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Verfahren zur Ansteuerung der Gradienten bei der MR-Bildgebung, unter Berücksichtigung der durch Gradientensystem und Stimulationen vorgegebenen Limitierungen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000018251D
Original Publication Date: 2002-Apr-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 5 page(s) / 244K

Publishing Venue

Siemens

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Dr. Thorsten Feiweier: AUTHOR [+2]

Abstract

In der bildgebenden Magnetresonanz (MR) wird der dem Bild komplementäre k-Raum im allgemeinen zeilenartig abgetastet. Alternative Abtastverfahren, wie z.B. Spiral- oder Radialtrajektorien haben für bestimmte Anwendungen Vorteile.

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Gesundheit

Verfahren zur Ansteuerung derGradienten bei der MR-Bildgebung, unter Berücksichti-gung der durch Gradientensystemund Stimulationen vorgegebenenLimitierungen

Idee: Dr. Thorsten Feiweier, Spardorf;

Dr. Franz Hebrank, Herzogenaurach

In der bildgebenden Magnetresonanz (MR) wird derdem  Bild  komplementäre  k-Raum im allgemeinenzeilenartig  abgetastet.  Alternative Abtastverfahren,wie z.B. Spiral-  oder  Radialtrajektorien  haben  fürbestimmte Anwendungen Vorteile.

Bei einer spiralartigen Abtastung des k-Raums ist dieBerechnung einer Gradientenpulsform, für die sichgerade diese Trajektorie ergibt, problematisch.

Dabei sind insbesondere die Limitierungen des Gra-dientensystems zu beachten. Genauer sind dies diemaximal  verfügbare  Gradientenamplitude  und  diemaximale Slewrate. Grundlage der Berechnung derGradientenpulsform  sind  damit zwei Differenzial-gleichungen,  wobei  eine  nichtlinear und zweiterOrdnung ist.

Eine weitere Limitierung physiologischer Naturergibt sich, falls ein leistungsstarkes Gradientensys-tem zum Einsatz kommt: Es dürfen keine Stimulatio-nen des Patienten hervorgerufen werden.

Die Berechnung der Gradientenpulsform erfolgtüblicherweise durch numerische Lösung des Diffe-renzialgleichungssystems. Dieses zeitaufwendigeVerfahren eignet sich nicht für Online-Berechnungen. Deshalb  werden  feste  Trajektorienfür  bestimmte  Bildgebungsparameter  einmalig  be-rechnet und dann in dieser statischen Form verwen-det. Unter bestimmten Voraussetzungen sind Skalie-rungen der Gradientenpulsform auf geänderte Para-meter  möglich.  Physiologische  Limitierungen  wer-den bislang bei der Berechnung der Trajektorie nichtberücksichtigt.  Vielmehr  wird typischerweise un-mittelbar vor oder während der Messung überprüft,ob Stimulationen auftreten können und die Messungabgebrochen bzw. die Änderung der Messparametererzwungen.

Es wird nun vorgeschlagen, anstelle der Differenzi-algleichungen Differenzengleichungen  zu  verwen-den. Bei genügend kleiner Diskretisierung ist so eineiterative  Berechnung  der  Gradientenpulsform  mög-lich. Neben der außergewöhnlich schnellen Berech-nung der Trajektorie ist damit auf eine einfache Wei-se die Berücksichtigung der Stimulationslimitierungmöglich. Selbst komplexe Modelle zur Stimulations-überwachung können implementiert werden.

Mit dem vorgestellten Verfahren ist es möglich, voneiner  nichtlinearen  Differenzialgleichung  auf  eineanalytisch  lösbare  algebraische  Gleichung  höhererOrdnung zu schließen.

Da mögliche Stimulationen bereits bei der Berech-nung der Gradientenpulsform berücksichtigt werden,kann eine direkte optimale Ausnutzung der Gradien-tenperformance erreicht werden.

Vorgenanntes wird nun ausführlicher erläutert:

1. Problemstellung

Auf der Suche nach Verfahren, um den gesamten k-Raum  möglichst  schnell,  lückenlos und homogenabzutasten, stößt man unvermeidlich auf die Klasseder  spiralartigen  Trajektorien.  Aus  mathematischerSicht handelt es...