DE2921252C2

DE2921252C2 -

Info

Publication number: DE2921252C2
Application number: DE2921252A
Authority: DE
Inventors: Hugh Reading Berkshire Gb Clow; Peter Ernest Southall Midd. Gb Walters
Original assignee: Picker International Ltd
Current assignee: Philips Design Ltd
Priority date: 1978-05-25
Filing date: 1979-05-25
Publication date: 1992-07-09
Also published as: GB1584949A; JPS54156596A; DE2921252A1; US4315216A; JPS6363225B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von Bildern der Verteilung des Wassergehalts oder der Spin-Spin- bzw. Spin-Gitter-Relaxationszeitkonstanten in einem ausgewählten Bereich eines Körpers mittels gyromagnetischer Resonanz, insbesondere mittels kernmagnetischer Resonanz. Solche Methoden können zur Untersuchung von Körpern unterschiedlicher Art verwendet werden.

Es ist in letzter Zeit vorgeschlagen worden, diese Methoden für medizinische Untersuchungen vorzusehen, um die Verteilung des Wassergehalts oder der o. g. Relaxationszeitkonstanten in Querschnittsscheiben oder in Volumina von Patienten zu ermitteln. Trotz der unterschiedlichen Bedeutung sind die Bilder solcher Verteilungen ähnlich den Bildern der Verteilungen der Röntgenstrahlschwächung, die man bei der Computer-Tomographie erhält.

Bei bekannten kernmagnetischen Resonanzsystemen werden verschiedene magnetische Felder angelegt, um eine kernmagnetische Resonanz bevorzugt in einer Scheibe eines Körpers zu induzieren, die für die Untersuchung ausgewählt wurde, worauf anschließend ein Gradientenfeldimpuls angelegt wird, der einen Gradienten über der ausgewählten Scheibe in einer ausgewählten Richtung erzeugt, um eine Phasenverteilung der induzierten Resonanz zu bewirken, worauf dann während des Impulses in Intervallen ein Resonanzsignal der Scheibe abgetastet wird.

Ein solches System ist beispielsweise beschrieben in "Journal of Physics C: Solid State Physics", Vol. 10, 1977, Seiten L55-L58.

Bei diesen bekannten Systemen wird die Abtastung des Resonanzsignals in regelmäßigen Zeitintervallen durchgeführt. Dies ist zwar zufriedenstellend, wenn der angelegte Gradientenfeldimpuls rechteckförmig ist, d. h. wenn der angelegte Gradient während des Impulses eine konstante Größe hat, jedoch sind derartige Impulse in der Praxis nur schwer zu realisieren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der Bilder mit gleichförmiger Auflösung erhalten werden, auch wenn der angelegte Gradientenfeldimpuls nicht rechteckförmig ist.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Untersuchung einer Scheibe eines Körpers durch kernmagnetische Resonanz gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1; die gestellte Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritte gelöst.

Die Erfindung sieht ferner ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3 mit den im Kennzeichen dieses Anspruchs angegebenen Merkmalen vor.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Veranschaulichungen des G_R-Gradientenfeldes,

Fig. 2 die Bezeichnung des G_R-Gradientenfeldes zu anderen Feldern,

Fig. 3a eine bevorzugte Feldimpulsfolge,

Fig. 3b die Wirkungen dieser Impulse gemäß Fig. 3a auf die Kernspins,

Fig. 4 ein Blockschaltbild der vollständigen NMR-Vorrichtung,

Fig. 5 Veranschaulichung der relativen Lage der Sonden zur Messung der Magnetfelder,

Fig. 6a und 6b Veranschaulichung der Abtastintervalle für zwei Gradienten-Impulsformen,

Fig. 7 eine Signalregenerierungsschaltung und

Fig. 8 eine Abänderung eines Teils der Schaltung gemäß Fig. 7.

Bei der Untersuchung einer Probe eines biologischen Gewebes durch kernmagnetische Resonanz werden in erster Linie Protonen (Wasserstoffkern) der Wassermoleküle in dem Gewebe erfaßt. Es können prinzipiell aber auch andere Kerne analysiert werden, z. B. die Kerne von Deuterium, Tritium, Fluor oder Phosphor.

Die Grundlagen der Analyse von Protonen durch kernmagnetische Resonanz in einer Scheibe eines Körpers sind allgemein bekannt. Diese Verfahren sind z. B. von P. Mansfield in "Contemp. Phys." 17 (6) 1976, 533-576 besprochen worden.

Der erste Schritt bei einer solchen Analyse besteht darin, soweit wie möglich sicherzustellen, daß Resonanz nur in der ausgewählten Scheibe des untersuchten Körpers auftritt. Da die Resonanzfrequenz (die Larmor-Frequenz) proportional zum Wert des gleichförmigen Magnetfeldes ist, wird die Scheibenauswahl durch Hinzufügen eines Gradientenfeldes erreicht, so daß das örtliche Feld in unterschiedlichen Scheiben des Patienten von unterschiedlicher Größe ist. Das homogene statische H_zo-Feld wird üblicherweise longitudinal zum Patienten angelegt. Das zusätzliche Gradientenfeld G_z wird ebenfalls angelegt.

Wenn dann das impulsförmige Hochfrequenzfeld H₁ mit der passenden Frequenz angelegt wird, tritt nur in derjenigen Scheibe des Körpers Resonanz auf, in welcher die durch H_zo und den örtlichen Wert von G_z festgelegte Resonanzfrequenz gleich der Frequenz des Hochfrequenzfeldes H₁ ist. Wenn der H₁-Impuls ein 90°-Impuls ist, klappt er die Spinvektoren der besagten Scheibe in die x, y-Ebene. Da der Wert des Feldes nur während des H₁-Impulses bedeutsam ist, ist es nur notwendig, daß G_z angelegt wird, wenn auch H₁ angelegt ist; in der Praxis ist deshalb auch G_z impulsförmig. Es ist nunmehr möglich, die Resonanzfrequenz der Spinvektoren zu ändern, die jetzt in der x, y-Ebene präzidieren. Dies wird durch Anlegen eines weiteren Gradientenfeldes G_R

erreicht, welches parallel zu H_zo ist. Die Intensität von G_R jedoch variiert von einem Maximum an einer Außenseite der Scheibe über den Wert Null im Zentrum der Scheibe zu einem Maximum in umgekehrter Richtung auf der gegenüberliegenden Außenseite. Entsprechend werden die Resonanzfrequenzen von einer Seite zur anderen quer über die Scheibe gleichförmig variieren. Das G_R-Feld ist in Fig. 1 veranschaulicht. Die Felder sind in Fig. 2 schematisch in seitlichem Aufriß relativ zu einem Patienten 2 dargestellt.

Die von der Scheibe ausgesandten Signale weisen Frequenzen, auf, die in der gleichen Weise wie G_R quer über die Scheibe variieren. Die Amplitude bei jeder Frequenz ist dann unter anderem ein Maß für die Protonendichte innerhalb eines Streifens parallel zur Null-Ebene von G_R. Vorzugsweise wird das gesamte Signal der Scheibe bei allen Frequenzen gemessen. Dieses wird dann in bekannter Weise einer Fourier-Analyse unterzogen, um ein Frequenzspektrum zu erhalten. Die zu jedem Streifen gehörende Frequenz ist durch die jeweils benutzte Feldstärke bekannt; die Amplitude für jede Frequenz ist durch das Spektrum gegeben.

Es ist augenscheinlich, daß durch Veränderung der Orientierung der Null-Ebene von G_R relativ zur x, y-Ebene weitere Gruppen von Signalen erhalten werden können, die Protonendichten längs Linien in weiteren Richtungen in der untersuchten Scheibe darstellen. Das Verfahren wird wiederholt, bis ausreichend Gruppen von "Eckwerten" zur Verarbeitung durch solche Verfahren, wie sie beispielsweise in der Röntgentomographie gebräuchlich sind, gewonnen worden sind. In der Praxis wird das G_R-Feld durch die Kombination zweier Gradientenfelder G_x und G_y erzeugt, welche beide parallel zu H_zo verlaufen, aber Gradienten in orthogonalen Richtungen haben. Die Richtung des Gradienten des resultierenden G_R-Feldes ist deshalb durch die relativen Größen von G_x und G_y gegeben.

Die vollständige Untersuchung für eine Richtung des G_R-Gradienten wird dadurch erreicht, daß quer über geeignete Spulen die Folge der in Fig. 3a gezeigten Impulse angewendet wird. Fig. 3b zeigt die Wirkung, die jeder Impuls auf den einzelnen Spinvektor ausübt. Das Hochfrequenzfeld H₁ kann als Drehfeld um die z-Achse verstanden werden. Entsprechend präzidieren die Spinvektoren nach der Anregung durch H₁ um die z-Achse. Zur Veranschaulichung sind die Spinvektoren in Fig. 3b in einem Koordinatensystem gezeigt, welches mit H₁ rotiert.

Betrachtet man Fig. 3a und Fig. 3b zusammen, so umfaßt der Impulszyklus sechs Phasen AB bis FG und eine Regenerierungsperiode, die durch die unterbrochene Linie dargestellt ist. Das H_zo-Feld ist während des gesamten Zyklus ununterbrochen vorhanden.

Vor dem ersten Impuls oder, wenn ein früherer Zyklus ausgeführt worden ist, nach der Regenerierungsperiode, liegen die mittleren Spinmomente im wesentlichen parallel zur z-Achse (A).

Die gleichzeitig angelegten Gradientenfelder und die H₁-Impulse (AB) wählen eine Scheibe aus und klappen die Spinmomente in die x, y-Ebene. Obwohl die Resonanzfrequenz durch die ausgewählte Scheibe hindurch die gleiche ist, ist eine Phasenverteilung vorhanden. Die durch L angezeigten Grenzen veranschaulichen diese Verteilung. Es wurde gefunden, daß die Phasenverteilung umgekehrt werden kann durch Anwendung eines negativen Feldgradientenimpulses; das ist ein Impuls mit der gleichen Größe wie G_z, aber um 180° versetzt. Dieser Impuls BC wird deshalb angewandt, um die Spinmomente in der x, y-Ebene in Phase wie bei C zu bringen. Das H₁-Feld braucht während des negativen Gradientenimpulses (G′_z) nicht vorhanden zu sein, aber es kann sich, wenn erforderlich, während jenes Impulses fortsetzen, um sicherzustellen, daß die Spinmomente in der x, y-Ebene präzidieren.

Zu dieser Zeit könnte ein Signal abgefragt werden, welches aber nur ein Maß für die Protonendichte der ganzen Scheibe wäre. Jedoch wird das Signal in Gegenwart eines G_R-Impulses CD abgefragt, welcher - wie vorher beschrieben - eine Frequenzverteilung in einer gewählten Richtung in der Scheibe ergibt. Der Wechsel zu den neuen Frequenzen erfolgt fast augenblicklich mit dem Anlegen des G_R-Impulses und wird während des Impulses beibehalten. Wie angegeben, wird das Signal abgefragt und die Frequenz analysiert, um Protonendichten einer Mehrzahl benachbarter paralleler Streifen der Scheibe zu erhalten. Nach dem G_R-Impuls haben die Spinmomente, welche trotz gewisser Relaxation zum großen Teil noch in der x, y-Ebene präzidieren eine beträchtliche Phasenverteilung, wie bei D gezeigt ist. Wenn in diesem Stadium ein weiterer Zyklus - wie beschrieben - erforderlich ist, wäre es notwendig, die Spingitter-Relaxationszeit zum Wiederausrichten der Spinmomente in Richtung der z-Achse abzuwarten. Dies kann etwa 5 Sekunden in Anspruch nehmen, was zu lange dauert, wenn mehrere hundert oder vielleicht mehrere tausend Zyklen erforderlich sind.

Es wird vorgeschlagen, die Spinmomente durch Wiederholen der Impulsfolge bis zu D in umgekehrter Reihenfolge und umgekehrtem Richtungssinn in ihre Ausgangslage (A) zurückzubringen. Da der negative G_R-Impuls mit Ausnahme seiner Richtung im wesentlichen dem G_R-Impuls entspricht, können während des Impulses weitere Signale empfangen werden. Dies kann für die gleiche Richtung geschehen wie für den vorherigen Impuls und trägt somit dazu bei, das Signalrauschverhältnis zu verbessern.

Nach der umgekehrten Impulsfolge zeigen die Spinmomente als Folge der durch die Spin-Spin-Kopplung verursachten Phasenverteilung noch eine geringe Abweichung von der z-Achse. Dies kann nicht durch diese Impulsfolge und auch nicht durch irgendeine andere umgekehrt werden. Die Periode GA erlaubt deshalb eine gewisse Relaxation zum Wärmegleichgewicht (Zeitkonstante T₁) hin, welches die Wirkung der Phasenverteilung eliminiert und auch die Wirkungen jeglicher Fehlanpassung zwischen den einzelnen Impulsen reduziert. Obwohl die Regenerierungs-Periode GA noch erforderlich ist, hat die Anwendung der umgekehrten Impulsfolge D bis G diese Periode stark reduziert und erlaubt eine schnellere Wiederholung der gesamten Folge für andere Richtungen. Die Länge der Signalmeßperiode CE wird durch die Phasenverteilung, die durch die H_zo-Feldhomogenität verursacht wird, und auch durch die Verteilung bestimmt, welche durch die Spin-Spin-Kopplung verursacht wird. Wenn die Wirkung der H_zo-Feldinhomogenität als Hauptursache für die übermäßige Verkürzung der Periode CE angesehen wird, sollte der Impuls FG eher ein 180°-HF-Impuls als ein 90°-HF-Impuls sein. Die Drehung des Spinmoments um 180° erzeugt ein sogenanntes "Spin-Echo", und der G_R-Impuls kann wiederholt werden, um eine weitere Signalmeßperiode zu erhalten. Das Spin-Echo-Verfahren wird angewandt, um die von der Feldinhomogenität herrührende Dephasierung der Spins umzukehren; es kann einige Male wiederholt werden, bis man ausreichend Signale erhalten hat oder bis die Dephasierung der Spins, welche nicht rückgängig gemacht werden kann, übermäßig wird. Wie in der Folge gemäß Fig. 3a, sollte eine Spin-Echofolge mit den Impulsen EF, FG und der Regenerierungsperiode GA enden.

Das Verhältnis der Periode GA zur Periode AG sollte für maximale Empfindlichkeit vorzugsweise ungefähr gleich dem Verhältnis von T₁ zu T₂ sein. Typischerweise dauert die genannte Periode AGA 40 ms; AG ist angenähert 5,5 ms, AB ist 300 µsec und CD ist 2 ms. Der H₁-Impuls hat typischerweise eine Amplitude von 0,6 Oe (Oestedt) und eine Frequenz von 4,26 MHz für ein statisches Magnetfeld H_zo der Stärke 1000 Oe. Alle anderen Impulse besitzen vergleichbare Frequenzen; für G_z sind +30 Oe bis -30 Oe typisch; G_R beträgt +15 Oe bis -15 Oe.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist G′_z kleiner als G_z; typischerweise wird gefordert, daß gilt:

∫G′_z dt = 0,55 ∫G_z dt bis 0,6 G_z dt

Fig. 4 zeigt in vereinfachter Form eine NMR-Vorrichtung, die für medizinische Untersuchungen geeignet ist und welche die anhand von Fig. 3a erläuterte Impulsfolge verwendet.

Die Spulen 3, 4, 5, 6, 7, die in Fig. 4 nur schematisch gezeigt sind, werden jeweils durch G_x-, G_y-, HF (H₁)-, G_z- und H_zo-Treiberverstärker 8, 9, 10, 11 und 12 gespeist, die ihrerseits durch G_xy (G_R-, H₁-, G_z- und H_zo-Steuerschaltungen 13, 14, 15, 16 gesteuert werden. Diese Schaltungen können in an sich bekannter Weise aufgebaut sein. Die Schaltungen werden durch eine Steuerschaltung 17 angesteuert, um die beschriebene Impulsfolge oder eine geeignete andere zu erzielen.

Das während des G_R-Impulses abgefragte Signal wird in den H₁-Spulen 6 empfangen und durch einen HF-Verstärker 18 verstärkt, bevor es einer Signalbearbeitungsschaltung 19 zugeführt wird. Die Signalbearbeitungsschaltung 19 kann geeignete Eichungen vornehmen, führt aber im wesentlichen eine Signalerkennung aus und überträgt die empfangenen Signale zu Verarbeitungsschaltungen, um die erforderliche Darstellung zu erhalten. Die Verarbeitungsschaltungen führen eine Fourier-Transformation durch, um Signale für Linien in dem untersuchten Teil des Körpers zu schaffen und verarbeiten diese Liniensignale beispielsweise nach dem in der deutschen Patentanmeldung P 24 20 500 beschriebenen Prinzip.

Die Verarbeitung kann in einem geeignet programmierten Computer durchgeführt werden, und dieser kann auch die Impulsfolge steuern und die Schaltung 17 bilden. Das so erhaltene Bild ist auf einem Bildschirm 20 sichtbar, der ein Fernsehmonitor sein kann und welcher Eingänge und andere Peripherien 21 zur Versorgung der Anlage mit Befehlen und Anweisungen, oder andere Formen von Ausgängen umfaßt.

Die Anlage kann auch eine Feldmessungs- und Fehlerschaltung 22 enthalten, die Signale über Verstärker 23 von dargestellten Feldsonden X₁, X₂, Y₁, Y₂, N und M empfängt. Die Position der Sonden in Relation zur untersuchten Scheibe des Körpers 2 ist auch in Fig. 5 dargestellt.

Solche Sonden, von denen X₁, X₂, Y₁ und Y₂ YIG-Oszillatorsonden und N und M einfache NMR-Sonden sind, sind in NMR-Anlagen für verschiedene Zwecke vorgesehen.

Die soweit beschriebene NMR-Vorrichtung kann mit durchschnittlichem Können aufgebaut werden, um die erforderlichen Daten für eine Scheibe des Körpers eines Patienten zu erzeugen. Für hinreichend genaue Resultate, die eine diagnostisch brauchbare Information geben, ist es jedoch erwünscht und in einigen Fällen auch wichtig, daß insbesondere die Magnetfelder genau beibehalten werden. Beispielsweise ist es erwünscht, daß das H_zo-Feld über die untersuchte Scheibe auf etwa 0,0005% genau gleichförmig ist. Diese Gleichförmigkeit kann durch die Qualität der verwendeten Spulen und durch benachbarte ferromagnetische Materialien beeinflußt werden.

Auch für die G_R-Gradientenfelder (welche, wie zuvor erläutert, durch die G_x (= G_R sin R) und G_y (= G_R cos R)-Impulse gebildet sind) wird eine große Präzision gefordert. Der G_R-Gradientenvektor soll mit dem geringstmöglichen Fehler in der gewünschten Richtung liegen. Weiterhin soll der negative G_R-Impuls dem vorangehenden G_R-Impuls betragsmäßig entsprechen. Anordnungen zur Erzeugung von G_R-Impulsen geeigneter Form und der geforderten Genauigkeit sind in der deutschen Patentanmeldung P 29 21 253 beschrieben. Es wird dort vorgeschlagen, ein fortlaufend arbeitendes Steuersystem zu verwenden, das auf innerhalb der Spulenanordnung befindliche feldempfindliche Sonden anspricht, um auf Änderungen in dem gemessenen Feld reagieren zu können. Es ist zu sehen, daß die G_R- und -G_R-Impulse in Fig. 3a flach abgekappt sind. Das Resonanzsignal wird während des G_R-Impulses üblicherweise für eine anschließende digitale Verarbeitung abgetastet. Entsprechend der gängigen Abtasttheorie soll das Signal in regelmäßigen Zeitintervallen abgetastet und digitalisiert werden. Wie erörtert, bewirkt das G_R-Feld eine Phasenverteilung in der R-Richtung. Somit bestimmt die Abtastrate die Phasenverschiebung zwischen benachbarten Streifen senkrecht zur R-Richtung in der untersuchten Scheibe. Die gesamte Abtastzeit bestimmt die erzielbare Auflösung.

Für Rechteckimpulse gibt die in gleichförmigen zeitlichen Perioden erfolgende Abtastung eine gleichförmige Auflösung.

Für die nicht-rechteckigen, flach abgekappten Impulse in Fig. 3a würde die gleichförmige Abtastung jedoch am Anfang und am Ende des Impulses nicht gewährleistet sein. Für andere Impulse, die nicht einmal glatt abgekappt sind, wie für Sinuswellen oder verzerrte Sinuswellen, ist der gleichförmige Zeitabstand sogar noch weniger geeignet.

Die Erfindung sieht vor, daß Abtastungen in solchen Intervallen vorgenommen werden, daß die Integrale über die Feldstärke des G_R-Impulses zwischen benachbarten Abtastpunkten P_i gleich sind. Dies entspricht, mit Ausnahme der Rechteckimpulse, nicht der Abtastung in gleichen Zeitintervallen.

Fig. 6a und 6b zeigen für zwei Impulse, wie zu diesem Zweck die Abtastzeiten variieren müssen. Fig. 6a stellt eine halbe Sinuswelle dar, obwohl darauf hinzuweisen ist, daß ein realer Impuls wegen anderer Korrekturen und Einstellungen eine verzerrte Halbsinuswelle ist. Fig. 6b zeigt eine der Praxis mehr angenäherte Form eines flach abgekappten Impulses. Die Abtastpunkte P_i sind in beiden Fällen durch vertikale Linien 24 angedeutet. Wie man sieht, variieren die Abtastzeiten derart, daß die Integrale über die Feldstärke des G_R-Impulses gleich sind.

Die P_i-Werte, welche die hierfür erforderlichen Abtastzeiten angeben, können natürlich vorausbestimmt werden, wenn die Gestalt des beabsichtigten G_R-Impulses bekannt ist. Die Abtastzeiten können in einem ROM-Speicher gespeichert und zur Steuerung der Abtastung benutzt werden. Die Signalregenerierung und das Abtastsystem sind in Fig. 7 in näheren Einzelheiten dargestellt.

Die schematisch gezeigte Empfangsspule 6 ist an den Verstärker 18 über Zuleitungen angeschlossen, die passende Mittel aufweisen, um den Verstärker vom H₁-Treiberverstärker zu isolieren, der ebenfalls mit der Spule 6 verbunden ist. Die Verstärkersignale werden über ein Kabel 25 und Übertrager 26 zu Demodulatoren 27 geführt. Die demodulierten Sinus- und Kosinussignale werden über Tiefpaßfilter zu Analog/Digital-Wandlern 29 geführt, wo sie für die Verarbeitung in der Steuerschaltung 17 digitalisiert werden.

Der Analog/Digital-Wandler arbeitet in herkömmlicher Weise und tastet das Analog-Signal zu einer Zeit ab, die durch einen Signaleingang 30 variiert werden kann. Diese Zeit stellt dann die Abtastzeit dar, die für die Erfindung erforderlich ist. In diesem Beispiel sind die erforderlichen Zeiten vorberechnet (oder evtl. unter Verwendung eines Phantomkörpers gemessen) und in dem ROM-Speicher 31 gespeichert worden, von wo aus sie einem Vergleicher 32 zugeführt werden. Der Vergleicher 32 vergleicht jedes Signal mit Taktimpulsen eines Taktgebers 33, bis die geforderte Zeit erreicht ist. Dann erzeugt er ein Abtastsignal an den Signaleingängen 30 und fragt den ROM-Speicher 31 nach der nächsten Abtastzeit ab.

Es kann auch das Feldintegral der Impulse unter Verwendung der Feldsondenanordnung gemäß Fig. 5 gemessen werden. Eine Abtastung wird vorgenommen, wenn ein vorbestimmter Wert des Integrals erreicht ist.

Fig. 8 zeigt eine Schaltung unter Verwendung des Ausgangs einer einzelnen solchen YIG-Sonde Y, obwohl diese durch gewichtete und kombinierte Ausgänge einiger solcher Sonden ersetzt werden kann. Die Sonde liefert Signale der Frequenz f (2,8 GHz für ein 1 kOe-Feld) über einen Sondenverstärker 23 zu einem Mischer 34. Die Signale werden dann mit einem Signal der Frequenz F_o gemischt, das von einem Taktgeber 34 erzeugt wird. Die Frequenz f_o wird so gewählt, daß die Differenzfrequenz Δf = f-f_o im Bereich von 150-200 MHz liegt.

In der Praxis können die YIG-Sonden bei verschiedenen Frequenzen oszillieren; deshalb sind eine oder mehrere NMR-Sonden N vorgesehen. Solche Sonden sind einfache Miniaturelemente aus reinem Wasser (z. B. geschlossene Proberöhren), die von kleinen Spulen umgeben sind. Eine NMR-Sonde liefert eine zuverlässige Resonanz von 4,26 kHz/Oe und kann verwendet werden, um die YIG-Sondenbetriebsart zu überprüfen. Die Schaltung 36 vergleicht die NMR- und YIG-Signale, um die Betriebsartkorrekturen zu bestimmen, wobei die Schaltung 36 einen Korrekturfaktor k erzeugt, welcher in einem Multiplizierer 37 mit der Differenzfrequenz Δf multipliziert wird. Die korrigierte Frequenz kΔf wird dann in einem Zähler 38 über eine geeignete Periode gezählt, um den Wert des Zeitintegrals über die Feldstärke G_R zu erhalten.

Der Wert des Zeitintegrals über die Feldstärke G_R wird zum Vergleicher 32 gegeben, wo er mit dem Ausgang des ROM-Speichers 31 verglichen wird, um so den Zeitpunkt zu bestimmen, bei dem die Abtastung im Analog/Digital-Wandler 29 vorgenommen werden soll.

Die beiden beschriebenen Verfahren können auch kombiniert werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Anzahl der vorgenommenen Abtastungen vorzugsweise 2^p ist, wobei p eine ganze Zahl ist.

Claims

1. Verfahren zur Untersuchung einer Scheibe eines Körpers durch kernmagnetische Resonanz mit folgenden Verfahrensschritten:

- Anlegen eines gleichförmigen statischen Magnetfeldes längs einer Achse des Körpers,
- Anlegen eines Gradientenfeldes, welches in Verbindung mit dem gleichförmigen statischen Magnetfeld ein vorbestimmtes Feld in der zu untersuchenden Scheibe des Körpers ergibt,
- Anlegen eines Hochfrequenzfeldes, um eine kernmagnetische Resonanz in der Scheibe zu verursachen,
- Anlegen eines Gradientenfeldimpulses, der ein Gradientenfeld über die Scheibe hinweg in einer bestimmten Richtung erzeugt, um eine Phasenverteilung der Resonanz zu bewirken,
- Abtasten des Resonanzsignales in Zeitintervallen während der Dauer des Gradientenfeldimpulses,

dadurch gekennzeichnet,

- daß das Gradientenfeld während des Impulses in bestimmten Zeitintervallen gemessen wird,
- und daß bei einem Impuls mit solcher Form, daß sich während des Impulses das angelegte Gradientenfeld in der Größe ändert, die Zeitintervalle so verändert werden, daß das Integral über das gepulste Gradientenfeld in jedem Zeitintervall jeweils etwa die gleiche Größe aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gradientenfeldimpuls sinusförmig oder verzerrt sinusförmig ist.

3. Kernmagnetisches Resonanzgerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2

- mit Mitteln zum Anlegen eines gleichförmigen statischen Magnetfeldes längs einer Achse des Körpers,
- mit Mitteln zum Anlegen eines Gradientenfeldes, welches in Verbindung mit dem gleichförmigen statischen Magnetfeld ein vorbestimmtes Feld in der zu untersuchenden Scheibe des Körpers ergibt,
- mit Mitteln zum Anlegen eines Hochfrequenzfeldes, um eine kernmagnetische Resonanz in der Scheibe zu verursachen,
- mit Mitteln zum Anlegen eines Gradientenfeldimpulses, der ein Gradientenfeld über die Scheibe hinweg in einer bestimmten Richtung erzeugt, um eine Phasenverteilung der Resonanz zu bewirken,
- mit Mitteln zum Abtasten des Resonanzsignals in Zeitintervallen während der Dauer des Gradientenfeldimpulses,

dadurch gekennzeichnet,

- daß Mittel zur Messung des Gradientenfeldes während des Impulses vorgesehen sind, durch die das Gradientenfeld in bestimmten Zeitintervallen gemessen werden kann,
- und daß Mittel vorgesehen sind, durch die bei einem Gradientenfeldimpuls mit solcher Form, daß sich während des Impulses das angelegte Gradientenfeld in der Größe ändert, die Zeitintervalle so verändert werden, daß das Integral über das gepulste Gradientenfeld in jedem Zeitintervall jeweils etwa die gleiche Größe aufweist.

4. Kernmagnetisches Resonanzgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind zum Anlegen eines Gradientenfeldimpulses mit Sinusform oder mit verzerrter Sinusform.

5. Kernmagnetisches Resonanzgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Abtasten des Resonanzsignals so ausgebildet sind, daß während jedes Gradientenfeldimpulses 2^p Abtastungen vorgenommen werden, wobei p eine ganze Zahl ist.