最小化。特别优选的，这些几何参数在此可以包括用于确定EPI轨迹(EPI = Echo-Plannar-Imaging,回波平面成像)和/或辐条位置几何特征和/或螺旋几何特征和/或径向几何特征和/或自由形状几何特征的几何设计的参数。例如，梯度轨迹可以作为具有两个可变参数的螺旋来预定，其中在阿基米德螺旋的情况下半径的最初线性增大可以通过诸如两点样条的函数来可变地设置。由此通过这些可变的几何参数可以在X方向上和在y方向上影响该螺旋的扩展，并且影响该螺旋内两个相邻轨迹的距离。 在k空间中是辐条几何特征的情况下，通过设置χ和y梯度先后只经过k空间中的单个点，例如位于螺旋上的十个点。为了在k空间中保持所经过的x/y位置，分别停止使用X梯度和ι梯度，也就是在X梯度方向上和在y梯度方向上不再施加脉冲。而是在发射高频脉冲期间接通Z梯度，以便层选择地测量所涉及的k空间中的位置。因此在这样的测量方法中可以通过适当选择几何参数来确定“辐条”在k空间中的χ位置和y位置。径向几何特征例如应当理解为罗塞塔几何特征(Rosettengeometrien)等，自由形状几何特征是可自由选择的几何特征。特别优选的，例如通过由高频负荷优化方法包括高频脉冲优化方法或由高频脉冲优化方法包括高频负荷优化方法，高频负荷优化方法与高频脉冲优化方法关联，也就是这些方法以任何一种方式相互集成。在该方法的优选实施方式中，执行迭代的方法，方法是，分别针对一个给定的k空间梯度轨迹借助高频脉冲优化方法确定一个多通道脉冲串。这例如可以利用常见的高频脉冲优化方法来执行，例如通过利用最小均方方法在改变待发射的高频脉冲串的情况下将实际磁化与目标或额定磁化匹配。然后在该迭代方法的另一个步骤中，基于所确定的多通道脉冲串确定检查对象的预计的高频负荷。也就是说，在多通道脉冲串内预定的高频脉冲以及预定的梯度轨迹(或通过该预定的梯度轨迹限定的梯度脉冲)在仿真时被采用并由此计算出高频负荷。然后基于该计算在另一个步骤中根据高频负荷优化方法的预定的优化策略改变k空间梯度轨迹的几何参数以用于减小高频负荷。然后利用该新的k空间梯度轨迹， 在其它迭代步骤中重复上述步骤。这要一直进行下去，直到达到中断标准为止，例如直到最大次数的迭代步骤已被遍历或者待最小化的目标函数已经达到期望的最小值或低于预定的ε值。稍后还要解释对此的具体实施例。特别优选的，对多通道脉冲串的计算在与高频负荷优化方法关联的高频脉冲优化方法的范围内首先针对较低的目标磁化来进行。在此过程中所确定的多通道脉冲串接着被增大到最终的目标磁化，并且必要时还要重新校正。对于该措施，利用的是对于小磁化来说_也就是对于诸如介于0和5°之间的小翻转角(在所谓的“低翻转范围”内)来说_磁化特性还是线性的。因此在该范围内显著简化了利用优化方法的计算。如果对该范围来说找到最佳的多通道脉冲串，则在随后的步骤中可以很容易地进行增大。如果例如在低翻转范围内的计算是针对最大α =5°的翻转角进行而实际的磁化应当以最大90°的翻转角 α进行，则可以相应于这些翻转角的比例将高频脉冲的幅度值与因数18相乘。在此可能出现的误差可以接着在仿真的范围内被确定并得以校正。此外，在高频负荷优化方法的范围内除了优化用于优化k空间梯度轨迹的参数之外还可以优化关于检查对象的高频负荷值的其它参数。例如，可以在Tikhonov正则化内改变用于高频脉冲优化的参数或者还可以在该优化的范围内改变其它系统参数，诸如最大梯度强度或所谓“斜率”(梯度脉冲的上升时间)，以由此实现更佳的结果。下面参照附图借助实施例再次详细解释本发明。图1示出本发明的磁共振设备的实施例的示意图，图2示出根据本发明方法的实施例的可能流程的流程图， 图3示出螺旋形梯度轨迹在优化前的初始几何特征的图，图4示出螺旋形梯度轨迹在优化后的初始几何特征的图，图5示出在实际磁化和额定磁化之间的误差值与优化方法内的迭代步骤数量的关系图，图6示出有效高频功率与迭代步骤的数量的关系图，图7示出与额定磁化(左侧)相比利用优化的梯度达到的实际磁化(右侧)的布洛赫仿真结果的图。



一种用于确定磁共振系统控制序列(AS)的方法和控制序列确定装置(22)，该磁共振系统控制序列包括具有多个单独的、由磁共振系统(1)通过互相独立的不同高频发射通道(S1，...，SN)并行发射的高频脉冲串的多通道脉冲串(MP)。在此基于预定的k空间梯度轨迹(GT)和预定的目标磁化(ZM)以高频脉冲优化方法来计算多通道脉冲串(MP)，其中在高频负荷优化方法中，在使用可参数化的函数的情况下至少针对检查对象(O)的高频负荷值来优化该k空间梯度轨迹(GT)。此外还描述了一种用于运行磁共振系统(1)的方法以及具有这样的控制序列确定装置(22)的磁共振系统(1)。