DE3937052A1 - Einrichtung fuer die untersuchung eines gegenstandes - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ein­ richtung für die Untersuchung eines Gegenstandes, bspw. des menschlichen Körpers, eines Tieres, eines Baumstam­ mes oder eines Nahrungsmittels und für die mögliche, gleichzeitige Kontrolle von Behandlungsvorgängen.

Die magnetische Resonanzdarstellung (MRI) nutzt das kernmagnetische Resonanzphänomen (NMR) für die Bestim­ mung lokaler Verteilungen der Kerndichte und die NMR- Charakteristika aus, die sich auf die Kerne des Gegen­ standes beziehen oder die physikalischen und chemischen Charakteristika, die auf sie einwirken. Diese NMR-Cha­ rakteristika umfassen: Die Längsentspannung (charakte­ risiert durch die Längsentspannungszeit T 1), die Querentspannung (charakterisiert durch die Querentspan­ nungszeit T 2), die Entspannung in einem rotierenden Referenzrahmen (charakterisiert durch die Entspannungs­ zeit T 1 rho), die chemischen Verschiebung (chemical shift), die Kopplungsfaktoren zwischen den Kernen. Die NMR-Charakteristika sind durch die physico-chemische Umgebung eines Kernes beeinflußt: ein polarisierendes magnetisches Feld B _o , die Strömungsgeschwindigkeit, die Diffusion, paramagnetische Materialien, die Viskosität und die Temperatur.

Die Verfahren und Anwendungen der magnetischen Resonanz und der magnetischen Resonanzdarstellung sind in einer Anzahl von Veröffentlichungen untersucht worden.

• Poole CP and Farach HA: Theory of magnetic reso­ nance, John Wiley, New York 1987, Stark DD and Bradley WG: Magnetic resonance imaging, C.V. Mosby Compl., St. Jouis 1988, Gadian DG: Nuclear magne­ tic resonance and its applications to living sy­ stems, Oxford Univ. Press, London 1982, Shqw D: Fourier transform NMR spectroscopy, Elsevier, Amsterdam 1984, Battocletti JH: NMR proton ima­ ging, CRC Crit. Rev. Biomed. Eng. vol. 11, pp. 313-356, 1984, Mansfield P and Morris PG: NMR ima­ ging in biomedicine, Adv. in magnetic resonance, Academic Press, New York 1982, Abragam A: The principles of nuclear magnetism, Clarendon Press, Oxford 1961, Fukushima E and Roeder SBW: Experi­ mental Pulse NMR Addison-Wesley, Readin, Massachusetts 1981, Lasker SE and Milvy P (eds.): Electron spin resonance and nuclear magnetic reso­ nance in biology and medicine and magnetic reso­ nance in biological systems, Annals of New York Academy of Sciences vol. 222, New York Academy of Sciences 1973, Sepponen SE: Discrimination and characterization of biological tissues with magne­ tic resonance imaging; A study of methods for T1, T2, T1rho and chemical shift imaging, Acta poly­ technica Scandinavica EL-56, Helsinki 1986, Fukushima E and Roeder SB: Experimental pulse NMR, Addison-Wesley, London 1981, Anderson WA et al: US Pat 34 75 680, Ernst RR. 35 01 691, Tomlinson BL et al: US Pat 40 34 191, Ernst RR. US Pat 38 73 909, Ernst RR: US Pat 40 70 611, Bertrand RD et. al: US Pat 43 45 207, Young IR: US Pat 45 63 647, Hofer DC et al: US Pat 41 10 681, Savelainen MK: Magnetic resonance imaging at 0.02 T: Design and evaluation of radio frequency coils with wave winding, Acta Polytechnica Scandinavica Ph 158, Helsinki 1988, Sepponen RE: US Pat 47 43 650, Sepponen RE: US Pat 46 54 595, Savelainen MK: US Pat 47 12 068, Sepponen RE: US Pat 45 87 493, Savelainen MK: US Pat 46 44 281 and Kupiainen J: US Pat 46 68 904.

Zusätzlich zu obigen Veröffentlichungen ist die dynami­ sche Kernpolymerisation untersucht worden in folgenden Veröffentlichungen:

• Lepley AR and Closs GL: Chemically induced magne­ tic polarization, Wiley, New York 1973, Potenza J: Measurement and Applications of dynamic nuclear polarization, Adv. Mol. Relaxation Processes vol. 4, Elsevier, Amsterdam 1972, pp. 229-354.

Bei der sogenannten dynamischen Kernpolarisation (DNP) handelt es sich um ein magnetisches Doppelreferenzver­ fahren, das demgemäß zwei separate Spin-Mengen ver­ langt. Derartige Spin-Mengen umfassen bspw. die Spins von Elektronen und Protonen. Bei der Doppelresonanz­ methode wird die Verteilung einer Spin-Menge auf ver­ schiedenen Energieniveaus variiert und die andere Spin- Menge unter Beobachtung gehalten. Wenn bestimmte Bedin­ gungen erfüllt sind, wächst das Resonanzsignal einer beobachteten Skin-Menge an (Overhauser-Phänomen). Das verstärkte Signal kann eine Amplitude haben, die meh­ rere hundert Mal größer ist als ein normal verstärktes Signal. Der Verstärkungsfaktor kann positiv oder nega­ tiv sein. Das verstärkte Signal hat Eigenschaften, die es hochsensitiv in bezug auf die physico-chemischen Charakteristika und Reaktionen der Spin-Umgebung ma­ chen, so daß seine Anwendung für die Prüfung chemischer Eigenschaften des Materials naheliegt.

Die Veröffentlichung von Maciel GE Davis MF: NMR imaging of paramagnetie centers in solids via dynamic nuclear polariza­ tion, J Magn. Reson., vol. 64, pp. 356-360, 1985 erläutert ein Verfahren, das für die Aufzeichnung para­ magnetischer Komponenten durch Kombination der DNP- und MRI-Verfahren geeignet ist. Die Veröffentlichung von ETTINGER KV: US-PS 47 19 425 erläutert seine Anwendun­ gen bei der Aufzeichnung der Inhalte paramagnetischer Komponenten und die Aktivität zerebraler Nervenzellen. Die Veröffentlichungen von Lurie DJ, Bussel DM, Bell LH, Mallard JR: Proton Electron Double Resonance Imaging: A new method for imaging free radicals, Proc. S.M.R.M. Fifth Annual Meeting, 1987, New York, p. 24 and Jurie DJ, Bussel DM, Bell LH, Mallard JR: Proton-Electron Double Magnetic Resonance Imaging of free radical solutions, J. Magn. Reson., vol. 76, 1988, pp. 366-370 erläutern als mögliche Anwendungen die Aufzeichnung freier Radikalgruppen, von Stickstoffradikalen und den Grad der Oxydation.

Nach dem Stand der Technik wird ein Elektronen-Spin-Sy­ stem durch Bestrahlung eines Gegenstandes bei einer Frequenz gesättigt, die mit der Elektronen-Spin-Reso­ nanz oder ESR-Frequenz eines Feldes B _o korrespondiert und durch die Detektion eines NMR-Signals bei einer Frequenz, die mit der Feldstärke B _o korrespondiert. Bspw. beträgt für eine Feldstärke B _o von 0,04 T die korrespondierende ESR-Frequenz 1,12 GHz und die kor­ respondierende NMR-Frequenz 1,7 MHz.

Beim Stand der Technik besteht ein Problem in der Ab­ sorption der NMR-elektromagnetischen Frequenzoscilla­ tion in einem zu untersuchenden Gegenstand. Dies führt zu zwei Nachteilen: Die bei ESR-Frequenz auftretende Sättigung findet nur in den Teilen eines Gegenstandes statt, die sich nahe dem Sender befinden (bspw. beträgt die Eindringtiefe von 1,12 GHz im Muskelgewebe weniger als 3 cm). Weil die Breite in einer ESR-Linie relativ groß ist, verlangt die Sättigung eine relativ hohe En­ ergie, die, wenn sie im Gegenstand absorbiert wird, eine Gefährdung des Gegenstandes verursacht (Aufhei­ zung).

Die Wechselwirkung elektromagnetischer Strahlung und biologischem Gewebe ist in folgenden Veröffentlichungen erläutert:

• Röschmann P: Radiofrequency penetration and ab­ sorption in the human body: Limitations to high field whole body nuclear magnetic resonance imag­ ing Med Phys. 14/6) pp. 922-931, 1987, Tenforde TS and Budinger TP: Biological effects and physical safety aspects of NMR imaging and in vivo spectroscopy, in Thomas SR and Dixon RL (eds) NMR in medicine: The instrumentation and clinical applications, Medical Physics Monograph No. 14, American Institute of Physics, New York 1986.

Vorbekannt sind Katheder, und zwar durch die US-PS 40 74 080, die ganz oder teilweise aus Material gefer­ tigt sind, das in einer normalen magnetischen Resonanz­ darstellung sichtbar ist. Das ausgesandte NMR-Signal ist jedoch relativ schwach und verlangt eine lange Dar­ stellungszeit.

Bekannt sind auch Verfahren, die für die sogenannte Hochgeschwindigkeitsmagnet-Resonanzdarstellung geeignet sind, welche in folgenden Veröffentlichungen darge­ stellt ist:

• Rzedzian RR et al: Lancet, December 3, p. 1281, 1983, Haase A et al: J. Magn. Reson., vol. 67, p. 258, 1986, Pykett IL et al: Magn. Reson. in Med., vol. 5, p. 563, 1987.

Bekannt ist auch die Verwendung von Moduln, die relativ zur Anatomie eines Patienten fixiert sind, um Lagekoor­ dinaten zu erzeugen. Teile von diesen Moduln sind mit Material ausgestattet, das zur Erzeugung von Referenz­ punkten in der Darstellung detektierbar ist. Solche vorbekannten Materialien sind im Leksell-Stereotakti­ schen Instrument vorhanden, das von der Elektra Instru­ ment AB Stockholm/Schweden stammt und im Orfit Raycast- Thermplastik, das bspw. in der sog. Actino-Therapie für die Positionierung eines Patienten benutzt wird, letz­ teres hergestellt durch Luxilon Industries & Co., Antwerpen/Belgien. Die Anwendung stereotaktischer Ver­ fahren ist beschrieben in folgenden Veröffentlichungen:

• Stereotaxis and nuclear magnetic resonance, J Neu­ rology, Neurosurgery and Psychiatry, vol. 48, pp. 14-18, 1985, Lehmann and Hill: Computed-tomography - directed stereotaxis for movement disorder with postoperative magnetic resonance imaging confirma­ tion, Appl. Neurophysiol., vol. 51, pp. 21-28, 1988. Kelly et al: Evolution of contemporary in­ strumentation for computer assisted stereotactic surgery Surg. Neurol., vol. 30, pp. 204-215, 1988. Kaneko et al: Treatment of brain tumors with iridium-192 seeds. Acta Oncologica, vol. 27, Fasc 3, 269-274, 1988.

In der Praxis muß die Lokalisierung eines chirurgischen Instrumentes, einer Biopsynadel oder einer Actino-The­ rapie charge relativ zu verschiedenen Gewebeabschnitten so akurat und präzise wie möglich bewirkt werden. Nach­ folgend wird die Lokalisierung eines Instrumentes zu jedem Moment als sog. Operationslokalisierung bezeich­ net. In der Darstellung verlangt dies einen guten Kon­ trast und ein Signal-Rauschverhältnis zwischen dem In­ strument oder eines Teiles davon und des Gewebes der Operationslokalisierung.

Die daraus resultierenden Zielsetzungen werden mit ei­ nem Operationsinstrument gemäß Anspruch 1 und den Un­ teransprüchen erreicht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zeichneri­ schen Darstellung von Ausführungsbeispielen im einzel­ nen näher erläutert. Es zeigt schematisch

Fig. 1 ein Biopsy-Gerät;

Fig. 2 (A, B) eine detailliertere Darstellung der Ausbil­ dung eines Biopsy-Röhrchens;

Fig. 3 (A, B, C) die Methoden zur Unterwerfung einer Opera­ tionsfläche unter die Wirkung eines aktivie­ renden Agens;

Fig. 4 zeigt die Pulssequenz einer geeigneten Dar­ stellungsmethode für die Darstellung der Operationslokalisierung und

Fig. 5 die Struktur einer radioaktiven Charge be­ stimmt für eine Bestrahlungstherapie.

Bei der Darstellung gemäß Fig. 1 ist ein Patient oder ein anderer zu prüfender Gegenstand in einem polarisie­ renden magnetischen Feld B, plaziert, das von einem Magneten M erzeugt wird und dessen Stromversorgungs­ quelle MC, und das eine Kernmagnetisierung und eine Magnetisierung bewirkt, die durch die Spins der Elek­ tronen im Gegenstand erzeugt wird. Der Gegenstand P ist ferner mit sog. Gradientenspulen GC umgeben, wobei die Stärke des davon erzeugten Gradientenfeldes von einem NMR-Spektrometer NMRS gesteuert wird, und zwar durch die zwischengeschalteten Gradienten-Stromquellen G. NMRS steuert auch einen Radiofrequenzsender ESRE, der die Energie (Sättigungsenergie) erzeugt, die das Elek­ tronen-Spin-System des Materials sättigt, das sich nahe zum Operationsinstrument BN oder eines Teiles davon be­ findet. NMRS umfaßt Radiofrequenzkomponenten, die für Verfahren notwendig sind, welche es erfordern, ein NMR- Signal zu erzeugen und zu empfangen, bewirkt durch eine Antenne A ebenso gut wie für die Speicherung und Verar­ beitung des Signals. Das resultierende Endbild wird auf einem Display D dargestellt.

Die NMR-Testanordnung umfaßt einen Magneten (einen re­ sistiven, permanenten oder superleitenden Magne­ ten, sogar das Erdmagnetfeld kann manchmal benutzt wer­ den), der für die Erzeugung eines polarisierenden magnetischen Feldes B _o, notwendig ist, ferner einen NMR- Spektrometer und eine Antenne. Zusätzlich zu obigem um­ faßt die magnetische Resonanzdarstellungsanordnung Gra­ dientenspulen (in der sog. Rotationsrahmen-Zeugmato­ graphie werden einige der Gradienten in einem NMR-Fre­ quenz erregten Feld erzeugt) und ferner steuerbare Stromquellen, Elemente für die Rekonstruktion und die Darstellung eines Bildes.

Fig. 2 zeigt mehr im einzelnen in Ansicht das Gebilde eines Biopsy-Röhrchens, das gemäß Fig. 2A ein Koaxial- Röhrchen oder gemäß Fig. 2B in Teile aufgeteilt sein kann.

Gemäß Fig. 3A wird ein aktivierendes Agens EC durch die Kanüle eines Operationsinstrumentes BN auf die Opera­ tionsfläche injiziert. Gemäß Fig. 3B ist ein aktivie­ rendes Agens EC auf der Oberfläche eines Operationsin­ strumentes BN aufgebracht. Bei der Darstellung gemäß Fig. 3C befindet sich das aktivierende Agens EC in ei­ ner getrennten Kapsel CA mit semi-permeablen Wänden, so daß die Wassermoleküle der Operationsfläche einen freien Zugang zur Wechselwirkung mit dem aktivierenden Agens haben, oder das aktivierende Agens ist zusammen mit einem NMR-Signal aussendenden Material in einer dicht versiegelten Kapsel enthalten.

Fig. 4 stellt eine Darstellungsmethode dar, die auf der sog. dreidimensionalen Fourierdarstellungstechnik be­ ruht, für die Aufzeichnung der Position eines Opera­ tionsinstrumentes mit Mitteln der magnetischen Darstel­ lung derart, daß ein erster Schritt die Sättigung des elektronischen Spin-Systems einer Operationsfläche um­ faßt mit Mitteln der ESR-Frequenz elektromagnetischen Energie, die durch ein Operationsinstrument BN geleitet wird, einen zweiten Schritt, der die Erregung des Kern- Spin-Systems einer Operationsfläche mit der MR-fre­ quenzelektromagnetischen Strahlung bewirkt, einem drit­ ten Schritt, der die Phasencodierung des Kern-Spin-Sy­ stems umfaßt, und zwar mittels z- und y-gerichteter Gra­ dientenpulse, deren Zeitpunkte auf Achsen G _z und G _y markiert werden, einem vierten Schritt, der die Auf­ nahme eines NMR-Signals SE betrifft, während der x-ge­ richtete Gradient gekoppelt wird, wobei der Koppelungs­ zeitpunkt dieses Gradienten auf einer Achse G _x markiert wird. Die Folge dieser Schritte wird so viele Male wie­ derholt, wie dies die Fasencodierungen und die notwen­ digen Mittelungen verlangen, und die resultierende Menge von Signalen wird rekonstruiert, um ein endgülti­ ges magnetisches Resonanzbild zu erzeugen.

Fig. 5 stellt eine Kapsel CA dar, die für die Strah­ lungstherapie bestimmt ist und die eine radioaktive Substanz (bspw. IR-192) IS enthält und einen Raum TT für die Mischung eines Aktivierungsagens und eines NMR- Signalsendeagens (bspw. Wasser). Eine die Kapsel tra­ gende Nadel N, ist mit einem Koaxialleiter für die ESR- Frequenz elektromagnetische Energie versehen, d. h., für deren Transport in die Nähe des Raumes TT, um das Elek­ tronen-Spin-System eines Materials, das im Raum TT ent­ halten ist, zu sättigen, und um auf diese Weise ein ak­ tiviertes NMR-Signal vom im Raum TT befindlichen Mate­ rial zu erzeugen, wenn die magnetische Resonanzdarstel­ lungsmethode angewendet wird, wie sie in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben wurde.

Die mit der erfindungsgemäßen Anordnung für die Lokali­ sierung eines Operationsinstrumentes erreichten Vor­ teile werden deutlich, wenn man ein Signal, das bspw. von einer Wasserprobe stammt und mit Mitteln normaler Energie und DNP mit einem Signal vergleicht, das man mit Mitteln aktivierter MRI erhält. Das aktivierte Signal kann mehrere 100mal stärker sein als ein Signal, das sich ohne eine solche Aktivierung ergibt. Mit ande­ ren Worten, wenn die Aktivierung bspw. 200fach ist, so mittiert eine Probe mit einem Volumen von 1 mm³ ein Signal, das gleich ist dem Signal eines Musters, das ein Volumen von 200 mm³ hat! Die bezügl. der Darstel­ lungszeit erreichbare Reduktion ist noch dramatischer: Eine aktivierte Probe kann beim gleichen Signalrausch­ verhalten 400 000mal schneller lokalisiert werden als eine nicht aktivierte Probe.

Das Probenmaterial (bspw. Silicium-Verbindungen oder Flüssigkeiten, bspw. kochendes Öl) kann derart ausge­ wählt werden, daß gemäß der chemischen Umsetzung (che­ mical shift), die Resonanzfrequenz seiner Protonen eine andere ist als bspw. die von Wasser, wodurch eine Probe genau vom Umgebungsmaterial unterschieden werden kann, bspw. eines biologischen Gewebes durch Anwendung der chemischen Umsetzungsdarstellungsmethoden.

Es ist möglich, als ein Aktivierungsagens oder eines Relaxanten bspw. Stickstoffradikale oder paramagneti­ sche Ionen zu benutzen. Zusätzlich zu den oben genann­ ten Veröffentlichungen ist dies in folgenden Druck­ schriften erörtert worden:

• Bates RD: Polarization of Solvent Nuclei by nitro­ xide Spin Labels at Low Magnetic Fields, J. Mgn. Reson., vol. 48, pp. 111-124, 1982.

Die Technologie, die für die Erzeugung der ESR-Frequenz elektromagnetische Energie und für deren Übertragung auf ein Operationsfeld bestimmt ist, ist bspw. in fol­ gender Druckschrift beschrieben:

• Field et al: Physics and technology of hyperthermia, Martinus Nÿhof Publishers, Dordrecht, the Netherlands, 1987.

Wenn die Sättigungsenergie via anderer Teile eines Ope­ rationsinstruments auf eine aktive Fläche geleitet wird, so hat die Absorption des Gewebes oder einiger anderer Medien keine Auswirkung, und der Energieverlust ist gering. Demgemäß ergeben sich selbst bei hohen ESR- Frequenzen keine thermischen Schädigungen.

Ein Operationsinstrument und seine Lokalisierungstech­ nik kann in Verbindung mit einem sog. stereotaktischen Rahmen benutzt werden, wie er in der finnischen Anmel­ dung 8 84 861 offenbart ist.

Eine im Operationsinstrument enthaltene Probe kann ebenfalls benutzt werden für die Beobachtung des Oxyda­ tionsgrades, der Temperatur oder ähnlicher Materialpa­ rameter in der Operationsfläche. Diese physikalischen Parameter haben eine Auswirkung auf die Entspannungs­ zeit der Kerne und den Grad der Aktivierung, die durch DNP erhalten werden kann. Der Effekt der Umgebungsbe­ dingungen auf eine Probe kann bspw. durch Einkapseln einer Probe in eine semi-permeable Membran oder durch Aufbringung des Aktivierungsagens auf die Oberfläche eines Operationsinstrumentes erzeugt werden.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die erläuterten Ausführungsbeispiele, sondern kann auch in anderen Aus­ führungsformen anwendbar sein. Der Zielkern kann natür­ lich jeder Kern sein, der für derartige NMR-Untersu­ chungen geeignet ist, wie bspw. die Kerne von NMR-akti­ ven Isotopen von Wasserstoff, Phosphor, Stickstoff und Fluorkohlenstoff. Abgesehen von medizinischen Anwendun­ gen kann das Verfahren auch zur Untersuchung von Tie­ ren, Nahrungsmitteln und festen Gegenständen angewendet werden.

Claims (8)

1. Operationsinstrument für die Untersuchung eines Gegenstandes, bspw. Biopsy-Röhrchen oder radioak­ tive Kapsel für die Bestrahlungstherapie, dadurch gekennzeichnet, daß einige Teile des Operationsinstrumentes, ins­ besondere der aktive Teil, derart ausgebildet und angepaßt sind, um mit NMR-Verfahren detektiert werden zu können und zwar entweder derart, daß der aktive Teil eine Substanz enthält, die NMR-aktive Kerne enthält, oder daß die NMR-aktiven Kerne in der Nähe des aktiven Teils eines zu untersuchenden Gegenstandes NMR-Signale aussenden in Verbindung mit einer NMR oder magnetischen Resonanz-Test­ darstellungsanordnung, wobei die NMR-aktiven Kerne ferner in Wechselwirkung mit einer Substanz ange­ ordnet sind, d. h., einen Relaxanten, die bzw. der die Aktivierung eines NMR-Signals mit Mitteln der dy­ namischen Kern-Polarisation (DNP) verursacht, wenn das Elektron-Spin-System der obigen Substanzen mit äußerer Energie, insbesondere Sättigungsenergie gesättigt wird.

2. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Teil des Operationsinstrumentes eine Substanz enthält, die NMR-aktive Kerne und ein Relaxant für die Erzeugung eines DNP-Phänomens hat.

3. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aktive Teil des Instrumentes einen Rela­ xanten enthält, der derart plaziert ist, bspw. auf der Oberfläche des Instrumentes oder in einer mit einer semi-permeablen Membran ausgestatteten Kap­ sel, daß die NMR-aktiven Kerne einer Zielfläche einen Zugang zur Wechselwirkung mit dem Relaxanten zur Erzeugung ein DNP-Phänomens haben.

4. Instrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die NMR-Frequenz der im aktiven Teil ent­ haltenen Substanz, veranlaßt durch die chemische Verschiebung/Umsetzung (chemicalshift), von der NMR-Frequenz der Substanzen unterscheidet, die normalerweise im zu untersuchenden Gegenstand ent­ halten sind.

5. Instrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Relaxant angepaßt ist, um von anderen Tei­ len des Instruments in die Nähe des aktiven Teils transportiert zu werden.

6. Instrument nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sättigungsenergie durch den Rest des In­ strumentes zum aktiven Teil geleitet wird.

7. Verfahren zur Lokalisierung des aktiven Teiles ei­ nes Operationsinstrumentes nach den Ansprüchen 1 bis 6 mit Hilfe der magnetischen Resonanzdarstel­ lung, dadurch gekennzeichnet, daß ein NMR-Signal, ausgesandt von der aktiven Fläche des Instrumentes, mit DNP-Mitteln aktiviert ist.

8. Verfahren zur Beobachtung der physico-chemischen Bedingung, wie Oxydationsgrad, pH-Wert oder Tempe­ ratur einer Substanz im Nahbereich eines Opera­ tionsinstrumentes nach den Ansprüchen 1 bis 6 un­ ter Anwendung der NMR-Verfahren, bspw. der magne­ tischen Resonanzdarstellung, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der aktiven Fläche des Operationsin­ strumentes ausgesandtes Signal mit DNP-Mitteln ak­ tiviert wird.