磁共振设备的磁共振序列的优化.pdf

本发明涉及一种用于优化磁共振设备的磁共振序列的方法，用于运行磁共振设备的方法，序列优化单元，磁共振设备和计算机程序产品。为了给出磁共振序列的改进的优化，建议，所述方法包括以下步骤：接收包括多个梯度脉冲的磁共振序列，其中多个梯度脉冲分布到多个梯度轴，其中多个梯度轴分别包括一定数量的保持不变的定点时间间隔和一定数量的允许被优化的可变时间间隔；分别分开地对于多个梯度轴自动分析磁共振序列，以识别在磁共振序列中的多个梯度轴的定点时间间隔和多个梯度轴的可变时间间隔；和自动优化多个梯度脉冲的至少一个梯度脉冲，其中该至少一个梯度脉冲在至少一个可变时间间隔期间发生。

1.  一种用于优化磁共振设备的磁共振序列的方法，具有以下步骤：
-接收包括多个梯度脉冲的磁共振序列，其中多个梯度脉冲分布到多个梯度轴，其中多个梯度轴分别包括一定数量的保持不变的定点时间间隔和一定数量的允许被优化的可变时间间隔，
-分别分开地对于多个梯度轴自动分析磁共振序列，以识别在磁共振序列中的多个梯度轴的定点时间间隔和多个梯度轴的可变时间间隔，和
-自动优化多个梯度脉冲的至少一个梯度脉冲，其中该至少一个梯度脉冲在至少一个可变时间间隔期间发生。

2.  根据权利要求1所述的方法，
其中，所述磁共振序列包括至少一个时间范围，在该时间范围期间在多个梯度轴的至少一个第一梯度轴上呈现定点时间间隔并且在多个梯度轴的至少另一个梯度轴上呈现可变时间间隔。

3.  根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中，所述多个梯度轴的一个梯度轴的时间间隔，至少当按照磁共振序列在该时间间隔中应当进行至少一个以下事件时，作为梯度轴的定点时间间隔被识别：
-读出高频脉冲，
-读出原始数据，
-接通在梯度轴上的流补偿梯度脉冲，
-接通在梯度轴上的扩散梯度脉冲，和
-接通梯度轴上的敲击梯度脉冲。

4.  根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，梯度轴的时间间隔作为定点时间间隔或作为可变时间间隔的识别通过至少一个以下方法过程进行：
-分析高频脉冲发送时间，
-分析读出时间，
-分析梯度轴的梯度脉冲的梯度曲线，和
-分析在参数组中包含的说明。

5.  根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在至少一个梯度脉冲的 优化时将梯度脉冲的矩保持恒定。

6.  根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在至少一个梯度脉冲的优化时将该至少一个梯度脉冲的梯度振幅在固定点保持恒定，其中所述固定点优选至少包括在与至少一个可变时间间隔邻接的定点时间间隔的间隔边界处的边缘值。

7.  根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在至少一个梯度脉冲的优化时将该至少一个梯度脉冲的梯度振幅的斜率在固定点保持恒定，其中所述固定点优选至少包括在与至少一个可变时间间隔邻接的定点时间间隔的间隔边界处的边缘值。

8.  根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，一个梯度轴的多个相互邻接的梯度脉冲被综合为一个共同的梯度脉冲。

9.  一种用于运行磁共振设备的方法，其中，首先在按照权利要求1至8中任一项所述的方法中优化磁共振序列并且然后在使用优化的磁共振序列的条件下运行磁共振设备。

10.  一种用于优化磁共振设备的磁共振序列的序列优化单元，其中，所述序列优化单元具有计算单元，其被构造为，执行按照权利要求1至8中任一项所述的方法。

11.  一种具有按照权利要求10所述的序列优化单元的磁共振设备。

12.  一种计算机程序产品，其可直接加载到磁共振设备的可编程计算单元的存储器中，具有程序代码部件，用于当计算机程序产品在磁共振设备的计算单元中运行时执行按照权利要求1至8中任一项所述的方法。

磁共振设备的磁共振序列的优化
技术领域
本发明涉及一种用于优化磁共振设备的磁共振序列的方法，一种用于运行磁共振设备的方法，一种序列优化单元，一种磁共振设备和一种计算机程序产品。
背景技术
在也称为磁共振断层成像系统的磁共振设备中，通常将受检人员，特别是患者的待检查的身体，借助主磁体置于例如1.5或3或7特斯拉的相对高的主磁场中。附加地借助梯度线圈单元施加梯度脉冲。通过高频天线单元借助合适的天线装置发送高频的高频脉冲，特别是激励脉冲，这导致，通过该高频脉冲共振激励的特定的原子核的核自旋相对于主磁场的磁力线翻转定义的翻转角。在核自旋的弛豫的情况下，发射高频信号，即所谓的磁共振信号，其借助合适的高频天线接收和然后进一步处理。从这样获得的原始数据中最后可以重建期望的图像数据。
由此对于确定的测量，要发送也称为脉冲序列的确定的磁共振序列，其由一系列高频脉冲、特别是激励脉冲和重聚焦脉冲，以及合适地要与之协调地发送的在沿着不同的空间方向的不同的梯度轴中的梯度脉冲组成。在时间上与之相适应地设置读出窗，所述读出窗规定在其中采集感应的磁共振信号的时间段。在此对于成像关键的特别是在序列内部的时序，即以何种时间间隔先后跟随哪个梯度脉冲。多个控制参数通常在所谓的测量协议中定义，所述测量协议是事先建立的并且对于确定的测量例如可以从存储器中调用并且必要时由操作者现场改变，其可以规定附加的控制参数，例如待测量的层的堆叠的确定的层距离、层厚等。然后基于所有这些控制参数，计算磁共振序列。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提出磁共振序列的改进的优化。
本发明从一种用于优化磁共振设备的磁共振序列的方法出发，该方法具有以下步骤：
-接收包括多个梯度脉冲的磁共振序列，其中多个梯度脉冲分布到多个梯度轴，其中多个梯度轴分别包括一定数量的保持不变的定点时间间隔和一定数量的允许被优化的可变时间间隔。
-分别分开地对于多个梯度轴自动分析磁共振序列，以识别在磁共振序列中的多个梯度轴的定点时间间隔和多个梯度轴的可变时间间隔，和
-自动优化多个梯度脉冲的至少一个梯度脉冲，其中至少一个梯度脉冲在至少一个可变时间间隔期间进行。
特别地，接收本身完成的，即准备好可以发送的，但是在按照本发明的方法中还可以优化的磁共振序列。该磁共振序列典型地包括一定数量的，即一个或多个高频脉冲，例如至少一个激励和/或重聚焦脉冲，以及一定数量的时间上与之协调的梯度脉冲。梯度脉冲典型地通过其梯度振幅、梯度脉冲持续时间和通过梯度脉冲的边沿陡度，即，梯度曲线的一阶导数dG/dt，通常也称为转换速度来定义。梯度脉冲的另一个重要参量是梯度脉冲矩，也称为矩或梯度矩，其通过振幅关于时间的积分来定义。在磁共振序列内部典型地精确地确定高频脉冲的精确的参数，即，时间位置和形状，以及通过确定的参数，如时间长度、振幅、边沿陡度精确规定各个梯度脉冲。磁共振序列和其参数在此通常从待解决的成像任务中得到。
磁共振序列典型地以时间上先后跟随的顺序的时间间隔，也称为事件块的形式被传输到控制单元，所述控制单元然后控制例如用于发送各个高频脉冲的高频天线单元和用于发送各个梯度脉冲的梯度脉冲单元。在按照本发明的方法中，现在以时间间隔的形式有利地进行磁共振序列到序列优化单元的传输。每个时间间隔在此通常表征确定的事件，例如脂肪饱和脉冲、确定的扰相梯度、在梯度回波序列内部确定的重复等的发送。在此各个事件可以由多个高频脉冲或接通的读出窗，以及与之相适应地接通的梯度脉冲等组成。读出窗的接通在此典型地理解为用于磁共振信号的接收装置的激活，例如耦接到磁共振设备的接收线圈的ADC(模拟数字转换器)。
借助序列优化单元，特别是分析单元，接下来进行磁共振序列的自动分析，以便识别在磁共振序列中的保持不变的定点时间间隔，和识别磁共振序列中的允许被优化的可变时间间隔。定点时间间隔在此特别地理解为单个时间点或时 间间隔，其中梯度脉冲的当前值固定不变，由此梯度脉冲可以进一步满足其确定的功能。例如包括层选择梯度或在读出时间期间的用于实现在确定的时刻的确定的编码的梯度脉冲。在后面还要给出其他例子。
除了这些不可变的单个点或时间间隔之外，在所述点或时间间隔，确定的梯度脉冲必须具有完全确定的值，但还存在位于其间的可变的时间间隔，梯度脉冲完全或部分布置在所述时间间隔中，虽然也满足确定的功能，但是其中不是恰好遵守时间规定并且例如在完全精确的时刻呈现梯度脉冲的确定的振幅。通常仅发生的是，直到确定的时刻，达到梯度脉冲的规定的振幅，使得从确定的时刻起，梯度脉冲的规定的振幅下降或者使得在更宽的时间间隔内部达到梯度脉冲的至少一个确定的矩。在该时间间隔中，梯度脉冲的曲线，即，梯度脉冲的形状，脉冲形状，或梯度曲线，原则上在考察确定的边界条件的情况下被改变，从而该可变时间间隔对于优化可用。
在另一个步骤中，然后在可变时间间隔中进行至少一个梯度脉冲的自动优化。自动优化在此特别地按照规定的优化标准进行。在此原则上可以规定任意的优化标准。
例如在本发明的范围的变化中，如下进行优化，即，尽可能快地进行通过梯度脉冲的编码，以便例如将通过运动的物质，例如血流引起的流伪影最小化。
在优选的变形中，例如进行至少一个梯度脉冲的优化，以降低噪声。在磁共振序列期间将通过其发送梯度脉冲的磁梯度线圈频繁和快速地切换。因为在磁共振序列内部的时间规定通常非常严格并且此外确定了磁共振检查的总持续时间的、磁共振序列的总持续时间必须保持为尽可能小，所以必须部分地达到大约40mT/m的梯度振幅和直至200mT/m/ms的转换速率。特别地，这样高的边沿陡度对在梯度脉冲的接通期间的已知的噪声现象提供份额。通过磁共振设备的其他部件，特别是高频屏蔽装置引起的涡流，是对于该噪声干扰的原因。除此之外，梯度脉冲的陡的边沿导致较高的能量消耗并且此外对梯度线圈和其他硬件提出较高要求。快速改变的梯度场导致梯度线圈中的失真和振荡并且将该能量传输到磁共振设备的壳体。通过线圈和其他部件的发热此外会发生高的氦蒸发。
为了优化噪声，特别优选地可以在可变时间间隔中自动地优化梯度曲线的一阶导数。即，将梯度曲线在至少一个可变时间间隔中这样优化，使得在确定的边界条件下遵守梯度脉冲的尽可能小的转换速率，因为其导致特别高的噪声。 特别优选地，在优化时将梯度曲线平滑，因为以这种方式实现特别好的噪声降低。换言之，优化步骤关于尽可能高的噪声降低进行，方式是，将至少一个梯度脉冲的梯度曲线关于对梯度曲线进行规定的函数的一阶导数的最小化进行优化。此外由此实现梯度曲线的更小的负荷。与此伴随更小的电流消耗、梯度线圈的更小的发热以及减小的氦蒸发。此外从中得到建立成本有效的梯度线圈的可能性。附加地，在此也可以将至少一个梯度脉冲的振幅最小化。
因为用于噪声降低的优化，即，梯度曲线的一阶导数的优化，估计是最通常的应用情况，所以在以下通常从该变形作为例子出发。但是如果没有明确指出，方法不会通过该例子而限于该优化标准。
特别优选地，不取决于使用的优化标准，在保持各自的时间间隔的时间长度恒定的情况下，进行优化，从而磁共振序列的时序在总体上不受优化影响。基本上也可以规定不同的优化标准，例如对于不同的时间段或不同种类的梯度脉冲的不同的优化标准。
通过按照本发明的方法有利地自动优化整个梯度曲线，而不需要考察各个梯度脉冲。仅在重要的时间点和/或在磁共振序列的、关于当前的梯度振幅如描述的那样是不变的定点时间间隔，将梯度曲线设置到定义的值。其间整个区域(以及包括梯度脉冲的)可以进行梯度曲线的优化。
在此分别将梯度曲线在各个梯度轴，即，梯度方向上，特别的分开地优化。即，在梯度曲线的每个梯度轴，例如x、y、z方向，例如读出方向、相位编码方向和层选择方向上分开地考察和优化。
特别地也分开地对于分别多个梯度轴进行磁共振序列的自动分析，以识别多个梯度轴的定点时间间隔和多个梯度轴的可变时间间隔。由此特别地多个梯度轴既对于分析也对于优化被单个地处理。例如如果不可优化的梯度脉冲，例如流补偿梯度脉冲、扩散梯度脉冲或敲击(Anklopf)梯度脉冲，仅在第一梯度轴上呈现，则仅在第一梯度轴上设置不可优化的定点时间间隔。在与第一梯度轴不同的其他梯度轴上在第一梯度轴的不可优化的梯度脉冲期间施加的可优化的梯度脉冲可以被优化。由此在其他梯度轴上进行的可优化的梯度脉冲，尽管同时进行在第一梯度轴上的不可优化的梯度脉冲，仍可以被优化。由此可以避免，不可优化的梯度脉冲不必要地阻碍其他梯度轴上的梯度脉冲的优化。由此例如可以借助按照本发明的优化实现噪声降低的进一步改善。
用于实现分开考察梯度轴的过程的可能性是，将不可优化的梯度脉冲中间 存储在数据库中，其特别地对于各自的梯度轴的特定的。在梯度脉冲的优化期间然后可以识别不可优化的梯度脉冲并且相应地不变地施加。
按照一种实施方式，磁共振序列包括至少一个时间范围，在该时间范围期间在多个梯度轴的至少一个第一梯度轴上呈现定点时间间隔并且在多个梯度轴的至少另一个梯度轴上呈现可变时间间隔。特别地，在至少一个第一梯度轴的定点时间间隔同时呈现至少另一个梯度轴的可变时间间隔。这当在至少一个第一梯度轴上在至少一个时间范围期间呈现不可优化的梯度脉冲时特别是这样。在至少一个时间范围期间特别地不入射高频脉冲和/或不进行原始数据的读出。然后在该时间范围中在可变时间间隔期间在至少另一个梯度轴上进行的至少一个梯度脉冲有利地可以被优化。可以进行至少一个梯度脉冲的该优化，尽管同时在至少一个第一梯度轴上呈现不可优化的梯度脉冲。由此例如可以借助优化方法进一步改善噪声降低。
按照一种实施方式，多个梯度轴的一个梯度轴的时间间隔，至少当按照磁共振序列在该时间间隔中应当进行至少一个以下事件时，作为梯度轴的定点时间间隔被识别：
-读出高频脉冲。如果同时发送高频脉冲，则假定，在该时间接通的梯度脉冲用于将高频脉冲作用于确定的空间体积。由此在该时间间隔期间梯度脉冲的振幅的改变会导致磁共振序列的错误。高频脉冲的发送在此典型地导致，在高频脉冲的发送期间在所有梯度轴上呈现定点时间间隔。
-读出原始数据，即，设置读出窗，特别是ADC的接收准备(Empfangsbereitschalten)。同时接通的梯度脉冲在此也用于编码，在哪个空间区域中接收磁共振信号。在该时间段期间梯度振幅的改变也会导致磁共振序列的错误。原始数据的读出在此典型地导致，在原始数据的读出期间在所有梯度轴上呈现定点时间间隔。
-接通在梯度轴上的流补偿梯度脉冲。该流补偿梯度脉冲典型地由不同符号的两个数值上相同的梯度矩组成。如果改变该梯度脉冲，则流补偿被破坏，因为相反取向的矩在优化时会被综合为一个零矩。
-接通在梯度轴上的扩散梯度脉冲。该扩散梯度脉冲也用于，在整个确定的时间间隔上施加定义的梯度振幅，以便这样实现信号的确定编码。由此改变在此也会导致测量的错误。
-接通在梯度轴上的敲击梯度脉冲。这样的敲击梯度脉冲(也称为 “Tok-Tok-Tok脉冲”)用于，在测量的开始时产生定义的、不是太吵的，但也不是太安静的敲击噪声。然后位于磁共振设备中的患者可以调整，使得现在测量以通常不可避免的噪声干扰开始。如果对这样的敲击梯度脉冲例如进行噪声优化，则这会导致敲击梯度脉冲的噪声降低，其然后不再满足其对患者进行提醒的功能。
要注意的是，本身不可优化的梯度脉冲必要时也可以包含可优化的时间间隔，例如以如下方式，即，可以改变边沿，只要例如遵守平台参数(高度和长度)。
接通在第一梯度轴上的不可优化的梯度脉冲，例如流补偿梯度脉冲，扩散梯度脉冲或敲击梯度脉冲，有利地导致，在与第一梯度轴不同的另外的梯度轴上同时可以呈现可变时间间隔。第一梯度轴在此可以是多个梯度轴中的任意一个。由此在第一梯度轴上的不可优化的梯度脉冲的呈现不会阻碍在其他梯度轴上的梯度脉冲的优化。也可以呈现其他不可优化的、对于专业人员来说是有意义的梯度脉冲。此外也例如可以考虑截止的梯度脉冲，在所述梯度脉冲期间由于截止的梯度脉冲的构造而在所有梯度轴上呈现定点时间间隔。
按照一种实施方式，梯度轴的时间间隔作为定点时间间隔或作为可变时间间隔的识别通过至少一个以下方法过程进行：
-分析高频脉冲发送时间，
-分析读出时间，
-分析梯度轴的梯度脉冲的梯度曲线，例如，通过将其与对于确定的不可变的梯度脉冲的预定的样板梯度曲线进行比较。如果梯度脉冲相应于该样板梯度曲线，则这提示，涉及的是这样的不可变的梯度脉冲；
-分析在参数组中包含的说明，例如姓名、标记等，其示出，在涉及的时间间隔中的后面的梯度脉冲是不要改变的梯度脉冲。例如，包含了确定的梯度脉冲的时间间隔可以包含在确定的、在固定的扫描格栅中规定的时间点的各个振幅值。但是替换地，也可以包含关于上升时间的参数、在确定的时间之后要达到的最大振幅、平台时间的持续时间，在所述平台时间中振幅保持恒定，以及下降时间，以便完整定义梯度脉冲。附加地，在两种情况中时间间隔和/或参数组也可以还包含关于如下的说明，即，时间间隔是否包含不可变的梯度脉冲或甚至是关于梯度脉冲是什么样的梯度脉冲，例如流补偿梯度脉冲、扩散梯度脉冲等的编码和/或说明。参数组也可以对应于至少一个梯度脉冲。
此外也可以的是，不仅将上面提到的类型的梯度脉冲定义为不可变的，而且根据需要还可以将其他梯度脉冲或梯度脉冲的类型确定为对于特殊的磁共振序列的不可变，例如通过相应地调整分析单元，以便识别这样定义的不可变的其他梯度脉冲和/或通过在参数组中例如设置对于该梯度脉冲的相应的说明。
前面提到的优选变形示出，利用(通常相对简单的)措施可以识别定点时间间隔和优化余下的时间间隔。
在一定数量的在临床的磁共振断层成像仪(MRT)中通常使用的磁共振序列，例如在自旋回波序列(SE序列)或快速自旋回波序列(TSE序列)中，除了对于位置编码所需的梯度脉冲之外，施加梯度扰相脉冲，简称扰相器。在一些情况中，特别是当其成对出现时的梯度扰相脉冲，也称为梯度破碎脉冲，简称破碎器(Crusher)，直接在本来的梯度脉冲之前和/或之后由相同的梯度线圈施加并且保证，例如不期望的自由感应衰减(FID)信号被抑制。
正是这样的扰相器和/或破碎器梯度通常导致高的音量，从而值得期望的是，优化这样的梯度脉冲。在许多情况中重要的是，优化的梯度脉冲具有确定的矩。梯度脉冲的矩，如上所述，通常理解为振幅关于时间的积分，即，在梯度脉冲下的面积。在此根据梯度脉冲是正的还是负的，矩也可以相应地是正的或负的。例如扰相器或用于可靠抑制FID信号的破碎器，分别具有精确确定的扰相或破碎矩。
根据一种实施方式，在至少一个梯度脉冲的优化时将梯度脉冲的矩保持恒定。
按照一种实施方式，在至少一个梯度脉冲的优化时将至少一个梯度脉冲的梯度振幅在固定点保持恒定，其中固定点优选至少包括在与至少一个可变时间间隔邻接的定点时间间隔的间隔边界处的边缘值。在此可以规定在可优化的时间间隔内部的确定的固定点，例如在完全确定的时间点到达为零的振幅值。特别优选地，固定点至少包括在与可变时间间隔邻接的定点时间间隔的间隔边界处的边缘值。如果整理在结束的(ausgehende)事件块中的事件块，哪些分别仅包含或者可变时间间隔或者定点时间间隔，则边缘值例如是在各自的可优化的结束的事件块的开始和结束时的边界值。通过该边界条件保证，在梯度曲线中没有突变并且梯度脉冲的形状选择为，其超出事件块边界和/或超出在定点时间间隔和可变时间间隔之间的边界连续经过。
按照一种实施方式，在至少一个梯度脉冲的优化时将至少一个梯度脉冲的 梯度振幅的斜率在固定点处保持恒定，其中固定点优选至少包括在与至少一个可变时间间隔邻接的定点时间间隔的间隔边界处的边缘值。由此可以实现梯度曲线越过时间间隔边界的均匀过渡而没有棱边和/或转弯。由此也避免了转换速率的突然切换。特别地在从不可优化的梯度脉冲过渡到在梯度轴上的至少一个可优化的梯度脉冲时在此可以有利地注意保持斜率恒定。由此可以保证在不可优化的梯度脉冲和至少一个可优化的梯度脉冲之间的均匀过渡。
按照一种实施方式，一个梯度轴的多个邻接的梯度脉冲被综合为一个共同的梯度脉冲。由此提供特别的优点，因为不是将梯度振幅没有必要地降低到零的值，仅为了然后以相应陡的边沿又上升，以形成下一个梯度脉冲。
为了优化，原则上可以使用不同的方法，以便将梯度曲线的一阶导数保持尽可能小并且在此遵守规定的边界条件，特别是达到给定的固定点。作为特别有效强调的是，使用所谓的样条插值方法。完全特别优选地，使用四阶的方法。在样条插值中试图，将给定的插值点，在本情况中也就是例如固定点，借助逐个上升的多项式，即所谓的样条，进行插值。替换地，也可以使用多项式插值。然而样条插值方法具有优点，即，当固定点处于不利地时，也可以仅利用小的计算开销达到具有确定的近似特征的还可用的曲线走向。特别地也可以以小的线性开销计算样条插值。
在优化结束时有利地关于系统规定参数的遵守，优选至少最大允许的梯度振幅和/或最大允许的转换速率的遵守，对至少一个优化的梯度脉冲的梯度曲线进行检查。当至少一个优化的梯度脉冲的梯度曲线不包含系统规定参数时，有利地将至少一个优化的梯度脉冲的梯度曲线又通过至少一个梯度脉冲的初始的梯度曲线代替。
此外，磁共振序列可以以时间上先后跟随的事件块的形式被传输到梯度线圈单元。在传输到梯度线圈单元之前可以将磁共振序列的到来的事件块为了识别定点时间间隔和可变时间间隔而在各自的事件块中进行分析。可以据此进行磁共振序列到结束的事件块中的重新划分。每个事件块在此通常表征一个确定的事件，例如，脂肪饱和脉冲的发送、确定的扰相梯度、在梯度回波序列内部的确定的重复等。各个事件可以由多个高频脉冲和/或接通的读出窗以及与之相适应地接通的梯度脉冲组成。重新划分优选这样进行，使得事件块或者仅包含定点时间间隔或者仅包含可变时间间隔。换言之，定点时间间隔和可变时间间隔有利地作为分离的结束的事件块例如由分析单元传输到梯度线圈单元，其中 特别优选地相互邻接的定点时间间隔和相互邻接的可变时间间隔在邻接地到来的事件块中被综合为新的结束的事件块。然后按照本发明对包含了可变时间间隔的结束的事件块在其然后被传输到梯度线圈单元之前首先进行用于优化至少一个梯度脉冲的梯度曲线的优化步骤。相反仅由定点时间间隔组成的结束的事件块，必要时在延迟从而其又在时间上合适地与中间优化的结束的事件块协调地到达梯度线圈单元之后，被不变地传输到梯度线圈单元。其然后按照合适的顺序先后施加不优化的事件块和优化的事件块，即，其发送相应的控制命令到高频天线单元和梯度线圈单元，从而整个优化的磁共振序列以时间上正确的方式，以优选如在优化之前的不变的时序被发送。事件块在此有利地又分别特殊地对于多个梯度轴被设置。由此有利地分开地对于多个梯度轴进行磁共振序列的重新划分。
此外本发明还从一种用于运行磁共振设备的方法出发，其中首先在按照本发明的用于优化磁共振序列的方法中优化磁共振序列并且然后在使用优化的磁共振序列的条件下运行磁共振设备。在测量期间，即，当患者处于磁共振设备的患者通道中时，在相应选择的优化标准的情况下，例如形成更小的噪声，而不损害图像质量和不延长测量持续时间。优化可以优选在线地在施加磁共振序列时或直接在施加磁共振序列之前进行。
此外本发明还从一种用于优化磁共振设备的磁共振序列的序列优化单元出发。序列优化单元具有计算单元，其被构造为，执行按照本发明的方法。序列优化单元由此被构造为，执行用于优化磁共振设备的磁共振序列的方法。
为此，序列优化单元包括输入接口，其被构造为，执行磁共振序列的接收，其中磁共振序列包括多个梯度脉冲，其中多个梯度脉冲分配到多个梯度轴上，其中多个梯度轴分别包括一定数量的保持不变的定点时间间隔，和一定数量的允许被优化的可变时间间隔。
此外序列优化单元包括分析单元，其被构造为，分别分开地对于多个梯度轴进行磁共振序列的自动分析，以识别在磁共振序列中的多个梯度轴的定点时间间隔和多个梯度轴的可变时间间隔。
此外序列优化单元包括优化单元，其被构造为，进行多个梯度脉冲的至少一个梯度脉冲的自动优化，其中至少一个梯度脉冲在至少一个可变时间间隔期间进行。
按照本发明的序列优化单元的实施方式类似于按照本发明的方法的实施方 式地构造。序列优化单元可以具有其他控制部件，其对于执行按照本发明的方法是所需的和/或有利的。序列优化单元也可以被构造为，将控制信号发送到磁共振设备和/或接收和/或处理控制信号，以执行按照本发明的方法。优选地，序列优化单元是磁共振设备的控制单元的部分并且优选地相对紧密地连接在高频天线单元和/或梯度线圈单元前面。在序列优化单元的存储单元上可以存储计算机程序和其他软件，序列优化单元的处理器借助其自动控制和/或执行按照本发明的方法的方法流程。
按照本发明的磁共振设备具有序列优化单元。由此按照本发明的磁共振设备被构造为，利用序列优化单元执行按照本发明的方法。序列优化单元可以集成在磁共振设备中。序列优化单元也可以与磁共振设备分开地安装。序列优化单元可以与磁共振设备相连。
按照本发明的计算机程序产品可直接加载到磁共振设备的可编程计算单元的存储器中并且具有程序代码部件，用于当计算机程序产品在磁共振设备的计算单元中运行时执行按照本发明的方法。由此按照本发明的方法可以快速、相同可重复地和鲁棒地执行。计算机程序产品这样配置，使得借助计算单元可以执行按照本发明的方法步骤。计算单元在此必须分别具有前提条件，诸如，例如相应的工作存储器、相应的显卡或相应的逻辑单元，从而可以有效执行各自的方法步骤。计算机程序产品例如存储在计算机可读介质上或网络或服务器上，从那里可以被加载到与磁共振设备直接连接或作为磁共振设备的部分构造的本地计算单元的处理器。此外计算机程序产品的控制信息可以存储在电子可读数据载体上。电子可读数据载体的控制信息可以这样构造，使得其在磁共振设备的计算单元中使用数据载体时执行按照本发明的方法。对于电子可读数据载体的例子是DVD、磁带或USB棒，其上存储了电子可读控制信息，特别是软件(见以上)。当这些控制信息(软件)由数据载体读取并且存储到磁共振设备的控制器和/或计算单元中时，可以执行前面描述的方法的全部按照本发明的实施方式。
用于运行磁共振设备的按照本发明的方法的、按照本发明的序列优化单元的、按照本发明的磁共振设备的和按照本发明的计算机程序产品的优点基本上相应于在前面详细解释的按照本发明的用于优化磁共振序列的方法的优点。在此提到的特征、优点或替换实施方式同样可以转用到其他要求保护的对象，并且反之亦然。换言之，物的权利要求也可以利用关于方法描述的或要求保护的 特征来扩展。方法的相应的功能特征在此通过相应的物的模块，特别是通过硬件模块来构造。
附图说明
以下结合在附图中示出的实施例描述和解释本发明。附图中：
图1以示意图示出了用于执行按照本发明的方法的按照本发明的磁共振设备，
图2示出了按照本发明的方法的实施方式的流程图，
图3示出了根据按照本发明的方法要被优化的磁共振序列的序列图，
图4示出了根据图3的序列图，其中梯度轴被划分为定点时间间隔和可变时间间隔，
图5示出了在梯度脉冲的优化之后按照图4和图3的序列图，所述优化在可变时间间隔期间进行。
具体实施方式
图1以示意图示出了用于执行按照本发明的方法的按照本发明的磁共振设备11。磁共振设备11包括由磁体单元13形成的具有用于产生强的和特别是恒定的主磁场18的主磁体17的检测器单元。此外磁共振设备11具有用于容纳患者15的圆柱形患者容纳区域14，其中患者容纳区域14在圆周方向上由磁体单元13圆柱形地包围。患者15可以借助磁共振设备11的患者支撑装置16被推入到患者容纳区域14中。患者支撑装置16为此具有可移动地布置在磁共振设备11内的患者台。磁体单元13借助磁共振设备的壳体外罩31向外屏蔽。
磁体单元13还具有用于产生在成像期间对于位置编码被使用的磁场梯度的梯度线圈单元19。梯度线圈单元19借助梯度控制单元28控制。沿着在x、y和z方向上的梯度轴产生磁场梯度。为此梯度线圈单元19的梯度线圈是在x、y和z方向上互相独立地可控的，从而通过规定的组合可以施加在任意空间方向上(例如在层选择方向上、在相位编码方向上或在读出方向上)的梯度，其中这些方向通常取决于选择的层取向。同样，梯度接通的空间方向也可以与x、y和z方向一致，也就是例如层选择方向在z方向上，相位编码方向在y方向上并且读出方向在x方向上示出。x方向在此是指其水平方向与主磁场18的方向，即z方向垂直的那个方向。y方向是指其垂向与z方向垂直并且与x方向垂直的 那个方向。
此外，磁体单元13具有高频天线单元20，其在示出的情况中被构造为在磁共振设备10中集成的身体线圈，和高频天线控制单元29，用于激励在由主磁体17产生的主磁场18中出现的极化。高频天线单元20由高频天线控制单元29控制并且将高频的高频脉冲入射到基本上由患者容纳区域14形成的检查空间中。
为了控制主磁体17、梯度控制单元28和高频天线控制单元29，磁共振设备11具有控制单元24。控制单元24中央地控制磁共振设备11，例如磁共振序列的执行。控制信息，例如成像参数，以及重建的磁共振图像，可以在磁共振设备11的显示单元25上，例如在至少一个监视器上，对于用户被显示。此外磁共振设备11具有输入单元26，借助所述输入单元在测量过程期间可以由用户输入信息和/或成像参数。控制单元24可以包括梯度控制单元28和/或高频天线控制单元29和/或显示单元25和/或输入单元26。
磁共振设备还具有序列优化单元30，其具有用于优化磁共振序列的成像参数的未详细示出的计算单元。序列优化单元30为此还包括输入接口32、分析单元33和优化单元34。磁共振设备11，特别是序列优化单元30，被构造为用于执行按照本发明的方法。
示出的磁共振设备11当然可以包括磁共振设备11通常具有的其他部件。磁共振设备11的一般工作原理对于专业人员是公知的，从而不必详细描述其他部件。
图2示出了按照本发明的方法的实施方式的流程图。在第一方法步骤200中，首先以通常方式进行磁共振序列的选择和准备。即，典型地，用户通过输入单元26规定磁共振序列的种类和/或找出其中定义了确定的磁共振序列的相应的协议。协议在此包含用于各自的磁共振序列的不同的成像参数。属于该成像参数的有对于期望的磁共振序列的确定的基本规定，例如磁共振序列的种类，即，是否是自旋回波序列、快速自旋回波序列等。此外，属于的成像参数的有层厚、层距离、层数、分辨率、重复时间、自旋回波序列中的回波时间等。借助输入单元26，用户可以改变该成像参数中的一部分，以便建立对于当前期望的测量的个性化的磁共振序列。为此可变的成像参数例如在显示单元25的图形用户界面上提供给用户来改变。
在下一个方法步骤201中然后利用规定的定义的成像参数计算精确的时序 和磁共振序列的流程。磁共振序列可以在控制单元24中被计算，所述控制单元例如以软件组件的形式在磁共振设备11的计算系统中实现。磁共振序列包括多个梯度线圈，其中多个梯度线圈分布到多个梯度轴上，其中多个梯度轴分别包括一定数量的保持不变的定点时间间隔和一定数量的允许被优化的可变时间间隔。磁共振序列还包括至少一个时间范围，在该时间范围期间，在多个梯度轴的至少一个第一梯度轴上呈现定点时间间隔和在多个梯度轴的至少另一个梯度轴上呈现可变时间间隔。
在下一个方法步骤202中，以时间间隔的形式，也称为事件块的形式进行准备好发送的、但还没有被优化的磁共振序列的传输。不进行时间间隔到梯度控制单元28和高频天线控制单元29的直接传输。而是在下一个方法步骤202中由控制单元24将磁共振序列在传输到梯度控制单元28和高频天线控制单元29之前首先传输到用于优化磁共振序列的序列优化单元30。序列优化单元30的输入接口32在此被构造为，用于接收实际上完全准备好发送的、但有待优化的磁共振序列。
在下一个步骤203中序列优化单元30的分析单元33自动分析磁共振序列并且在此识别多个梯度轴的定点时间间隔和多个梯度轴的可变时间间隔。定点时间间隔和可变时间间隔在此分别分开地对于多个梯度轴被识别。这在从图3到图4的过渡中示例性示出。
特别地，在磁共振序列的自动分析期间，在磁共振序列内部的梯度轴的时间间隔，至少当按照磁共振序列在该时间间隔中应当进行至少一个以下事件时，由分析单元33识别为定点时间间隔：
-发送高频脉冲，
-读出原始数据，
-接通在梯度轴上的流补偿梯度脉冲，
-接通在梯度轴上的扩散梯度脉冲，和
-接通在梯度轴上的敲击梯度脉冲。
为此分析单元33为了将磁共振序列内部的梯度轴的时间间隔识别为定点时间间隔或可变时间间隔，采用至少以下方法过程：
-分析高频脉冲发送时间，
-分析读出时间，
-分析梯度轴上的梯度脉冲的梯度曲线，和
-分析在参数组中包含的说明(Bezeichnern)。
在下一个方法步骤204中借助序列优化单元30的优化单元34进行多个梯度脉冲的至少一个梯度脉冲的自动优化，其中至少一个梯度脉冲在至少一个可变时间间隔期间进行。下一个方法步骤204在从图4至图5的过渡中示例性示出。
特别地，进行至少一个梯度脉冲的优化，以优化噪声。为此可以特别优选地在可变时间间隔中自动优化至少一个梯度脉冲的梯度曲线的一阶导数。在优化至少一个梯度脉冲时有利地也将梯度脉冲的矩保持恒定。在优化至少一个梯度脉冲时有利地还将至少一个梯度脉冲的梯度振幅在固定点处保持恒定，其中固定点优选地至少包括在与至少一个可变时间间隔邻接的定点时间间隔的间隔边界处的边缘值。同样，在优化至少一个梯度脉冲时有利地将至少一个梯度脉冲的梯度振幅的斜率在固定点处保持恒定，其中固定点优选地至少包括在与至少一个可变时间间隔邻接的定点时间间隔的间隔边界处的边缘值。最后在优化时(如果可能)将一个梯度轴的多个相互邻接的梯度脉冲综合为一个共同的梯度脉冲。
优化的磁共振序列在下一个方法步骤205中最后被传输到梯度控制单元28和高频天线控制单元29。梯度控制单元28和高频天线控制单元29从优化的磁共振序列中产生相应的控制命令并且将其传输到高频天线单元20和梯度线圈单元19，从而整个优化的磁共振序列按照时间上正确的顺序，以例如相对于在优化之前减小的音量被应用，以用于借助磁共振设备11拍摄磁共振图像数据。
在图2中示出的按照本发明的方法的方法步骤由磁共振设备，特别是由序列优化单元30执行。为此，磁共振设备，特别是序列优化单元30包括所需的软件和/或计算机程序，其存储在磁共振设备11的，特别是序列优化单元30的存储单元中。软件和/或计算机程序包括程序部件，其被构造为，当计算机程序和/或软件在磁共振设备11中，特别是在序列优化单元30中，借助磁共振设备11的、特别是序列优化单元30的处理器单元运行时，执行按照本发明的方法。
图3作为例子示出了非常简化的磁共振序列的一部分的序列图，其示例性划分为四个时间间隔Z₁、Z₂、Z₃、Z₄。在该序列图中以通常方式在不同的、互相处于上下的时间轴上分别根据时间t示出了读出窗W、待读出的高频脉冲HF，以及梯度脉冲。在此在最上面的读出时间轴ADC上示出了读出窗W。在从上数第二个高频脉冲时间轴HF上示出了待发送的高频脉冲HF的振幅。在之下的x 梯度轴Gx上示出了在读出方向上的梯度脉冲Gx₁、Gx₂、Gx₃、Gx₄、Gx₅。在y梯度轴Gy上示出了在相位编码方向上接通的梯度脉冲Gy₁、Gy₂、Gy₃。在最下面的z梯度轴Gz上示出了在层选择方向上的梯度脉冲Gz₁、Gz₂、Gz₃。各自的梯度轴Gx、Gy、Gz的方位分别给出了零线，即，梯度脉冲根据其振幅向上还是向上从梯度轴Gx、Gy、Gz延伸而可以具有负的或正的振幅。在所有序列图中为了简化，仅按照任意单位进行在时间方向和在振幅方向上的缩放。
在磁共振序列的第一时间间隔Z₁期间，发送用于激励核自旋的高频脉冲HF。同时，在第一时间间隔Z₁期间施加在z梯度方向Gz，即层选择方向上的梯度脉冲Gz₁，从而高频脉冲HF₁选择性地起作用。
直接在该高频脉冲HF结束之后在第二时间间隔Z₂中在所有三个梯度轴Gx、Gy、Gz上发生多个梯度脉冲。于是在x梯度轴Gx上发生不可优化的梯度脉冲Gx₁，例如流补偿梯度脉冲、扩散梯度脉冲或敲击梯度脉冲，和另一个可优化的梯度脉冲Gx₂。在y梯度轴Gy上在第二时间间隔Z₂期间发生可优化的梯度脉冲Gy₁。在z梯度轴上在第二时间间隔Z₂期间同样仅发生可优化的梯度脉冲Gz₂。
在第三时间间隔Z₃期间进行在读出窗W期间对磁共振信号的读出。为此在x梯度轴上接通梯度脉冲Gx₃。
该梯度回波时间间隔然后连接第四时间间隔Z₄，在所述第四时间间隔期间在x、y和z梯度轴上并行接通可优化的梯度脉冲Gx₄、Gx₅、Gy₂、Gy₃、Gz₃。
图4示出了图3的磁共振序列的序列图。在此，在下一个方法步骤203中借助分析单元33分开地对于每个梯度轴识别了磁共振序列内部的定点时间间隔I_F和可变时间间隔I_O。不可优化的定点时间间隔I_F在每个梯度轴上分别通过横条图案覆盖。可变时间间隔I_O没有通过横条图案覆盖。
定点时间间隔I_F在此是没有落入上面描述的标准的时间间隔，所述标准将时间间隔识别为不可优化的定点时间间隔I_F。于是第一时间间隔Z₁对于所有梯度轴Gx、Gy、Gz是定点时间间隔I_F，因为在第一时间间隔Z₁期间发送高频脉冲HF。第三时间间隔Z₃同样对于所有梯度轴Gx、Gy、Gz是定点时间间隔I_F，因为在第三时间间隔Z₃期间接通读出窗W。第四时间间隔Z₄对于所有梯度轴Gx、Gy、Gz由分析单元识别为可变时间间隔I_O，因为在其期间不发生高频脉冲HF、读出窗W和不可优化的梯度脉冲Gx₁。
在第二时间间隔Z₂中对于所有梯度轴Gx、Gy、Gz呈现两个可变时间间隔 I_O。其包围第二时间间隔Z₂的时间范围I_x，在所述时间范围期间在x梯度轴Gx上呈现定点时间间隔I_F和在y梯度轴Gy上和z梯度轴Gz上分别呈现可变时间间隔I_O。这是由于，在时间范围I_x期间在x梯度轴Gx上接通不可优化的梯度脉冲Gx₁。然而其不妨碍，在y梯度轴Gy或z梯度轴Gz上的梯度脉冲可以被优化。
在可变时间间隔I_O中梯度脉冲，特别是梯度脉冲的梯度曲线，允许在以下边界条件下被任意改变：在与邻接的包含了不可优化的定点时间间隔I_F的时间间隔的边界点处，梯度振幅有利地是恒定的。此外，在与邻接的定点时间间隔I_F的边界点处，梯度振幅的斜率是有利地恒定的。此外梯度线圈的总矩在各自的可优化的时间间隔I_O中在优化之前和之后有利地是相同的。
图5示出了在借助序列优化单元30的优化单元34对磁共振序列进行优化之后图3和图4的磁共振序列的序列图。
在示出的例子中，可变时间间隔I_O在刚才提到的边界条件下分开地对于三个梯度轴Gx、Gy、Gz被优化，其中得到图5的梯度脉冲。优化在此在使用样条插值方法的情况下进行，其中，振幅值在边界处分别被看作为固定点并且样条在提到的边界条件下(达到固定点，在固定点处梯度曲线的一阶导数保持恒定、和在梯度曲线下的积分保持相等)导致在各自的可优化的时间间隔I_O中期望的平滑的梯度脉冲。同样可以考虑使用专业人员认为有意义的其他优化方法。
与图3和图4的比较可以很好看出，具有陡的边沿的互相邻接的、相对有棱角的、不可优化的梯度脉冲Gx₂、Gx₄、Gx₅、Gy₁、Gy₂、Gy₃、Gz₂、Gz₃被转换为具有部分共同形状的互相接合的优化的梯度脉冲Gx₂'、Gx₄'、Gy₁'、Gy₂'、Gz₂'、Gz₃'、Gz₄'。优化的梯度脉冲Gx₂'、Gx₄'、Gy₁'、Gy₂'、Gz₂'、Gz₃'、Gz₄'是相对平滑的，由此带来对于梯度脉冲的极小干扰并且降低噪声干扰。
作为对于梯度脉冲的综合的例子，特别地提到在按照图3的初始的磁共振序列中的梯度脉冲Gy₂、Gy₃综合为在按照图5的优化的磁共振序列中的一个共同的梯度脉冲Gy₂'，以及提到通过共同的形状Gx₄'代替的梯度脉冲Gx₄、Gx₅。
在此特别注意，在此梯度脉冲Gz₁的梯度振幅在第一时间间隔Z₁期间没有改变，在所述第一时间间隔中并行地发送层选择高频脉冲HF。即，在该第一时间间隔Z₁期间图3的初始梯度脉冲Gz₁的梯度曲线相应于图5的梯度脉冲Gz₁'的梯度曲线。对于在具有读出窗W的第三时间间隔Z₃期间进行的梯度脉冲Gx₃也同样成立。图3的梯度脉冲Gx₃由此与图5的梯度脉冲Gx₃'相同。
最后也不将图5的不可优化的梯度脉冲Gx₁'相对于图3的对应的不可优化的梯度脉冲Gx₁优化。然而在x梯度轴上图5的跟随的梯度脉冲Gx₂'相对于图3的梯度脉冲Gx₂在其梯度曲线方面被优化。在此，在与不可优化的梯度脉冲Gx₁'的边界处的梯度脉冲Gx₂'在其振幅的斜率方面与不可优化的梯度脉冲Gx₁'的振幅的斜率匹配。
此外注意，在x梯度轴Gx上进行的不可优化的梯度脉冲Gx₁'不妨碍与不可优化的梯度脉冲Gx₁'同时进行的y梯度轴Gy和z梯度轴Gz的梯度脉冲Gy₁'、Gz₂'、Gz₃'的优化。由此可以实现噪声降低的进一步改善。
根据图3和图5，清楚的是，根据按照本发明的方法的实施方式，如何通过优化梯度脉冲可以以有效的方式将每个磁共振序列非常快速地还直接在应用之前关于噪声干扰和梯度线圈的负荷进行优化。
尽管通过优选实施例详细示出和描述了本发明，但是本发明不受公开的例子限制，并且专业人员从中可以导出其他变化，而不脱离本发明的保护范围。特别地指出，在任意的磁共振序列的情况下可以应用按照本发明的方法。