DE19610278A1 - Kernspinresonanz-Diagnosevorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetresonanz- Diagnosevorrichtung, welche mit hoher Genauigkeit Informationen über relativ unempfindliche Kernarten wie beispielsweise ¹³C zu erlangen gestattet.

Das Augenmerk wurde auf die Beobachtung von Spektren von Kernarten wie beispielsweise ¹³C gerichtet, da Information in Bezug auf die Biochemie erhalten werden kann, beispielsweise den Metabolismus oder den Energiemetabolismus. Wird die Empfindlichkeit für ¹H als Eins angenommen, so ist die Empfindlichkeit für ¹³C so niedrig wie etwa 1/4. Daher tritt in der Hinsicht eine Schwierigkeit auf, daß das Signal/Rauschverhältnis sehr niedrig wird.

Vor kurzem wurden Verfahren zur Verbesserung des Signal/Rauschverhältnisses durch Verwendung einer starken Polarisation von ¹H entwickelt, die sich grob in zwei Kategorien unterteilen lassen: ¹³C-Beobachtung (Polarisationstransferverfahren) und ¹H-Beobachtung. ¹³C- Beobachtungsverfahren umfassen INEPT-Verfahren (unempfindliche Kerne, verstärkt durch Polarisationstransfer) und DEPT-Verfahren (störungsfreie Erhöhung durch Polarisationstransfer). ¹H-Beobachtungsverfahren umfassen HSQC-Verfahren (hetero-nukleare einzelne Quantenkohärenz) und HMQC-Verfahren (hetero-nukleare Mehrfachquantenkohärenz).

Nachstehend wird jedes der voranstehend genannten Verfahren beschrieben. In der nachstehenden Beschreibung wird ¹H kombiniert mit ¹³C durch "¹H{¹³C}" bezeichnet. Ein Radiofrequenz-Magnetfeldimpuls (RF-Impuls), welcher selektiv die Spins von ¹H oder ¹³C um einen Winkel von α° in Bezug auf die β-Achse dreht (β = x, y, pr z) wird durch "α° β (¹H oder ¹³C)-Impuls" bezeichnet. Die Spin-Kopplungskonstante von ¹H und ¹³C wird durch J bezeichnet.

Fig. 1 zeigt eine INEPT-Impulssequenz, und Fig. 2 zeigt den Zustand des Spins von ¹H zu einem Zeitpunkt ta nach dem Ablauf einer Zeit 1/(4J) seit dem Anlegen eines 180° (¹³C)- Impulses. Für ¹H werden nacheinander ein 90°-(¹H)-Impuls, ein 180°-(¹H)-Impuls und ein 90°-y(¹H)-Impuls erzeugt. Für ¹³C werden nacheinander ein 180°-y(¹H)-Impuls und ein 90°-(¹³C)- Impuls erzeugt. Der 180°-(¹³C)-Impuls und der 180°-(¹³C)- Impuls werden gleichzeitig erzeugt. Der 90°-y(¹H)-Impuls und der 90°-(¹³C)-Impuls werden gleichzeitig erzeugt. Das Zeitintervall zwischen dem 90°-x(¹H)-Impuls und dem 180°-(¹³C)-Impuls wird auf 1/(4J) eingestellt. Das Zeitintervall zwischen dem 180°-(¹³C)-Impuls und dem 90°-y(¹H)-Impuls wird ebenfalls auf 1/(4J) eingestellt. Fig. 3 zeigt ein Datenspektrum, welches bei ¹³C ermittelt wurde, welches die Diagnose verschiedener metabolischer Funktionen gestattet.

Fig. 4 zeigt eine INEPT-Impulssequenz, bei welcher ein zusätzlicher Entkopplungsimpuls für ¹H zum Zeitpunkt der Datenaquisition erzeugt wird. Die Fig. 5 und 6 zeigen INEPT-Impulssequenzen, bei welchen zusätzliche 180°-Impulse für ¹H und ¹³C erzeugt werden, um ihre Spins wieder in Phase zu bringen. Fig. 7 zeigt eine Polarisationstransfer- Impulssequenz, welche keinen 180°-Impuls aufweist. Selbst bei einem weggenommenen 180°-Impuls kann ein Polarisationstransfer durchgeführt werden, jedoch ist dessen Wirkungsgrad niedrig, da die ¹H-Spins nicht refokussiert werden.

Fig. 8 zeigt eine DEPT-Impulssequenz, bei welcher ein 90°- x(¹H)-, ein 180°-x(¹H)-Impuls und ein θ°-y(¹H)-Impuls nacheinander für ¹H erzeugt werden, und ein 90°-(¹³C)-Impuls und ein 180°-(¹³C)-Impuls nacheinander für ¹³C erzeugt werden. Der 180°-x(¹H)-Impuls und der 90°-(¹³C)-Impuls werden gleichzeitig erzeugt. Der θ°-y(¹H)-Impuls und der 180°-(¹³C)- Impuls werden gleichzeitig erzeugt. Das Zeitintervall zwischen dem 90°-x(¹H)-Impuls und dem 90°-(¹³C)-Impuls wird auf 1/(2J) eingestellt. Das Zeitintervall zwischen dem 90°- (¹³C)-Impuls und dem θ°-y(¹H)-Impuls wird ebenfalls auf 1/(2J) eingestellt.

Fig. 9 zeigt eine HSQC-Impulssequenz. Die INEPT- Impulssequenz, die durch den Block A bezeichnet wird, gestattet eine Durchführung eines Polarisationstransfers. Signale werden dann von ¹H nach einer Einzelquantenkohärenzperiode t1 für ¹³C beobachtet, wobei sich während dieser Zeit eine chemische Verschiebung von ¹³C entwickelt, und eine entgegengesetzte INEPT-Impulssequenz, die durch den Block B bezeichnet wird. Da die J-Kopplung durch einen 180°-Impuls im Zentrum des Zeitraums t1 refokussiert wird, entwickelt sich nur die chemische Verschiebung für ¹³C während des t1-Zeitraums. Zweidimensionale Daten S (t1, t2) werden dadurch erhalten, daß die Impulssequenz von Fig. 9 wiederholt wird, während die Länge des Intervalls t1 geändert wird. Wird mit den sich ergebenden Daten eine zweidimensionale Fourier-Transformation vorgenommen, erhält man eine Spektralverteilung σ (ω¹H, ω¹³C), wie sie in Fig. 10 gezeigt ist.

Fig. 11 zeigt eine HMQC-Impulssequenz. Bei HMQC werden Signale von ¹H beobachtet, nachdem eine Mehrfachquantenkohärenzperiode t1 abgelaufen ist, wobei sich während dieser Zeit eine chemische Verschiebung von ¹³C entwickelt. Daten S (t1, t2) werden dadurch erhalten, daß die Impulssequenz von Fig. 11 wiederholt wird, während die Länge des Zeitraums t1 geändert wird. Mit den sich ergebenden Daten wird eine zweidimensionale Fourier-Transformation durchgeführt, um eine derartige Spektralverteilung zu erhalten, wie sie in Fig. 12 gezeigt ist.

Bei der Beobachtung von ¹H ist es unbedingt erforderlich, Wassersignale zu entfernen.

Bei der HSQC-Impulssequenz von Fig. 9 werden Wassersignale durch einen CHESS-Impuls (einen für die chemische Verschiebung selektiven Impuls) entfernt.

Ein wichtiges Problem bei den HSQC- und HMQC-Verfahren besteht darin, Wassersignale zu entfernen. Allerdings können die voranstehend geschilderten Verfahren ¹H beispielsweise nicht in Glukose (CH) entfernen, welche eine chemische Verschiebung aufweist, die nahe bei jener von ¹H in Wasser liegt.

Fig. 13 zeigt eine HSQC-Impulssequenz, bei welcher Gradientenmagnetfeldimpulse Gsel zur Auswahl nur der Kohärenz von ¹H{¹³C} zusätzlich vorgesehen sind, um Wassersignale zu entfernen.

Die Fig. 14 und 16 zeigen HMQC-Impulssequenzen, die zur Entfernung von Wassersignalen verbessert sind. Fig. 15A zeigt den Magnetisierungszustand von ¹H zu einem Zeitpunkt ta nach Ablauf von 1/(4J) seit dem 180°-(¹³C)-Impuls in der INEPT-Sequenz der Fig. 14 und 16. In Fig. 14 wird der dritte Protonenimpuls, der ein 90°-(¹H)-Impuls ist, für die X-Achse erzeugt, so daß ¹H{¹²C} zur Longitudinalmagnetisierung zurückkehrt, und Wassersignale entfernt sind, wie in Fig. 15B gezeigt ist. In Fig. 16 wird der dritte Protonenimpuls, der ein 90°-(¹H)-Impuls ist, für die Y-Achse erzeugt, um ¹H{¹³C} in die Longitudinalmagnetisierung zurückzubringen, und die Transversalmagnetisierung von ¹H{¹²C} aufrechtzuerhalten. In diesem Zustand wird ein Gradientenmagnetfeldimpuls GX erzeugt, um hierdurch ¹H{¹²C} aus der Phase zu bringen, und Wassersignale zu entfernen. Daraufhin wird ein 90°-(¹H)-Impuls erzeugt, um ¹H{¹³C} in die transversale Magnetisierung zurückzubringen, und den Mehrfachquantenkohärenzzustand zu schaffen.

Fig. 17 zeigt eine HMQC-Impulssequenz, in welcher zusätzlich Gradientenmagnetfelder Gselection vorgesehen sind, um die Einzelquantenimpulskohärenz von Wassersignalen zu entfernen, und nur die Mehrfachquantenkohärenz auszuwählen.

Um INEPT, DEPT, HSQC oder HMQC bei in-vivo- Magnetresonanzspektrokopie zu verwenden, ist die Lokalisierung wesentlich.

Fig. 18 zeigt eine DEPT-Impulssequenz, welche mit einer VSE- Impulssequenz (Volumen-selektive Anregung) kombiniert ist. In der VSE-Sequenz werden ein 90°-selektiver Anregungsimpuls und ein 90°-nicht-selektiver Anregungsimpuls kombiniert, um Spins außerhalb eines interessierenden Bereichs in eine Pseudosättigung zu bringen, und eine erzwungene Rückgewinnung von Spins innerhalb des interessierenden Bereiches zu erreichen, wodurch die Lokalisierung von drei Achsen erzielt wird.

Bei dem kombinierten Einsatz der VSE-Sequenz und der DEPT- Sequenz auftretende Probleme bestehen jedoch darin, daß häufig verwendete Vorrichtungen nicht VSE-Impulse erzeugen können, und die Genauigkeit der Lokalisierung durch die erneute Einnahme der Longitudinalmagnetisierung von ¹H-Spins außerhalb eines interessierenden Bereichs verringert wird.

Fig. 19 zeigt eine DEPT-Sequenz, die von Yeung et al in Bezug auf die Lokalisierung verbessert wurde. In dieser DEPT- Sequenz wird der erste 90°-(¹H)-Impuls für ¹H als ein scheibenselektiver Impuls verwendet, wodurch die Lokalisierung einer Achse erzielt wird.

Fig. 20 zeigt eine SZNEPT-Sequenz, die von M. Saner et al bezüglich der Lokalisierung verbessert wurde. Bei dieser INEPT-Sequenz werden zwei Radiofrequenzimpulse für ¹H als scheibenselektive Impulse verwendet, wodurch die Lokalisierung von zwei Achsen erzielt wird.

Fig. 21 zeigt eine DEPT-Impulssequenz, die von Bömsdorf et al bezüglich der Lokalisierung verbessert wurde. Bei dieser DEPT-Sequenz werden der erste 90°-(¹H)-Impuls und zwei 90°- (¹H)-Impulse, die aus der Unterteilung eines 180°-(¹H)- Impulses stammen, als scheibenselektive Impulse verwendet, um die Lokalisierung dreier Achsen zu erzielen.

Zusätzlich wird die kombinierte Verwendung einer ISIS-Technik (Bildauswahl-in-vivo-Spektrokospie) und der DEPT-Sequenz ebenfalls in Bezug auf die Lokalisierung überlegt. Allerdings erfordert dieses Verfahren zwei Datenaquisitionsschritte für eine eindimensionale Lokalisierung, und acht Datenaquisitionsschritte für eine dreidimensionale Lokalisierung. Dies erfordert eine lange Beobachtungszeit. Darüber hinaus weist dieses Verfahren in der Hinsicht ein Problem auf, daß die Genauigkeit der Lokalisierung durch die Rückkehr der Longitudinalmagnetisierung verringert wird.

Fig. 22 zeigt eine HMQC-Sequenz, die dazu dienen soll, die Lokalisierung einer Achse dadurch zu erzielen, daß ein 90°- (¹H)-Impuls für ¹H als ein scheibenselektiver Impuls verwendet wird.

Wie voranstehend geschildert weisen die INEPT-, DEPT-, HSQC- und HMQC-Verfahren Schwierigkeiten in der Hinsicht auf, eine wirksame Lokalisierung zu erzielen.

Zusätzlich weisen die ¹H-Beobachtungsverfahren (HSQC, HMQC) in der Hinsicht ein Problem auf, daß Wassersignale nicht erfolgreich entfernt werden können.

Fig. 23 zeigt Änderungen des Spektrums des Gehirns eines Affen, nachdem Glukose, bei welcher ¹³C mit Kohlenstoff markiert wurde, in die Vene injiziert wurde. Die Fläche dieses Spektrums entspricht dem Ausmaß an Metaboliten. Wie aus Fig. 24 hervorgeht wird durch Beobachtung von Änderungen der Fläche des Spektrums im Verlauf der Zeit Informationen erhalten, die beispielsweise zur Diagnose der metabolitischen Geschwindigkeit nützlich ist. Die Fläche des Spektrums wurde auf der Grundlage einer Approximation an die Kurve des Spektrums berechnet. Allerdings war die Genauigkeit der angenäherten Kurve zu niedrig, um nützliche Information mit hoher Genauigkeit zu erhalten.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Magnetresonanz-Diagnosevorrichtung, welche die erfolgreiche Lokalisierung durch Verbesserung jeder der INEPT-, DEPT-, HSQC- und HMQC-Impulsverfahren ermöglicht.

Gemäß einer Zielrichtung der Erfindung wird eine Kernresonanz-Diagnosevorrichtung zur Verfügung gestellt, welche dazu ausgebildet ist, an mehrere Kernsorten Radiofrequenzmagnetfelder (RF-Magnetfelder) entsprechend den jeweiligen Resonanzfrequenzen der Kerne anzulegen, und welche aufweist: eine Vorrichtung zum Anlegen einer Folge aus einem ersten RF-Impuls, einem zweiten RF-Impuls und einem dritten RF-Impuls an eine erste Kernsorte, und zum Anlegen einer Folge aus einem vierten RF-Impuls und einem fünften RF-Impuls an eine zweite Kernsorte, um einen Polarisationstransfer von Spins der ersten Kernsorte auf die Spins der zweiten Kernsorte hervorzurufen; und eine Vorrichtung zum Erhalten eines Kernresonanzsignals der zweiten Kernsorte auf der Grundlage des Polarisationstransfers, wobei der vierte RF- Impuls ein Inversionsimpuls ist, der zu einem Zeitpunkt angelegt wird, der innerhalb eines Intervalls zwischen dem ersten RF-Impuls und dem dritten RF-Impuls liegt und zu einem anderen Zeitpunkt als der zweite RF-Impuls auftritt, und der fünfte RF-Impuls gleichzeitig mit dem dritten RF- Impuls oder nach diesem angelegt wird.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung wird eine Kernresonanz- Diagnosevorrichtung zur Verfügung gestellt, welche dazu ausgebildet ist, an mehrere Kernsorten Radiofrequenzmagnetfelder entsprechend den jeweiligen Resonanzfrequenzen der Kernsorten anzulegen, und welche aufweist: eine Vorrichtung zum Anlegen einer Folge aus einem ersten RF-Impuls, einem zweiten RF-Impuls, und einem dritten RF-Impuls an eine erste Kernsorte, und zum Anlegen einer Folge aus einem vierten RF-Impuls und einem fünften RF-Impuls an eine zweite Kernsorte, um hierdurch einen Polarisationstransfer von Spins der ersten Kernsorte auf Spins der zweiten Kernsorte hervorzurufen; eine Vorrichtung zum Anlegen, nach dem Auftreten des Polarisationstransfers, eines sechsten RF-Impulses an die zweite Kernsorte und eines siebten RF-Impulses an die erste Kernsorte, um hierdurch den Polarisationstransfer von Spins der zweiten Kernsorte zurück auf Spins der ersten Kernsorte durchzuführen; und eine Vorrichtung zum Erlangen eines Kernresonanzsignals von der ersten Kernsorte, welche durch die Polarisationsrückübertragung wieder polarisiert ist, wobei der vierte RF-Impuls ein Inversionsimpuls ist, der zu einem Zeitpunkt angelegt wird, der innerhalb eines Intervalls zwischen dem ersten RF-Impuls und dem dritten RF-Impuls liegt, und dessen Zeitpunkt sich vom Zeitpunkt des zweiten RF-Impulses unterscheidet, der fünfte RF-Impuls gleichzeitig mit dem dritten RF-Impuls oder später als dieser angelegt wird, und der siebte RF-Impuls gleichzeitig mit dem sechsten RF-Impuls oder später als dieser angelegt wird.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung der Erfindung wird eine Kernresonanz-Diagnosevorrichtung zur Verfügung gestellt, welche zum Anlegen an mehrere Kernsorten von Radiofrequenzmagnetfeldern entsprechend den jeweiligen Resonanzfrequenzen der Kernsorten ausgebildet ist, und aufweist: eine Vorrichtung zum Anlegen einer Folge aus einem ersten RF-Impuls, einem zweiten RF-Impuls und einem dritten RF-Impuls an eine erste Kernsorte, und zum Anlegen eines vierten RF-Impulses an eine zweite Kernsorte; und eine Vorrichtung zum Erlangen eines Kernresonanzsignals von Spins der ersten Kernsorte, die in Spin-Spin-Kopplung mit Spins der zweiten Kernsorte stehen, wobei der vierte RF-Impuls ein Inversionsimpuls ist, der zu einem Zeitpunkt angelegt wird, der innerhalb eines Intervalls zwischen dem ersten RF-Impuls und dem dritten RF-Impuls liegt, und zu einem anderen Zeitpunkt angelegt wird als der zweite RF-Impuls, und der dritte RF-Impuls in einer solchen Phase angelegt wird, daß Spins der ersten Kernsorte, die nicht in Spin-Spin-Kopplung mit Spins der zweiten Kernsorte stehen, in die Longitudinalmagnetisierung zurückgebracht werden.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung der Erfindung wird eine Kernresonanz-Diagnosevorrichtung zur Verfügung gestellt, die zum Anlegen an mehrere Kernsorten von Radiofrequenzmagnetfeldern entsprechend den jeweiligen Resonanzfrequenzen der Kernsorten ausgebildet ist, und aufweist: eine Vorrichtung zum Anlegen einer Folge aus einem ersten RF-Impuls, einem zweiten RF-Impuls, einem dritten RF- Impuls und einem vierten RF-Impuls an eine erste Kernsorte, und zum Anlegen eines fünften RF-Impulses an eine zweite Kernsorte; eine Vorrichtung zum Anlegen eines die Phasenbeziehung aufhebenden Gradientenmagnetfeldimpulses während eines Intervalls zwischen den dritten und vierten RF- Impulsen; und eine Vorrichtung zum Erlangen eines Kernresonanzsignals von der ersten Kernsorte, die in Spin- Spin-Kopplung mit der zweiten Kernsorte steht, wobei der fünfte RF-Impuls ein Inversionsimpuls ist, der zu einem Zeitpunkt angelegt wird, der innerhalb eines Intervalls zwischen dem ersten RF-Impuls und dem dritten RF-Impuls liegt, und sich von dem Zeitpunkt des zweiten RF-Impulses unterscheidet, und der dritte RF-Impuls in einer solchen Phase angelegt wird, daß Spins der ersten Kernsorte, die in Spin-Spin-Kopplung mit Spins der zweiten Kernsorte stehen, in die longitudinale Magnetisierung zurückgebracht werden.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung der Erfindung wird eine Kernresonanz-Diagnosevorrichtung zur Verfügung gestellt, welche dazu ausgebildet ist, an mehrere Kernsorten Radiofrequenzmagnetfelder entsprechend den jeweiligen Resonanzfrequenzen der Kernsorten anzulegen, und aufweist: eine Vorrichtung zum Anlegen einer Folge aus einem ersten RF- Impuls, einem zweiten RF-Impuls und einem dritten RF-Impuls an eine erste Kernsorte, und zum Anlegen eines vierten RF- Impulses und eines fünften RF-Impulses an eine zweite Kernsorte, um hierdurch einen Polarisationstransfer von ersten Kernspins auf zweite Kernspins hervorzurufen, wobei der vierte RF-Impuls ein Anregungsimpuls ist, der während eines Intervalls zwischen dem zweiten RF-Impuls und dem dritten RF-Impuls angelegt wird, und der fünfte RF-Impuls ein Refokussierungsimpuls ist, der gleichzeitig mit dem dritten RF-Impuls oder nach diesem angelegt wird; eine Vorrichtung zum Anlegen von Gradientenmagnetfeldimpulsen während eines Intervalls zwischen den ersten und zweiten RF-Impulsen, und während eines Intervalls zwischen den zweiten und vierten RF- Impulsen bei einem gleichen zeitlichen Integrationswert; und eine Vorrichtung zum Erlagen eines Kernresonanzsignals von der zweiten Kernsorte, die polarisiert ist.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung der Erfindung wird eine Kernresonanz-Diagnosevorrichtung zur Verfügung gestellt, welche zum Anlegen an mehrere Kernsorten von Radiofrequenzmagnetfeldern entsprechend den jeweiligen Resonanzfrequenzen der Kernsorten ausgebildet ist, und aufweist: eine Vorrichtung zum Anlegen einer Folge aus einem ersten RF-Impuls, einem zweiten RF-Impuls und einem dritten RF-Impuls an eine erste Kernsorte, und zum Anlegen einer Folge aus zumindest einem vierten RF-Impuls und einem fünften RF-Impuls an eine zweite Kernsorte, um hierdurch einen Polarisationstransfer von ersten Kernspins auf zweite Kernspins hervorzurufen, wobei der vierte RF-Impuls ein Anregungsimpuls ist, der während eines Intervalls zwischen dem zweiten RF-Impuls und dem dritten RF-Impuls angelegt wird, und der fünfte RF-Impuls ein Refokussierungsimpuls ist, der gleichzeitig mit dem dritten RF-Impuls oder nach diesem angelegt wird; eine Vorrichtung zum Anlegen von Gradientenmagnetfeldimpulsen in einem Intervall zwischen den ersten und zweiten RF-Impulsen, einem Intervall zwischen den vierten und dritten RF-Impulsen und nach dem fünften RF- Impuls bei einem gleichen zeitlichen Integrationswert; und eine Vorrichtung zum Erlangen eines Kernresonanzsignals der zweiten Kernsorte auf der Grundlage des Polarisationstransfers.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung der Erfindung wird eine Kernresonanz-Diagnosevorrichtung zur Verfügung gestellt, welche zum Anlegen an mehrere Kernsorten von Radiofrequenzmagnetfeldern entsprechend den jeweiligen Resonanzfrequenzen der Kernsorten ausgebildet ist, und aufweist: eine Vorrichtung zum Anlegen einer Folge aus einem ersten RF-Impuls und einem zweiten RF-Impuls an eine erste Kernsorte, und zum Anlegen zumindest eines dritten RF- Impulses an eine zweite Kernsorte gleichzeitig mit dem zweiten RF-Impuls oder nach diesem, um hierdurch einen Polarisationstransfer von ersten Kernspins auf zweite Kernspins hervorzurufen; eine Vorrichtung zum Anlegen, nach dem Auftreten des Polarisationstransfers, von zumindest einem Refokussierungsimpuls als scheibenselektiver Impuls, der einer ersten Achse zugeordnet ist, an die erste Kernsorte, und zumindest eines vierten RF-Impulses an die zweite Kernsorte darauffolgend, und zum Anlegen eines fünften RF- Impulses an die erste Kernsorte gleichzeitig mit oder nach dem vierten RF-Impuls, um hierdurch die Polarisation mittels Polarisationstransfer von den zweiten Kernspins auf die ersten Kernspins zurückzuführen; eine Vorrichtung zum Erlangen eines Kernresonanzsignals von der ersten Kernsorte beim Auftreten des Polarisationstransfers; und eine Vorrichtung zum Anlegen von Gradientenmagnetfeldimpulsen, die der ersten Achse zugeordnet sind, um eine Scheibe mit dem Refokussierungsimpuls auszuwählen, und ein Kernresonanzsignal von der ersten Kernsorte zu unterdrücken, bei welcher die Spins nicht in Spin-Spin-Kopplung mit den zweiten Kernspins stehen.

Gemäß einer weiteren Zielrichtung der Erfindung wird eine Kernresonanz-Diagnosevorrichtung zur Verfügung gestellt, welche zum Anlegen an mehrere Kernsorten von Radiofrequenzmagnetfeldern entsprechend den jeweiligen Resonanzfrequenzen der Kernsorten ausgebildet ist, und aufweist: eine Vorrichtung zum Anlegen eines RF-Impulses an eine erste Kernsorte; eine Vorrichtung zum Anlegen eines zweiten RF-Impulses an die erste Kernsorte nach dem Anlegen des ersten RF-Impulses, um hierdurch eine Mehrfachquantenkohärenz zwischen der ersten Kernsorte und einer zweiten Kernsorte zu erzeugen, wobei die erste und die zweite Kernsorte in Spin-Spin-Kopplung stehen; eine Vorrichtung zum Anlegen eines Refokussierungsimpulses an die erste Kernsorte nach dem Anlegen des zweiten RF-Impulses als scheibenselektiver Impuls, der einer ersten Achse zugeordnet ist; eine Vorrichtung zum Anlegen eines dritten RF-Impulses an die zweite Kernsorte nach dem Anlegen des Refokussierungsimpulses, um eine Einzelquantenkohärenz der ersten Kernsorte zu erzeugen, und ein Kernresonanzsignal von der ersten Kernsorte zu erhalten; und eine Vorrichtung zum Anlegen von Gradientenmagnetfeldimpulsen zur Auswahl einer Scheibe mit dem Refokussierungsimpuls, und zum Unterdrücken eines Kernresonanzsignals von ersten Kernspins, die nicht in Spin-Spin-Kopplung mit den Spins der zweiten Kernsorte stehen.

Weitere Ziele und Vorteile sowie Merkmale der Erfindung sind in der nachstehenden Beschreibung aufgeführt, oder werden teilweise aus der nachstehenden Beschreibung deutlich, oder lassen sich dann erkennen, wenn die vorliegende Erfindung in die Praxis umgesetzt wird. Der Umfang des Gegenstands der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen, und die beigefügten Patentansprüche sollen diesen Umfang der Erfindung widerspiegeln.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 eine konventionelle INEPT-Impulssequenz;

Fig. 2 den Zustand von ¹H-Spins zum Zeitpunkt ta in Fig. 1;

Fig. 3 ein Beispiel für ein Spektrum von ¹³C;

Fig. 4 eine konventionelle INEPT-Impulssequenz, die einen zusätzlichen Entkopplungsimpuls aufweist;

Fig. 5 eine konventionelle INEPT-Impulssequenz, die zusätzliche 180°-Impulse für ¹H und ¹³C aufweist;

Fig. 6 eine konventionelle INEPT-Impulssequenz, welche einen zusätzlichen 180°-Impuls für ¹³C aufweist;

Fig. 7 eine konventionelle DEPT-Impulssequenz;

Fig. 8 eine weitere konventionelle DEPT-Impulssequenz;

Fig. 9 eine konventionelle HSQC-Impulssequenz, die einen zusätzlichen Wassersignalunterdrückungsimpuls aufweist;

Fig. 10 ein Beispiel für ein zweidimensionales Spektrum;

Fig. 11 eine konventionelle HMQC-Impulssequenz;

Fig. 12 ein Beispiel für ein zweidimensionales Spektrum;

Fig. 13 eine konventionelle HSQC-Impulssequenz zur Unterdrückung von Wassersignalen;

Fig. 14 eine konventionelle HMQC-Impulssequenz zur Unterdrückung von Wassersignalen;

Fig. 15A und 15B die Zustände von ¹H-Spins zu Zeitpunkten ta und tb in Fig. 14;

Fig. 16 eine weitere konventionelle HMQC-Impulssequenz zur Unterdrückung von Wassersignalen;

Fig. 17 eine konventionelle HMQC-Impulssequenz, welche zusätzliche Gselection-Impuls aufweist;

Fig. 18 eine konventionelle DEPT-Impulssequenz für die Lokalisierung;

Fig. 19 eine weitere konventionelle DEPT-Impulssequenz für die Lokalisierung;

Fig. 20 eine weitere konventionelle INEPT-Impulssequenz für die Lokalisierung;

Fig. 21 eine weitere konventionelle DEPT-Impulssequenz für die Lokalisierung;

Fig. 22 eine konventionelle HMQC-Impulssequenz für die Lokalisierung;

Fig. 23 eine übereinander gezeichnete Darstellung einer Stoffwechseländerung nach dem Einspritzen von [Y-¹³C] -Glukose;

Fig. 24 Änderungen der Fläche oder der Spitzenwerthöhe eines Spektrums;

Fig. 25 die Ausbildung einer Kernresonanz- Diagnosevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 26 eine erste verbesserte INEPT-Impulssequenz;

Fig. 27 die erste verbesserte INEPT-Impulssequenz, welche zusätzliche Gadd-Impulse aufweist;

Fig. 28 eine zweite verbesserte INEPT-Impulssequenz;

Fig. 29 die zweite verbesserte INEPT-Impulssequenz, welche einen zusätzlichen Entkopplungsimpuls aufweist;

Fig. 30 die zweite verbesserte INEPT-Impulssequenz, welche einen zusätzlichen 180°-Impuls für ¹³C aufweist;

Fig. 31A und 31B Diagramme für die Erläuterung der Grundsätze der Lokalisierung, die bei den INEPT-Impulssequenzen auftreten;

Fig. 32 eine dritte verbesserte INEPT-Impulssequenz entsprechend dem Grundprinzip von Fig. 31A;

Fig. 33 die dritte verbesserte INEPT-Impulssequenz, welche zusätzliche Gadd-Impulse aufweist;

Fig. 34, 35 und 36 die dritten Impulssequenzen, welche einen zusätzlichen Entkopplungsimpuls aufweisen;

Fig. 37 eine vierte verbesserte INEPT-Impulssequenz entsprechend dem Grundprinzip von Fig. 31B;

Fig. 38 die vierte verbesserte INEPT-Impulssequenz, welche zusätzliche Gadd-Impulse aufweist;

Fig. 39 eine fünfte verbesserte INEPT-Impulssequenz;

Fig. 40 und 41 Diagramme zur Erläuterung der Grundprinzipien der Lokalisierung bei DEPT;

Fig. 42 eine erste verbesserte DEPT-Impulssequenz entsprechend dem Grundprinzip von Fig. 40;

Fig. 43 eine zweite verbesserte DEPT-Impulssequenz;

Fig. 44 die zweite verbesserte Impulssequenz entsprechend dem Grundprinzip von Fig. 41;

Fig. 45 die zweite verbesserte DEPT-Impulssequenz, welche zusätzliche Gadd-Impulse aufweist;

Fig. 46 eine dritte verbesserte DEPT-Impulssequenz;

Fig. 47A, 47B, 48A und 48B die ersten und zweiten verbesserten Impulssequenzen, mit welchen das POMMIE- Verfahren in Kombination verwendet wird;

Fig. 49 eine vierte verbesserte DEPT-Impulssequenz;

Fig. 50 die Ausbildung einer Kernresonanz- Diagnosevorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 51 eine erste verbesserte HSQC-Impulssequenz;

Fig. 52 eine zweite verbesserte HSQC-Impulssequenz;

Fig. 53 die grundlegende Sequenz in dem INEPT- Abschnitt;

Fig. 54A und 54B Diagramme zur Erläuterung des Grundprinzips, welches eine Verwendung des zweiten 180°-y(¹H)-Impulses für ¹H in dem INEPT-Abschnitt als scheibenselektiver Impuls gestattet;

Fig. 55 den Zustand von ¹H-Spins nach Ablauf einer Zeit 1/(4J) seit dem Anlegen des 180°-y(¹H)- Impulses;

Fig. 56 eine dritte verbesserte HSQC-Impulssequenz entsprechend dem Grundprinzip von Fig. 54A;

Fig. 57 eine vierte verbesserte HSQC-Impulssequenz entsprechend dem Grundprinzip von Fig. 54B;

Fig. 58 eine verbesserte HSQC-Impulssequenz, bei welcher der 180°-Impuls in dem umgekehrten INEPT-Abschnitt entfernt ist;

Fig. 59 eine fünfte verbesserte HSQC-Impulssequenz;

Fig. 60 eine sechste verbesserte HSQC-Impulssequenz;

Fig. 61 eine siebte verbesserte HSQC-Impulssequenz;

Fig. 62 einen Koherenzpfad;

Fig. 63 eine achte verbesserte HSQC-Impulssequenz;

Fig. 64 eine neunte verbesserte HSQC-Impulssequenz;

Fig. 65 eine zehnte verbesserte HSQC-Impulssequenz;

Fig. 66 eine elfte verbesserte HSQC-Impulssequenz;

Fig. 67 eine verbesserte HSQC-Impulssequenz, welche zusätzliche Wassersignalunterdrückungsimpulse aufweist;

Fig. 68 eine zwölfte verbesserte HSQC-Impulssequenz;

Fig. 69 die Ausbildung einer Kernresonanz- Diagnosevorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 70 eine kombinierte INEPT-Impulssequenz, welche selektive Sättigungsimpulse aufweist;

Fig. 71 eine kombinierte INEPT-Impulssequenz, bei welcher zwei 90°-(¹H)-Impuls als scheibenselektive Impulse verwendet werden;

Fig. 72 und 74 die Verwendung kombinierter INEPT- Impulssequenzen, bei welchen drei 90°-Impulse für ¹H als scheibenselektive Impulse verwendet werden;

Fig. 73 und 75 kombinierte INEPT-Impulssequenzen, bei welchen der zweite 180°-y(¹H)-Impuls für ¹H als ein scheibenselektiver Impuls verwendet wird;

Fig. 76 die Ausbildung einer Kernresonanz- Diagnosevorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 77A eine erste verbesserte HMQC-Impulssequenz;

Fig. 77B und 77C erste verbesserte HMQC-Impulssequenzen, bei welchen GY verbessert ist, um Wassersignale zu unterdrücken;

Fig. 78 Koherenzpfade entsprechend den Sequenzen der Fig. 77A, 77B und 77C;

Fig. 79 die erste verbesserte HMQC-Impulssequenz, welche zusätzliche Gx- und Gy-Impulse zur Unterdrückung von Wassersignalen aufweist;

Fig. 80 die erste verbesserte HMQC-Impulssequenz, bei welcher zwei 90°-Impulse für ¹³C die Form einer Sinusfunktion aufweisen;

Fig. 81 eine HMQC-Impulssequenz, in welcher selektive Sättigungsimpulse für die Lokalisierung der dritten Achse verwendet werden;

Fig. 82 eine verbesserte HMQC-Impulssequenz, bei welcher das die Phasenbeziehung aufhebende Gradientenfeld entsprechend dem Scheibenauswahlgradientenfeld in das Intervall zwischen dem 90°-Impuls für ¹³C und dem Start der Datenerfassung verschoben ist;

Fig. 83 eine Ausbildung einer Kernresonanz- Diagnosevorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 84A bis 84E Beispiele für Mehrfachspektren; und

Fig. 85 ein Beispiel für ein verbundenes Spektrum.

Bei der vorliegenden Erfindung werden eine erste Kernsorte und eine magnetisch mit der ersten Kernsorte gekoppelte zweite Kernsorte verwendet. In der vorliegenden Beschreibung sind als erste Sorte bzw. zweite Sorte ¹H bzw. ¹³C ausgesucht. Allerdings dient dies nur zur Erleichterung der Beschreibung, und ist nicht einschränkend zu verstehen. Beispielsweise kann auch ¹⁵N die zweite Kernsorte darstellen.

Der Spin-Spin-Kopplungsfaktor von ¹H und ¹³C sei durch J bezeichnet. Die Kopplung von ¹H mit ¹³C werde durch ¹H{¹³C}, und die Kopplung von ¹H mit ¹²C durch ¹H{¹²C} bezeichnet.

Weiterhin gelten folgende Konventionen. Ein Radiofrequenzmagnetfeldimpuls, der selektiv nur ¹H-Spins in Bezug auf die a-Achse (A = x oder y) anregt, wird als 90°- a(¹H)-Impuls bezeichnet. Ein Radiofrequenzmagnetfeldimpuls, der selektiv nur ¹H-Spins in Bezug auf die a-Achse (a = x oder y) invertiert, wird durch einen 180°-a(¹H)-Impuls bezeichnet. Ein Radiofrequenzmagnetfeldimpuls, der selektiv nur ¹³C-Spins in Bezug auf die a-Achse (a = x oder y) anregt, wird durch einen 90°-a(¹³C)-Impuls bezeichnet. Ein Radiofrequenzmagnetfeldimpuls, der selektiv nur ¹³C-Spins in Bezug auf die a-Achse (x oder y) invertiert, wird durch einen 180°-y(¹³C)-Impuls bezeichnet.

Erste Ausführungsform

Fig. 25 zeigt die Ausbildung einer Kernresonanz- Diagnosevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Eine Spulenanordnung weist einen statischen Magnetfeldmagneten 1 auf, Gradientenspulen 2, eine Shim-Spule (Abstimmspule), und eine Sonde 4.

Der statische Magnetfeldmagnet 1 erzeugt ein statisches Magnetfeld innerhalb der Spulenanordnung. Die Gradientenspulen 2 werden mit Strömen von einem Gradientenspulenstromversorgungssystem 5 versorgt, um Gradientenmagnetfelder bzw. Gradientenmagnetfeldimpulse entlang den X-, Y- und Z-Achsenrichtungen zur Verfügung zu stellen. Die Shim-Spule 3 wird mit einem Strom von einer Shim-Spulenstromversorgung versorgt, um die Inhomogenität der Magnetfelder zu kompensieren.

Die Sonde 4 reagiert auf einen Radiofrequenzstrom von einem ¹H-Sender 7 zur Erzeugung eines (¹H)-Impulses, und reagiert auf einen Radiofrequenzstrom von einem ¹³C-Sender 8 zur Erzeugung eines (¹³C)-Impulses.

Ein ¹³C-Empfänger 9 empfängt ein Magnetresonanzsignal von ¹³C über die Sonde 4. Eine Datenerfassungseinheit 11 verstärkt das empfangene Magnetresonanzsignal und richtet es gleich, und wandelt es dann in ein Digitalsignal um. Ein Computersystem 12 führt eine Fourier-Transformation des Magnetresonanzsignals von der Datenerfassungseinheit 11 durch, um hierdurch ¹³C-Spektrumsdaten zu erzeugen, die wiederum auf einer Bildanzeigeeinheit 14 dargestellt werden. Eine Konsole 13 ist an das Computersystem 12 zur Eingabe von Befehlen durch einen Benutzer angeschlossen.

Die erste Ausführungsform erzielt die Lokalisierung unter Verwendung eines Radiofrequenzmagnetfeldimpulses für ¹H als scheibenselektiver Impuls, und nicht durch Verwendung eines Radiofrequenzimpulses für ¹³C. Dies liegt daran, daß die Lokalisierung auf der Grundlage des ¹³C- Radiofrequenzmagnetfeldimpulses zu einer Schwierigkeit in Bezug auf eine Positionsänderung infolge einer chemischen Verschiebung führt, wogegen die Lokalisierung durch den ¹H- Radiofrequenzmagnetfeldimpuls durch eine derartige Positionsänderung wenig beeinflußt wird.

Bei der ersten Ausführungsform wird ein Radiofrequenzmagnetfeldimpuls für ¹H, der beim Stand der Technik gleichzeitig mit einem Radiofrequenzmagnetfeldimpuls für ¹³C erzeugt wurde, zu einem anderen Zeitpunkt erzeugt als der ¹³C-Impuls, und wird als ein scheibenselektiver Impuls verwendet. Dies liegt daran, daß die gleichzeitige Erzeugung eines scheibenselektiven Impulses und eines Radiofrequenzmagnetfeldimpulses für ¹³C die Umklappwinkelcharakteristik des ¹³C-Impulses verschlechtert.

Zuerst wird eine grundlegende INEPT-Impulssequenz beschrieben. Für ¹H werden nacheinander ein 90°-x(¹H)- Impuls, ein 180°-y(¹H)-Impuls und ein 90°-y(¹H)-Impuls erzeugt. Ein 180°-(¹³C)-Impuls und ein 90°-(¹³C)-Impuls werden nacheinander für ¹³C erzeugt. Der zweite 180°-y(¹H)-Impuls für ¹H und der erste 180°-(¹³C)-Impuls für ¹³C werden gleichzeitig erzeugt. Der dritte 90°-y(¹H)-Impuls für ¹H und der zweite 90°-(¹³C)-Impuls für ¹³C werden gleichzeitig erzeugt.

Das Zeitintervall zwischen dem ersten 90°-x(¹H)-Impuls für ¹H und dem ersten 180°-(¹³C)-Impuls für ¹³C wird auf 1/(4J) eingestellt. Auch das Zeitintervall zwischen dem ersten 180°- (¹³C)-Impuls für ¹³C und dem dritten 90°-y(¹H)-Impuls für ¹H wird auf 1/(4J) eingestellt.

Fig. 26 zeigt eine erste verbesserte INEPT-Impulssequenz gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Selektive Sättigungsimpulse werden als Vorimpulse für die INEPT- Impulssequenz verwendet, welche die Lokalisierung einer Achse erreicht. Scheibenselektive Impulse erzielen die Lokalisierung der beiden anderen Achsen.

Zuerst werden Spins außerhalb eines interessierenden Bereichs durch die selektiven Sättigungsimpulse ausreichend aus der Phase gebracht und in eine Pseudo-Sättigung versetzt. Grundsätzlich erzeugen gesättigte Spins kein Signal. Hierdurch kann die Lokalisierung beispielsweise der Z-Achse erzielt werden.

Daraufhin wird die verbesserte INEPT-Impulssequenz ausgeführt. Ein erster 90°- ± x(¹H)-Impuls für ¹H wird als scheibenselektiver Impuls gleichzeitig mit einem Gradientenmagnetfeldimpuls Gx erzeugt. Dies sorgt für die Lokalisierung der X-Achse.

Ein zweiter 180°-y(¹H)-Impuls und ein erster 180°-¹³C)-Impuls für ¹³C werden gleichzeitig erzeugt, nachdem ein Zeitraum entsprechend 1/(4J) seit dem Zeitpunkt der Erzeugung des 90° ± x(¹H)Impulses vergangen ist.

Nach Ablauf eines Zeitraums entsprechend 1/(4J) seit dem ersten 180°-(¹³C)-Impuls für ¹³C wird ein dritter 90°-y(¹H)- Impuls für ¹H als scheibenselektiver Impuls gleichzeitig mit einem Gradientenmagnetfeldimpuls Gy erzeugt, wodurch die Lokalisierung der Y-Achse erreicht wird.

Ein zweiter 90°-(¹³C)-Impuls für ¹³C wird nach Ablauf einer bestimmten Zeit seit der Erzeugung des dritten 90°-y(¹H)- Impulses für ¹H erzeugt, der als der Y-Achse zugeordnete scheibenselektive Impuls verwendet wird.

Auf diese Weise gestattet die erste verbesserte INEPT- Impulssequenz die Lokalisierung der drei Achsen.

Die Phase des ersten 90°-x(¹H)-Impulses für ¹H wird mit jeder Wiederholung der Impulssequenz zwischen +X und -X umgeschaltet. Die Polarität eines Signals von ¹³C, die auf einem Polarisationstransfer beruht, wird entsprechend dieser Phasenumschaltung invertiert. Andererseits ist die Polarität eines Signals von ¹³C, das nicht von einem Polarisationstransfer herrührt, unabhängig von der Umschaltung auf einen festen Wert. Die Subtraktion eines Signals, das durch die 90°+x(¹H)-Impulssequenz erhalten wird, und eines Signals, welches durch die 90°-x(¹H)-Impulssequenz erhalten wird, voneinander gestattet daher das Herausziehen nur des ¹³C-Signals auf der Grundlage des Polarisationstransfers.

Dieselbe Wirkung kann dadurch erzielt werden, daß statt der Umschaltung der Phase des ersten 90° ± x(¹H)-Impulses für ¹H die Phase eines 90° ± y(¹H)-Impulses umgeschaltet wird, der statt des dritten 90°-y(¹H)-Impulses verwendet wird, und zwar bei jeder Wiederholung der Impulssequenz, wie in Fig. 27 gezeigt ist.

Beim Stand der Technik wird die Lokalisierung sämtlicher drei Achsen durch die selektiven Sättigungsimpulse bewirkt. Dies führt in der Hinsicht zu einem Problem, daß die Longitudinalmagnetisierung von Spins, die durch den selektiven Sättigungsimpuls zur Lokalisierung einer ersten Achse aus der Phase gebracht werden, sich wieder einstellt und ein Signal während eines langen Zeitraums zwischen dem Zeitpunkt der Anlegung des selektiven Sättigungsimpulses und dem Zeitpunkt des Beginns der verbesserten INEPT- Impulssequenz erzeugt.

Im Gegensatz hierzu ist die erste verbesserte INEPT- Impulssequenz in diesem Intervall kurz, und wird daher weniger als der Stand der Technik durch ein derartiges Problem beeinflußt.

Wie aus Fig. 27 hervorgeht, wird der Gradientenmagnetfeldimpuls Gadd vor und nach dem zweiten 180°-y(¹H)-Impuls für ¹H erzeugt. In diesem Fall werden der Integrationswert des vorherigen Gradientenmagnetfeldimpulses Gadd bezüglich der Zeit und der Integrationswert des späteren Gradientenmagnetfeldimpulses bezüglich der Zeit auf einander gleiche Werte eingestellt. Der Gradientenmagnefeldimpuls Gadd kann Gx, Gy oder Gz sein. Ein derartiger Gradientenmagnetfeldimpuls Gadd kompensiert die Unzulänglichkeit des Umklappwinkels eines 180°-Impulses.

Fig. 28 zeigt eine zweite verbesserte INEPT-Impulssequenz, welche die Lokalisierung der Z-Achse durch Phasenkodierung bewirkt, nicht durch den selektiven Sättigungsimpuls. Der Gradientenmagnetfeldimpuls Gz wird vor der Datenerfassung erzeugt. Der Integrationswert des Gradientenfeldimpulses Gz bezüglich der Zeit wird bei jeder Wiederholung der Impulssequenz geändert. Der Gradientenfeldimpuls Gz stellt Phaseninformation für das Magnetresonanzsignal als räumliche Information zur Verfügung. Die Lokalisierung der beiden anderen Achsen wird auf dieselbe Weise durchgeführt wie bei der ersten verbesserten INEPT-Impulssequenz.

Wie in den Fig. 29 und 30 gezeigt, kann ein Entkopplungsimpuls ständig während der Datenerfassungszeit erzeugt werden, um hierdurch das Signal/Rauschverhältnis in dem Magnetresonanzsignal zu verbessern.

Die Fig. 31A und 31B zeigen die Grundlagen der Erzielung der Lokalisierung von drei Achsen unter Verwendung jedes der drei Radiofrequenzmagnetfeldimpulse für ¹H als scheibenselektiver Impuls. Hierbei wird berücksichtigt, daß der Polarisationstransfer ebenso wirksam ist, wenn die INEPT- Sequenz durchgeführt wird, wenn das Intervall zwischen dem ersten 180°-(¹³C)-Impuls für ¹³C und dem dritten 90°-y(¹H)- Impuls für ¹H auf 1/(4J) eingestellt ist, wie in Fig. 31A gezeigt ist. Weiterhin wird berücksichtigt, daß ein wirksamer Polarisationstransfer erfolgt, wenn das Intervall zwischen dem ersten 90°-(¹H)-Impuls für ¹H und dem ersten 180°-(¹³C)- Impuls für ¹³C den Wert 1/(4J) aufweist, wie in Fig. 31B gezeigt ist.

Dies gestattet die Verwendung des zweiten 180°-y(¹H)-Impulses für ¹H als scheibenselektiver Impuls, ohne negativ den Umklappwinkel des ersten 180°-(¹³C)-Impulses für ¹³C zu beeinflussen.

Fig. 32 zeigt eine dritte verbesserte INEPT-Impulssequenz entsprechend dem Prinzip von Fig. 31A. Bei dieser Impulssequenz werden für ¹H ein 90°+(¹H)-Impuls, ein 180°- y(¹H)-Impuls und ein 90°-y(¹H)-Impuls nacheinander erzeugt, während für ¹³C nacheinander 180°-(¹³C)-Impuls und ein 90°- (¹³C)-Impuls erzeugt werden.

Das Intervall zwischen dem ersten 90° ± x(¹H)-Impuls und dem ersten 180°-(¹³C)-Impuls ist auf 1/(4J) eingestellt. Das Intervall τ zwischen dem ersten 90°±x(¹H)-Impuls und dem zweiten 180°-y(¹H)-Impuls ist länger eingestellt als 1/(4J). Das Intervall zwischen dem zweiten 180°-y(¹H)-Impuls und dem dritten 90°-y(¹H)-Impuls ist ebenfalls auf τ eingestellt.

Der zweite 180°-y(¹H)-Impuls und der erste 180°-(¹³C)-Impuls werden nicht gleichzeitig erzeugt. Es wird nämlich der zweite 180°-y(¹H)-Impuls zu einem Zeitpunkt erzeugt, der sich von Zeitpunkt der Erzeugung des ersten 180°-(¹³C)-Impulses unterscheidet, und zwar genauer gesagt nach dem 180°-(¹³C)- Impuls.

Der dritte 90°-y(¹H)-Impuls und der zweite 90°-(¹³C)-Impuls werden nicht gleichzeitig erzeugt. Der dritte 90°-y(¹H)- Impuls wird nämlich zu einem anderen Zeitpunkt erzeugt als der zweite 90°-(¹³C)-Impuls, und zwar genauer gesagt vor dem 90°-(¹³C)-Impuls.

Die drei Radiofrequenzmagnetfeldimpulse für ¹H, nämlich der 90°±x(¹H)-Impuls, der 180°-y(¹H)-Impuls und der 90°-y(¹H)- Impuls werden als scheibenselektive Impulse erzeugt, die den drei unterschiedlichen Achsen zugeordnet sind, gleichzeitig mit dem jeweiligen Gradientenmagnetfeldimpuls Gx, Gy bzw. Gz.

Die Lokalisierung der drei Achsen wird durch unter Verwendung jedes der drei Radiofrequenzmagnetfeldimpulse für ¹H als scheibenselektiver Impuls erzielt, der einer unterschiedlichen Achse zugeordnet ist. Keiner der drei scheibenselektiven Impulse wird gleichzeitig mit irgendeinem der Radiofrequenzmagnetfeldimpulse für ¹³C erzeugt, wodurch verhindert wird, daß die Umklappwinkel dieser Impulse für ¹³C unzureichend werden.

Das Intervall zwischen dem 90°-x(¹H)-Impuls und dem 180°- (¹³C)-Impuls kann auf ein ungerades Vielfaches von 1/(4J) geändert werden. Es wird darauf hingewiesen, daß für CH₃ der Wert von J = 125 Hz ist, und für CH₂ der Wert von J = 160 Hz ist. J ändert sich daher mit dem Kopplungszustand. Wenn daher das Intervall relativ lang eingestellt ist, beispielsweise 3/(4J) oder 5/(4J), dann wird die Differenz zwischen dem optimalen Intervall für CH₂ und dem optimalen Intervall für CH₃ groß, wodurch der Polarisationstransferwirkungsgrad sinkt. Aus diesem Grund könnte man sagen, daß das Intervall am besten so kurz wie möglich eingestellt wird, also auf 1/(4J), vom Gesichtspunkt des Polarisationstransferwirkungsgrades her.

Bei J = 160 Hz ist jedoch 1/(4J) gleich 1,6 ms. Es ist sehr schwierig, bei Stromversorgungssystemen üblicher Geräte, unmittelbar nach dem Scheibenauswahlgradientenfeldimpuls Gx einen refokussierenden Gradientenmagnetfeldimpuls (in Fig. 32 gestrichelt dargestellt) entsprechend diesem Gradientenfeldimpuls Gx innerhalb des Intervalls von 1,6 ms zu erzeugen.

Wie aus Fig. 32 hervorgeht, wird der die Phasenbeziehung aufhebende Gradientenfeldimpuls mit invertierter Polarität zwischen dem zweiten 180°-y(¹H)-Impuls und dem dritten 90°- y(¹H)-Impuls erzeugt, und nicht unmittelbar nach dem Scheibenauswahlgradientenfeldimpuls Gx. Hierdurch kann bei einer üblich verwendeten Vorrichtung die Impulssequenz von Fig. 32 verwendet werden, unter der Bedingung, daß 1/(4J) gleich 1,6 ms ist.

Die in den Fig. 31A und 31B gezeigten Grundlagen sind auch nützlich für den Fall, in welchem keine Scheibenauswahl erfolgt. Um die Auswirkung der Unzulänglichkeit eines 180°- Impulses auszuschalten, werden gewöhnlich Gradientenmagnetfeldimpulse, deren zeitliche Integrationswerte einander gleich sind, vor und nach einem 180°-Impuls für ¹H angelegt. Bei der in Fig. 1 gezeigten, konventionellen Sequenz ist es jedoch schwierig für die üblicherweise verwendete Vorrichtung, diese Gradientenmagnetfeldimpulse anzulegen, da wie voranstehend geschildert das Intervall zwischen ¹H-Radiofrequenzimpulsen kurz ist. Die Verwendung der in den Fig. 31A und 31B dargestellten Verfahren gestattet jedoch das Anlegen der Gradientenfeldimpulse zum Ausschalten des Effekts der Unzulänglichkeit eines 180°-Impulses, da das ¹H- Impulsintervall frei wählbar eingestellt werden kann.

Darüber hinaus führt die Einstellung des Zeitpunkts der Erzeugung des die Phasenbeziehung wiederherstellenden Gradientenfeldes während eines Intervalls zwischen den zweiten und dritten Impulsen für ¹H, nicht unmittelbar nach dem Scheibenauswahlgradientenfeld, darüber hinaus zu folgendem Vorteil. Da es nicht erforderlich ist, das die Phasenbeziehung wiederherstellende Gradientenfeld während des Intervalls von 1,6 ms zu erzeugen, kann der scheibenselektive Impuls mit einer Breite von 3 ms erzeugt werden, wodurch dieses Intervall gut genutzt wird. Daher kann ein langer Radiofrequenzimpuls, beispielsweise ein adiabatischer RF- Impuls zur Verbesserung der Festlegung des Scheibenprofils verwendet werden.

Wie in Fig. 33 gezeigt ist, sollten auch Gradientenfelder Gadd zum Kompensieren der Unzulänglichkeit des 180°-Impuls- Umklappwinkels der dritten verbesserte INEPT-Impulssequenz hinzugefügt werden. Allerdings muß darauf geachtet werden sicherzustellen, daß die Gradientenfeldimpulse Gadd sich nicht zeitlich mit den Radiofrequenzmagnetfeldimpulsen überlappen, damit eine Verschlechterung der Scheibenauswahleigenschaften vermieden werden kann.

Wie in den Fig. 34, 35 und 36 gezeigt ist, kann der dritten verbesserten INEPT-Impulssequenz ein Entkopplungsimpuls hinzugefügt werden.

Fig. 37 zeigt eine vierte verbesserte INEPT-Impulssequenz entsprechend dem in Fig. 31B gezeigten Prinzip. Das Intervall zwischen dem ersten 180°-(¹³C)-Impuls und dem dritten 90°-y(¹H)-Impuls ist auf 1/(4J) eingestellt. Das Intervall zwischen dem ersten 90°±x(¹H)-Impuls und dem zweiten 180°-y(¹H)-Impuls ist auf τ eingestellt, länger als 1/(4J). Auch das Intervall zwischen dem zweiten 180°-y(¹H)- Impuls und dem dritten 90°-y(¹H)-Impuls ist auf τ eingestellt.

Der zweite 180°-y(¹H)-Impuls und der erste 180°-(¹³C)-Impuls werden nicht gleichzeitig erzeugt, wie in der dritten INEPT- Impulssequenz. Der zweite 180°-y(¹H)-Impuls wird nämlich zu einem anderen Zeitpunkt erzeugt als der erste 180°-(¹³C)- Impuls, nämlich genauer gesagt nach dem 180°-(¹³C)-Impuls.

Der dritte 90°-y(¹H)-Impuls und der zweite 90°-(¹³C)-Impuls werden nicht gleichzeitig erzeugt. Der dritte 90°-y(¹H)- Impuls wird nämlich zu einem anderen Zeitpunkt erzeugt als der zweite 90°-(¹³C)-Impuls, nämlich vor dem 90°-(¹³C)-Impuls.

Die drei Radiofrequenzmagnetfeldimpulse für ¹H, nämlich der 90°±x(¹H)-Impuls, der 180°-y(¹H)-Impuls und der 90°-y(¹H)- Impuls werden als scheibenselektive Impulse, die den drei unterschiedlichen Achsen zugeordnet sind, gleichzeitig mit dem Gradientenmagnetfeldimpuls Gx, Gy bzw. Gz angelegt.

Die Lokalisierung der drei Achsen wird dadurch bewirkt, daß jeder der der Radiofrequenzmagnetfeldimpulse für ¹H als ein scheibenselektiver Impuls verwendet wird, der einer anderen Achse zugeordnet ist. Keiner der drei scheibenselektiven Impulse wird gleichzeitig mit irgendeinem der Radiofrequenzmagnetfeldimpulse für ¹³C angelegt, wodurch verhindert wird, daß die Umklappwinkel für diese Impulse für ¹³C unzureichend werden. Weiterhin ist das Intervall zwischen dem 90°-x(¹H)-Impuls und dem zweiten 180°-x(¹H)-Impuls auf länger als 1/(4J) eingestellt, wodurch eine üblich verwendete Vorrichtung das Refokussierungsgradientenmagnetfeld bzw. den entsprechenden Impuls unmittelbar nach dem scheibenselektiven Gradientenfeldimpuls Gx erzeugen kann. Weiterhin kann der erste 180°-x(¹H)-Impuls mit ausreichend großer Breite erzeugt werden, was die Genauigkeit der Lokalisierung verbessert.

Wie bei der dritten INEPT-Impulssequenz sollten auch bei der vierten INEPT-Impulssequenz Gradientenmagnetfeldimpulse Gadd hinzugefügt werden, wie in Fig. 38 gezeigt, um die Unzulänglichkeit des 180°-Impuls-Umklappwinkels zu kompensieren. Darüber hinaus sollte während des Datenerfassungsintervalls ein Entkopplungsimpuls angelegt werden.

Fig. 39 zeigt eine fünfte verbesserte INEPT-Impulssequenz, bei welcher nacheinander für ¹H ein 90°±x(¹H)-Impuls, ein 180°-y(¹H)-Impuls, ein 180°-y(¹H)-Impuls und ein 90°-y(¹H)- Impuls angelegt werden. Durch Anlegen des dritten 180°-y(¹H)- Impulses nach Ablauf eines Zeitraums von τ′ seit dem Echozeitpunkt, der nach einer Verzögerung um τ gegenüber dem zweiten 180°-y(¹H)-Impuls auftritt, und Anlegen des vierten 90°-y(¹H)-Impulses nach Ablauf eines Zeitraums von τ′ gegenüber dem dritten Impuls kann der für den Polarisationstransfer erforderliche Spinzustand zu einem Zeitpunkt ta unmittelbar vor dem vierten Impuls sichergestellt werden, selbst wenn der dritte Impuls hinzugefügt wird.

Die fünfte verbesserte INEPT-Impulssequenz verwendet den zusätzlichen dritten 180°-y(¹H)-Impuls als einen scheibenselektiven Impuls für die dritte Achse.

Der erste 180°-(¹³C)-Impuls wird während des Intervalls zwischen dem zweiten 180°-y(¹H)-Impuls und der Echozeit angelegt, während des Intervalls zwischen der Echozeit und dem dritten 180°-y(¹H)-Impuls, oder während des Intervalls zwischen dem dritten Impuls und dem vierten 90°-y(¹H)-Impuls.

Zweite Ausführungsform

Die zweite Ausführungsform richtet sich auf Verbesserungen der DEPT-Impulssequenz. Eine zugehörige Magnetresonanz- Diagnosevorrichtung weist dieselbe Ausbildung auf wie in Fig. 25 gezeigt, und daher erfolgt insoweit keine erneute Beschreibung.

Die Fig. 40 und 41 erläutern die Grundlagen für die Lokalisierung in der DEPT-Impulssequenz. Entsprechend diesen Prinzipien wird der Polarisationstransfer durchgeführt, wenn das Zeitintervall zwischen dem ersten 90°-(¹³C)-Impuls für ¹³C und dem dritten θ°±(¹H)-Impuls für ¹H auf 1/(4J) eingestellt wird, wie in den Fig. 40 und 41 gezeigt. Wenn darüber hinaus, wie in Fig. 41 gezeigt ist, der zweite 180°-(¹³C)- Impuls für ¹³C im Zentrum des Intervalls zwischen dem ersten 90°-(¹³C)-Impuls für ¹³C und dem Beginn der Datenerfassung liegt, dann ist es nicht erforderlich, daß das Intervall zwischen dem ersten 90°-(¹³C)-Impuls und dem zweiten 180°- (¹³C)-Impuls den Wert 1/(2J) aufweist. Aufgrund dieses Prinzips können die zweiten und dritten Radiofrequenzmagnetfeldimpulse für ¹H als scheibenselektive Impulse verwendet werden, ohne daß die Umklappwinkel der ersten und zweiten Impulse für ¹³C unzureichend werden.

Fig. 42 zeigt eine erste verbesserte DEPT-Impulssequenz entsprechend dem in Fig. 40 dargestellten Prinzip. Bei dieser Impulssequenz werden nacheinander für ¹H ein 90°- x(¹H)-Impuls, ein 180°-x(¹H)-Impuls und ein θ°-y(¹H)-Impuls angelegt, während für ¹³C nacheinander ein 90°-(¹³C)-Impuls und ein 180°-(¹³C)-Impuls angelegt werden.

Das Intervall zwischen dem ersten 90°±(¹³C)-Impuls und dem dritten θ°±y(¹H)-Impuls ist auf 1/(2J) eingestellt.

Das Intervall zwischen dem ersten 90°-x(1h)-Impuls und dem zweiten 180°-x(¹H)-Impuls sowie das Intervall zwischen dem zweiten 180°-x(¹H)-Impuls und dem dritten θ°-y(¹H)-Impuls sind jeweils auf τ eingestellt, also auf einen längeren Wert als 1/(2J).

Der zweite 180°-x(¹H)-Impuls für ¹H und der erste 90°-(¹³C)- Impuls für ¹³C werden nicht gleichzeitig angelegt. Der zweite 90°-x(¹H)-Impuls wird nämlich zu einem anderen Zeitpunkt angelegt als der erste 90°-(¹³C)-Impuls, nämlich vor dem 90°- (¹³C)-Impuls.

Die beiden, nämlich der erste und der zweite Radiofrequenzmagnetfeldimpuls für ¹H, also der 90°-x(¹H)- Impuls und der 180°-x(¹H)-Impuls werden als scheibenselektive Impulse, welche den zwei unterschiedlichen Achsen zugeordnet sind, gleichzeitig mit dem Gradientenmagnetfeldimpuls Gx bzw. Gy angelegt.

Die Lokalisierung der beiden Achsen wird dadurch erzielt, daß jeder der Radiofrequenzmagnetfeldimpulse für ¹H als scheibenselektiver Impuls verwendet wird, der einer unterschiedlichen Achse zugeordnet ist. Keiner der beiden scheibenselektiven Impulse wird gleichzeitig mit irgendeinem der Radiofrequenzmagnetfeldimpulse für ¹³C angelegt, wodurch verhindert wird, daß die Umklappwinkel dieser Impulse für ¹³C unzureichend werden. Die Lokalisierung von drei Achsen wird dadurch durchgeführt, daß zur Impulssequenz von Fig. 42 ein selektiver Sättigungsimpuls für eine Achse hinzugefügt wird.

Gradientenmagnetfeldimpulse Gadd1 oder Gadd2 zum Kompensieren des unzureichenden Umklappwinkels des 180°-Impulses werden für den 180°-Impuls angelegt. Der Feldimpuls Gadd1 wird während des Intervalls zwischen dem ersten 90°-x(¹H)-Impuls und dem zweiten 180°-x(¹H)-Impuls sowie dem Intervall zwischen dem zweiten 180°-x(¹H)-Impuls und dem dritten θ°±y(¹H)-Impuls mit einem gleichen zeitlichen Integrationswert angelegt. Der Feldimpuls Gadd2 wird in dem Intervall zwischen dem ersten 90°-x(¹H)-Impuls und dem zweiten 180°-(¹H)-Impuls, dem Intervall zwischen dem ersten 90°-(¹³C)-Impuls und dem zweiten 180°-(¹³C)-Impuls, und dem Intervall zwischen dem zweiten 180°-(¹³C)-Impuls und dem Beginn der Datenerfassung mit einem gleichen zeitlichen Integrationswert angelegt.

In Fig. 42 wird die Phase des letzten θ°±y(¹H)-Impulses zwischen +Y und -Y bei jeder Wiederholung der Impulssequenz umgeschaltet. Die Differenz zwischen magnetischen Resonanzsignalen für zwei aufeinanderfolgende Impulssequenzen zieht nur Signale von ¹³C heraus.

Fig. 43 zeigt eine DEPT-Impulssequenz, die in der Hinsicht verbessert ist, daß die Lokalisierung sämtlicher drei Achsen unter Verwendung von Radiofrequenzmagnetfeldimpulsen von ¹H als scheibenselektiven Impulsen erzielt wird. Bei dieser Impulssequenz wird ein 180°±y(¹H)-Impuls dem Intervall zwischen dem 180°-x(¹H)-Impuls und dem θ°-y(¹H)-Impuls hinzuaddiert. Dieser zusätzliche Impuls wird im Zentrum des Intervalls 2′ zwischen dem Echozeitpunkt, der zu dem zweiten 180°-x(¹H)-Impuls gehört, und dem letzten θ°-y(¹H)-Impuls angelegt. Die Phase des hinzugefügten Impulses wird bei jeder Wiederholung der Impulssequenz zwischen +Y und -Y umgeschaltet.

Wie der erste und zweite Radiofrequenzmagnetfeldimpuls für ¹H wird der zusätzliche Impuls als ein scheibenselektiver Impuls verwendet. Es werden daher der erste, zweite und dritte Radiofrequenzmagnetfeldimpuls für ¹H als scheibenselektive Impulse für die drei unterschiedlichen Achsen verwendet. Auf diese Weise wird die Lokalisierung der drei Achsen erzielt.

Die Gradientenmagnetfeldimpulse Gadd1, Gadd2 oder Gadd3 zum Kompensieren des unzureichenden 180°-Impulsumklappwinkels werden für den zugehörigen 180°-Impuls angelegt. Die Gradientenfeldimpulse Gadd1 werden während des Intervalls zwischen dem ersten 90°-(¹H)-Impuls und dem zweiten 180°- x(¹H)-Impuls und dem Intervall zwischen dem zweiten 180°- x(¹H)-Impuls und dem Echozeitpunkt angelegt, und zwar so, daß sie den gleichen zeitlichen Integrationswert aufweisen. Die Gradientenfeldimpulse Gadd2 werden in dem Intervall zwischen dem Echozeitpunkt und dem hinzugefügten 180°-x(¹H)-Impuls und dem ersten 90°-(¹³C)-Impuls für ¹³C so angelegt, daß sie einen gleichen zeitlichen Integrationswert aufweisen. Die Impulse Gadd3 werden während des Intervalls zwischen dem ersten 90°- (¹³C)-Impuls und dem zweiten 180°-(¹³C)-Impuls und des Intervalls zwischen dem zweiten 180°-(¹³C)-Impuls und dem Beginn der Datenerfassung angelegt, mit einem gleichen zeitlichen Integrationswert.

Fig. 44 zeigt eine zweite verbesserte DEPT-Impulssequenz, die entsprechend dem Prinzip von Fig. 41 gewählt ist. Der zweite 180°-(¹³C)-Impuls für ¹³C wird im Zentrum des Intervalls zwischen dem ersten 180°-(¹³C)-Impuls und dem Beginn der Datenerfassung angelegt.

Das Intervall zwischen dem ersten 90°-(¹³C)-Impuls für C und dem dritten θ°±(¹H)-Impuls für ¹H wird auf 1/(2J) eingestellt.

Das Intervall zwischen dem ersten 90°-(¹³C)-Impuls und dem zweiten 180°-(¹³C)-Impuls für ¹³C wird auf 1/(2J) +τ eingestellt, also auf länger als 1/(2J). Auch das Intervall zwischen dem zweiten 180°-(¹³C)-Impuls und dem Beginn der Datenerfassung wird auf 1/(2J) + τc eingestellt.

Daher wird der dritte θ°±y(¹H)-Impuls für ¹H nicht gleichzeitig mit dem zweiten 180°-(¹³C)-Impuls für ¹³C angelegt. Der dritte Impuls wird nämlich vor dem zweiten Impuls für ¹³C angelegt.

Wie der erste und zweite Radiofrequenzmagnetfeldimpuls für ¹H wird der dritte Impuls für ¹H als ein scheibenselektiver Impuls verwendet. Der erste, zweite und dritte Radiofrequenzmagnetfeldimpuls für ¹H werden als scheibenselektive Impulse verwendet, die den drei unterschiedlichen Achsen zugeordnet sind. Auf diese Weise wird die Lokalisierung der drei Achsen erzielt.

Um die ¹³C-Spins wieder in Phase zu bringen ist es erforderlich, einen Gradientenmagnetfeldimpuls Gz anzulegen, der denselben zeitlichen Integrationswert aufweist wie der Gradientenmagnetfeldimpuls Gz, der gleichzeitig mit dem dritten Impuls für ¹H in dem Intervall zwischen dem zweiten Impuls für ¹³C und dem Beginn der Datenerfassung angelegt wird.

Bei der zweiten verbesserten DEPT-Impulssequenz sollten, wie in Fig. 45 gezeigt ist, Gradientenmagnetfeldimpulse Gadd1 oder Gadd2 zum Kompensieren eines unzulänglichen Umklappwinkels eines 180°-Impulses bei diesem 180°-Impuls angelegt werden. Die Gradientenfeldimpulse Gadd1 werden in dem Intervall zwischen dem ersten und zweiten Impuls für ¹H und dem Intervall zwischen den zweiten Impuls für in Hinblick auf und dem ersten Impuls für ¹³C angelegt, so daß sie einen gleichen zeitlichen Integrationswert aufweisen. Die Gradientenfeldimpulse Gadd2 werden in dem Intervall zwischen dem ersten und zweiten Impuls für ¹H, dem Intervall zwischen dem ersten Impuls für ¹³C und dem dritten Impuls für ¹H, und dem Intervall zwischen dem zweiten Impuls ¹³C und dem Beginn der Datenerfassung so angelegt, daß sie einen gleichen zeitlichen Integrationswert aufweisen.

Fig. 46 zeigt eine dritte verbesserte DEPT-Impulssequenz. Bei dieser Impulssequenz wird nur der erste 90°-x(¹H)-Impuls für ¹H als ein scheibenselektiver Impuls zur Durchführung der Lokalisierung einer Achse verwendet. Das Intervall zwischen dem ersten Impuls und dem zweiten 180°-y(¹H)-Impuls wird auf einen so kurzen Wert wie 1/(2J) eingestellt. Bei der Stromversorgung einer normalerweise verwendeten Vorrichtung ist es schwierig, einen erneut die Phase einstellenden Gradientenmagnetfeldimpuls (gestrichelt dargestellt) für den Scheibengradientenmagnetfeldimpuls Gx in diesem Intervall zu erzeugen. Diese Schwierigkeit wird dadurch gelöst, daß der erneut die Phase einstellende Gradientenmagnetfeldimpuls in dem Intervall zwischen dem zweiten 180°-y(¹H)-Impuls und dem dritten θ°-y(¹H)-Impuls erzeugt wird.

Wie in den Fig. 47A, 47B, 48A und 48B gezeigt ist, kann das POMM-Verfahren, das von J.M. Bulsing et al im Journal of Magnetic Resonance, Band 56, Seite 167 (1984) veröffentlicht wurde, in Kombination mit den ersten und zweiten verbesserten DEPT-Impulssequenzen verwendet werden. Ein 90°±Φ(¹H)-Impuls wird vor oder nach dem letzten 90°-x(¹H)-Impuls für ¹H hinzugefügt, der als ein scheibenselektiver Impuls zusammen mit dem ersten und zweiten Impuls für ¹H verwendet wird. Der erste und zweite Impuls und der 90°±Φ(¹H)-Impuls werden als scheibenselektive Impulse angelegt, welche den drei unterschiedlichen Achsen zugeordnet sind. Hierdurch wird die Lokalisierung der drei Achsen erzielt. Die Phase des 90°±Φ(¹H)-Impulses wird invertiert in Bezug auf die Φ-Achse bei jeder Wiederholung der Impulssequenz. Die Differenz zwischen magnetischen Resonanzsignalen entsprechend zwei aufeinanderfolgenden Impulssequenzen schaltet ungewünschte Signale aus, die von der Hinzufügung des 90°±Φ(¹H)-Impulses herrühren.

Die voranstehend geschilderte, verbesserte DEPT-Sequenz kann wie in Fig. 49 gezeigt abgeändert werden.

(Dritte Ausführungsform)

Die dritte Ausführungsform betrifft Verbesserungen des HSQC- Verfahrens (hetero-nukleare Einzelquantenkohärenz), welches eins der ¹H-Beobachtungsverfahren zur Beobachtung von Signalen ¹H darstellt. Zur Beobachtung von ¹H sind die axiale Lokalisierung und die Entfernung von Wassersignalen wichtig. Die dritte Ausführungsform, und eine später beschriebene fünfte Ausführungsform sollen dazu dienen, die Lokalisierung von Achsen und die Entfernung von Wassersignalen zu erreichen.

Fig. 50 zeigt die Ausbildung einer Magnetresonanz- Diagnosevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform. In dieser Figur werden gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung entsprechender Teile wie in Fig. 25 verwendet, und insoweit erfolgt keine erneute Beschreibung. Ein ¹H-Empfänger 16 wird der Anordnung von Fig. 25 hinzugefügt, um Signale von ¹H- Spins über die Sonde 4 zu empfangen.

Die grundlegende HSQC-Sequenz umfaßt einen vorhergehenden INEPT-Abschnitt, einen mittleren Einzelquantenkohärenzabschnitt, und einen folgenden umgekehrten INEPT-Abschnitt.

In dem INEPT-Abschnitt werden für ¹H nacheinander ein 90°- x(¹H)-Impuls, ein 180°-y(¹H)-Impuls und ein 90°-y(¹H)-Impuls angelegt, wogegen für ¹³C nacheinander ein 180°-(¹³C)-Impuls und ein 90°-(¹³C)-Impuls angelegt werden. Das Intervall zwischen dem ersten 90°-x(¹H)-Impuls für ¹H und dem ersten 180°-(¹³C)-Impuls für ¹³C wird auf 1/(4J) eingestellt. Auch das Intervall zwischen dem ersten 180°-(¹³C)-Impuls und dem dritten 90°-y(¹H)-Impuls für ¹H wird auf 1/(4J) eingestellt.

In dem umgekehrten INEPT-Abschnitt werden für ¹H nacheinander ein 90°-(¹H)-Impuls und ein 180°-(¹H)-Impuls angelegt, wogegen für ¹³C nacheinander ein 90°-(¹³C)-Impuls und ein 180°-(¹³C)-Impuls angelegt werden. Das Intervall zwischen dem 90°-(¹³C)-Impuls für ¹³C und dem 180°-(¹H)-Impuls für ¹H wird auf 1/(4J) eingestellt. Der 180°-(¹H)-Impuls für ¹H wird in dem Zentrum des Intervalls zwischen dem 90°-(¹H)-Impuls und dem Beginn der Datenerfassung erzeugt.

In dem Einzelquantenkohärenzabschnitt wird ein 180°-(¹H)- Impuls während eines Intervalls zwischen der INEPT- Impulssequenz und der umgekehrten INEPT-Impulssequenz angelegt.

Fig. 51 zeigt eine erste verbesserte HSQC-Impulssequenz. Vor der HSQC-Sequenz wird die Lokalisierung von zwei Achsen (Gy und Gz) durch selektive Sättigungsimpulse erzielt. Der erste 90°-x(¹H)-Impuls für ¹H wird als scheibenselektiver Impuls zum Lokalisieren der verbleibenden Achse (gx) verwendet. Auf diese Weise wird die Lokalisierung der drei Achsen erzielt.

Wassersignale werden durch einen Wassersignalunterdrückungsimpuls entfernt, bevor die verbesserte HSQC-Sequenz ausgeführt wird. Der Wasserunterdrückungsimpuls, der ein Radiofrequenzmagnetfeldimpuls ist, regt selektiv nur Wasser- Spins an. Die Gradientenmagnetfeldimpulse Gx, Gy und Gz entlang den drei Achsen bringen ausreichend nur angeregte Wasser-Spins außer Phase, wodurch die Erzeugung von Signalen von Wasser-Spins wesentlich unterdrückt wird.

Fig. 52 zeigt eine zweite verbesserte HSQC-Impulssequenz. Die Lokalisierung einer Achse (Gz) wird durch selektive Sättigungsimpulse erzielt, bevor die HSQC-Sequenz ausgeführt wird. Ein erster 90°-x(¹H)-Impuls für ¹H in dem INEPT- Abschnitt wird als scheibenselektiver Impuls zum Lokalisieren einer anderen Achse (Gx) verwendet. Ein 180°-(¹H)-Impuls in der Einzelquantenkohärenzperiode t1 wird als ein scheibenselektiver Impuls zum Lokalisieren der verbleibenden Achse (Gy) verwendet. Auf diese Weise werden die drei Achsen lokalisiert.

Ein Impulszug in dem Gradientenmagnetfeldimpuls Gy, der zusammen mit dem 180°-(¹H)-Impuls (dem scheibenselektiven Impuls) während der Einzelquantenkohärenzperiode t1 angelegt wird, wird so eingestellt, daß er die nachstehende Gleichung (1) oder (2) erfüllt, so daß er die Funktion erlangen kann, die Y-Achse zu lokalisieren, sowie die Funktion der Unterdrückung von Wassersignalen. G1, G2, G3 und G4 sind folgendermaßen definiert:
G1: Der zeitliche Integrationswert des Gradientenfeldimpulses Gy, der in dem Intervall T1 zwischen dem Zentrum des letzten 90°-x(¹³C)-Impulses für C¹³ in den INEPT-Abschnitt und dem Zentrum des 180°-(¹H)- Impulses in der Einzelquantenkohärenzperiode t1 angelegt wird.

G2: Der zeitliche Integrationswert des Gradientenfeldimpulses Gy, der in dem Intervall T2 zwischen dem Zentrum des 180°-(¹H)-Impulses in dem Einzelquantenkohärenzabschnitt und dem Zentrum des ersten 90°-x(¹³C)-Impulses für ¹³C in dem umgekehrten INEPT-Abschnitt angelegt wird.

G3: Der zeitliche Integrationswert des Gradientenfeldimpulses Gy, der in dem Intervall T3 zwischen dem Zentrum des ersten 90°-x(¹H)-Impulses für C¹³ in dem umgekehrten INEPT-Abschnitt und dem Zentrum des zweiten 180°-(¹H)-Impulses für ¹³C in dem umgekehrten INEPT-Abschnitt erzeugt wird.

G4: Der zeitliche Integrationswert des Gradientenfeldimpulses Gy, der in dem Intervall T4 zwischen dem Zentrum des 180°-(¹H)-Impulses für ¹³C in dem umgekehrten INEPT-Abschnitt und dem Beginn der Datenerfassung erzeugt wird.

γ2 · G1 + γ2 · G2 + γ1 · G3 - γ1 · G4 = 0 (1)

γ2 · G1 + γ2 · G2 - γ1 · G3 + γ1 · G4 = 0 (2)

wobei γ1 das gyromagnetische Verhältnis der ersten Kernsorte und γ2 das gyromagnetsiche Verhältnis der zweiten Kernsorte ist.

Wenn die erste Kernsorte ¹H ist, und die zweite Kernsorte ¹³C, so gilt γ1 = 4 und γ2 = 1. Dann werden die Gleichungen (1) und (2) jeweils folgendermaßen umgeschrieben:

G1 + G2 + 4G3 - 4 · G4 = 0 (3)

G1 + G2 - 4G3 + 4 · G4 = 0 (4)

Im Falle von ¹H und ¹³C kann daher, durch Anlegen des Gradientenmagnetfeldimpulszuges, einschließlich von Scheibenauswahlgradientenfeldimpulsen, auf solche Weise, daß Gleichung (3) oder (4) erfüllt ist, nur der Einzelquantenkohärenzpfad für ¹³C ausgewählt werden, um hauptsächlich Wassersignale zu unterdrücken.

Wie bei der verbesserten INEPT-Sequenz kann auch in der verbesserten HSQC-Sequenz die Lokalisierung von drei Achsen dadurch erzielt werden, daß drei Radiofrequenzmagnetfeldimpuls für ¹H als scheibenselektive Impulse verwendet werden, die unterschiedlichen Achsen zugeordnet sind, ohne Verwendung der selektiven Sättigungsimpulse. In der zweiten HSQC-Sequenz werden der erste 90°-x(¹H)-Impuls in dem INEPT-Abschnitt und der 180°- (¹H)-Impuls in dem Einzelquantenkohärenzabschnitt als scheibenselektive Impulse verwendet. Unter Verwendung, zusätzlich zu diesen beiden Impulsen, des zweiten 180°-(¹H)- Impulses in dem INEPT-Abschnitt als scheibenselektiver Impuls kann die Lokalisierung von drei Achsen erzielt werden.

Fig. 55 zeigt die grundlegende Sequenz für INEPT. Die Fig. 54A und 54B zeigen die Grundlagen dafür, daß der zweite 180°-y(¹H)-Impuls für ¹H in dem INEPT-Abschnitt als ein scheibenselektiver Impuls verwendet werden kann. Fig. 55 zeigt den Zustand von ¹H-Spins. Wenn dieser Zustand im Zentrum des dritten 90°-y(¹H)-Impulses für ¹H in dem INEPT- Abschnitt erhalten wird, wird der Polarisationstransfer erzielt. Das Prinzip ist das gleiche wie jenes, welches im Zusammenhang mit den Fig. 31A und 31B beschrieben wurde.

Das voranstehend geschilderte Verfahren kann bei dem umgekehrten INEPT-Abschnitt eingesetzt werden. Daher werden sechs ¹H-Impulse bei der erfindungsgemäßen HSQC-Sequenz verwendet. Irgendeiner dieser Impulse kann als ein selektiver Anregungsimpuls eingesetzt werden. Verschiedene Ausführungsformen in dieser Hinsicht werden nachstehend geschildert. Obwohl bei einigen dieser Ausführungsformen ein Entkopplungsimpuls angelegt wird, muß dieser nicht notwendigerweise angelegt werden.

Fig. 56 zeigt eine dritte verbesserte HSQC-Impulssequenz, welche dem in Fig. 54A gezeigten Grundprinzip entspricht. In der dritten HSQC-Impulssequenz werden ein erster 90°-x(¹H)- Impuls für ¹H und ein zweiter 180°-y(¹H)-Impuls für ¹H in dem INEPT-Abschnitt und ein 180°-(¹H)-Impuls in der Einzelquantenkohärenzperiode t1 als scheibenselektive Impulse für unterschiedliche Achsen verwendet, wodurch die Lokalisierung von drei Achsen erzielt wird.

Fig. 57 zeigt eine vierte verbesserte HSQC-Impulssequenz entsprechend dem in Fig. 54B dargestellten Prinzip. Auch bei der vierten verbesserten HSQC-Impulssequenz wird die Lokalisierung von drei Achsen erzielt, durch Verwendung eines ersten 90°-x(¹H)-Impulses für ¹H und eines zweiten 180°-y(¹H)- Impulses für ¹H in dem INEPT-Abschnitt und eines 180°-(¹H)- Impulses in dem Einzelquantenkohärenzabschnitt als scheibenselektive Impulse für unterschiedliche Achsen.

Auch in der HSQC-Sequenz sollten Gradientenmagnetfeldimpulse Gadd angelegt werden, um unzureichende Umklappwinkel der 180°-Impulse zu kompensieren.

Wie in den Fig. 58 und 59 gezeigt ist, werden die 180°- Impulse in dem umgekehrten INEPT-Abschnitt dazu angelegt, erneut Spins in eine Phasenbeziehung zu bringen, die durch chemische Verschiebungen und Inhomogenitäten des Magnetfelds gestört werden. Daher kann man nicht sagen, daß die 180°- Impulse in dem umgekehrten INEPT-Abschnitt unbedingt erforderlich sind. Wenn die 180°-Impulses aus dem umgekehrten INEPT-Abschnitt entfernt werden, dann werden die Gleichungen (5) und (6) für den Gradientenmagnetfeldimpulszug zur Unterdrückung von Wassersignalen eingesetzt. Hierbei stellen die Gleichungen (5) und (6) allgemeine Ausdrücke dar, und die Gleichungen (7) und (8) werden für die Kombination von ¹H und ¹³C verwendet. In diesem Fall wird die Definition von G3 folgendermaßen geändert:
G3: Der zeitliche Integrationswert des Gradientenmagentfeldimpulses Gy, der in dem Intervall T3 zwischen dem Zentrum des ersten 90°-x(¹H)-Impulses für ¹H in dem umgekehrten INEPT-Abschnitt und dem Beginn der Datenerfassung angelegt wird.

γ2 · G1 + γ2 · G2 + γ1 · G3 = 0 (5)

γ2 · G1 + γ2 · G2-γ1 · G3 = 0 (6)

G1 + G2 + 4G3 = 0 (7)

G1 + G2-4G3 = 0 (8)

Selbst wenn die 180°-Impulse aus dem umgekehrten INEPT- Abschnitt entfernt werden, bleibt das Intervall zwischen dem letzten 90°-y(¹H)-Impuls für ¹H in dem umgekehrten INEPT- Abschnitt und dem Beginn der Datenerfassung (den Beginn des Entkopplungsimpulses) gegenüber 1/(2J) unverändert. Es wird darauf hingewiesen, daß zwar die Ausführungsform, die sowohl eine Funktion der Lokalisierung der Y-Achse als auch eine Funktion zum Entfernen von Wassersignalen aufweist, nur im Zusammenhang mit der HSQC-Sequenz beschrieben wird, jedoch selbstverständlich diese Ausführungsform auch bei jeder Sequenz nützlich ist, bei welcher ein 180°-Impuls für ¹H innerhalb der Einzelquantenkohärenzperiode von ¹³C (innerhalb des t1-Zeitraums) angelegt wird.

Fig. 59 zeigt eine fünfte verbesserte HSQC-Impulssequenz, Bei dieser Impulssequenz wird die Lokalisierung von drei Achsen dadurch erzielt, daß ein erster 90°-x(¹H)-Impuls für ¹H und ein dritter 90°-y(¹H)-Impuls für ¹H in dem INEPT- Abschnitt und ein 180°-(¹H)-Impuls in dem Einzelquantenkohärenzabschnitt als scheibenselektive Impulse für unterschiedliche Achsen verwendet werden.

Fig. 60 zeigt eine sechste verbesserte HSQC-Impulssequenz, welche dazu dienen soll, die Lokalisierung von drei Achsen dadurch zu erreichen, daß drei Anregungs- Radiofrequenzmagnetfeldimpulse verwendet werden, von denen jeder ein Umklappen um 90° von ¹H-Spins zur Verfügung stellt. Die Lokalisierung von drei Achsen wird daher dadurch erzielt, daß ein erster 90°-x(¹H)-Impuls für ¹H und ein dritter 90°- y(¹H)-Impuls für ¹H in dem INEPT-Abschnitt und ein zweiter 90°-y(¹H)-Impuls in dem umgekehrten INEPT-Abschnitt als scheibenselektive Impulse verwendet werden, welchen unterschiedlichen Achsen zugeordnet sind.

Ein 90°-Impuls ist besser als ein 180°-Impuls bezüglich der Eigenschaften zur Auswahl von Scheiben. Daher ist die sechste verbesserte HSQC-Sequenz besser bezüglich der Festlegung des Scheibenprofils, als jene HSQC-Sequenz, welche einen 180°- Impuls für die Lokalisierung einer Achse verwendet.

Fig. 61 zeigt eine siebte verbesserte HSQC-Impulssequenz, welche durch Auswahl sämtlicher Koherenzpfade das Problem löst, daß die Signalstärke nur den Wert 1/2 annimmt. Zu diesem Zweck wird ein erstes Gradientenfeld G1 während des Intervalls zwischen einem zweiten 90°-x(¹³C)-Impuls für ¹³C in dem INEPT-Abschnitt und einem 180°-(¹H)-Impuls in der Einzelquantenkohärenzperiode T1 erzeugt, und wird ein zweites Gradientenfeld G2 in dem Intervall zwischen dem 180°-(¹H)- Impuls in der Einzelquantenkohärenzperiode und einem ersten 90°-x(¹³C)-Impuls für ¹³C in dem umgekehrten INEPT-Abschnitt erzeugt. Die ersten und zweiten Gradientenmagnetfeldimpulse weisen eine einander entgegengesetzte Polarität auf, und sind so eingestellt, daß ihr zeitlicher Integrationswert gleich wird. Durch eine derartige Einstellung können sämtliche Koherenzpfade ausgewählt werden.

Fig. 62 zeigt sämtliche Koheren 26210 00070 552 001000280000000200012000285912609900040 0002019610278 00004 26091zpfade. I bzw. S entsprechen ¹H bzw. ¹³C. Zuerst trennt sich der Koherenzpfad in S⁺ und S^- unmittelbar nach dem Polarisationstransfer auf (T3). In diesem Zustand werden die ersten und zweiten Gradientenmagnetfeldimpulse G1 und G2 angelegt. Dies führt dazu, daß eine Refokussierung sowohl in S⁺ als auch in S^- durchgeführt wird, also in sämtlichen Koherenzpfaden. Im Gegensatz hierzu wird die Phasenbeziehung für ¹H-Spins, welche wie Wasser nicht mit ¹³C-Spins kombiniert werden, aus der Phase gebracht. Dies führt dazu, daß sämtliche Koherenzpfade für ¹H-Spins und ¹³C-Spins ausgewählt werden, wogegen kein Koherenzpfad für Wasser ausgewählt wird.

Fig. 63 zeigt eine achte verbesserte HSQC-Impulssequenz. In dieser Sequenz versetzt ein erster 90°-x(¹H)-Impuls für ¹H in dem umgekehrten INEPT-Abschnitt die ¹H-Spins in Wasser in die Longitudinal-Magnetisierung, und die ¹H{¹³C}-Spins in die Transversal-Magnetisierung. Die ¹H-Spins und die ¹H{¹³C}-Spins in Wasser entwickeln eine Transversal-Magnetisierung bzw. eine Longitudinal-Magnetisierung, durch einen 180°-y(¹H)- Impuls und einen 90°-y(¹H)-Impuls. Ein Gradientenmagnetfeldimpuls Gspoil wird nach dem 90°-y(¹H)- Impuls angelegt, und hebt die Phasenbeziehung der ¹H-Spins in Wasser auf. Allerdings wird die Phasenbeziehung der ¹H{¹³C}- Spins nicht aufgehoben, da sie sich in der Longitudinal- Magnetisierung befinden. Daher werden Wassersignale unterdrückt.

Fig. 64 zeigt eine neunte verbesserte HSQC-Impulssequenz, die mit dem Verfahren von A.G. Palmer (vgl. Journal of Magnetic Resonance, Band 93, Seiten 151 bis 170, 1991) kombiniert wird, um die Empfindlichkeit zu erhöhen. Nach dem umgekehrten INEPT-Abschnitt wird eine Impulssequenz im Block B ausgeführt. In diesem Block werden ein 90°-(¹H)-Impuls, ein 180°-(¹H)-Impuls und ein 90°-(¹H)-Impuls nacheinander für ¹H angelegt. Ein 90°-(¹³C)-Impuls und ein 180°-(¹³C)-Impuls werden nacheinander für ¹³C angelegt. Der 90°-(¹H)-Impuls und er 90°-(¹³C)-Impuls werden gleichzeitig angelegt. Der 180°- (¹H)-Impuls und der 180°-(¹³C)-Impuls werden gleichzeitig angelegt. Eine derartige Impulssequenz (Impulsfolge) gestattet eine Erhöhung der Signalstärke, im Prinzip, um einen Faktor von √2.

Fig. 65 zeigt eine zehnte verbesserte HSQC-Impulssequenz. Bei dieser Impulssequenz wird die Lokalisierung von drei Achsen dadurch erzielt, daß der erste 90°-x(¹H)-Impuls und der zweite 180°-(¹H)-Impuls für ¹H in dem INEPT-Abschnitt und der 180°-(¹H)-Impuls in dem umgekehrten INEPT-Abschnitt als scheibenselektive Impulse verwendet werden, welche unterschiedlichen Achsen zugeordnet sind.

Fig. 66 zeigt eine elfte verbesserte HSQC-Impulssequenz. In dieser Impulssequenz werden ein 180°-(¹H)-Impuls in dem Einzelquantenkohärenzabschnitt und ein erster 90°-x(¹H)- Impuls für ¹H sowie ein zweiter 180°-(¹H)-Impuls für ¹H in dem umgekehrten INEPT-Abschnitt als scheibenselektive Impulse für unterschiedliche Achsen verwendet, wodurch die Lokalisierung von drei Achsen erzielt wird.

Bei der elften verbesserten HSQC-Impulssequenz wird ein Scheibenauswahl-Gradientenmagnetfeldimpuls Gx, der zusammen mit dem 180°-(¹H)-Impuls (dem scheibenselektiven Impuls) während des Zeitraums t1 angelegt wird, so eingestellt, daß die folgende Bedingung erfüllt wird. Es wird angenommen, daß ein zeitlicher Integrationswert des Gradientenmagnetfeldimpulses Gx, der in dem Intervall T1 zwischen dem Zentrum des 90°-x(¹³C)-Impulses in dem INEPT- Abschnitt und dem Zentrum des 180°-(¹H)-Impulses in dem Einzelquantenkohärenzabschnitt erzeugt wird, gleich G1 ist, und ein zeitlicher Integrationswert des Gradientenmagnetfeldimpulses Gx, der in dem Intervall T2 zwischen dem Zentrum des 180°-(¹H)-Impulses und dem Zentrum des ersten 90°-(¹³C)-Impulses in dem umgekehrten INEPT- Abschnitt erzeugt wird, gleich G2 ist. Dann wird der Gradientenmagnetfeldimpuls Gx so eingestellt, einschließlich des Scheibenauswahl-Gradientenmagnetfeldimpulses, daß die Bedingung erfüllt ist, daß G1 : G2 = 1 : -1 ist.

Wassersignale können dadurch unterdrückt werden, daß Wasserunterdrückungsimpulse als Vorimpulse erzeugt werden, wie in Fig. 67 gezeigt ist. Daher werden zuerst die ¹H-Spins in Wasser selektiv durch einen 90°-Impuls angeregt, und dann durch Gradientenmagnetfeldimpulse Gx, Gy und Gz ausreichend aus der Phase gebracht.

Fig. 68 zeigt eine zwölfte verbesserte HSQC-Impulssequenz. Bei dieser Sequenz werden Daten vor und nach einem 180°-(¹H)- Impuls in der Einzelquantenkohärenzperiode t1 erfaßt. Daten, die in dem Zeitraum t1 erfaßt werden, und Daten, die in einem Intervall t2 erfaßt werden, nach der umgekehrten INEPT- Sequenz, erfahren eine geeignete Signalverarbeitung, beispielsweise zur Berechnung eines arithmetischen Mittelwerts, welche das Signal/Rauschverhältnis verbessert. Zweidimensionale Daten σ (ω¹H, ω¹³C), die in dem Intervall t2 erfaßt werden, werden auf die ω¹³C-Achse projiziert und in eindimensionale Daten σ1 (ω¹³C) umgewandelt. Die Daten σ1, (ω¹³C) und die Daten σ2 (ω¹³C) in dem Zeitraum t1 werden addiert und gemittelt. Die Anzahl an Datenabtastpunkten über den Zeitraum t1 ändert sich jedesmal dann, wenn die Phasenkodierung sich ändert, und stimmt im allgemeinen nicht mit der Anzahl der Durchführungen von Phasenkodierungen überein. Aus diesem Grund können σ1 (ω¹³C) und σ2 (ω¹³C) nicht einfach addiert werden. Daher ist es erforderlich, die Anzahl an Abtastpunkten durch eine derartige Bearbeitung wie die Auffüllung mit Nullen einzustellen.

(Vierte Ausführungsform)

Die vierte Ausführungsform der Erfindung ist auf die kombinierte Verwendung einer allgemeinen Datenerfassungsimpulssequenz, beispielsweise eines Spin- Echoverfahrens, und einer INEPT-Impulssequenz gerichtet, und auf Verbesserungen bezüglich der Lokalisierung durch die INEPT-Kombinationsimpulssequenz zur Erfassung magnetischer Resonanzsignale von ¹H-Spins (¹H-Beobachtungsverfahren).

Fig. 69 zeigt die Anordnung einer mit kernmagnetischer Resonanz arbeitenden Vorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform. In dieser Figur werden gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher oder entsprechender Teile wie bei der Anordnung von Fig. 5 verwendet, und insoweit erfolgt keine erneute Beschreibung.

Die Lokalisierungsverfahren, die im Zusammenhang mit den verbesserten INEPT-Impulssequenzan beschrieben wurden, können bei einer derartigen kombinierten INEPT-Impulssequenz verwendet werden. Bei einer in Fig. 70 gezeigten Impulssequenz werden Spins außerhalb eines interessierenden Bereiches durch selektive Sättigungsimpulse ausreichend aus der Phase gebracht, um die Lokalisierung der drei Achsen zu bewirken. In einer Impulssequenz gemäß Fig. 71 werden zwei 90°-(¹H)-Impulse in dem INEPT-Abschnitt im Block A als scheibenselektive Impulse verwendet, um die Lokalisierung von zwei Achsen zur Verfügung zu stellen. In einer Impulssequenz gemäß Fig. 72 wird ein 90°-(¹H)-Impuls zu dem INEPT- Abschnitt des Blocks B hinzugefügt. Drei 90°-Impulse für ¹H einschließlich des hinzugefügten Impulses werden als scheibenselektive Impulse eingesetzt, um die Lokalisierung von drei Achsen zu erreichen. Selbstverständlich sollten auch bei diesen Impulssequenzen Gradientenmagnetfeldimpulse Gadd erzeugt werden, um die Unzulänglichkeit in Bezug auf 180°- Impuls-Umklappwinkel zu kompensieren. Darüber hinaus sollte auch während des Datenerfassungsintervalls ein Entkopplungsimpuls angelegt werden. Weiterhin kann, wie in einer Impulssequenz von Fig. 75 gezeigt ist, ein zweiter 180°-y(¹H)-Impuls für ¹H als ein scheibenselektiver Impuls zu einem Zeitpunkt angelegt werden, der sich von dem Zeitpunkt des Anlegens eines ersten 180°-(¹³C)-Impulses unterscheidet.

Da die Impulssequenzen bei der vierten Ausführungsform an die Beobachtung von ¹H-Spins angepaßt sind ist es erforderlich, Wassersignale (¹H{¹²C}) zu unterdrücken. Die Fig. 73 und 74 zeigen Verfahren zur Unterdrückung der Wassersignale.

In Fig. 73 ist ein bevorzugtes Verfahren zur Unterdrückung von Wassersignalen dargestellt. Ein dritter 90°-(¹H)-Impuls für ¹H wird in der Phase der X-Achse angelegt. Der Zustand von ¹H-Spins unmittelbar vor dem Auftreten dieses dritten Impulses ist so wie in Fig. 2 gezeigt. Die Magnetisierung von ¹H{¹³C} ist daher entlang der X-Achse polarisiert (also transversale Magnetisierung). Andererseits wird ¹H{¹²C} entlang der Y-Achse transversal magnetisiert. In einem derartigen Spinzustand wird dann, wenn der dritte 90°-(¹H)- Impuls in der Phase der X-Achse angelegt wird, die Magnetisierung von ¹H{¹³C} entlang der X-Achse unverändert polarisiert, so daß daher die transversale Magnetisierung aufrechterhalten bleibt. Andererseits wird ¹H{¹²C} in die longitudinale Magnetisierung versetzt. Daher können Wassersignale unterdrückt werden.

Fig. 74 zeigt ein weiteres Verfahren zur Unterdrückung von Wassersignalen. Zwischen dem zweiten 180°-y(¹H)-Impuls und dem letzten 90°-(¹H)-Impuls für ¹H wird ein 90°-y(¹H)-Impuls für ¹H hinzugefügt. Der Zustand der ¹H-Spins unmittelbar vor dem Auftreten dieses hinzugefügten Impulses ist so wie in Fig. 2 gezeigt. Die Magnetisierung von ¹H{¹³C} wird daher entlang der X-Achse in transversale Magnetisierung polarisiert. Andererseits wird ¹H{¹²C} entlang der Y-Achse transversal magnetisiert. Wenn in einem derartigen Spinzustand der zusätzliche Impuls angelegt wird, wird ¹H{¹³C} longitudinal magnetisiert, und die Magnetisierung von ¹H{¹²C} bleibt unverändert, also transversal. Wenn in diesem Zustand ein die Phasenbeziehung aufhebender Gradientenmagnetfeldimpuls Gx angelegt wird, wird die Magnetisierung von H{¹²C} ausreichend aus der Phase gebracht. Andererseits wird die Magnetisierung von ¹H{¹³C} nicht durch den Gradientenmagnetfeldimpuls Gx beeinflußt. Daher können Wassersignale unterdrückt werden.

Wie bei der Impulssequenz von Fig. 75 gezeigt ist, kann ein 180°-y(¹H)-Impuls zur Verwendung ,als ein scheibenselektiver Impuls hinzugefügt werden.

(Fünfte Ausführungsform)

Die fünfte Ausführungsform betrifft Verbesserungen eines HMQC-Verfahrens (Verfahren mit hetero-nuklearer Mehrfachquantenkohärenz), welches eines der Beobachtungsverfahren für ¹H darstellt. Bei den Beobachtungsverfahren für ¹H sind die Lokalisierung der Achsen und das Entfernen von Wassersignalen wesentlich. Die fünfte Ausführungsform dient zur Lokalisierung von Achsen und zur Unterdrückung von Wassersignalen.

Fig. 76 zeigt eine mit kernmagnetischer Resonanz arbeitenden Diagnosevorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform. In dieser Figur werden gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher oder entsprechender Teile wie bei der Anordnung von Fig. 50 verwendet, und insoweit erfolgt keine erneute Beschreibung.

Fig. 77A zeigt eine erste verbesserte HMQC-Impulssequenz. Bei dieser Impulssequenz werden ein 90°-(¹H)-Impuls und ein 180°-(¹H)-Impuls nacheinander für ¹H angelegt. Zwei 90°-(¹³C)- Impulse werden nacheinander für ¹³C angelegt.

Das Intervall zwischen dem Zentrum des ersten 90°-(¹H)- Impulses für ¹H und dem Zentrum des ersten 90°-(¹³C)-Impulses für ¹³C wird auf 1/(2J) eingestellt. Dieses Intervall kann auf ein ungeradzahliges Vielfaches von 1/(2J) eingestellt werden. Im allgemeinen umfassen zu beobachtende Kernsorten CH₂ und CH₃. Bei 3/(2J) oder 5/(2J) wird die Differenz zwischen dem optimalen Intervall für CH₂ und dem optimalen Intervall für CH₃ groß, was zu einem verringerten Polarisationstransferwirkungsgrad führt. Aus diesem Grunde wird das Intervall vorzugsweise auf 1/(2J) eingestellt.

Das Intervall zwischen dem Zentrum des ersten 90°-(¹³C)- Impulses und dem Zentrum des zweiten 90°-(¹³C)-Impulses für ¹³C wird auf die Mehrfachquantenkohärenzperiode t1 eingestellt. Der zweite 180°-(¹H)-Impuls wird im Zentrum der Mehrfachquantenkohärenzperiode t1 angelegt.

Der erste 90°-(¹H)-Impuls und der zweite 180°-(¹H)-Impuls werden als scheibenselektive Impulse verwendet, welche unterschiedlichen Achsen zugeordnet sind, wodurch die Lokalisierung von zwei Achsen erreicht wird. Die Lokalisierung der weiteren Achse wird hier durch eine Phasenkodierung von Gz erreicht. Diese Phasenkodierung sorgt für ein zweidimensionales Spektrum der CH-Korrelation.

Ein scheibenselektiver Gradientenmagnetfeldimpuls Gx wird mit dem ersten 90°-(¹H)-Impuls angelegt, der als scheibenselektiver Impuls verwendet wird. Wie gestrichelt dargestellt ist, wird gewöhnlich ein die Phasenbeziehung wiederherstellender Gradientenfeldimpuls für den Gradientenfeldimpuls Gx unmittelbar nach diesem Impuls Gx angelegt. Hierbei wird der die Phasenbeziehung wiederherstellender Gradientenfeldimpuls angelegt während des Intervalls zwischen dem zweiten 90°-(¹³C)-Impuls und dem Beginn der Datenerfassung nach der Mehrfachquantenkohärenzperiode t1. Da das Intervall zwischen dem Zentrum des ersten 90°-(¹H)-Impulses für ¹H und dem Zentrum des ersten 90°-(¹³C)-Impulses für ¹³C einen so kurzen Wert wie 1/(2J) aufweist, ist es schwierig, bei der üblicherweise verwendeten Vorrichtung, in diesem Intervall einen Scheibenrefokussierungs-Gradientenfeldimpuls anzulegen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann jedoch selbst bei einer üblicherweise verwendeten Vorrichtung der die Phasenbeziehung wiederherstellende Gradientenfeldimpuls angelegt werden. Dies bedeutet, daß auch die bekannte Vorrichtung den ersten 90°-(¹H)-Impuls für ¹H als einen scheibenselektiven Impuls verwenden kann.

Wenn der zweite 180°-(¹H)-Impuls innerhalb der Mehrfachquantenkohärenzperiode t1 als ein scheibenselektiver Impuls verwendet wird, nimmt ein Scheibenauswahl- Gradientenfeldimpuls Gy für diesen Impuls an der Mehrfachquantenkohärenz teil. Daher sind einige Überlegungen in Bezug auf das Anlegen dieses Gradientenfeldimpulses erforderlich. Vier Intervalle sind wie nachstehend angegeben definiert:
T1: Das Intervall zwischen dem Zentrum des ersten 90°-(¹H)- Impulses für ¹H und dem Zentrum des ersten 90°-(¹³C)- Impulses für ¹³C (unmittelbar vor der Mehrfachquantenkohärenzperiode).

T2: Das Intervall zwischen dem Zentrum des ersten 90°-(¹³C)- Impulses (dem Beginn der Mehrfachquantenkohärenzperiode) und dem Zentrum des zweiten 180°-(¹H)-Impulses für ¹H.

T3: Das Intervall zwischen dem Zentrum des zweiten 180°- (¹H)-Impulses für ¹H und dem Zentrum des zweiten 90°- (¹³C)-Impulses für ¹³C (dem Ende der Mehrfachquantenkohärenzperiode).

T4: Das Intervall zwischen dem Zentrum des zweiten 90°- (¹³C)-Impulses für ¹³C (dem Ende der Mehrfachquantenkohärenzperiode) und dem Beginn der Datenerfassung.

Die zeitlichen Integrationswerte der Gradientenfeldimpulse Gy, die in den Intervallen T1, T2, T3 und T4 erzeugt werden, werden durch G1, G2, G3 bzw. G4 bezeichnet. Der Gradientenmagnetfeldimpuls Gy ist ein Gradientenmagnetfeldimpuls, welcher derselben Achse als ein Scheibenauswahl-Gradientenmagnetfeldimpuls zugeordnet ist, der dem 180°-(¹H)-Impuls entspricht, der als ein scheibenselektiver Impuls verwendet wird. Der zeitliche Integrationswert ist gegeben durch Integral [Gy(t)dt], wobei Gy(t) zeitliche Änderungen der Magnetfeldstärke bezeichnet.

Um die Mehrfachquantenkohärenz zu erreichen, wird das Flächenverhältnis zwischen G1, G2, G3 und G4 entsprechend dem Verfahren eingestellt, welches von Jesus Ruiz-Cabello et al im Journal of Magnetic Resonance, Band 100, Seite 282, 1992 beschrieben wurde.

Fig. 78 zeigt Koherenzpfade entsprechend der Impulssequenz von Fig. 78. I entspricht ¹H und S entspricht ¹³C. Die Position wird durch r bezeichnet, und die gyromagnetischen Verhältnisse von ¹H und ¹³C durch γ^H bzw. γ^C. Die Phasen Φ1 und ΦS entsprechend den Integrationswerten G von I- und S- Gradientenmagnetfeldern in Bezug auf die Zeit sind gegeben durch:

ΦI = γ || · G · r (9)

ΦS = γC · G · r (10)

Die Mehrfachquantenkohärenz, welche den Pfaden (I+ S+ → I- S+) und (I- S- → I+ S-) folgt, wird dadurch erzielt, daß das Verhältnis zwischen G1, G2, G3 und G4 so eingestellt wird, daß nachstehende Gleichung erfüllt ist.

γ1 · G1+(γ1+γ2) · G2+(-γ1+γ2) · G3-γ1 · G4 = 0 (11)

Weiterhin wird die Mehrfachquantenkohärenz, welche den Pfaden von (I+ S- → I- S-) und (I- S+ → I+ S+) folgt, dadurch erzielt, daß das Verhältnis zwischen G1, G2, G3 und G4 so eingestellt wird, daß nachstehende Gleichung erfüllt ist.

γ1 · G1+(γ1-γ2) · G2+(-γ1+γ2) · G3-γ1 · G4 = 0 (12)

Durch Einstellung eines Impulszuges für den Gradientenfeldimpuls Gy einschließlich eines Scheibenauswahl- Gradientenfeldimpulses, so daß eine der Gleichungen (11) und (12) erfüllt ist, erreicht man eine Mehrfachquantenkohärenz entsprechend einer der Gleichungen (11) und (12).

Bei den Beispielen der Fig. 77A und 77B wird der Impulszug für den Gradientenfeldimpuls Gy entsprechend Gleichung (11) auf das folgende Verhältnis eingestellt:

G1 : G2 : G3 : G4 = 0 : 2 : 2 : 1

Andererseits wird bei den Beispielen gemäß Fig. 77C der Impulszug für den Gradientenfeldimpuls Gy entsprechend Gleichung (12) auf das folgende Verhältnis eingestellt:

G1 : G2 : G3 : G4 = 0 : 3 : 5 : 0

Wenn der Impulszug für den Gradientenfeldimpuls Gy einschließlich eines Scheibenauswahl-Gradientenfeldimpulses auf diese Weise so eingestellt wird, daß die Gleichung (11) oder (12) erfüllt ist, dann kann der 180°-Impuls für ¹H, der innerhalb der Mehrfachquantenkohärenzperiode erzeugt wird, als ein scheibenselektiver Impuls verwendet werden, um die Lokalisierung zu erreichen sowie das Entfernen von Wassersignalen.

Wie aus Fig. 79 hervorgeht ist es möglich, zusätzlich zur Einstellung des Impulszuges für den Gradientenfeldimpuls Gy, so daß Gleichung (11) oder (12) erfüllt ist, die Gradientenfeldimpulse Gx und Gy entlang den Achsen, die sich von der Achse des Scheibenauswahl-Gradientenfeldimpulses Gy unterscheiden, zur Auswahl der Mehrfachquantenkohärenz zu verwenden.

Wie aus Fig. 80 hervorgeht, kann die Anzahl an Schritten in einem zweidimensionalen Spektrum verringert werden, wenn zwei 90°-Impulse für ¹³C die Form einer Sinusfunktion annehmen, um so ihre Frequenzbandbreite einzuengen.

Wie aus Fig. 81 hervorgeht, können selektive Sättigungsimpulse zum Lokalisieren der dritten Achse verwendet werden, statt eine Phasenkodierung zu verwenden. Auch ein ISIS-Impuls kann für diesen Zweck eingesetzt werden.

Wie aus Fig. 82 hervorgeht, kann ein die Phasenbeziehung wiederherstellender Gradientenfeldimpuls für einen Scheibenauswahl-Gradientenfeldimpuls während des Intervall s zwischen dem letzten 90°-Impuls für ¹³C und dem Beginn der Datenerfassung erzeugt werden.

(Sechste Ausführungsform)

Die sechste Ausführungsform betrifft eine Verbesserung der Kurvenanpassungsbearbeitung von MR-Spektren.

Fig. 83 zeigt eine Anordnung einer mit kernmagnetischer Resonanz arbeitenden Diagnosevorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform. In dieser Figur werden gleiche Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher oder entsprechender Teile wie bei der Anordnung von Fig. 50 verwendet, und insoweit erfolgt keine erneute Beschreibung. Eine Sequenz- oder Folgesteuerung 19 steuert das Gradientenspulenstromversorgungssystem 5, Sender 7 und 8, Empfänger 9 und 16, und die Datenerfassungseinheit 12 zur Ausführung einer Impulssequenz für ein Magnetresonanz-Spektrum (MR-Spektrum). Ein auf diese Weise erzeugtes Magnetresonanzsignal wird entsprechend einer vorbestimmten Abtastfrequenz abgetastet. Eine durch eine Folge von Abtastvorgängen erhaltene Datenmenge wird als Datengruppe festgelegt. Von einer Datengruppe wird ein Spektrum erhalten. Die Impulssequenz wird mit einer vorbestimmten Wiederholungsrate TR wiederholt. Das Sammeln einer Datengruppe wird ebenfalls mit derselben Wiederholungszeit wiederholt. Das Computersystem 18 führt mit jeder Datengruppe eine individuelle Fourier-Transformation durch, um mehrere Spektren zu erhalten, die entsprechend unterschiedliche Zeiten aufweisen. Die einem Spektrum entsprechende Zeit ist als die Zeit der Erfassung einer Datengruppe definiert, die verwendet wird, um dieses Spektrum zu erhalten. Die Kurvenanpassung (Kurven-Fit) wird nachstehend geschildert.

Die Fig. 84A bis 84E zeigen beispielhaft Spektren, bei denen sich die entsprechende Zeit unterscheidet. Wie aus Fig. 85 hervorgeht, sind die Spektren aufeinanderfolgend in der Reihenfolge der entsprechenden Zeit verbunden. Die Kurvenanpassung wird mit den verbundenen Spektren durchgeführt.

Eine Modellgleichung σ (ω, ti) eines Spektrums ist durch die nachstehende Gleichung (13) vorgegeben. Re bezeichnet den Realteil, und Im bezeichnet den Imaginärteil. Eine Vorgehensweise, welche die Modellgleichung an die verbundenen Spektren approximiert, wird als Kurvenanpassung bezeichnet.

ρ (ω, ti) = [Re+iIm]exp(iΦ)

Re = A/T2,/[(ω-ωo)2+(1/T2*)2]

Im = A(ω-ωo)/[(ω-ωo)2+(1/T2*)2] (13)

Die Gleichung (13) enthält vier unbekannte Parameter, nämlich die Spektrumsfläche A, den Kehrwert T2. der Halbwertsbreite, die chemische Verschiebung ωo, und die Phase Φ. Wesentlich ist, daß die drei Parameter T2. ωo, und Φ für mehrere Spektren gleich sind, und jener Parameter, der sich bei verschiedenen Spektren unterscheidet, also der Parameter, der als Funktion der Zeit angesehen wird, ist nur die Spektrumsfläche A, welche die Menge an Stoffwechselprodukten zeigt.

Die Gesamtanzahl an Parametern, die bei dem Kurvenanpassungsverfahren für die verbundenen Spektren verwendet werden, beträgt daher nicht 4 × n, sondern 3 + n, wobei n die Anzahl miteinander zu verbindender Spektren ist.

Aus diesem Grund weist die vorliegende Ausführungsform, bei welcher eine Kurvenanpassung mit verbundenen Spektren durchgeführt wird, eine größere Genauigkeit der Anpassung auf als der Stand der Technik, bei welchem eine Kurvenanpassung bei jedem Spektrum durchgeführt wird. Dies liegt daran, daß zwar bei der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl zu bearbeitender Punkte um einen Faktor n erhöht wird, jedoch die Anzahl zu ermittelnder Parameter gleich 3 + n beträgt, im Vergleich zu 4 × n beim Stand der Technik.

Bezüglich der Bearbeitungsgenauigkeit ist es vorzuziehen, daß Spektren für eine nachfolgende Kurvenanpassung miteinander verbunden werden, abgesehen von einem solchen Spektrum, wie es in Fig. 84A gezeigt ist, in welchem ein Spitzenwertpegel niedriger ist als eine Schwelle entsprechend dem Rauschpegel. Statt der Verbindung von Spektren kann man A(t) ermitteln durch Ermittlung von T2*, ωo und Φ aus jedem Spektrum, Mitteln jeder dieser Größen, Festlegen jedes dieser Werte auf den entsprechenden, sich ergebenden Durchschnittswert, und Durchführung einer Kurvenanpassung unter der Bedingung, daß die Anzahl an Parametern zu jedem Zeitpunkt gleich Eins ist.

Weiterhin wird ein Verfahren zur Festlegung von Begrenzungen für A(t) zur Verfügung gestellt. Ersetzt man A in der voranstehenden Modellgleichung durch eine Zeitfunktion f(t), so können Begrenzungen für A(t) festgesetzt werden, um die Bearbeitungsgenauigkeit zu verbessern.

Die voranstehende Beschreibung betrifft ein Einkomponentensystem. Auch im Falle eines Mehrkomponentensystems kann auf entsprechende Weise eine Modellgleichung erzeugt werden, um eine Kurvenanpassung durchzuführen. Auch in diesem Fall sind die Parameter Ai(t), ωoi, T2*i und Φi (i bezeichnet die Nummer des Spektrums), und daher wird nur der Wert ai eine Funktion der Zeit. Die Phase Φi, die durch Φi = a(Ω-ωo) + b (a, b sind Konstanten) ausgedrückt wird, kann zur Modellgleichung hinzugefügt werden.

Zusätzliche Vorteile und Abänderungen werden Fachleuten auf diesem Gebiet sofort auffallen. Die Erfindung insgesamt ist daher nicht auf die spezifischen Einzelheiten und beispielhaft geschilderten Vorrichtungen beschränkt, die hier gezeigt und beschrieben wurden. Es lassen sich daher verschiedene Abänderungen vornehmen, ohne vom Wesen oder Umfang des allgemeinen erfinderischen Konzepts abzuweichen, welches sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergibt und von den beigefügten Patentansprüchen umfaßt sein soll.

Claims (33)

1. Magnetresonanz-Diagnosevorrichtung, die zum Anlegen an mehrere Kernsorten von Radiofrequenzmagnetfeldern (RF- Feldern) entsprechend den jeweiligen Resonanzfrequenzen der Kernsorten ausgebildet ist, mit:
einer Vorrichtung (4, 7, 8, 10) zum Anlegen einer Folge aus einem ersten RF-Impuls, einem zweiten RF-Impuls und einem dritten RF-Impuls an eine erste Kernsorte, und zum Anlegen einer Folge aus einem vierten RF-Impuls und einem fünften RF-Impuls an eine zweite Kernsorte, um einen Polarisationstransfer von Spins der ersten Kernsorte auf Spins der zweiten Kernsorte hervorzurufen; und
einer Vorrichtung (4, 9, 10, 11) zum Erfassen eines Magnetresonanzsignals von der zweiten Kernsorte mit dem Polarisationstransfer,
wobei der vierte RF-Impuls ein Inversionsimpuls ist, der zu einem Zeitpunkt angelegt wird, der innerhalb eines Intervalls zwischen dem ersten RF-Impuls und dem dritten RF-Impuls liegt, und sich von dem Zeitpunkt des zweiten RF-Impulses unterscheidet, und wobei der fünfte RF- Impuls gleichzeitig mit dem dritten RF-Impuls oder später als dieser angelegt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer unter den ersten, zweiten und dritten RF-Impulsen ein scheibenselektiver Impuls ist, der mit einem Scheibenauswahl-Gradientenmagnetfeldimpuls angelegt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite RF-Impuls ein Refokussierungsimpuls ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kernsorte und die zweite Kernsorte Spin-Spin-gekoppelt sind, und daß der vierte RF-Impuls nach Ablauf einer Zeit entsprechend einem ungeraden Vielfachen von 1/(4J) seit dem Anlegen des ersten RF-Impulses angelegt wird, wobei J die Spin-Spin-Kopplungskonstante der ersten und zweite Kernsorte ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kernsorte und die zweite Kernsorte Spin-Spin-gekoppelt sind, und daß der vierte RF-Impuls zu einem Zeitpunkt entsprechend einem ungeraden Vielfachen von 1/(4J) vor dem Anlegen des dritten RF-Impulses angelegt wird, wobei J die Spin-Spin-Kopplungskonstante der ersten und zweiten Kernsorte ist.

6. Magnetresonanz-Diagnosevorrichtung, die zum Anlegen an mehrere Kernsorten von Radiofrequenzmagnetfeldern entsprechend den jeweiligen Resonanzfrequenzen der Kernsorten ausgebildet ist, und aufweist:
eine Vorrichtung (4, 7, 8, 10) zum Anlegen einer Folge aus einem ersten RF-Impuls, einem zweiten RF-Impuls und einem dritten RF-Impuls an eine erste Kernsorte, und zum Anlegen einer Folge aus einem vierten RF-Impuls und einem fünfte RF-Impuls an eine zweite Kernsorte, um hierdurch einen Polarisationstransfer von Spins der ersten Kernsorte auf Spins der zweiten Kernsorte hervorzurufen;
eine Vorrichtung (4, 7, 8, 10) zum Anlegen, nach dem Auftreten des Polarisationstransfer, eines sechsten RF- Impulses an die zweite Kernsorte und eines siebten RF- Impulses an die erste Kernsorte, um hierdurch den Polarisationstransfer von Spins der zweiten Kernsorte auf Spins der ersten Kernsorte zurückzuführen; und
eine Vorrichtung (4, 16, 11, 10) zur Erfassung eines Magnetresonanzsignals von der ersten Kernsorte, zu welcher der Polarisationstransfer zurückgekehrt ist,
wobei der vierte RF-Impuls ein Inversionsimpuls ist, der zu einem Zeitpunkt angelegt wird, der in einem Intervall zwischen dem ersten RF-Impuls und dem dritten RF-Impuls liegt, und sich von dem Zeitpunkt des zweiten RF- Impulses unterscheidet, der fünfte RF-Impuls gleichzeitig mit dem dritten RF-Impuls oder nach diesem angelegt wird, und der siebte RF-Impuls gleichzeitig mit dem sechsten RF-Impuls oder nach diesem angelegt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer unter den ersten, zweiten, dritten und siebten RF- Impulsen ein scheibenselektiver Impuls ist, der mit einem Scheibenauswahl-Gradientenmagnetfeldimpuls angelegt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite RF-Impuls ein Refokussierungsimpuls ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kernsorte und die zweite Kernsorte System Spin-Spin- gekoppelt sind, und daß der vierte RF-Impuls nach Ablauf einer Zeit entsprechend einem ungeraden Vielfachen von 1/(4J) seit dem Anlegen des ersten RF-Impulses angelegt wird, wobei J die Spin-Spin-Kopplungskonstante der ersten und zweiten Kernsorte ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kernsorte und die zweite Kernsorte Spin-Spin-gekoppelt sind, und daß der vierte RF-Impuls zu einem Zeitpunkt entsprechend einem ungeraden Vielfachen von 1/(4J) vor dem Anlegen des dritten RF-Impulses angelegt wird, wobei J die Spin-Spin-Kopplungskonstante der ersten und zweiten Kernsorte ist.

11. Magnetresonanz-Diagnosevorrichtung, die zum Anlegen an mehrere Kernsorten von Radiofrequenzmagnetfeldern entsprechend den jeweiligen Resonanzfrequenzen der Kernsorten ausgebildet ist, und aufweist:
eine Vorrichtung (4, 7, 8, 10) zum Anlegen einer Folge aus einem ersten RF-Impuls, einem zweiten RF-Impuls und einem dritten RF-Impuls an eine erste Kernsorte, und zum Anlegen eines vierten RF-Impulses an eine zweite Kernsorte; und
eine Vorrichtung (4, 16, 11, 10) zur Erfassung eines Magnetresonanzsignals von Spins der ersten Kernsorte, die in Spin-Spin-Kopplung mit Spins der zweiten Kernsorte stehen,
wobei der vierte RF-Impuls ein Inversionsimpuls ist, der zu einem Zeitpunkt angelegt wird, der in einem Intervall zwischen dem ersten RF-Impuls und dem dritten RF-Impuls liegt und sich von dem Zeitpunkt des zweiten RF-Impulses unterscheidet, und der dritte RF-Impuls in einer solchen Phase angelegt wird, daß Spins der ersten Kernsorte, die nicht in Spin-Spin-Kopplung mit Spins der zweiten Kernsorte stehen, in die longitudinale Magnetisierung zurückgebracht werden.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer unter den ersten, zweiten und dritten RF-Impulsen ein scheibenselektiver Impuls ist, der mit einem Scheibenauswahl-Gradientenmagnetfeldimpuls angelegt wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite RF-Impuls ein Refokussierungsimpuls ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vierte RF-Impuls nach Ablauf einer Zeit entsprechend einem ungeraden Vielfachen von 1/(4J) seit dem Anlegen des ersten RF-Impulses angelegt wird, wobei J die Spin-Spin- Kopplungskonstante der ersten und zweiten Kernspins ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vierte RF-Impuls zu einem Zeitpunkt entsprechend einem ungeraden Vielfachen von 1/(4J) vor dem Anlegen des dritten RF-Impulses angelegt wird, wobei J die Spin- Spin-Kopplungskonstante der ersten und zweiten Kernspins ist.

16. Magnetresonanz-Diagnosevorrichtung, die zum Anlegen an mehrere Kernsorten von Radiofrequenzmagnetfeldern entsprechend den jeweiligen Resonanzfrequenzen der Kernsorten ausgebildet ist, und aufweist:
eine Vorrichtung (4, 7, 8, 10) zum Anlegen einer Folge aus einem ersten RF-Impuls, einem zweiten RF-Impuls, einem dritten RF-Impuls und einem vierten RF-Impuls an eine erste Kernsorte, und zum Anlegen eines fünften RF- Impulses an eine zweite Kernsorte;
eine Vorrichtung (2, 5, 10) zum Anlegen eines die Phasenbeziehung aufhebenden Gradientenmagnetfeldimpulses in einem Intervall zwischen dem dritten und vierten RF- Impuls; und
eine Vorrichtung (4, 16, 11, 10) zur Erfassung eines Magnetresonanzsignals von der ersten Kernsorte, die in Spin-Spin-Kopplung mit der zweiten Kernsorte steht,
wobei der fünfte RF-Impuls ein Inversionsimpuls ist, der zu einem Zeitpunkt angelegt wird, der in einem Intervall zwischen dem ersten RF-Impuls und dem dritten RF-Impuls liegt und sich von dem Zeitpunkt des zweiten RF-Impulses unterscheidet, und der dritte RF-Impuls in einer solchen Phase angelegt wird, daß Spins der ersten Kernsorte, die in Spin-Spin-Kopplung mit Spins der zweiten Kernsorte stehen, in die longitudinale Magnetisierung zurückgebracht werden.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer unter den ersten, zweiten, dritten und vierten RF- Impulsen ein scheibenselektiver Impuls ist, der mit einem Scheibenauswahl-Gradientenmagnetfeldimpuls angelegt wird.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite RF-Impuls ein Refokussierungsimpuls ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der fünfte RF-Impuls nach Ablauf einer Zeit entsprechend einem ungeraden Vielfachen von 1/(4J) seit dem Anlegen des ersten RF-Impulses angelegt wird, wobei J die Spin-Spin- Kopplungskonstante der ersten und zweiten Kernspins ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der fünfte RF-Impuls zu einem Zeitpunkt entsprechend einem ungeraden Vielfachen von 1/(4J) vor dem Anlegen des dritten RF-Impulses angelegt wird, wobei J die Spin- Spin-Kopplungskonstante der ersten und zweiten Kernspins ist.

21. Magnetresonanz-Diagnosevorrichtung, welche zum Anlegen an mehrere Kernsorten von Resonanzfrequenzmagnetfeldern entsprechend den jeweiligen Resonanzfrequenzen der Kernsorten ausgebildet ist, und aufweist:
eine Vorrichtung (4, 7, 8, 10) zum Anlegen einer Folge aus einem ersten RF-Impuls, einem zweiten RF-Impuls und einem dritten RF-Impuls an eine erste Kernsorte, und zum Anlegen eines vierten RF-Impulses und eines fünften RF- Impulses an eine zweite Kernsorte, um hierdurch einen Polarisationstransfer von ersten Kernspins auf zweite Kernspins hervorzurufen, wobei der vierte RF-Impuls ein Anregungsimpuls ist, der in einem Intervall zwischen dem zweiten RF-Impuls und dem dritten RF-Impuls angelegt wird, und der fünfte RF-Impuls ein Refokussierungsimpuls ist, der gleichzeitig mit dem dritten RF-Impuls oder nach diesem angelegt wird;
eine Vorrichtung (2, 5, 10) zum Anlegen von Gradientenmagnetfeldimpulsen während eines Intervalls zwischen den ersten und zweiten RF-Impulsen und während eines Intervalls zwischen den zweiten und vierten RF- Impulsen mit gleichen zeitlichen Integrationswerten; und
eine Vorrichtung (4, 9, 11, 10) zur Erfassung eines Magnetresonanzsignals von der, zweiten Kernsorte mit dem Polarisationstransfer.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer unter den ersten, zweiten und dritten RF-Impulsen ein scheibenselektiver Impuls ist, der mit einem Scheibenauswahl-Gradientenmagnetfeldimpuls angelegt wird.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Kernspins in Spin-Spin-Kopplung stehen, und daß der vierte RF-Impuls zu einem Zeitpunkt entsprechend einem ungeradzahligen Vielfachen von 1/(2J) vor dem Anlegen des dritten RF-Impulses angelegt wird, wobei J die Spin-Spin-Kopplungskonstante der ersten und zweiten Kernspins ist.

24. Magnetresonanz-Diagnosevorrichtung, die zum Anlegen an mehrere Kernsorten von Resonanzfrequenzmagnetfeldern entsprechend den jeweiligen Resonanzfrequenzen der Kernsorten ausgebildet ist, und aufweist:
eine Vorrichtung (4, 7, 8, 10) zum Anlegen einer Folge aus einem ersten RF-Impuls, einem zweiten RF-Impuls und einem dritten RF-Impuls an eine erste Kernsorte, und zum Anlegen einer Folge aus zumindest einem vierten RF- Impuls und einem fünften RF-Impuls an eine zweite Kernsorte, um hierdurch einen Polarisationstransfer von ersten Kernspins auf zweite Kernspins zu erzeugen, wobei der vierte RF-Impuls ein Anregungsimpuls ist, der in einem Intervall zwischen dem zweiten RF-Impuls und dem dritten RF-Impuls angelegt wird, und der vierte RF- Impuls ein Refokussierungsimpuls ist, der gleichzeitig mit dem dritten RF-Impuls oder nach diesem angelegt wird;
eine Vorrichtung (2, 5, 10) zum Anlegen von Gradientenmagnetfeldimpulsen in einem Intervall zwischen den ersten und zweiten RF-Impulsen, einem Intervall zwischen den vierten und dritten RF-Impulsen und nach dem fünften RF-Impuls, mit einem gleichen zeitlichen Integrationswert; und
eine Vorrichtung (4, 9, 11, 10) zur Erfassung eines Magnetresonanzsignals der zweiten Kernsorte auf der Grundlage des Polarisationstransfers.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer unter den ersten, zweiten und dritten RF-Impulsen ein scheibenselektiver Impuls ist, der mit einem Scheibenauswahl-Gradientenmagnetfeldimpuls angelegt wird.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Kernspins Spin-Spin-gekoppelt sind, und daß der vierte RF-Impuls zu einem Zeitpunkt entsprechend einem ungeradzahligen Vielfachen von 1/(2J) vor dem Anlegen des dritten RF-Impulses angelegt wird, wobei J die Spin-Spin-Kopplungskonstante der ersten und zweiten Kernspins ist.

27. Magnetresonanz-Diagnosevorrichtung, die zum Anlegen an mehrere Kernsorten von Resonanzfrequenzmagnetfeldern entsprechend den jeweiligen Resonanzfrequenzen der Kernsorten ausgebildet ist, und aufweist:
eine Vorrichtung (4, 7, 8, 10) zum Anlegen einer Folge aus einem ersten RF-Impuls und einem zweiten RF-Impuls an eine erste Kernsorte, und zum Anlegen zumindest eines dritten RF-Impulses an eine zweite Kernsorte gleichzeitig mit oder nach dem zweiten RF-Impuls, um hierdurch einen Polarisationstransfer von ersten Kernspins auf zweite Kernspins zu erzielen;
eine Vorrichtung (4, 7, 8, 10) zum Anlegen, nach dem Auftreten des Polarisationstransfers, zumindest eines Refokussierungsimpulses als ein scheibenselektiver Impuls, der einer ersten Achse zugeordnet ist, an die erste Kernsorte, und zumindest eines vierten RF-Impulses an die zweite Kernsorte danach, und zum Anlegen eines fünften RF-Impulses an die erste Kernsorte gleichzeitig mit oder nach dem vierten RF-Impuls, um hierdurch einen Polarisationstransfer zurück von den zweiten Kernspins auf die ersten Kernspins zu erreichen;
eine Vorrichtung (4, 16, 11, 10) zur Erfassung eines Magnetresonanzsignals von der ersten Kernsorte bei dem Auftreten des Polarisationstransfers; und
eine Vorrichtung (2, 5, 10) zum Anlegen von Gradientenmagnetfeldimpulsen, welche der ersten Achse zugeordnet sind, um eine Scheibe mit dem Refokussierungsimpuls auszuwählen, und ein Magnetresonanzsignal von der ersten Kernsorte zu unterdrücken, bei welcher die Spins nicht in Spin-Spin- Kopplung mit den zweiten Kernspins stehen.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Gradientenmagnetfeldimpulse auf solche Weise angelegt werde, daß eine der folgenden Gleichungen erfüllt ist: γ2 · G1 + γ2 · G2 + γ1 · G3 = 0γ2 · G1 + γ2 · G2-γ1 · G3 = 0wobei G1 der zeitliche Integrationswert der Gradientenmagnetfeldimpulse ist, die in dem Intervall zwischen dem dritten RF-Impuls und dem Zentrum des Refokussierungs-RF-Impulses angelegt werden;
G2 der zeitliche Integrationswert der Gradientenmagnetfeldimpulse ist, die in dem Intervall zwischen dem Zentrum des Refokussierungs-RF-Impulses und dem vierten RF-Impuls angelegt werden; und
G3 der zeitliche Integrationswert der Gradientenmagnetfeldimpulse ist, die nach dem fünften RF-Impuls angelegt werden.

29. Magnetresonanz-Diagnosevorrichtung, die zum Anlegen an mehrere Kernsorten von Resonanzfrequenzmagnetfeldern entsprechend den jeweiligen Resonanzfrequenzen der Kernsorten ausgebildet ist, und aufweist:
eine Vorrichtung (4, 7, 10) zum Anlegen eines ersten RF- Impulses an eine erste Kernsorte;
eine Vorrichtung (4, 8, 10) zum Anlegen eines zweiten RF-Impulses an die erste Kernsorte nach dem Anlegen des ersten RF-Impulses, um hierdurch eine Mehrfachquantenkoherenz zwischen der ersten Kernsorte und einer zweiten Kernsorte hervorzurufen, wobei die erste und zweite Kernsorte miteinander in Spin-Spin- Kopplung stehen;
eine Vorrichtung (4, 7, 10) zum Anlegen eines Refokussierungsimpulses an die erste Kernsorte nach dem Anlegen des zweiten RF-Impulses als scheibenselektiver Impuls, der einer ersten Achse zugeordnet ist;
eine Vorrichtung (4, 8, 10) zum Anlegen eines dritten RF-Impulses an die zweite Kernsorte nach dem Anlegen des Refokussierungsimpulses zur Erzeugung einer Einzelquantenkoherenz der ersten Kernsorte und zur Erfassung eines Magnetresonanzsignals von der ersten Kernsorte; und
eine Vorrichtung (2, 5, 10) zum Anlegen von Gradientenmagnetfeldimpulsen zur Auswahl einer Scheibe mit dem Refokussierungsimpuls und zur Unterdrückung eines Magnetresonanzsignals von ersten Kernspins, die nicht in Spin-Spin-Kopplung mit Spins der zweiten Kernsorte stehen.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten RF-Impulse nach Ablauf einer Zeit gleich einem ungeradzahligen Vielfachen von 1/(2J) seit dem Anlegen des ersten RF-Impulses angelegt werden, wobei J die Spin-Spin-Kopplungskonstante der ersten und zweiten Kernsorte bezeichnet.

31. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Gradientenmagnetfeldimpulse auf solche Weise angelegt werden, daß eine der folgenden Gleichungen erfüllt ist: γ1 · G1 + (γ1+γ2) · G2 + (-γ1+γ2) · G3 - γ1 · G4 = 0γ1 · G1 + (γ1-γ2) · G2 + (-γ1γ-2) · G3 - γ1 · G4 = 0wobei G1 der zeitliche Integrationswert des Gradientenmagnetfeldimpulses ist, der in einem Intervall zwischen dem ersten RF-Impuls und dem zweiten RF-Impuls angelegt wird;
G2 der zeitliche Integrationswert des Gradientenmagnetfeldimpulses ist, der in einem Intervall zwischen dem zweiten RF-Impuls und dem Zentrum des Refokussierungs-RF-Impulses angelegt wird;
G3 der zeitliche Integrationswert des Gradientenmagnetfeldimpulses ist, der in einem Intervall zwischen dem Zentrum des Refokussierungs-RF-Impulses und dem dritten RF-Impuls angelegt wird; und
G4 der zeitliche Integrationswert des Gradientenmagnetfeldimpulses ist, der nach dem Anlegen des dritten RF-Impulses angelegt wird.

32. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der erste RF-Impuls als ein scheibenselektiver Impuls angelegt wird, der einer zweiten Achse zugeordnet ist.

33. Vorrichtung nach Anspruch 32, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zum Anlegen eines Gradientenmagnetfeldimpulses mit dem der zweiten Achse zugeordneten scheibenselektiven Impuls, und eine Vorrichtung zum Anlegen eines refokussierenden Gradientenmagnetfeldimpulses entsprechend dem Gradientenfeldimpuls nach dem Anlegen des dritten RF- Impulses.