Изобретение относится к радиоспектроскопии магнитного резонанса и его применения для качественного и количественного анализа вещества и может быть использовано при диагностике в тех случаях, когда недопустимо нарушение целостяности объекта,в частности при исследовании живых организмов.
Целью изобретения я}зляется повышение чувствительности и разрешающей способности.
На фиг,1 представлена расчетная зависимость вклада в постоянную составляющую сигнала индукции при совпадении частоты следования радиоимпульсов и частоты изменения неоднородного магнитного поля; на фиг,2 и 3 - модели исследуемых объектов; на фиг.4 20 парной ядерной индукции в зависимос- и 5 - экспериментальные зависимостити от безразмерной координаты fl в
величины сигнгала при наличии сдвига фаз между частотой следования радиоимпульсов и частотой переменного неоднородного магнитного поля.25
Система спинов, создает в яссле- дуемом объекте -намагниченность М,поведение которой в магнитных полях описывается уравнениями Блоха.
Спиновая система может находиться 30 в постоянном и неоднородном переменном магнитных полях,, причем градиент неоднородного магнитного поля направлен вдоль оси X, возбз ждается периослучае, когда частота следования высо кочастотных радиоимпульсов совпадает с частотой изменения пространственного неоднородного магнитного поля и момент окончания радиоимпульса соответствует фазе 30° переменного неоднородного магнитного поля, имеющего косинусоидальный закон изменения во времени. Выделяемый объем условно ограничен значениями х х, и к - х,соответствующими первому нулю io, функции Бесселя 1о(р).
В рассматриваемом случае нежелательные вклады от различных элементов, не относящихся к вьщеленному объему, в зависимости от положения элемента имеют противоположные знаки. Благодаря этому, в случае точно протяженного, по Сравнению с г выделенным, объема исследуемого объек та вклады от отдельных элементов взаимно компенсируются, за исключением вклада от выделенного объема,
дической поспедовательно.стью импульсов высокочастотного поля, причем моменты появления высокочастотных импульсов строго связаны с определенной фазой переменного поля, тогда из решений уравнений Блоха для некоторой точки образца следует выражение дпя локального усредненного сигнала спиновой индукции g(x) при условии магнитного резонанса
g(x) (b)
где д - значение фазы переменного неоднородного магнитного поля в момент окончания им
пульса высокочастотного
поля;
безразмерная координата
равная
,)/Q
У 8х
-гиромагнитное отношение;
-амплитуда градиента магнитного поля по оси х;
X - текущая координата;
Хд - координата положения гшоскости, в которой неоднород- ное магнитное поле обращается в нуль;
О. - круговая частота переменного магнитного поля; IO(P) функции Бесселя порядка 0. Из выражения видно, что вклад в усредненный сигнал спиновой информации от всего объекта зависит как от пространственного расположения элемента объема, так и от фазы ср переменного магнитного поля в момент окончания импульса радиочастотного поля. На фиг.I представлена расчетная зависимость вклада V в постоянную составляющую сигнала квазистациопарной ядерной индукции в зависимос- ти от безразмерной координаты fl в
5
0
5
0
5
0
5
случае, когда частота следования высокочастотных радиоимпульсов совпадает с частотой изменения пространственного неоднородного магнитного поля и момент окончания радиоимпульса соответствует фазе 30° переменного неоднородного магнитного поля, имеющего косинусоидальный закон изменения во времени. Выделяемый объем условно ограничен значениями х х, и к - х,соответствующими первому нулю io, функции Бесселя 1о(р).
В рассматриваемом случае нежелательные вклады от различных элементов, не относящихся к вьщеленному объему, в зависимости от положения элемента имеют противоположные знаки. Благодаря этому, в случае точно протяженного, по Сравнению с г выделенным, объема исследуемого объекта вклады от отдельных элементов взаимно компенсируются, за исключением вклада от выделенного объема,
Можно подобрать фазу cf переменного неоднородного магнитного поля так,чтобы суммарньй вклад от элементов объема не относящихся к выделенному, бып минимален.
Расчет суммарного вклада от неоднородного объекта, протяженность которого соответствует значениям па- . раметра f , лежащим в интервале j-lOQ :. 100, позволяет определить оптимальный диапазон сдвига фаз между частотой изменения неоднородного магнитного поля, и частотой следования импульсов радиочастотного поля, который находится в диапазоне 24-35°.
3
в качестве примера экспериментального осуществления предложенного способа рассмотрим получение проекции распределения плотности ядерных спинов в модельных объектах на некоторЬе направление, принятое за ось х. Проек цию плотности спинов получают путем помещения объекта в постоянное магнитное поле, воздействия на объект последовательностью импульсов высокочастотного поля, наложения переменного неоднородного магнитного поля, последующего синхронного детектирования и усреднения сигнала спиновой индукции и изменения неоднородного переменного магнитного поля.
Эксперимент осуществляют на спектрометре ЯМР в промежуточных полях, модифицированном с делью получения : возможности наблюдения импульсных .. сигналов ЯМР и локализации области,
от которой регистрируются сигнал ЯМР,
I
Измерительная система состоит из
спектрометра ЯМР, работающего на частоте 300 кГц, блока высокочастотных импульсов, блока управления пере- , менным неоднородным полем и катушек для получения переменного неоднородного пОля имеющего градиент вдоль одной из коорд инатных осей, используют пары симметричных катзтпек, причем каждую из катущек, составляющих пару, питают переменным током разной амплитуды и в противоположной фазе.
Степень разбаланса модулирующих токов в катущках, создающ 1Х неоднородное магнитное поле с градиентом вдоль оси X (модулирующих катушках) определяет положение плоскости, в которой амплитуда модулирующего поля обращается в нуль. Изменяя степень разбаланса, т.е. меняя соотношение токов в модулирующих катущках, перемещают положение такой плоскости и, следовательно, изменяют значение координаты XQ. Значение координаты XQ однозначно связано со значениями амплитуд токов в модулирующих катущках, Значени е координаты х экспериментально определяют по значениям токов модуляции в модулирующих катушках,
В качестве модельных объектов используют либо два капилляра, заполненных водным раствором парамагнитной соли NiSO (модель 1), либо цилиндр, заполненный этим же раствором и разделенный перегородкой, параллельной оси
36039
(модель 2), Поперечные сечения моделей 1 и 2 показаны на фиг.2 и 3 соответственно.
На фиг.4 и 5 приведены экспериментальные зависимости усредненного сигнала спиновой индукции от положения плоскости , для моделей 1 (кр ивые 1 и 2)и 2 (кривые 3 и 4) при наличии
0 синхронизации между частотами повторения высокочастотных импульсов и изменения неоднородного магнитного поля при значении сдвига фаз tf 30 без синхронизации. На фиг,4 прийеде15 ны зависимости для модели 1 при значении амплитуды градиента переменного неоднородного магнитного поля 2,5 10 . В соответствии с кривой 2 значение фона для Хд 14 мм,
0 где плотность спинов в модели равна нулю и составляет 50% в случае отсутствия синхронизации, тогда как при наличии синхронизации в этой же точке фон с точностью до уровня гау5 мов полностью отсутствуем. Ущнрение контура получ ившегося распределения на половине высоты относительного истинного составляет около 30 и 75% для кривых и , соответственно, что
0 характеризует существенное эффективное увеличение разрещающей способности, В случае модели 2-при амплитуде градиента 7 ЮГ фон отсут- ;ствует для кривой 3 и составляет 25% 2g для кривой 4 (фиг.5),
Таким образом, путем введения синхронизации между частотой повторения высокочастотных импульсов и частотой
40iизменения неоднородного магнитного поля при выборе фазы переменного неоднородного магнитного поля в момент окончания высокочастотного импульса в диапазо не 24-35°согласно предлагаемому способу
45 достигают уменьшения фоновой помехи до уровня щумов и, как следствие, увеличение разрещающей способности и чувствительности,
50 Формула изобретения
Способ магнитно-резонансной интроскопии, заключакхцийся в воздействии на исследуемый объект постоянным маг- 55 нитным полем, возбуждении сигналов спиновой индукции частиц объекта путем воздействия импульсным радиочастотным полем на частоте спинового резонанса частиц и неоднородным переменным магнитным полем, параллельным постоянному магнитному полю, а также синхронном детектировании сигнала спиновой индукции, по вели- чине которого определяют значения магнитно-резонансных параметров, связанных со структурой объекта, отличающийся тем, что, с целью
ющей способности, воздейс родным переменным магнити изводят синхронно с возде пульснмм радиочастотным п начальном сдвиге фаз межд переменного неоднородного го поля и частотой следов
: сов радиочастотного поля повышения чувствительности и разреша- ю 2А-35.
ющей способности, воздействие неоднородным переменным магнитиым полем ni)O изводят синхронно с воздействием им- пульснмм радиочастотным полем при начальном сдвиге фаз между частотой переменного неоднородного магнитного поля и частотой следования импульв диапазоне
сов радиочастотного поля 2А-35.
Иэобретезше относится к радиоспектроскопии магнитного резонанса и его применению для качественного и количественного анализа вещества и может быть использовано при диаг- .ностике, когда недопустимо нарушение целостности внутренней структуры объектов. Цель - повышение чувствительности и разрешающей способности. Способ заключается в воздействии на исследуемый объект постоянным магнитным полем, возбуждении частиц, содержащихся в объекте, при воздействии импульсным радиочастотным полем на частоте спинового резрнанса частиц с заданной частотой следования импульсов, и Ьдновременном воздействии на исследуемый объект пространственно неоднородным переменным магнитным полем, параллельным основному. Затем сигнал спиновой индикации синхт ронно детектируют сигналом спиновой индукции, по усредненной величине сигнала определяют значения магнитно- резонансных параметров, связанных со структурой объекта, причем воздействие дополнительным пространственно неоднородным магнитным полем производят синхронно с воздействием импульсным радиочастотным полем при начальном сдвиге фаз между частотой изменения пространственно неоднородного магнитного поля и частотой следования импульсов радиочастотного поля в диапазоне 27-33 . 5 ил. (О W 00 05 о 00
ад
/./7Х - -- ... .1и.||., ,1.
Л
9U.Z.2
.5
ьц
) j f N
(y 7fV//Offf/3OC/if} U JOffff/ J/fJU/f//)
VT) J. f-) v ( f fffff/7off /J 9 Jff//fffJJffju////i
| Устройство ядерного магнитного резонанса для измерения концентрации парамагнитных веществ в растворе | 1976 |
|
SU662855A1 |
| Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
| Hinshaw Wo Image formation by nuclea r magnetic resonancej the sensitive point method | |||
| - Appl Phys, 1976, v,47, p | |||
| ХИМИЧЕСКИЙ ОГНЕТУШИТЕЛЬ | 1924 |
|
SU3709A1 |
