DE3415349A1

DE3415349A1 - Verfahren zur erzeugung eines kernmagnetischen resonanzspektrums und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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Publication number: DE3415349A1
Application number: DE19843415349
Authority: DE
Inventors: Laurance D. Vancouver B.C. Hall; Subramaniam Fremont Calif. Sukumar
Original assignee: University of British Columbia
Current assignee: University of British Columbia
Priority date: 1983-04-25
Filing date: 1984-04-25
Publication date: 1985-01-24
Also published as: KR870001227B1; GB2139765B; SE8402213D0; GB8410588D0; KR850000680A; CA1205134A; IL71626A0; FR2544863A1; SE8402213L; JPS6046448A; US4520316A; GB2139765A; IT8448090A0; IT1213278B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung eines kernmagnetischen Resonanzspektrums nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die mit kernmagnetischer Resonanz arbeitende Tomographie, die insbesondere die Projektions/Rekonstruktions-Abbildungstechnik verwendet, ist im Stand der Technik bekannt.Bei einer derartigen Technik werden eine Reihe von freien Induktionsabfällen (FID = free induction decays) gewöhnlicherweise mit einer geeigneten Hochfrequenz-Impulsfrequenz verwendet, während ein magnetischer Feldgradient in einer Anzahl von Winkelschritten in der Abbildungsebene gedreht wird, wobei die Abbildungsebene durch bekannte Mittel errichtet wird und jede Winkelposition einer vorgegebenen FID entspricht. Die sich ergebenden FID¹swerden sodann einer Fourier-Transformation unterzogen, um zu einer Reihe von Projektionen zu führen, die zur Rekonstruktion des Bildes verwendet werden. Eine Schwierigkeit bei dem vorstehend erwähnten Verfahren liegt darin, daß der Feldgradient notwendigerweise eine Verbreiterung spezieller chemischer Verschiebungen in dem Bild der Schnittprobe hervorruft, so daß in einem typischen Bild einer Schnittprobe,insbesondere bei biologischen Schnittproben, wie beispielsweise dem menschlichen Körper, die verschiedenen chemischen Verschiebungen nicht aufgelöst werden, da die Trennungen zwischen den Resonanzen geringer als die Verbreiterung sind, die durch den Gradienten in jeder Projektion erzeugt wird. Durch Bendel et al in J. Magn. Reson., 38 343 (1980) und durch Lauterbur et al in J. Amer. Chem. Soc, 97, 6866 (1975) sind Verfahren vorgeschlagen worden, die eine selektive

Anregung oder eine Signal-Subtraktionstechnik betreffen, welche bei komplexen Systemen speziell nicht anwendbar sind und eine vorhergehende Kenntnis der Art des Spektrums erfordern, das durch die Probe erzeugt wird. Ferner ist ein "sensitives Punkt"-Verfahren zur Erzielung von Spektren einzelner Punkte bekannt, aber dieses Verfahren betrifft die getrennte Sammlung von Daten von einer großen Anzahl von Punkten und bildet somit ein relativ zeitaufwendiges Verfahren. Andere Verfahren sind im Zusammenhang mit der Abbildung durch kernmagnetische Resonanz bekannt, welche die Betonung der Tp-^i-^f:ferenzen (Spin/Spin-Relaxation) und der T₁-Differenzen (Spin/Gitter-Relaxation) betreffen. Diese Verfahren erzeugen jedoch nicht aktuelle Spektren von irgendwelchen vorgegebenen Punkten oder von einem Bereich in dem Bild der Schnittprobe.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das relativ leicht an bestehende und mit kernmagnetischer Resonanz (NMR = nuclear magnetic resonance) arbeitende tomographische Abtastgeräte angepaßt werden kann und das in der Lage ist, Spektren von irgendeinem vorgegebenen Punkt in dem Bild der Schnittprobe zu erzeugen bzw. die Intensitätsverteilung einer ausgewählten Resonanz innerhalb eines Bildbereiches der Schnittprobe oder ein gesamtes kernmagnetisches Resonanzspektrum des vorgegebenen Bereichs darzustellen. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Verfahrensansprüche. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung gestattet im weitesten Sinne dem Benutzer ein kernmagnetisches Resonanzspektrum von wenigstens einem Teil einer Schnittprobe zu erhalten. Das Verfahren umfaßt die Erzeugung von η Projektionen der Schnittprobe, wobei η größer als 1 ist,in einer bekannten Weise. Jede der Projektionen wird sodann um 4f für den Punkt verschoben, wobei Af die Frequenzverschiebung des von dem Punkt entstehenden Signales gegenüber der tatsächlichen chemischen Verschiebung ist.Ifei einer Ausführungsform der Erfindung ist η sehr viel größer als und die verschobenen Projektionen werden einfach addiert. Bei einer anderen Ausführungsform werden die Intensitäten von zueinander ausgerichteten Positionen an mehreren Stellen entlang einer ersten Gruppe von verschobenen Projektionen sodann verglichen und die Intensitäten werden gemittelt, wenn die Differenzen innerhalb eines vorgewählten Schwellwertes liegen. Die geringeren Intensitäten werden genommen, wenn die Differenzen größer als der Schwellwert sind. Hierdurch wird ein resultierendes Punktspektrum für den Punkt erzeugt.

Vorzugsweise ist die Anzahl der verschobenen Projektionen in der ersten Gruppe geringer als n. Ferner umfaßt in einem solchen Fall das Verfahren zusätzlich einen Vergleich der Intensitäten von zueinander ausgerichteten Positbnen an mehreren Stellen entlang eines resultierenden Punktspektrums und einer Projektion außerhalb der ersten Gruppe sowie die Mittelwertbildung der Intensitäten der entsprechenden Punkte, wenn die Differenzen innerhalb eines vorgewählten Schwellwertes liegen. Wenn die Differenzen größer als der Schwellwert sind, so werden die geringeren Intensitäten genommen. In

dieser Weise kann ein erstes iteriertes Punktspektrum für den Punkt erzeugt werden.

Bei einer weiteren AusfUhrungsform des Verfahrens ist η größer als 3 und die Intensitäten von zueinander ausgerichteten Positionen an mehreren Stellen entlang verschobener Projektionen werden innerhalb mehrerer ausgewählter(ruppen von verschobenen Projektionen miteinander verglichen, wobei der "Vergleich" in der zuvor beschriebenen Weise erfolgt, um mehrere resultierende Punktspektren für den Punkt zu erzeugen. Zusätzlich werden Intensitäten von zueinander ausgerichteten Positionen an mehreren Stellen entlang resultierender Spektren einer ersten Gruppe von wenigstens zwei derselben miteinander in der zuvor beschriebenen Weise verglichen, um ein erstes iteriertes Punktspektrum für den Punkt zu erzeugen.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist η größer als Dieses Ausführungsbeispiel umfaßt zusätzlich den wiederholten Vergleich von Intensitäten von zueinander ausgerichteten Positionen an mehreren Stellen entlang eines i-fach iterierten Spektrums und eines zuvor nicht verglichenen resultierenden Punktspektrums, wobei der "Vergleich" in der zuvor beschriebenen Weise ausgeführt wird, um ein i + 1-fach iteriertes Punktspektrum zu erzeugen. Der vorangegangene Schritt wird sodann mehrfach wiederholt, wobei in jedem Fall das iterierte Spektrum der vorangegangenen Iteration als das i-fach iterierte Spektrum benutzt wird. Somit wird beispielsweise ein zweites iteriertes Punktspektrum in der vorstehend beschriebenen Weise verglichen, um ein drittes iteriertes Spektrum für den Punkt zu erzeugen. Das dritte iterierte Spektrum kann sodann weiter verglichen werden,

um ein viertes iteriertes Punktspektrum usw. zu erzeugen.

Üblicherweise "beträgt die Anzahl der verschobenen Projektionen in der ersten Gruppe k«., wobei jede verschobene Projektion von benachbarten verschobenen Projektionen einen Abstand von 360°/k, aufweist. Allgemeiner beträgt die Anzahl äsr verschobenen Projektionen in jeder Gruppe k., wobei jede verschobene Projektion von benachbarten verschobenen Projektionen einen Abstand von 360°/k. aufweist. Vorzugsweise ist kj = 4.

Wenigstens einige der iterierten Spektren werden gewöhnlicherweise dargestellt, beispielsweise entweder auf einer Kathodenstrahlröhre oder durch einen Plotter.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird jeder der Schritte für mehrere entsprechende Punkte in einem Bereich wiederholt, um ein iteriertes Punktspektrum für diesen Bereich zu erzeugen. Die Intensitätsverteilung einer ausgewählten Resonanz innerhalb dieses Bereiches wird sodann berechnet und dargestellt. Alternativ kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens jeder der Schritte für mehrere entsprechende Punkte in einem Bereich wiederholt werden, um iterierte Punktspektren für diesen Bereich zu erzeugen, worauf eine Addition der Punktspektren für den Bereich erfolgt, um ein Spektrum des Bereiches zu erzeugen, das sodann dargestellt wird.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich ferner mit einer Vorrichtung zur Erzielung eines kernmagnetischen Resonanzspektrums von wenigstens einem Teil eines Schnittbildes. Die Vorrichtung umfaßt ein kernmagnetisches Resonanz-Tomo-

graphie-Abtastgerät bekannter Bauart, welches grundsätzlich die erforderlichen Magnetfeldspulen, HF-Sende- und Empfangsspulen und die zugeordnete Hardware aufweist. Die Vorrichtung umfaßt ferner eine Darstellungseinheit und einen geeignet programmierten Digitalrechner, der zwischen dem Abtastgerät und der Darstellungseinheit angeordnet ist und das Abtastgerät steuert sowie das beschriebene Verfahren ausführt.

Anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnung sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Reihe von NMR-Projektionen dreier Benzol enthaltender Röhren, deren Bild unterhalb der Projektionen dargestellt ist;

Fig. 2 einen Schnitt in der x-y-Ebene einer Testprobe mit sieben Kapillarröhren, wobei jede unterschiedliche Mischungen aufweist und die in der dargestellten Weise angeordnet sind;

Fig. 3 unten ein NMR-Spektrum mit hoher Auflösung der

Schnittprobe gemäß Fig. 2, die mit herkömmlichen Mitteln erhalten wird, während die darüber dargestellten Kurvenzüge 1 bis 7 sowie 1a, 3a und 6a Punktspektren darstellen, die mit dem erfindungs-, gemäßen Verfahren erhalten werden;

Fig. 4 den Abstand von Linienspektren entlang der Schnittprobe gemäß Fig. 5; und

Fig. 5 im unteren Bereich ein NMR-Spektrum mit hoher Auflösung der Testprobe gemäß den Fig. 4 und 1, wie sie durch herkömmliche Mittel erhalten wird, während die Darstellungen a bis d Linienspektren entlang der y-Achse gemäß Fig. 4 repräsentieren.

Das vorliegende Verfahren macht von der Tatsache Gebrauch, daß beim Vorliegen eines linearen Feldgradienten G_v ,_ {Q) die FrequenzverSchiebung 4f eines in irgendeinem Punkt P

in der Bildebene entstehenden Signales, wobei angenommen wird, daß eine Bildebene bereits mit bekannten Mitteln gebildet wurde, von seiner wahren chemischen Verschiebung durch folgenden Ausdruck gegeben ist:

£x cos 0 + y sin

Hierin entspricht Y dem gyromagne ti sehen Verhältnis und G (Θ) ist die Resultierende zweier linearer F_eldgradienten, die entlang der x- und y-Achse angelegt werden, wobei θ die Gradientenrichtung in bezug auf die x-Achse darstellt. Somit sind, wenn mehrere Projektionen für einen vorgegebenen Punkt in der Bildebene der Probe erhalten werden, die Signale aller Substanzen in diesem Punkt zueinander entlang ihrer entsprechenden chemischen Verschiebefrequenzen in bezug aufeinander ausgerichtet, indem jede Projektion um Δf verschoben ist. In einem einfachen Fall und vorausgesetzt, daß eine genügend große Anzahl von verschobenen Projektionen für den Punkt verfügbar sind, können die verschobenen Projektionen einfach auf summiert werden, um das entsprechende NMR-Spektrum für den Punkt bzw. das "Punktspektrum^w zu erzeugen, wobei Resonanzen von außerhalb des Punktes im allgemeinen entlang der Grundlinie verteilt sind.

Gemäß Fig. 1 ist für die Projektionen von drei Benzol enthaltenden Röhren erkennbar, wie eine chemische Verschiebung für eine vorgegebene Substanz in einem Punkt um Af in den verschiedenen Projektionen verschoben wird. Das vorliegende Verfahren benutzt grundsätzlich die Tatsache, daß, wenn die Projektionen für eine bestimmte Röhre oder einen Punkt um 4f verschoben werden, Signale von dieser Röhre zueinander ausgerichtet werden, während die verbleibenden Signale beliebig variieren. Signale außerhalb des interessierenden Punktes können jedoch Fehler erzeugen, wenn solche Signale besonders intensiv sind und die Projektionen einfach aufsummiert werden. Solche Fehler können auf ein Minimum reduziert werden, indem die Projektionen in einer weiter unten zu beschreibenden Weise "verglichen" werden, und durch die Verwendung eines ebenfalls noch zu beschrdbenden iterativen Verfahrens.

Beim "Vergleich" verschiedener Projektionen einer ersten Gruppe derselben werden die Intensitäten von zueinander ausgerichteten Positionen, d.h. die chemischen Verschiebungen, an den Projektionen der Gruppen mit mehreren Positionen entlang der Projektionen verglichen. Der Mittelwert der Intensität der entsprechenden Positionen wird genommen, wenn die Differenzen hinsichtlich der Intensitäten innerhalb eines vorgewählten Schwellwertes liegen, wobei dteser Schwellwert durch den Benutzer in irgendeinem speziellen Anwendungsfall definiert werden kann und auch den Wert Null mit umschließen kann. Die geringeren Intensitäten werden genommen, wenn die Differenzen größer als der Schwellwert sind. In solcher Weise kann ein resultierendes iteriertes Punktspektrum für den Punkt erzeugt werden. Es ist jedoch gewöhnlich erforderlich, eine weitere Iteration

auszuführen, um Fehler auf ein Minimum zu beschränken. Vorzugsweise geschieht dies dadurch, daß zunächst mehrere resultierende Punktspektren für den Punkt erhalten werden, wobei irgendein spezielles resultierendes Punktspektrum mit Pm bezeichnet sei, indem die Intensitäten von zueinander ausgerichteten Positionen an mehreren Stellen entlang von vier um 90° voneinander verschobenen Projektionen innerhalb mehrerer ausgewählter Gruppen von vier verschobenen Projektionen in der zuvor beschriebenen Weise miteinander verglichen werden. Zueinander ausgerichtete Positionen einer ersten Gruppe von wenigstens zwei resultierenden Punktspektren für den Punkt werden sodann in einer analogen Weise wie bei den Projektionen miteinander verglichen, um ein zweites iteriertes Punktspektrum für den Punkt zu erzeugen. Zweifach und höher iterierte Punktspektren für den Punkt können erhalten werden, indem zueinander ausgerichtete Positionen des ersten oder allgemein des i-fach iterierten Spektrums mit einem zuvor nicht verglichenen resultierenden Spektrum verglichen werden, um das zweite iterierte Punktspektrum für den Punkt oder allgemein ein i + 1-fach iteriertes Spektrum für den Punkt zu erhalten. Die anfängliche Benutzung von vier Projektionen, die einen gleichmäßigen Abstand von 90° gegenseitig aufweisen, unterstützt die Signaldiskriminierung in bezug auf Fehler.

Bezüglich der zuvor erläuterten Vergleichsmethode sei in Erinnerung gerufen, daß verschiedene gewichtete Mittelwertbildungen verwendet werden können, wobei der Einfluß auf das Endresultat im Hinblick auf Experimentalfehler gering ist. Wenn entsprechende Positionen eines i-fach iterierten Punkt spektrums mit einem zuvor nicht verglichenen ersten

iterierten Punktspektrum verglichen werden, ist es somit möglich, einfach zu dem i-fach iterierten Spektrum den Mittelwert der Intensitäten hinzuzuaddieren, wenn die Differenz innerhalb eines Schwellwertes liegt. Um bei solch einem Verfahren einen Maßstabsfaktor aufrechtzuerhalten, sollten die resultierenden Intensitäten durch zwei dividiert werden, wie dies bei den geringeren Intensitäten von entsprechenden Positionen der Fall ist, wenn die Differenzen derselben größer als der Schwellwert sind.

Das Verfahren, welches bei dem im Zusammenhang mit den Fig. 2 bis 5 verwendeten Beispiel benutzt wurde, wird nachstehend beschrieben. Das Verfahren wurde auf einem programmierten Digitalrechner ausgeführt. Klammern wurden benutzt, um die Intensitäten der Spektren anzugeben.

I Erster Iterationsschritt

(i) Definiere den Gesamtbereich oder die Bildgröße;

Cii) definiere den interessierenden Bereich bezüglich χ und y sowie der Länge und Breite;

(iii) berechne A£ für einen Punkt;

(iy) verschiebe jede Projektion um 4f und speichere Ergebnis im Kernspeicher ab;

vergleiche die Intensitäten von zueinander ausgerichteten Positionen an einem Ort entlang einer Gruppe von vier verschobenen Projektionen, wobei jede von einer benachbarten Projektion um 90° verschoben ist,durch Berechnung des geringsten der vier Werte;

Cvi) Ca) addiere das Resultat von Cv) zu einem resultierenden ersten iterierten Punktspektrum für den Punkt;

Cb) wenn der geringste Wert außerhalb einer Grundlinie liegt, wird der Schwellwert auf O gesetzt;

Cvii) wiederhole Cv) Ms Cvi), bis alle gesuchten Orte entlang der Projektionen iteriert sind, speichere die Ergebnisse von tv) für alle geforderten Stellen als ein resultierendes Spektrum Pm;

(,viii) wiederhole (.iii) bis Cvii) solange, bis alle Projektionen iteriert sind;

(ix) wiederhole (iii) bis (viii) solange, bis alle Punkte in dem interessierenden Bereich iteriert sind.

II Zusätzliche Iterationen

(i) Intensitäten von zueinander ausgerichteten Positionen an einem Ort entlang des i-fach iterierten Spektrums für den Punkt S* und in einem zuvor nicht verglichenen Pm werden miteinander verglichen und die Differenz in den Intensitäten derselben berechnet, namentlich die Intensitätsdifferenzen an dieser Position /CSi)-CPm)/ = (Γ; wenn die geringste Intensität an Si oder Pm an dieser Stelle geringer als ein Basislinien-Schwellwert ist, der auf 0 gesetzt ist;

CiI) wenn eT in Ci) größer als ein Schwellwert ist, wird der niedrigere Wert von (Si) und (Pm) an dieser Stelle genommen und zu einem i + 1-fach iterierten Spektrum für diesen Punkt addiert und die Intensität durch zwei dividiert, um einen korrekten Maßstabsfaktor zu erhaltenj

(iii) wenn <f innerhalb des Schwellwertes liegt, wird der Mittelwert von (Si) und (Em) zu dem i + 1-fach iterierten Spektrum für den Punkt addiert und durch zwei wegen des korrekten Maßstabsfaktor dividiert;

(iv) wiederhole (i) bis (iii) für den nächsten Ort entlang Si, bis alle gesuchten Orte iteriert sind;

(v) wiederhole (i) bis (iv), bis alle Pm iteriert sind;

(vi) wiederhole (i) bis (v), bis alle Punkte in dem interessierenden Bereich iteriert sind;

(vii) wiederhole (i) bis (vii), bis alle Iterationen vervollständigt sind.

Die Anzahl der durch das vorstehend beschriebene Verfahren verwirklichten Iterationen kann automatisch durch das Programm begrenzt werden oder der Anwender kann das sich ergebende Punktspektrum bei jeder Stufe der Iteration betrachten und das Programm anhalten, wenn im wesentlichen keine Änderung des sich ergebenden Spektrums mehr erfolgt. Alternativ sollte es dem Programm möglich sein, automatisch die Iteration abzubrechen, wenn im wesentlichen keine Änderung des sich ergebenden Punktspektrums mehr erfolgt. Es sei natürlich vermerkt, daß, obgleich in dem Schritt (v)

der ersten Iteration der geringste Wert genommen wurde, dieser Schritt analog dem Schritt (i) der zusätzlichen Iterationen ist, bei denen der Schweltoert mit Null definiert -wurde.

Gemäß Fig. 2 wurde die Testprobe durch sieben Kapillarröhren mit 0,8 mm Innendurchmesser und 1,1 mm Außendurchmesser abgetastet, welche folgenden Inhalt aufwiesen:

Teströhren-Nr. Inhalt Bezeichnung in Fig.

1	1,1,2-Trichloräthan	1, T
2	Wasser	2
3	Äthylacetat	3, 3, 3
4	Aceton	4
VJl	Aceton	5
VJl	Dimethylsulfoxid	5
6	p-Dioxan	6
6	Verunreinigungen	5, 6
7	Dimethylsulfoxid	7

Signale mit freiem lnduktionsabfall für 72 verschiedene Projektionen wurden für die Schnittprobe während einer Gesamtzeit von 73 Minuten gesammelt. Das Experiment wurde auf einem selbstgebauten 270 MHz-Spektrometer ausgeführt, das auf einer Spule mit engem Durchmesser (6,2 T) von Oxford Instruments basiert, sowie mit einem Nicolet 1180/293 B Impulsprogrammierer. Andere Versuchsparameter umfaßten:

Spektralbreite = + 500 Hz; Blockgröße (d.h. Anzahl der iterierten Orte entlang von zueinander ausgerichteten

Projektionen bzw. Spektren) = 512 Orte; Anzahl der Daten-Sammlungen = 4; Pulsbreite = 4 us; Datensamraelzeit = 257 ms; Entspannungsverzögerung zwischen den Impulsen = 15 Sekunden; Feldgradient =0,1 G/cm. Sowohl die Gradientensteuerung als auch die Datenverarbeitung wurden mit Software in Assemblersprache bewerkstelligt. Der Grund in dem Schwellwert war auf Null eingestellt, während der Schwellwert cT für II(i) auf 6,25 % des iterierten Spektrums eingestellt war. Die Fourier-Transformation der 72 Projektionswinkel erforderte weitere zwei Minuten. Die Berechnung der Signalverläufe 1 bis 7 in Fig. 3, welche erste iterierte Punktspektren an Punkten 0,2 mm χ 0,2 mm im Zentrum der entsprechenden Röhren darstellen, brauchte ungefähr 7 Sekunden insgesamt. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, zeigen die Signale der Röhren 1, 3 und 6 eine schwache Ausprägung, während die Signale der Röhren 2, 4, 5 und 7 akzeptabel sind. Wie durch die Signalverläufe auf der rechten Seite davon dargestellt, werden diese Fehler vollständig durch einen zweiten iterativen Schritt unter Verwendung der zuvor beschriebenen Methode eliminiert. Wie aus Fig. 3 entnehmbar, wird eine gute chemische Verschiebung und räumliche Auflösung durch das vorstehend beschriebene Verfahren erzielt. Beispielsweise sei

(methylene proton!

auf die Auflösung des Methanprotons/lxr Methylacetat gegenüber Wasser in Fig. 3 verwiesen CSignalverläufe 3 und 2).

Es sei natürlich aus dem Vorangehenden unterstellt, daß, wenn einmal Punktspektren für mehrere entsprechende Punkte in einem Bereich erhalten worden sind, es eine natürliche Angelegenheit darstellt, einen Computer zu benutzen, um die Intensitätsverteilung einer ausgewählten Resonanz in diesem Bereich zu berechnen.

Von den Pig. 4 und 5 zeigt Fig. 5 insbesondere Konturaufzeichnungen a "bis d, die aus Daten errechnet v/erden, die in dem vorangegangenen Experiment erhalten wurden,und die Linienspektren entlang der y-Achse und von jeweils ungefähr 0,4 mm Dicke um die x-Achse darstellen. Jedes der Spektren wurde in Intervallen aufgenommen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die Konturdarstellungen a bis d entsprechen sodann einem NMR-Spektrum, welches vier Dimensionen zeigt, nämlich die Raumkoordinaten χ und y, die chemischen Verschiebungen und die Intensitäten.

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Claims

„ Dr. Rinhs, Dr, Herders

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Sonrie",bs:T's>· Sin- sa 1Ö0

D 6200 Wi«sbe-.ä--n 1
Tetefon 03121 /Si-X! 34'

24. April 1984 GzH/Ra.

University of British Columbia, Vancouver, B.C. / Kanada

Verfahren zur Erzeugung eines kernmagnetischen Resonanzspektrums und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Patentansprüche

Verfahren zur Erzeugung eines kernmagnetischen Resonanzspektrums für wenigstens einen Teil einer Schnittprobe, gekennzeichnet durch:

a) Erzeugung von η Projektionen der Schnittprobe, wobei

b) Verschiebung der Projektionen um Af für einen Punkt in der Schnittprobe; und

c) Aufsummierung der verschobenen Pro Sektionen ,um ein Punktspektrum für den Punkt zu erzeugen.

2. Verfahren zur Erzeugung eines kernmagnetischen Resonanzspektrums für wenigstens einen Teil einer Schnittprobe, gekennzeichnet durch:

a) Erzeugung von η Projektionen der Schnittprobe, wobei

b) Verschiebung der Projektionen um Af für einen Punkt in der Schnittprobe; und

c) Vergleich der Intensitäten von zueinander ausgerichteten Positionen an mehreren Stellen entlang einer ersten Gruppe von verschobenen Projektionen und Mittelwertbildung der Intensitäten derselben, wenn die Differenzen innerhalb eines ausgewählten Schwellwertes liegen und Übernahme der geringeren Intensitäten, wenn die Differenzen größer als der Schwellwert sind, um ein resultierendes Punktspektrum für den Punkt zu erzeugen.

3# Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der verschobenen Projektionen in der ersten Gruppe geringer als η ist, daß die Intensitäten von zueinander ausgerichteten Positionen an mehreren Stellen entlang eines resultierenden Punktspektrums und eine Projektion außerhalb der ersten Gruppe verglichen werden, der Mittelwert der Intensitäten gebildet wird, wenn die Differenzen innerhalb eines ausgewählten Schwellwertes liegen und die geringeren Intensitäten übernommen werden, wenn die Differenzen größer als der Schwellwert sind, um ein erstes interiertes Punktspektrum für den Punkt zu erzeugen.

4. Verfahren zur Erzeugung eines kernmagnetischen Resonanzspektrums für wenigstens einen Teil einer Schnittprobe, gekennzeichnet durch:

a) Erzeugung von η Projektionen der Schnittprobe, wobei n=^ 3;

b) Verschiebung der Projektionen um ^f für einen Punkt in der Schnittprobe;

c) Vergleich der Intensitäten von zueinander ausgerichteten Positionen an mehreren Stellen entlang verschobener Projektionen innerhalb jeder von mehreren ausgewählten Gruppen von verschobenen Projektionen, Mittelwertbildung der Intensitäten derselben, wenn die Differenzen in den Intensitäten entsprechender Positionen innerhalb eines ausgewählten Schwellwertes liegen und Übernahme der geringeren Intensitäten, wenn die Differenzen größer als der Schwellwert sind, um mehrere resultierende Spektren für den Punkt zu erzeugen; und

d) Vergleich der Intensitäten von zueinander ausgerichteten Positionen an mehreren Stellen entlang resultierender Spektren einer ersten Gruppe von wenigstens zwei derselben, Mittelwertbildung der Intensitäten derselben, wenn die Differenz der Intensitäten von entsprechenden Positionen innerhalb eines ausgewählten Schwellwertes liegen und Übernahme der geringeren Intensitäten, wenn die Differenzen größer als der Schwellwert sind, um ein erstes i.teriertes Spektrum für den Punkt zu bilden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch η 2b. 7 und ferner gekennzeichnet durch:

e) wiederholtes Vergleichen von Intensitäten zueinander ausgerichteter .Positionen an mehreren Stellen entlang eines i-fach iterierten Spektrums und eines zuvor nicht verglichenen resultierenden Punktspektrums, Mittelwertbildung der Intensitäten entsprechender Positionen, wenn die Differenzen geringer als ein Schwellwert sind und Übernahme der geringeren Intensitäten, wenn die Differenzen größer als der Schwellwert sind, um ein i + 1-fach iteriertes Spektrum für den Punkt zu erzeugen; und

f) mehrfache Wiederholung des vorangegangenen Schrittes, wobei in jedem Fall das iterierte Spektrum von der vorangegangenen Iteration als iteriertes Spektrum benutzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der verschobenen Projektionen in der ersten Gruppe k.. beträgt und jede verschobene Projektion von benachbarten verschobenen Projektionen einen Abstand von Zk₁ aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der verschobenen Projektionen in der ersten Gruppe k^ beträgt und jede verschobene Projektion von benachbarten verschobenen Projektionen einen Abstand von aufweist.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,daß die Anzahl der verschobenen Projektionen in jeder Gruppe kj beträgt und jede verschobene Projektion von benachbarten verschobenen Projektionen einen Abstand von 360° aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der verschobenen Projektionen in jeder Gruppe k^ beträgt und jede verschobene Projektion von benachbarten verschobenen Projektionen einen Abstand von 360°/k^ aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß k_± = 4 ist.

11. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die zusätzliche Darstellung von wenigstens einigen iterierten Spektren.

12. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die zusätzliche Darstellung von wenigstens einigen iterierten Spektren.

13. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die zusätzliche Darstellung von wenigstens einigen iterierten Spektren.

14. Verfahren nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die zusätzliche Darstellung von wenigstens einigen iterierten Spektren.

15. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die zu-. sätzliche Darstellung von wenigstens einigen iterierten Spektren.

16. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die zusätzliche Darstellung von wenigstens einigen iterierten Spektren.

17. Verfahren nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch:

a) eine Wiederholung von jedem der Schritte für mehrere entsprechende Punkte in einem Bereich, um iterierte Spektren für diesen Bereich zu erzeugen;

b) Berechnung der Intensitätsverteilung einer ausgewählten Resonanz in diesem Bereich; und

c) Darstellung der Intensitätsverteilung der ausgewählten Resonanz in diesem Bereich.

18. Verfahren nach Anspruch 3_t ferner gekennzeichnet durch:

a) eine Wiederholung von jedem der Schritte für mehrere entsprechende Punkte in einem Bereich, um iterierte Spektren für diesen Bereich zu erzeugen;

b) Berechnung der Intensitätsverteilung einer ausgewählten Resonanz in diesem Bereich; und

c) Darstellung der Intensitätsverteilung der ausgewählten Resonanz in diesem Bereich.

19. Verfahren nach Anspruch 4, ferner gekennzeichnet durch:

a) eine Wiederholung von jedem der Schritte für meliere entsprechende Punkte in einem Bereich, um iterierte Spektren für diesen Bereich zu erzeugen;

t>) Berechnung der Intensitätsverteilung erier ausgewählten Resonanz in diesem Bereich; und

c) Darstellung der Intensitätsverteilung der ausgewählten Resonanz in diesem Bereich.

20. Verfahren nach Anspruch 5, ferner gekennzeichnet durch:

a) eine Wiederholung von jedem der Schritte für mehrere entsprechende Punkte in einem Bereich, um iterierte Spektren für diesen Bereich zu erzeugen;

b) Berechnung der intensitätsverteilung einer ausgewählten Resonanz in diesem Bereich; und

c) Darstellung der Intensitätsverteilung der ausgewählten Resonanz in diesem Bereich.

21. Verfahren nach Anspruch 8, ferner gekennzeichnet durch:

a) eine Wiederholung von jedem der Schritte für mehrere entsprechende Punkte in einem Bereich, um iterierte Spektren für diesen Bereich zu erzeugen;

b) Berechnung der Intensitätsverteilung einer ausgewählten Resonanz in diesem Bereich; und

c) Darstellung der Intensitätsverteilung der ausgewählten Resonanz in diesem Bereich.

22. Verfahren nach Anspruch 10, ferner gekennzeichnet durch:

a) eine Wiederholung von jedem der Schritte für mehrere entsprechende Punkte in einem Bereich, um iterierte Spektren für diesen Bereich zu erzeugen;

b) Berechnung der Intensitätsverteilung einer ausgewählten Resonanz in diesem Bereich; und

c) Darstellung der Intensitätsverteilung der ausgewählten Resonanz in diesem Bereich.

23. Verfahren nach Anspruch 8, ferner gekennzeichnet durch:

a) eine Wiederholung von jedem der Schritte für mehrere entsprechende Punkte in einem Bereich, um iterierte Spektren für diesen Bereich zu erzeugen;

b) Addition der Punktspektren für den Bereich, um ein Spektrum des Bereiches zu erzeugen; und

c) Darstellung des Spektrums des Bereiches.

24. Verfahren nach Anspruch 10, ferner gekennzeichnet durch:

. a) Wiederholung eines jeden der Schritte für mehrere entsprechende Punkte in einem Bereich, um iterierte Spektren für diesen Bereich zu erzeugen;

b) Addition der Punktspektren für den Bereich, um ein Spektrum des Bereiches zu erzeugen; und

c) Darstellung des Spektrums des Bereiches.

25. Vorrichtung zur Erzeugung eines kernmagnetischen Resonanzspektrums von wenigstens einem Teil eines Schnittbildes, gekennzeichnet durch:

a) ein mit kernmagnetischer Resonanz arbeitendes Tomographie-Abtastgerät;

b) eine Dar s tellungs einheit; und

c) einen geeignet programmierten Digitalrechner zwischen dem Abtastgerät und der Dar s tellungs einheit, um das Abtastgerät zu steuern und das Verfahren gemäß Anspruch 16 auszuführen.

26. Vorrichtung zur Erzeugung eines kernmagnetischen Resonanzspektrums von wenigstens einem Teil eines Schnittbildes, gekennzeichnet durch:

a) ein mit kernmagnetischer Resonanz arbeitendes Tomograph! e-Abtastgerät ;

b) eine Darstellungseinheit; und

c) einen geeignet programmierten Digitalrechner zwischen dem Abstastgerät und der Darstellungseinheit, um das Abtastgerät zu steuern und das Verfahren gemäß Anspruch 21 auszuführen.

27. Vorrichtung zur Erzeugung eines kernmagnetischen Resonanzspektrums von wenigstens einem Teil eines Schnittbild.es, gekennzeichnet durch:

a) ein mit kernmagnetischer Resonanz arbeitendes Tomographie-Abtastgerät;

b) eine Darstellungseinheit; und

c) einen geeignet programmierten Digitalrechner zwischen dem Abtastgerät und der Darstellungseinheit, um das Abtastgerät zu steuern und das Verfahren gemäß Anspruch 22 auszuführen.