DE3345209A1

DE3345209A1 - Verfahren zur analyse der struktur und eigenschaften eines gegenstandes

Info

Publication number: DE3345209A1
Application number: DE19833345209
Authority: DE
Inventors: Raimo 530 Helsinki Sepponen
Original assignee: Instrumentarium Oyj
Current assignee: Instrumentarium Oyj
Priority date: 1982-12-17
Filing date: 1983-12-14
Publication date: 1984-06-20
Also published as: FI67449B; FI824343L; FI67449C; FI824343A0; US4654594A

Description

(14 893)

Verfahren zur Analyse der Struktur und Eigenschaften eines Gegenstandes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 zur Sammlung einer NMR-Information (NMR = Nuclear Magnetic Resonance) eines Gegenstandes oder einer Gegenstandsprobe, bspw. eines menschlichen Körpers. Die NMR-Information nimmt Bezug auf die Dichteverteilung eines Gegenstandskernes in einem zu untersuchenden Volumen auf die lokale Verteilung der Entspannungszeiten T, und T₂, verbunden mit dem Kern und die lokale Verteilung und die Fließrate des zu untersuchenden Kernes, die in einem Gegenstandsvolumen erscheinen.

Die NMR-Methode ist schon in der Chemie angewendet worden seit der experimentellen Entdeckung des kernmagnetischen Resonanzphänomens (1945). In der Chemie wird die Materie geprüft durch einen sog. NMR-Spektrometer, dessen Probeaufnahmevolumen nur wenige Millimeter beträgt. Die Anwendung der NMR-Methode erhielt in der medizinischen Diagnostik einen Auftrieb durch Beobachtung der Unterschiede zwischen der Entspannungszeit T₁ eines Krebsgewebes und eines normalen Gewebes.

Die NMR- oder Kernspindarstellung, die die Sammlung der NMR-Information über eine dreidimensionale Objekt-

-H-

probe bedeutet, entwickelte sich nicht bis in die 70er Jahre. Gegenwärtig sind eine Vielzahl von Kernspindarstellungsmethoden bekannt, und das Folgende stellt eine Übersicht über die vorbekannten Methoden dar, die kategorisiert worden sind in Punktdarstellungs-, Liniendarstellungs-, Ebenendarstellungs- und Volumendarstellungsverfahren.

Bei den Punktdarstellungsmethoden wird die Messung durch Ausrichtung innerhalb eines Gegenstandes etwa eines fleck- oder punktgeformten Volumens bewirkt, das Material enthält, das von außerhalb des Gegenstandes geprüft wird. Die fleckenförmige Fläche kann in einem Gegenstand verschoben werden entweder elektrisch oder mechanisch durch die Verschiebung eines Meßgerätes oder durch Verschiebung des Gegenstandes selbst. Die Punktdarstellung ist beschrieben worden in den US-PS 4 021 726, 3 789 839 in "Science" Band 194 (4272), December 24, 1976, Seiten 1430 bis 1432, in der DOS 29 46 847; US-PS 3 932 805, 4 318 043 und 4 015 196. Die Punktdarstellungsverfahren sind langsam und können für den medizinischen Bereich nicht als interessant betrachtet werden, es sei denn, ihre diagnostische Anwendbarkeit wird durch spezielle Anordnungen vergrößert bzw. verbessert, siehe finnische Patentanmeldung 811733.

Die Linien- bzw. Streifendarstellungsverfahren sind in bezug auf die Punktdarstellungsverfahren effektiver,

weil die NMR-Information eines Gegenstandes von einem linearen Volumenelement oder "Voxel" gesammelt wird, das elektrisch oder mechanisch in einer Probe oder einem Gegenstand verschoben wird. Die Verteilung der NMR-Information auf einer Linienfläche wird durch Bewirkung der Signalsammlung mit einem magnetischen Feldgradienten quer über den Streifen und durch den Lauf einer Frequenzanalyse des aufgezeichneten Signals herausgefunden. Die Linien- bzw. Streifendarstellungsmethode ist in folgenden Druckschriften beschrieben: US-PS 4 015 196, finnisches Patent 588 68 und US-PS 4 021 726, 4 318 043, 4 290 010. Die Linien- bzw. Streifendarstellungsverfahren sind ebenfalls zu langsam für die Kernspindarstellung einer dreidimensionalen Probe, sie können jedoch für spezielle Anwendungen besondere Bedeutung erhalten.

Die Ebenen-Darstellungsmethoden (plane imaging methods) produzieren ein Bild einer scheibenförmigen Fläche eines Musters bzw. Gegenstandes. Die Richtung eines Schnittes bzw. einer Scheibe im Gegenstand kann vollkommen elektronisch selektiert werden. Die Auswahl einer Scheibe kann durch Verwendung einer sog. selektiven Erregung erfolgen, was bedeutet, daß während der Erregung ein Feldgradient quer über die Probe gekoppelt wird, und das Frequenzband eines Erregerimpulses wird begrenzt durch geeignete Modulation

des Erregungsimpulses. Andere vorbekannte Methoden umfassen die Ausbildung eines magnetischen Feldes quer über eine Probe derart, daß das Feld nur in der Darstellungsebene homogen ist und daß sich außerhalb dieser Ebene das Magnetfeld sehr schnell ändert oder durch Ausnutzung von temporär variablen Feldgradienten (s. US-PS 4 015 19 6).

Ebenfalls bekannt ist die Benutzung von Gradienten in einem angeregten Radiofrequenzimpuls und die geeignete Modulation dieses Pulses, gekoppelt mit der Amplitude und den Magnetfeldgradienten dieser Pulse.

Die Ebenen-Darstellungsmethoden können weiterentwikkelt werden in Volumendarstellungsmethoden für die Herstellung eines dreidimensionalen Bildes eines Musters oder Gegenstandes. Eine Methode, die beschrieben ist in "Nature", Band 242, 16.03.1973, Seiten 190 ... 191, basiert auf der Rekonstruktion der inneren Struktur eines Probegegenstandes durch Verwendung von Projektionen, die vom besagten Gegenstand durch Elemente eines magnetischen Feldgradienten gewonnen werden. Ein Nachteil bei dieser Methode ist die Homogenität eines Basismagnetfeldes, die bei dieser Methode erforderlich ist, andere Nachteile umfassen die lokale Abhängigkeit der Auflösung eines Darstellungsergebnisses ebenso gut wie Phasen- und Pegel-

fehler, die bei der Aufzeichnung des Signals auftreten, die dann programmiert nachträglich korrigiert werden müssen (s. Lai et al: J. Phys. E. Sei. Instrum. Band 14, 1981, Seiten 874 bis 879).

Das Bild bzw. die Darstellung einer Probe oder eines Gegenstandes kann ebenfalls erzeugt werden durch Ausnutzung der Phaseninformation eines kernmagnetischen Resonanzsignals. Solche Verfahren werden im allgemeinen Fourier-Verfahren genannt und sind in folgenden Druckschriften beschrieben: US-PS 4 070 611, PCT-Anmeldung WO 81/02788. Die Darstellungsgeschwindigkeit kann durch Ausnutzung der Phaseninformation erhöht werden, wie in folgenden Druckschriften beschrieben: GB-Anmeldung 2 079 463, US-PS 4 165 479 und "Physiks Letters" Band 48 A, Nr. 2, 3. Juni 1974, Seiten 87, 88 und US-PS 4 307 343.

Die zur Zeit populärsten Kernspindarstellungsverfahren basieren,auf der Ausnutzung der Phasen- und Frequenzinformation eines kernmagnetischen Resonanzsignals. Eine dieser vorbekannten Methoden ist beschrieben in US-PS 4 070 611. Gemäß dieser vorbekannten Methode wird ein Mustervolumen wiederholt erregt durch Anwendung sogenannter 90°-Pulse, d.h. Pulsen, die die Magnetisation eines Kernes im Mustervolumen um 90° abdrehen, und zwar bezogen auf die Richtung eines

äußeren magnetischen Feldes. Danach werden die magnetischen Feldgradienten sukzessiv quer über das Mustervolumen in zwei oder drei Richtungen orthogonal zueinander gekoppelt. Ein Signal, das von einem Gegenstand in ein Aufzeichnungsgerät induziert wurde und zwar ein sog. FID (Free Induction DECAY) wird aufgezeichnet, wenn der letzte der Feldgradienten (ein Registrationsgradient) angekoppelt ist. Zu jeder Zeit, bei der die Erregung bewirkt wird, werden die "on times" Feldgradienten geändert, die diesem Registrationsgradienten vorangehen. Demgemäß haben die vorausgehenden Gradientenfelder Auswirkung auf die Phase eines aufzuzeichnenden Signals. Durch Aufzeichnung von N FID-Signalen für ein zweidimensionales

2 Bild eines N χ N-Bild-Elementes (bzw. N FID-Elementen für ein dreidimensionales Bild) und durch Bewirkung einer zwei- oder dreidimensionalen Fourier-Modifikation in Rücksicht auf die "on times" und Aufzeichnungsquoten modulierender Signale wird nun das erhaltene Ergebnis ein zwei- oder dreidimensionales Bild eines Untersuchungsgegenstandes sein.

Der schwerwiegendste Nachteil dieses Verfahrens liegt in den Auswirkungen der Basisfeldinhomogenitäten auf das aufzuzeichnende Signal. Da der Aufzeichnungsmoment eines Signals relativ zu einem Anregungspuls verschoben ist, wechseln ebenso die Modulationsauswirkun-

kungmder Feldinhomogenitäten,und der sich ergebende Fehler ist schwierig zu kompensieren.

Die oben beschriebene Methode kann etwas verbessert werden durch Anwendung einer Annäherung, wie sie in der PCT-Anmeldung 81/02788 erläutert ist, gemäß der eine Art von Spinecho erzeugt wird und durch Modulation der Phase eines Signals mit einem Gradientenfeld orthogonal relativ zu einem Aufzeichnungssignal, wobei das Feld für eine Zeitstandardperiode angekoppelt und seine Amplitude gemäß seinen Erregungszeiten variiert wird. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß der beschriebene Weg zur Erzeugung einer Art von Spinecho nicht die Feldinhomogenitäten kompensiert, sondern stattdessen ein Standardfehler in der Phaseninformation bleibt. Im Prinzip berührt ein Standard- oder konstanter Phasenfehler nicht die Darstellungs- bzw. Bildqualität, in der Praxis aber führt die Inhomogenität zu einer Milderung des Signal/Rauschverhältnisses und macht die Sammlung der T_-Information unmöglich. Darüberhinaus erfordert die obige Methode der Ausnutzung der Umkehr eines Feldgradienten für die Erzeugung eines Spinechos Gradientenstromquellen, die zur Steuerung eines bi-directionalen Stromes in allen Gradientenrichtungen geeignet sind. Solche bipolaren Stromquellen sind kompliziert und raumaufwendig.

- 2ο -

Vorbekannt ist auch eine Modifikation des obigen Verfahrens, wobei das Spinecho durch die Anwendung von 180 -Pulsen erzeugt wird. Ein Vorteil dieser Methode über die vorbeschriebene besteht darin, daß sie die Inhomogenitäten eines Basisfeldes kompensiert. Beim Verfahren jedoch (siehe Edelstein et al: Proceeding of an International Symposium on NMR Imaging, Winston-Salem, North Carolina, Oct. 1981, Seiten 139 ..· 144) wird ein Nachteil durch bipolare Stromquellen gebildet, die für die Steuerung mindestens eines Feldgradienten erforderlich sind.

Die obige Methode zur Erzeugung eines Spinechos mit Hilfe eines 180°-Pulses ist benutzt worden, um die Entspannung eines nuklearen Spinsystems zu beschleunigen. Dieses Verfahren (s. europ. Patentanmeldung 55919) kombiniert einen 90°, 180° und einen anderen 90°-Puls derart, daß der letztere die Kernmagnetisierung in ihren Ruhezustand zurückführt. Gemäß der inneren Entspannungsvorgänge ist eine solche Rückkehr nicht komplett, aber es ist nichtsdestoweniger notwendig, eine gewisse Verzögerung abzuwarten, bis die Phasensequenz wiederholt werden kann. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Gegenstände der genannten Druckschriften sich mit der Darstellungsmethode selbst befassen, nicht aber mit der Phasencodierung eines Kernsystems. Es ist eine Tatsache, daß die mit dieser vorbekannten Anmeldung offenbarte Methode für die Be-

schleunigung der Wiederherstellung eines Kernsystems schon vorweggenommen war mindestens in der Veröffentlichung: Becker, Ferretti, Farrar: I. Am Chem. Soc., Band 91, Seite 7784 (1969)_;und in der Literatur ist dieses Verfahren bezeichnet als DEFT (Driven Equilibrium Fourier-Transform).

Die Eigenschaften eines Spinechos sind ebenfalls in der Linien- bzw. Streifendarstellungsmethode gemäß US-PS 4 318 043 benutzt worden. Ein Linien- bzw. Streifenbild, das auf diese Weise gesammelt wurde, ist jedoch schwach in seiner Auflösung, weil die Auflösung abhängig ist von der Selektivität der Erregungsimpulse. Auch ist die Phaseninformation nicht in einem Signal enthalten, das für die Weiterverarbeitung benutzt wi rd.

Eine andere vorbekannte Methode ist beschrieben worden in: "Journal of Magnetic Resonance" Band 33, Seiten 83 bis 106 (1979) für die Darstellung einer Vielzahl individueller Ebenen eines Gegenstandsvolumens durch Anwendung selektiver Erregung derart, daß Folgeebenen während der Entspannung der ersten Ebene erregt werden. In dieser einfachen Ausführungsform des Verfahrens muß das Signal jeder Ebene separat aufgezeichnet werden, und demgemäß muß die Verknüpfungsgeschwindigkeit der Gradienten hoch sein.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren unter Anwendung des sogenannten Spinechophänomens für die Sammlung von NMR-Informationen und zwar so effektiv wie möglich und unter Benutzung einer einfachen Einrichtung. Gegenstand der Erfindung ist auch, ein Verfahren zur Sammlung von NMR-Informationen vorzusehen, mit dem nicht höchst strikte Anforderungen bezüglich der Homogenität eines Basis-Magnetfeldes gestellt werden müssen. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist darauf gerichtet, ein Gegenstandsvolumen schnell darstellen zu können für die schnelle Feststellung gewisser Änderungen und für die Ausnutzung dieser gewonnenen Information, um eine genauere Prüfung des geänderten Volumens bewirken zu können. Schließlich ist es ein Gegenstand der Erfindung, das Verfahren so auszubilden, daß die geschilderten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.

Die gestellte Aufgabe ist mit einem Verfahren der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch das im Kennzeichen des Hauptanspruches Erfaßte gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich nach den Unteransprüchen. Bei der Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens sind bipolare Stromquellen nicht erforderlich. Demgemäß ist die für die Durchführung des Verfahrens erforderliche Meßeinrichtung relativ ein-

fach und die erforderliche Gradientenänderungsgeschwindigkeit ist so niedrig wie möglich.

Das Verfahren kann in Richtung auf eine Hochgeschwindigkeitsdarstellungsmethode weitergebildet werden für die Sammlung einer Mehrzahl von individuellen Darstellungsebenen einer dreidimensionalen Probe. Durch Verwendung der Charakteristika eines 18O°-Pulses ist es demgemäß möglich, die Signale von Folgeebenen derart zu lesen, daß die Signale auf der Zeitachse getrennt werden und infolge hiervon die Prüfgeschwindigkeit eines Gegenstandes beschleunigt werden kann und geringere Verknüpfungsgeschwindigkeiten eines Gradienten benutzt werden. Aufgrund der Tatsache, daß das erfindungsgemäße Verfahren keine zweifach gerichteten Gradientenfelder erfordert, ist es ebenfalls hinsichtlich der Sicherheit des Patienten vorzuziehen, weil die Wechselhäufigkeiten eines Magnetfeldes nur die Hälfte dessen betragen, was bei anderen Verfahren erforderlich ist, die eine Umkehrung der Gradientenrichtung verlangen. Zur Zeit beträgt die maximale Umkehrrate von Gradientenfeldern, wie in USA und Finnland empfohlen, 3 T/s, was wahrscheinlich ein internationaler Standard werden wird. Im technischen Sinne ist die untere Umkehrrate eines Magnetfeldes auch in Verbindung mit supraleitenden Magneten zu bevorzugen und zwar in Rücksicht auf niedrige Wirbelströme, die

im Magnetkörper induziert werden. Wirbelströme verlangsamen die Umkehrung von Gradientenfeldern und, um die Umkehrrate zu erreichen, ist es notwendig, große Gradientenkräfte anzuwenden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand von zeichnerischen Darstellungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 ■ die Erzeugung eines Spinechos mit Hilfe eines 18O°-Pulses;

Fig. 2 eine einfache Methode nach der Erfindung zur Erzeugung eines zweidimensionalen Bildes;

Fig. 3 zeigt eine Methode für die Erzeugung eines dreidimensionalen Bildes;

Fig. 4 zeigt eine Methode nach der Erfindung zur Sammlung der "!.--Informationen für die Darstellung;

Fig. 5 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Sammlung der T,-Information für die Darstellung;

Fig. 6 AB zeigt zwei erfindungsgemäße Verfahren zur Sammlung von Darstellungsinformationen von einem dreidimensionalen Körper für die Darstellung einer Mehrzahl von Folgestreifen und

Fig. 7 zeigt ein Verfahren nach der Erfindung zur Sammlung von Bildinformationen von zwei Streifen eines Gegenstandes einschließlich der T,- und T₂-Informationen des Gegenstandes.

Fig. 1 ist eine allgemeine Darstellung der Erzeugung eines Spinechos in der Weise, auf der das Verfahren basiert. In einem inhomogenen Magnetfeld wird die Magnetisierung eines Kernbündels mit einem 9O°-Puls aus der Richtung eines Magnetfeldes B_E abgelenkt (B_E verläuft parallel zur Achse). Zu Beginn sind die verschiedenen Komponenten der Kernmagnetisierung parallel und ihre Resultierende m wird in der Ebene x'y¹ der sogenannten Ro.^.ationskoordinaten x'y'z¹ (Fig. IA) gedreht. FID ist ein sogenanntes Free Induction DECAY-Signal.

Nach der Zeit ^-(Fig. IB) hat die . Feldinhomogenität über dieses Kernbündel die Phasen der

■ Kernmagnetisierung gemischt, und dies ist in Fig. durch Aufteilung der Magnetisierung m in drei Komponenten dargestellt: c befindet sich im stärkeren Feld, a befindet sich in einem Feld, das mit der Drehfrequenz der Koordinaten korrespondiert und die Kompo-

. nente b befindet sich im kleinsten Feld. Die Pfeile geben die Drehrichtung dieser Komponenten an und zwar relativ zu den Koordinaten x'y'z¹. Im Zeitpunkt * ist das Kernbündel einem 18O°-Puls unterworfen, dessen magnetische Komponente parallel zur χ'-Achse verläuft. Dieser Puls dreht die Magnetisierungskomponenten um 180° relativ zur χ'-Achse und Fig. IC zeigt die Situation unmittelbar nach dem Puls, d.h.

im Moment t =7*+ ^8O' ^{worin 11}ISO ^{der Dauer des}

180°-Pulses entspricht.

Wie in Fig. lD dargestellt, sind im Zeitpunkt t = 2 ⁴T die verschiedenen Magnetisierungskomponenten wieder in der gleichen Phase und ihre Resultierende ist m. Zum Zeitpunkt t = 2 X befindet sich das sogenannte Spinecho SE an seinem Maximum. Es ist festzustellen, daß die dargestellte Pulssequenz benutzt werden kann, um die Wirkung von Feldinhomogenitäten zu eliminieren. Die beschriebene und an sich bekannte Methode zur Erzeugung eines Spinechos kompensiert vollständig Feldinhomogenitäten im Gegensatz zu der, wie sie in der vorerwähnten Druckschrift von Hutchison: WO 81/02788 offenbar ist, gemäß der das Echo durch Umkehrung eines elektrisch erzeugten Feldgradienten erzeugt wird, der quer über dem Gegenstand liegt.

In den Figuren 2 bis 7 sind X, Y, Z orthogonale Koordinaten, angeordnet über einen Gegenstand, worin G ein x-orientierter Magnetfeldgradient, G ein yorientierter und G ein z-orientierter Magnetfeldgradient ist. B ist ein homogenes Magnetfeld, angeordnet über einen Gegenstand, und S ist ein kernmagnetisches Resonanzsignal. Diese Figuren zeigen ferner auf der D-Achse die Zeiten der Signalsammlung und auf der RF-Achse die Transmissionszeiten der Erregungspulse.

Fig. 2 zeigt eine Pulsfolge für die Erzeugung einer zweidimensionalen Darstellung.

Über einen Gegenstand ist ein z-orientierter Gradient (Phase 1 in Fig. 2) angeordnet, und gleichzeitig wird der Gegenstand mit einem Schmalbandradiofrequenzpuls erregt, der die Magnetisierung 90° aus der Richtung eines über den Gegenstand angeordneten Magnetfeldes bringt.

In der Phase 2, verbunden über den Gegenstand sind x- und y-orientierte Feldgradienten, die benutzt werden, den Magnetisierungscode eines Kernbündels in Phase zu bringen, gilt:

(1) M (t) = fh (x,y)e^j0(X/Yft) x,y

worin A, . die nukleare Dichte bei x,y und 0(x,y,t) eine Phasencodierung ist, verursacht durch G und G bei x,y

und für die Phasencodierung am Ende der Phase 2 ergibt sich:

(2) 0(x,y,t₂) = J"/-(g_x+g_y)dt

worin At₂ die Dauer der Phase ist, ^" ist ein sog. gyromagnetisches Verhältnis, g ist die Stärke des

Ji

Gradienten G bei χ und g ist die Stärke des Grax y

dienten G bei y.

Die Gradienten G und G brauchen nicht während der

χ y

Periode 2 konstant zu sein. Demgemäß ergibt sich: (3) 0(x,y,t₂) =//-(g (t)+gy(t))dt

In Phase 3 sind alle Gradienten unverbunden und der Gegenstand wird durch Verwendung eines 180°-Pulses erregt. Während dieser Phase ist es ebenfalls möglich, daß der Gradient G kontinuierlich verbunden ist, aber in diesem Falle muß dafür gesorgt werden, daß der 180°-Puls eine ausreichende Bandbreite hat.

Es ist auch möglich, daß der besagte 180°-Puls selektiv in z-Richtung ist. Der G -Gradient ist dann verbunden. In der Phase 4 ist der Gradient G derart verbunden, daß

(4) 0_n(x,y,t₄) =π - 0(x,y,t₂)+j/^kg_y(t)dt

worin 0 (x,y,t.) eine Phase am Ende der Periode 4 ist;

0_m^„ eine Pulssequenzwiederholungszeit ist

N die Zahl der Wiederholungszeiten ist.

(5) .Δ 0_(y) =// -g <t)dt -//-g (t)dt ..<^ ^(2T^L,

At₂ At₄

worin auch die Funktion A 0(y) der y-orientierten Phasenkodierung bestimmt ist.

Wie bemerkt, dient der 18O°-Puls als Wandler der Phasenrichtung: Die Phasenorientierung, die dem 180 -Puls vorausgeht, wandelt sich in umgekehrte Richtung um mit Ausnahme des konstanten Ausdruckes Tt. Im Folgenden kann dieser 180° konstante Ausdruck vernachlässigt werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß es nicht wesentlich ist, ob die Amplitude oder Dauer von G während der Perioden 2 und 4 geändert werden, sondern wesentlich ist, daß die Zeitintegrale der Gradienten die Bedingungen gemäß Formel (4) erfüllen.

Unmittelbar am Ende der Phase 4 kann der Zustand eines Spinsystems wie folgt beschrieben werden:

(6) M(t₄) =

x,y

In der Phase 5 ist der x-orientierte Gradient G verbunden, der ein Signal wie folgt produziert:

df)

_n /

(7) S„ (t) =^

^-x,y "4

Wenn der Wert von 0 (x,y,t.) in verschiedenen Zyk len variiert wird zwischen | -0_m ι 0 7 *^{st es}

- 3o -

lieh, während der Phase 5 ein Kernbündel zu sammein:

(8) S (t¹ = / A(r "^J¹⁵"-*·*'-*'¹-*'"¹" ^f f ^u- ^*-

XfY ^W4

Die Signale S sind einer Fourier-Transformation in bezug auf die Zeit unterworfen.

(9) S_n(w) = J ⁵ S_n(t)e"^jWtdt

(10) S (W) = /Ά (J*- ,y)e¹⁰n⁽/G~' ^Y/t4⁾

y r ^{x r}

Durch eine weitere Fourier-Transformation in Richtung von η ergibt sich:

tJL·

_ _{= x ia}

x ^D

oder S (M,n₄) = A (x,y); dies eine Spin-Dichtendarstellung des Gegenstandes.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, eine Phasencodierung zuerst auf einer Seite eines 180°- Pulses zu bewirken und, wenn die Signalsammlung oder Wiederherstellung weitergehen, die Codierung auf die andere Seite eines 180°-Pulses zu verschieben.

Das Verfahren kann auf eine dreidimensionale Verteilung A(x,y,z) ausgedehnt werden, und zwar durch Hinzufügen (gemäß Fig. 3) zu einer Phasendarstellung einen Encodierungsgradienten in z-Richtung und indem alle Erregungspulse nicht selektiv gemacht werden.

Das Verfahren kann auch zur Darstellung der Verteilung T₂(x,y,z) zur sogenannten Entspannungszeit T₂ (sogenannte Spin-Spin-Entspannungszeit) angewendet werden. Gemäß dem Verfahren, wie in Fig.. 4 dargestellt, und zwar als eine Fortsetzung der Pulssequenz gemäß Fig. 3, wird ein Gegenstand wiedererregt mit einem 18O°-Puls in Phase 7 (Phase 6 hat etwa 20 bis 60 ms Verzögerung), so daß der Entspannungsvorgang ausreichend Zeit hat, sich auszuwirken. Die Phase 8 hat wieder etwa 20 bis 60 ms Verzögerung, ein Signal wird in Phase 9 wiedergewonnen und die obige Folge wird wiederholt. Vor der Wiederholung kann sich ein Spinsystem in der Phase 10 wiederherstellen. Die Verzögerung liegt vorzugsweise in der Größenordnung vom 1- bis 3-fachen der längsten Entspannungszeit T,, die im Gegenstand auftritt. Nach der Wiederholungszeit N ist es möglich, Signale zu benutzen, die während der Phasen 5 und 9 wiedergewonnen werden, um sogenannte Spindichte und T_-aktivierte Darstellungen zu erzeugen. Auf Basis dieser Darstellungen ist es auch möglich, die Verteilung der T₂~Entspannungszeiten zu berechnen, weil:

(13) A_T (χ,γ,ζ) = A(x,y,z)e ^T2^{(x y z)}

worin Τ^ίχ,γ,ζ) die Entspannungszeit T_ ist an den Stellen χ,γ,ζ,

A(x,y,z) ist die Spindichtendistribution eines Gegenstandes (registriert in Phase 5)

A (x,y,z) ist die T₀-aktivierte Distribution

^l2 ^z

eines Gegenstandes (registriert in Phase 9)

ist die Zeitverzögerung von Phase 1 zu Phase 9, worin der Entspannungsvorgang T« wirksam ist.

Es kann sogar die Verteilung T,(x,y,z) der Entspannungszeit T, (Spin-Gitter-Entspannungszeit) aufgezeichnet werden, und zwar durch Bewirkung einer unabhängigen Sequenz gemäß Fig. 5 derart, daß die Kernmagnetisierung eines Gegenstandes mit einem 180 -Puls umgekehrt wird und einer gewissen Erholungszeit folgen die Darstellungsausbildung gemäß obiger Beschreibung (Fig. 5).

Unter Bezug auf Fig. 5 wird die Magnetisierung eines Gegenstandes in der Phase 1 um 180° umgekehrt. Die Magnetisierung erholt sich während der Phase 2 mit einer Rate, die bestimmt ist durch die Entspannungszeit T,. Die Erholungszeit entspricht der Phase 2, deren Dauer bei den Prüfungen von biologischen Geweben zwischen 200 bis 500 ms variiert. Nach der Phase

wird ein Gegenstandsvolumen mit einem selektiven 9O°-Puls erregt und danach wird die Darstellungssequenz exakt in der Weise bewirkt, wie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben. In Phase 7 wird ein Spinecho wieder hergestellt, und dessen Intensität wird bewirkt durch die Entspannungszeit eines Gegenstandes mit einem Faktor (1-exp (-"Z^/T-,)), worin *C2 ^^{e Dauer} der Phase 2 ist und T, die Entspannungszeit eines Gegenstandes.

Ein anderer Weg, um die T,-Verteilung herauszufinden, besteht darin, die Darstellungssequenz der Verteilung A(x,y,z) und Α_φ (x,y,z) eines Gegenstandes zu benut-

^l2

zen und die Wiederdarstellung nach einer Verzögerungszeit ti des ersten Erregungspulses der vorausgehenden Folgen zu bewirken. Demgemäß ist die Signalintensität A (x,y,z)

(14) A (x,y,z) = A(x,y,z) (1-e ^{2 1}J

^Tl

Falls ein vorlaufender 180 -Puls benutzt wird, so wird die Signalintensität sein:

-ZT/T

(15) A (x,y,z) = A(x,y,z) (l-2e ^{2 1}J

¹I

Auf Basis dieser Information ist es auch möglich, die Verteilung bzw. Distribution T-, (x,y,z) zu berechnen.

Unterschiedliche Gewebe haben ihre innewohnenden Parameterkombinationen. Die Variationsbreiten der Parameter sind jedoch weit, so daß sich die Kombinationsbreiten verschiedener Gewebe teilweise überlappen.

Auf Basis der Signalwiederherstellungsmethode ist es möglich ein Gerät vorzusehen, in dem es plausibel ist, gewünschte Parameterfenster vorzusehen, und demgemäß in einem zu untersuchenden Gegenstandsvolumen automatisch den Bereich für gewisse Gewebe und andere Materialien anzuzeigen und von einer dreidimensionellen Darstellung die Volumen dieser Flächen zu berechnen. Zusätzlich zu einer dreidimensionalen Darstellung kann das Verfahren auch angewendet werden, um Scheibendarstellungen eines Gegenstandsvolumens durch sukzessive Erregung verschiedener Scheibenebenen zu erzeugen, wobei kontinuierlich Signale eines Gegenstandsvolumens aufgezeichnet werden können, und die Wiederherstellung der Bildinformation aktiviert wird. Dies kann durch Wiederholung der Pulssequenz gemäß Fig. 2 in einer Weise bewirkt werden, daß in sukzessiven Wiederholungszeiten eine unterschiedliche Erregungsfrequenz benutzt wird und auf diese Weise verschiedene Ebenen erregt werden. Während die Magnetisierung vorangegangener Ebenen wiederhergestellt wird, werden die Signale von anderen Ebenen erregt und aufgezeichnet.

Die Fig. 6A, B zeigen zwei alternative Wege zur Erzeugung von Streifendarstellungen unter Anwendung des Verfahrens nach dem obigen Prinzip.

Fig. 6A zeigt eine Pulssequenz für die Wiedergewinnungs- oder Sammlungsinformation eines Musters oder Gegenstandes K aus sukzessiven Scheiben P,, ^2' ^3' ^4* ^*^e D^arstellungsphasen von individuellen Scheiben, bspw. der Scheibe P,, entsprechen den Phasen 1 bis 5, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Sequenzen für verschiedene Scheiben unterscheiden

12 3 4

sich bei Erregungsphasen 1,1,1,1 in einer Weise, daß der Gegenstand einem Erregungspuls bei unterschiedlichen Frequenzen f,, f₂, f₃, f, für die Erregung entsprechender Scheiben unterworfen wird. In der Phase 6 ist es der Kernmagnetisierung verschiedener Scheiben möglich, sich in einer Weise wiederherzustellen, daß das Intervall von sukzessiven Erregungszeiten jeder Ebene in der Größenordnung von T, liegt.

Ein bevorzugter Weg besteht darin, die Eigenschaften eines 18O°-Pulses, wie in Fig. 6 B dargestellt, auszunutzen. In der Pulssequenz, gezeigt in Fig. 6 B, werden die Scheiben zuerst sukzessive durch selektive Ersterregung der Scheibe P₁ durch Anwendung eines selektiven 9O°-Pulses erregt, dessen Frequenz f. ist.

Demgemäß wird auch der Feldgradient G, verbunden (Phase 1) .

In Phase 2 ist der.Gradient G verbunden, um ein Spinecho zu erzeugen. Die Phasen 3 bis 8 sind entsprechende Vorgänge zur Bewirkung der Erregung und x-gerichteter Phasenorientierung der Scheiben P-bis P₄.

In der Phase 8 wird die Phase in y-Richtung vororientiert durch Mittels eines y-gerichteten Gradienten, dessen Stärke während der Phase 8G-0 ist. In der Phase 9 wird der Gegenstand einem nicht selektiven 180°-Puls unterworfen. In Phase 10 ist der Gradient G in einer Weise verbunden, um ein Spinecho der Scheibe P. in Phase 11 zu erzeugen. Demgemäß muß die Amplitude des Gradienten G^ folgende Bedingungen erfüllen:

(16) Tg_z (t) dt = G^ (eff),

worin t_1n die Dauer der Phase 10 ist. G (eff) ist ein z-gerichteter Gradient, gesehen beim kernmagnetischen System der Scheibe P. während des Erregungspulfes in Phase 7, welcher Gradient abhängig ist von den Eigenschaften des Erregungs . -.pulses.

Allgemein g[ (eff)**O,6 G (t)dt ζ ζ

Während der Phase 10 wird ebenfalls eine Phasenorientierung in y-Richtung durch den Gradienten G bewirkt. In der Phase 11 ist der Gradient G verbunden, und das sich ergebende Spinecho wird aufgezeichnet. Dabei ist zu bemerken, daß das Echo Informationen über die Scheibe P- enthält.

In der Phase 12 ist der Gradient G derart verbunden, daß ein Spinecho von der Ebene P₃ in Phase erzeugt wird. Demgemäß muß die Amplitude des Gradienten G folgende Bedingung erfüllen:

(17) J*G_z(t)dt = G^(eff)+/G_z(t)dt -G_z(eff) At₁₂ At₇

Die Phasenorientierung, die während der Phase 10 bewirkt wird, ist ebenfalls gerichtet auf alle Scheiben P-, bis P., so daß diese nicht mehr während der Phase 12 wiederholt werden muß.

In Phase 13 ist der Gradient G derart verbunden, daß ein Spinecho von der Scheibe P₃ erzeugt wird, und dieses Signal wird wiedergewonnen. Die Phase 14 ist ähnlich der Phase 12, wobei aber G₂ folgende Bedingungen erfüllen muß:

(18) Jc_z(t)dt = G_z(eff)+ JG_z(t)dt -

Jc_z(t)dt = G_z(eff)+ J*

Während der Phase 15 ist ein Gradient G verbun-

Ji

den. Dies führt zu einem Spinecho der Scheibe P₂, und das resultierende Signal wird aufgezeichnet.

In Phase 16 ist der z-gerichtete Feldgradient G

derart verbunden, daß die folgende Bedingung erfüllt wird:

(19) Jc_z(t)dt = G¹ (eff)+JG^ (t) dt - G^(eff)

Der Feldgradient G ist in Phase 17 verbunden, und das von der Scheibe P, erzeugte Spinecho wird aufgezeichnet. Die Amplitude der Gradienten G_v müssen selektiert werden, d.h. in der Weise, daß

(20) J G (t)dt = C; worin i = 11,13,15,17 C = kon- ¹Z

stant

(21b) ^G_xU) dt = 2jG_x(t)dt

(21c) JG_x (t) dt = 2JG_x (t) dt

= 2J

(2Id) /c_x(t)dt = \ C

Es können auch andere Kombinationen des Gradienten G angewendet werden. Wesentlich ist jedoch, daß die von den Scheiben erzeugten Echos zeitweise voneinander separiert werden können.

33Λ5209

Zusätzlich sei bemerkt, daß in der tatsächlichen Darstellungsfolge die Zeitverzögerung zwischen den Phasen 1 bis 17 oder zwischen der Erregung der ersten Scheibe und der Erzeugung des Echos wesentlich kürzer ist als die kürzeste Entspannungszeit T„ der zu untersuchenden Materialien in einem Gegenstandsvolumen.

Aus diesem Grund wird es bevorzugt, die Signalwiederherstellungsalternativen, wie in Fig. 6 A,B gezeigt, in einer Weise zu kombinieren, daß die Information zuerst von einer ersten Reihe von Scheiben wiedergewonnen wird und danach von den Folgereihen der Scheiben.

Während der Phase 18 entspannt sich die Magnetisierung von vorerregten Ebenen, wonach die Signalwiedergewinnung wiederholt werden kann. Die Dauer der Phase 18 beträgt etwas mehr als das zwei- bis dreifache von T, des darzustellenden Materials.

Während der Phase 8 ist es natürlich möglich, Informationen von der folgenden Anordnung oder den folgenden Anordnungen von Scheiben, wie oben beschrieben, wiederzugewinnen. Dabei ist jedoch in Erinnerung zu bringen, daß bei der obigen Pulssequenz Gebrauch gemacht wird von einem Breitband 180

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nichtselektiven Puls (Phase 9), und dies kehrt den Gegenstand der Magnetisierung in den Teilen um, die vorher nicht mit einem 9O°-Puls erregt worden sind. Die umgekehrte Magnetisierung kann schnell in ihren Ruhezustand zurückgebracht werden durch Anwendung einer sogenannten adiapatischen Schnellpassage oder einen 180 nicht-selektiven Pulses. Dies sollte getan werden/ insbesondere wenn die beschriebene Sequenzen an verschiedenen Reihen von Scheiben bewirkt werden, weil sonst der Entspannungsvorgang T-, das Signal beträchtlich schwächt.

Um die Verteilung bzw. Distribution der Entspannungszeiten T-, und T„ zu beschreiben, kann die Erfindung auch im Rahmen einer Modifikation der obigen Mehrschi chtmethode angewandt werden. Das folgende Beispiel beschreibt die Anwendung der Sequenz, gezeigt in Fig. 6B für die Erläuterung der Protondichte und der T,-und T₂-Distributionen.

Fig. 7 stellt die Darstellungssequenz der Protondichte und T,-_rT₂-Distributionen von zwei Scheiben P-, und P₂ dar, die sich senkrecht zur z-Richtung erstrecken. Die Phasen Ibis 9 entsprechen dem oben Beschriebenen, und die Stärke der Gradienten und die Art der Erregungs. r>ulse sind exakt die gleichen wie oben.

Die Phase 10 ist eine Verzögerung vor einem 180° nicht-selektiven Erregungspuls, gegeben beim Punkt 11. Während der Verzögerung sind die Spin-Entspannungsprozesse, die dem Gegenstandsmaterial innewohnen, aktiv und ebenso während der Phase 12, die eine Verzögerung von der gleichen Dauer darstellt wie in der Phase 10.

In der Phase 13 ist der Gradient G verbunden für die Erzeugung des Spinechos der Scheibe P-. , und während dieser Phase wird die T₂~aktivierte Information der Scheibe P^ wiedergewonnen.

Die Phase 14 hat die gleiche Dauer wie die Phase 8, um die Auswirkungen der Feldinhomogenität auf die Spin-Entspannung zu vermeiden oder die T^-aktivierte Information der Scheibe P₂, die während der Phase 15 wiedergewonnen wird. Demgemäß ist der Vorgang analog dem, wie zu Fig. 5 erläutert.

Exakt auf die gleiche Weise wie im Falle einer einzigen Scheibe, kann die Spingitter- oder T,-aktivierte Information derart wiedergewonnen werden, daß sich nach der Phase 15 die Magnetisierung während einer gewissen Periode wiederherstellen kann. In Fig. 7 entspricht die Phase 16 der Verzögerung. Nach der Phase 16 wird dieselbe Pulsfolge

wiederholt wie in den Phasen 1 bis 9. Wenn die Öbuier der Phase 16 in geeigneter Weise ausgewählt ist, sind die wiedergewonnenen Signale in den Phasen 23 und 25, entsprechend der Formel 14, abhängig von der T,-Distribution eines Gegenstandes.

Um die T-,-Distribution klarzustellen, ist es ebenfalls möglich, ein Pulsarrangement anzuwenden, in dem der aktuellen Darstellungssequenz ein 180°- Erregungspuls und ein Verzögerungszyklus vorausgeht. Dieser 180°-Puls kann selektiv oder nichtselektiv sein. Anstelle der Pulserregung ist es möglich, eine nicht-selektive adiapatische Passage zu benutzen. Im Selektiv-Fall ist die Selektivität in der vorlaufenden Reihe der 180 -Pulse die gleiche wie in der Reihe von 90°-Pulsen der letzten oder folgenden Darstellungssequenzen. Um die Vorteile des Verfahrens zur Kompensierung der Inhomogenitäten eines Basismagnetfeldes voll auszunutzen, müssen die Stärken und Verbindungszeiten der ersten,

so

zweiten und dritten Magnetfeldgradienten ausgewählt werden, daß die resultierenden Spinechos zeitweise weit genug von den dazwischen befindlichen 180 Pulsen entfernt sind, mit anderen Worte, symmetrisch in bezug auf letztere. Entsprechend müssen die 90°- Pulse und die entsprechenden ersten Spinechos zeitweise symmetrisch relativ zu den 180°-Pulsen sein.

_ 43 ~

Die lokale Distribution der NMR-Information in einem Gegenstandsvolumen, wiedergewonnen, wie oben beschrieben, kann entweder auf grafischen Darstellungselementen sichtbar gemacht werden, wie auf einem Video-Monitor oder einem Recorder oder aufgezeichnet werden auf geeigneten Aufzeichnungsmitteln, wie Film, Magnetband, Videoscheibe od. dgl. Feststoffgedächtnis. Die wiedergewonnene Information kann ferner benutzt werden ohne sichtbare Darstellung oder Aufzeichnung zur Anzeige normaler oder abnormaler Wechsel in der Struktur eines Gegenstandes und für eine spätere genauere Überprüfung.

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Claims

(14 893)

Patentansprüche:

Verfahren zur Gewinnung von Kernspin- oder NMR-Informationen aus einem Gegenstandsvolumen, wie menschlicher Körper, das angeordnet ist in mindestens einem, im wesentlichen homogenen Magnetfeld, wobei im gewünschten Teil des Gegenstandes ein radiofrequenz-magnetisches Feld erregt wird, das die Kernmagnetisierung vorzugsweise um 90 ablenkt durch Erzeugung eines sog. Spinechos unter Verwendung einer Zweiterregung des Gegenstandsvolumens, die die Kernmagnetisierung vorzugsweise um 180 ablenkt, wobei das Spinecho aufgezeichnet und die Erregungssequenz wiederholt wird, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Gegenstand mindestens ein magnetischer Feldgradient in einer Weise verbunden wird, daß die Dauer und/oder die Amplitude des Magnetfeldgradienten variiert wird zwischen verschiedenen Wiederholungszeiten, so daß die Differenz zwischen den absoluten Werten des Zeitintegrals des Magnetfeldgradientenwertes, dem 180°-Puls folgend und dem Zeitintegral des· Wertes, der dem 180°-Puls vorausgeht.einen unterschiedlichen Wert erhält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte des Magnetfeldgradienten bei verschiedenen Wiederholungen der Erregungssequenz in einer Weise variiert werden, daß die Differenz der Zeitintegrale der Werte Werte erlangen von einem gewissen Extremwert zu einem anderen, vorzugsweise derart, daß die Differenz mit einen konstanten Wert zwischen sukzessiven Wiederholungen variiert.
3. Verfahren nach jedem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gegenstand zuerst eine Vielzahl

getrennten
vonVVolumenelementen (Voxels) erregt wird und daß danach das Gegenstandsvolumen dem zweiten Erregungspuls unterworfen wird für die Erzeugung von Spinechos in allen erregten Elementen (Voxels)
4. Verfahren nach jedem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellungssequenz erst an einem Element oder Elementen und danach an anderen Elementen bewirkt wird.
5. Verfahren nach jedem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß in Nachfolge vom zweiten Erregungspuls der Gegenstand einem dritten, vorzugsweise 18O°-Erregungspuls unterworfen wird für die Erzeugung eines zweiten Spinechos.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet / daß auf Basis des zweiten Spinechos die T„- oder spin-spinentspannung-aktivierte Darstellungsinformation über die Struktur eines Gegenstandes verarbeitet wird.
7. Verfahren nach jedem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Nachfolge zum dritten Erregungspuls das Gegenstandsvolumen oder die Gegenstandsvolumina einem vierten Erregungspuls unterworfen werden und danach einen fünften Erregungspuls für die Erzeugung eines dritten Spinechos.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als vierter Erregungspuls ein 9O°-Puls und als fünfter Erregungspuls ein 180 -Puls verwendet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf Basis des dritten Spihechos die T,- oder

Spingitter-entspannungsaktivierte Darstellungsinformationen über die Struktur des Gegenstandes verarbeitet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 zur Erzeugung lokaler Distributionen von Kernspin- oder NMR-Informationen, wie Dichte eines bestimmten Elementenkerns, Entspannungszeiten verbunden mit dem Kern, wie eine Spin-Spin- oder T_-Entspannungszeit und Spin-Gitter-oder T,-Entspannungszeit von einem Gegenstand, beispielsweise einem menschlichen Körper, angeordnet inTmindestens ^einerr> >im wesentlichen homogenen Magnetfeld, dadurch gekennzeichnet, daß die NMR-Information von einem zu untersuchenden Volumen im Gegenstand erzeugt wird durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) über den Gegenstand wird ein erster Magnetfeldgradient verbunden,und gerichtet gegen den Gegenstand ist ein fluktuierendes Magnetfeld, dessen Stärke, Frequenz und Dauer derart ausgebildet ist, daß ein gewünschter Teil des Gegenstandes erregt wird und die Kernmagnetisierung dieses Teils dreht, vorzugsweise · 90°;

b) der erste Magnetfeldgradient entbunden wird und über den Gegenstand ein zweiter und drit-

ter Magnetfeldgradient verbunden wird;

c) der Gegenstand einem fluktuierenden Magnetfeld ausgesetzt wird, dessen Stärke, Freguenz und Dauer derart eingestellt ist, daß die Kernmagnetisierung des vorerregten Teiles des Gegenstandes bevorzugt unter 180° dreht;

d) der zweite Feldgradient wird auf seinem vorberechneten Wert eingestellt;

e) der zweite Magnetfeldgradient wird entbunden und der dritte Magnetfeldgradient wird auf seinen vorberechneten Wert eingestellt;

f) das resultierende Spinecho wird aufgezeichnet;

g) die obige Folge von Schritten wird verschiedene Male,wie notwendig.wiederholtjbis ein ausreichender Betrag von Informationen aufgezeichnet ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Phase c und demgemäß vor dem Spin der Kernmagnetisierung durch 180° der zweite und dritte Magnetfeldgradient entbunden werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Feldgradient in Nachfolge zur zweiten Erregung oder Phase c auf seinen vorberechneten

Wert eingestellt und entbunden wird vor der Signalaufzeichnung in der Phase f.
13. Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein darzustellender Gegenstand in einem mindestens im wesentlichen homogenen Magnetfeld angeordnet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die NMR-Information angepaßt ist um erzeugt
zu werden nach den folgenden Schritten:

a) der Gegenstand wird einem ersten Magnetfeldgradienten unterworfen;

b) der Gegenstand wird einem ersten Erregungspuls in Form eines fluktuierenden Magnetfeldes ausgesetzt, desse-n Stärke, Dauer und Frequenz

gewünschter

derart eingestellt sind, daß einfaeil. des Gegenstandes erregt wird;

c) der erste Magnetfeldgradient wird vorzugsweise entbundenj und über den Gegenstand wird ein zweiter Magnetfeldgradient zu seinem vorberechneten Wert verbunden;

d) der zweite Magnetfeldgradient wird vorzugsweise entbunden und der erste Magnetfeldgradient wird über den Gegenstand verbunden;

e) der Gegenstand wird einem fluktuierenden Magnetfeld unterworfen, dessen Stärke, Dauer und Frequenz in der Weise ausgewählt sind, daß

ein gewünschtes, vorher nicht erregtes Voxel des Gegenstandes erregt wird;

f) die obige Schrittfolge wird wiederholt ausgehend von der Phase c entsprechend der Anzahl der Voxels des Gegenstandes, die zu erregen gewünscht werden, wobei die Erregungspulse allgemein als erste Erregungspulse des Gegenstandes benannt werden;

g) der erste Magnetfeldgradient wird entbunden und der zweite Magnetfeldgradient, ebenso wie der dritte Magnetfeldgradient werden über den Gegenstand verbunden zu vorberechneten Werten davon;

h) der Gegenstand wird einem zweiten Erregungspuls in Form eines fluktuierenden Magnetfeldes unterworfen, dessen Stärke, Dauer und Frequenz derart eingestellt sirfd, daß die Kernmagnetisierung aller vorerregten Voxels des Gegenstandes vorzugsweise unter 180 drehen und alle Feldgradienten während dieser Phase vorzugsweise entbunden sind;

i) der erste Feldgradient wird über dem Gegenstand verbunden derart, daß sein Zeitintegral mit dem effektiven Zeitintegral des ersten Gradientenfeldes über dem Voxel korrespondiert, sich durchsetzend während der Erregung unmit-

telbar bei und vor der obigen Phase f.und gleichzeitig wird über dem Gegenstand der dritte Magnetfeldgradient auf seinen vorberechneten Wert eingestellt;

j) der erste und dritte Magnetfeldgradient werden entbunden,und über dem Gegenstand wird der zweite Magnetfeldgradient auf seinen vorberechneten Wert verbunden _;und das resultierende Spinecho wird aufgezeichnet;

k) der erste Magnetfeldgradient wird über dem Gegenstand verbunden derart, daß sein Zeitintegral mit dem effektiven Zeitintegral des ersten Gradientenfeldes korrespondiert vorherrschend über dem Voxel unmittelbar neben und vor der Phase f während der Erregung;

1) der erste Magnetfeldgradient wird entbunden,und über den Gegenstand wird der zweite Magnetfeldgradient auf seinen vorberechneten Wert verbunden, und das resultierende Spinecho wird aufgezeichnet;

m) die Phasen k, j, I werden wiederholt entsprechend den Voxels des erregten Gegenstandes, um in der Lage zu sein, das Spinecho auch von ersterregten Voxel in der Phase b aufzeichnen zu können;

η) die obigen Schritte a - m werden verschiedene Male wie nötig wiederholt.bis ein ausreichender Informationsbetrag aufgezeichnet ist von der Reihe der erregten Voxels.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Sequenz der Schritte a - η zuerst bewirkt wird an einer Reihe von Voxels und danach sukzessive an anderen Reihen von Voxels.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem 180 -Puls des Gegenstandsvolumen: noch einem dritten Erregungspuls unterworfen wird in Form eines 18O°-Pulses für die Erzeugung zweiter Spinechos Von Gegenstandsvolumen. .
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß auf Basis der zweiten Spinechos über die Voxels die T₃- oder spin-entspannungsaktivierte Darstellungsinformation verarbeitet wird.
17. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß vor den ersten Erregungspulsen die Gegenstandsvolumina einem fluktuierenden Magnetfeldgradienten

ausgesetzt werden, das die Kernmagnetisierung der Gegenstandsvolumina um 180° dreht und daß jede der Schrittfolgen a - m nach einer gewissen Verzögerung zu den 180 -Pulsen bewirkt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Darstellungssequenzen benutzt werden zur Erzeugung der T,- oder Spin-gitter-entspannungsaktivierten Darstellungen der Voxels.
19. Verfahren nach jedem der Ansprüche 13, 14, oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß nachfolgend zu den ersten Erregungspulsen nach einer gewissen Verzögerung die Phasen a - η und die resultierenden Spinechos wiederholt werden.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgezeichneten Spinechos benutzt werden zur Erzeugung der T,- oder spin-^itter-entspannungskativierten Darstellungen der Voxels.
21. Verfahren nach jedem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, zweite und dritte Magnetfeldgra-

dient orthogonal relativ zueinander gestellt sind.
22. Verfahren nach jedem der Ansprüche 1 bis 21/ dadurch gekennzeichnet, daß die Gradientenfelder in einer Weise verbunden sind, daß die ersten 9O°-Erregungspulse und die resultierenden Spinechos zeitweise symmetrisch relativ zu den 18O°-Pulsen dazwischen sind.
23. Verfahren nach jedem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß möglichst das zweite und die meisten der Spinechos symmetrisch mit den vorhergehenden Spinechos getimet sind relativ zu den 180°-Pulsen dazwischen.
24. Verfahren nach jedem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasen der sukzessiven 18O°-Pulse .derart selektiert sind, daß die Inhomogenitäten des erregten fluktuierenden Magnetfeldes so gut wie möglich kompensiert werden.
25. Verfahren nach jedem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte NMR-Information in eine Darstel-

lung kombiniert wird, die ein abgewogenes Ergebnis der Kerndichte und der Entspannungswertverteilungen ist.-
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch

gekennzeichnet, daß jeder zu untersuchende Parameter ein vorgegebener Grenzwert ist und nur die . Gegenstandsvolumina dargestellt oder in anderer Weise von der resultie-

die
renden Darstellung angezeigt werden,^innerhalb

dieser Grenzwerte bleiben.