DE3937150C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur NMR-spektroskopischen Untersuchung biologischer Proben mit einem Kernspintomographen mit einer Magnetspule zur Erzeugung eines in einem Untersuchungsvolumen weitgehend homogenen Magnetfelds und einem Satz von Korrekturspulen, die ausreichen, aufgrund von Unzulänglichkeiten der Magnetspule verbleibende Magnet­ feldinhomogenitäten zu eliminieren. Wenn ein Bild erzeugt werden soll, wie beim Kernspintomographen, so ist außerdem ein Satz von Gradien­ tenspulen zum Erzeugen von gepulsten magnetischen Gradienten­ feldern im Untersuchungsvolumen vorhanden. Außerdem weist ein Kernresonanzspektrometer einen Probenkopf zum Senden und/oder Empfangen von Hochfrequenzpulsen auf.

Insbesondere für die Kernresonanzspektroskopie (NMR-Spektro­ skopie) werden extrem homogene Magnetfelder benötigt. Diese Homogenität wird bei bekannten Kernresonanzspektrometern durch Auslegung des Magnetsystems und durch elektrische Korrektur­ maßnahmen, insbesondere Korrekturspulen (Shimspulen) erreicht. Insbesondere bei der Untersuchung biologischer Proben, speziell bei der in-vivo-Spektroskopie tritt folgendes Problem auf: Durch die magnetische Suszeptibilität der Proben wird ein zunächst homogenes Magnetfeld so verzerrt, daß keine lokale Spektroskopie durchgeführt werden kann. Eine Feldverzerrung verursacht z. B. der Eisengehalt in der Leber eines Patienten, der in einem Kernspintomographen untersucht werden soll.

Herkömmliche Shimsysteme, wie sie beispielsweise aus der DE-A1-35 11 303 oder der DE-AS-11 07 824 bekannt sind, basieren auf der Korrektur von Entwick­ lungskoeffizienten der Kugelflächenfunktionen. Sie sind auf möglichst großem Durchmesser innerhalb der Magnetanlage ange­ ordnet, um möglichst reine Koeffizienten zu erzeugen, um dadurch eine gegenseitige Wechselwirkung zwischen verschiedenen Korrek­ turspulen zu vermeiden. Durch den großen räumlichen Abstand von dem zu spektroskopierenden Objekt ist es nicht möglich, lokale Feldverzerrungen zu korrigieren.

Die aus der DE-A1-35 11 303 bekannte Magnetanordnung weist eine supraleitende Magnetspule auf, bei der eine Homogenisierung des Magnetfeldes durch ebenfalls supraleitende, im Kryostaten angeordnete Zusatzspulen vorgenommen werden kann. Aufgrund ihrer Anordnung im Kryostaten können diese Zusatzspulen somit nicht in unmittelbare Nähe der zu untersuchenden Probe gebracht oder auf dieser an geeigneter Stelle plaziert werden.

In der DE-AS-11 07 824 ist die Möglichkeit einer Homogenisierung eines Magnetfelds durch ein Paar oder zwei Gruppen von jeweils einer Mehrzahl von Spulen, die offenbar nicht supraleitend sind, beschrieben. Die Spulen selbst sind jeweils unterschiedlich ausgebildet, um die in der Druckschrift genannte "funktionale Orthogonalität" zu erreichen, wodurch sich die einander dicht benachbarten Spulen kaum oder nicht gegenseitig beeinflussen. Bei der mit dieser Anordnung zu untersuchenden Probe handelt es sich aber offenbar nicht um eine biologische Probe, sondern um einen homogenen Körper (Inhalt eines Reagenzglases), weil durch schnelles Drehen der Probe verbesserte Ergebnisse erhalten werden sollen. Da sich die in der Druckschrift beschriebenen Spulen " in unmittelbarer Nähe der Sonde" befinden, diese Spulen jedoch das Magnetfeld homogenisieren sollen, müssen sie offenbar in einer genau festliegenden Orientierung zu den Polschuhen des in der Druckschrift gezeigten Magneten angeordnet sein. Aufgrund der Gestaltung der verschiedenen Wicklungen, die relativ großflächig sind, ist eine gezielte Feldbeeinflussung mit dem Ziel einer Kompensation der innerhalb der Probe vorliegenden ungleichmäßigen lokalen Suszeptibilitäten mit der bekannten Anordnung nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, lokale Feldverzerrungen, die z. B. durch die Suszepti­ bilität der Probe verursacht sind, in ihren Auswirkungen auf die Spektroskopie zumindest teilweise zu eliminieren.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in einem für die spektroskopische Untersuchung ausgewählten Bereich innerhalb der Probe lokale Inhomogenitäten der magnetischen Suszeptibilität ermittelt werden, daß mindestens ein zusätzlicher elektrischer Leiter, vorzugsweise eine zusätzliche Korrekturspule, innerhalb des Untersuchungsvolumens in unmittelbarer Nähe der Probe in einer ausgewählten Position ange­ ordnet wird, wobei der zusätzliche Leiter wesentlich kleiner ist als die Probe, wobei der zusätzliche Leiter in einem ersten Schritt (a) orientiert und mit Strom beschichtet wird, und wobei in dem ausgewählten Bereich in einem zweiten Schritt (b) in an sich bekannter Weise ein volumenselektives NMA-Spektrum aufgenommen wird, und daß die Schritte (a) und (b) so lange wiederholt werden, bis die durch die lokalen Inhomogenitäten der magnetischen Suszeptibilität bewirkten lokalen Feldinhomogenitäten zumindest teilweise eliminiert sind.

Gemäß der Erfindung werden elektrische Leiter, Leiterschleifen oder Spulen zur Erzeugung eines lokalen magnetischen Feldes verwendet, wobei diese genannten felderzeugenden Elemente mög­ lichst nahe an dem zu homogenisierenden Volumen angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, Feldinhomogenitäten mit relativ kleinen Abmessungen im Vergleich zum Untersuchungsvolumen zu korrigieren, da die Variation des Korrekturfeldes bei geringem Abstand deutlich größer ist als bei großem Abstand. Es mag zwar sein, daß durch die genannten felderzeugenden Elemente in einem größerem Abstand von dem zu homogenisierenden Volumen noch größere Feldverzerrungen auftreten als ohne die genannten feld­ erzeugenden Elemente, dies ist jedoch kein Nachteil, wenn bei der speziellen Untersuchung lediglich z. B. die Leber eines Patienten untersucht werden soll.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der zusätzliche Leiter an einem Träger angeordnet. Der Träger sichert eine gleichbleibende Form des Lei­ ters, insbesondere wenn es sich um eine Mehrzahl von relativ zueinander in bestimmter Position angeordneter Leiterschleifen oder Spulen handelt. Der Träger kann an einer Tragkonstruktion angeordnet sein, die es gestattet, daß er eine bestimmte Stel­ lung aus einer Anzahl von vorbestimmten Stellungen einnimmt. Dabei kann die Tragkonstruktion so ausgebildet sein, daß sie es, zum Beispiel durch einen verschiebbaren Maßstab, abzulesen gestattet, an welcher Stelle sich der Träger und somit der elektrische Leiter befindet.

Bevorzugt kann der Leiter so angeordnet werden, beispielsweise an den Rand des Probenraumes oder aus dem Probenraum heraus ver­ lagert werden, daß er den Transport der Probe in den Probenraum und aus diesem heraus nicht behindert, insbesondere das Ein­ schieben eines Patienten nicht behindert.

Die Größe des durch die felderzeugenden Elemente (oder durch ein einziges felderzeugendes Element) fließenden Stroms und die optimale Lage der felderzeugenden Elemente hängt von der durch die Probe verursachten Feldverzerrung ab. Diese Feldver­ zerrung kann in unterschiedlicher Weise ermittelt werden, um anschließend die Korrektur vornehmen zu können. So ist es mög­ lich, den lokalen Feldverlauf mit Hilfe einer NMR-Methode zu ermitteln, anschließend die Korrekturströme z. B. nach der Methode der kleinsten quadratischen Abweichung rechnerisch zu ermitteln, und diese Verfahrensschritte wiederholt zu durch­ laufen, bis die gewünschte Homogenität erreicht ist. Dieses Homogenisierungsverfahren kann in der Apparatur des Kernreso­ nanzspektrometers automatisiert werden. Das soeben genannte Verfahren geht davon aus, daß sich die zur Korrektur der lokalen Feldverzerrungen verwendeten Korrekturspulen an einem festen Platz oder an einem aus einer Mehrzahl von bei der Berechnung berücksichtigten vorbestimmten Plätzen befinden.

Feldinhomogenitäten können z. B. durch Kernspininterferographie rasch festgestellt werden, z. B. durch das unter der Bezeichnung GINSENG (= Generalized Interferography using Spin-Echoes and Gradient echoes) bekannte Verfahren (J. Hennig, Proc. 7th SMRM, San Francisco, Seite 697, 1988). Dies ermöglicht es, die Wirkung der auf den Patienten aufgelegten Spule in Abhängigkeit von deren Ort und vom Spulenstrom rasch zu erkennen und die Lage der Spule und/oder den Strom von Hand so zu ändern, daß die gewünschte Korrektur erzielt wird. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, daß sich die Spule in einer zahlenmäßig bekannten Position befindet. Dieses Verfahren läßt sich auch automatisie­ ren.

Werden bei dem NMR-Verfahren die Gradienten zeitlich verändert, so kann während des Gradientenschaltens eine Störung der in der Korrekturspule fließenden Homogenisierungsströme durch Induktion erfolgen. Dieser Effekt läßt sich gemäß einer Aus­ führungsform der Erfindung dadurch vermeiden, daß mehrere Kor­ rekturspulen im Hauptmagneten so angeordnet werden, daß das gesamte Induktionssignal verschwindet. Dabei wird z. B. eine Korrekturspule in nächster Nähe der zu untersuchenden Probe angeordnet, und eine andere, mit der genannten Korrekturspule elektrisch verbundene, Korrekturspule wird in größerem Abstand von der Probe angeordnet, so daß sie auf die Homogenisierung keinen Einfluß hat, sondern lediglich zur Kompensation des in der erstgenannten Korrekturspule induzierten Stromes dient.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung, die erfindungswesentliche Ein­ zelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kom­ bination bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein.

Es zeigen

Fig. 1 in vereinfachter perspektivischer Darstellung die Anordnung mehrerer flacher konzentrischer und in einer Ebene liegender Ringspulen bei der Untersuchung eines Patienten,

Fig. 2 in einer Schnittdarstellung die gegenseitige Lage der Spulen nach Fig. 1 und die von diesen geführten Ströme,

Fig. 3 drei verschiedene angenommene Feldverzerrungen und deren Korrektur,

Fig. 4 in vereinfachter perspektivischer Darstellung die Anordnung mehrerer flacher konzentrischer und in einer Ebene liegender Rechteckspulen bei der Untersuchung eines Patienten,

Fig. 5 in einer Schnittdarstellung die Anordnung der Recht­ eckspulen der Fig. 4 und die von diesen geführten Ströme,

Fig. 6 die durch die Rechteckspulen erreichbare Korrektur,

Fig. 7 die Anwendung von Ringspulenpaaren, die gleichachsig, aber in mehreren Ebenen angeordnet sind,

Fig. 8 die durch die Spulen nach Fig. 7 erreichbare Korrektur,

Fig. 9 eine Abwandlung der in Fig. 2 gezeigten Anordnung unter Verwendung eines paramagnetischen Korrektur­ elements,

Fig. 10 schematisch einen Kernspintomographen.

Im Beispiel der Fig. 1 wird ein liegender Patient untersucht, wobei das von der Feldspule des Kernresonanzspektrometers er­ zeugte Feld Bo, das, wie üblich, der z-Achse des eingezeichneten Koordinatensystems entspricht, rechtwinklig zur Längsachse des Patienten verläuft.

Zum Kompensieren einer in z-Richtung im Inneren des Körpers des Patienten bestehenden Feldverzerrung wird ein Korrekturspulen­ satz verwendet, der im Beispiel aus vier ringförmigen Draht­ schleifen oder Ringspulen oder Korrekturspulen 2 bis 5 mit je einer Windung besteht, die in einer Ebene konzentrisch zueinan­ der angeordnet sind, wobei sich die vier Ströme in den Spulen unabhängig voneinander einstellen lassen. Eine kreisförmige Ringspule erzeugt entlang ihrer Achse ein Magnetfeld, das in Richtung dieser Achse zeigt. Durch Variation der Ströme ist es nun möglich, außerhalb der Ebene der Spule ein Profil des magne­ tischen Feldes zu erzeugen, das näherungsweise einer möglichen Störung entgegengerichtet ist. In diesem Beispiel fallen die Feldrichtung der Korrekturspulen 2-5 und die Richtung des Hauptmagnetfeldes Bo zusammen, und die Längsrichtung des Patienten 1, oder allgemeiner der Probe, verläuft quer dazu. Eine derartige Konstellation liegt z. B. im Inneren eines Polschuhmagneten vor.

Als lokale Störung des Feldes Bo wird ein trapezförmiger Verlauf angenommen, wie er in Fig. 3a durch die Kurve 1 dargestellt ist. Die waagrechte Achse ist die z-Achse (der Nullpunkt liegt in der Ebene der Spulen 2 bis 5), die senkrechte Achse ist die Abweichung des Feldes, normiert auf 0,0001 T. Die in Fig. 3 eingezeichnete Abweichung von 0,00001 T entspricht der typischen Feldabweichung von einigen ppm, die bei der Spektro­ skopie erwartet wird. Durch Anpassung der Ströme in den Spulen 2 bis 5 mit der Forderung, die Abweichung des Feldverlaufes zu minimieren, ergibt sich die Kurve 2. Die Ströme durch die ein­ zelnen Spulen 2-5 sind in Fig. 2 eingetragen. Sie betragen für die einzelnen Spulen von außen nach innen 26,6 A; -28,6 A; 11,3 A; -0,7 A; dabei bedeutet ein negatives Vorzeichen, daß die Stromrichtung im Vergleich zu einer Spule mit einer positiven Stromangabe entgegengesetzt fließt.

Der Spulensatz 2-5 liegt auf dem Patienten 1 auf. Durch die Atmung des Patienten hervorgerufene Bewegungen der Spule können durch Triggern berücksichtigt werden. Die Durchmesser der einzelnen Spulen betragen von außen nach innen etwa 36 cm, 20 cm, 12 cm und 6 cm.

Im Beispiel ist es gelungen, die im Inneren des Patienten vor­ handene lokale Störung des Magnetfeldes Bo in der Nähe der Oberfläche (das Zentrum der Abweichung liegt etwa 5 cm unterhalb der Oberfläche) zu verringern. Der die lokale Magnetfeldstörung verursachende Bereich 10 im Körper des Patienten 1 ist in Fig. 2 schraffiert. Fig. 2 enthält auch eine Maßstabangabe.

Im Beispiel der Fig. 3b wird eine lokale Störung des Feldes Bo angenommen, die wiederum im Inneren der Probe lokalisiert ist.

Diesmal liegt die Störung in einem Abstand von etwa 10 cm von der Ebene der Spulen 2 bis 5. Mit dem Korrekturspulensystem der Spulen 2-5 ist auch hier eine deutliche Verbesserung der Homogenität möglich, wobei allerdings die Abweichung gegenüber dem ersten Beispiel (Fig. 3a) größer ist. In Fig. 3a und 3b ist die Korrektur so vorgenommen, daß außerhalb des zu korri­ gierenden Bereichs keine störenden Verzerrungen des Magnetfelds Bo erzeugt werden, so daß es möglich ist, den Patienten 1 vollständig zu spektroskopieren.

Soll die Spektroskopie nur über einen räumlich kleinen Teil der Probe durchgeführt werden, so kann sich die Optimierung auf genau diesen Teil beschränken. Das Prinzip ist in Abbildung 3c erläutert, bei der die Anpassung erst ab einem z-Wert von 3 cm durchgeführt wird, wobei unterhalb dieses Bereiches eine erhebliche Abweichung des Feldes Bo vom homogenen Verlauf be­ steht.

Anhand der Fig. 4 bis 6 wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung beschrieben, bei dem rechteckige Leiterschleifen verwendet werden. Bei diesem Beispiel liegt die Längsachse des Patienten 1 in Richtung des Magnetfeldes Bo, wie dies im allgemeinen bei einem horizontalen supraleitenden Magneten der Fall ist. Es sind hier Sätze 11 und 21 mit jeweils vier konzentrischen recht­ eckigen Leiterschleifen 12 bis 15 einerseits und 22 bis 25 andererseits vorgesehen, wobei jede Leiterschleife nur eine einzige Windung aufweist und die Richtungen der einzelnen Ab­ schnitte in Richtung des Feldes Bo und in Richtung der x-Achse verlaufen. Die Leiterschleifen liegen im Beispiel alle in einer Ebene, die rechtwinklig zur y-Achse verläuft. Sie sind durch einen gemeinsamen Träger gehalten, so daß die Leiterschleifen ihre gegenseitige Lage nicht ändern können. Die Ströme sind im Beispiel so gewählt, daß die einander unmittelbar benachbarten, in x-Richtung verlaufenden Abschnitte der Leiterschleifen 12 und 22 von einem Strom von 3,65 A in der gleichen Richtung durchflossen werden, daß die hierzu parallelen nächstfolgenden Abschnitte beider Leiterschleifen 13 bzw. 23 in umgekehrter Richtung aber von einem jeweils gleich großen Strom von -19,7 A durchflossen werden, die hierzu parallelen nächstfolgenden Abschnitte der Leiterschleifen 14 bzw. 24 von einem Strom von 19,6 A (in gleicher Richtung wie die genannten Abschnitte der äußersten Leiterschleifen) durchflossen werden und die einander benachbarten, in x-Richtung verlaufenden Abschnitte der inner­ sten Leiterschleifen 15 und 25 von einem Strom von 5,9 A durch­ flossen werden. Für die Korrektur des Feldes Bo werden ledig­ lich die jeweils vier geraden und zueinander und zur x-Achse parallelen Leiterabschnitte betrachtet, die einander zugewandt sind. Nur diese Leiter sind in Fig. 5 dargestellt. Die in Fig. 4 am weitesten rechts und links liegenden vier parallel zur x-Achse verlaufenden Abschnitte der Spulensätze oder Leiter­ schleifensätze 11 und 21 bewirken in ihrer unmittelbaren Umge­ bung ebenfalls eine starke Veränderung des Feldes Bo, jedoch nur eine geringe in dem hier interessierenden Bereich, der sich im wesentlichen im Bereich einer zwischen den beiden Spulensätzen 11 und 21 und quer zur z-Achse verlaufenden Ebene befindet.

Fig. 6 zeigt beispielhaft durch die Kurve 1 und 2, wie auch hier eine Korrektur einer Feldabweichung in der Größe von 0,00001 T korrigiert werden kann. Der Abstand von der Ebene der Sätze 11 und 21 ist mit R bezeichnet, weil eine Korrektur in radialer Richtung (bezüglich Bo) erfolgt.

Anhand des in Fig. 7 und 8 beschriebenen dritten Ausführungs­ beispiels wird gezeigt, daß auch Korrekturspulensätze, die in mehreren Ebenen liegen, vorgesehen werden können. Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel werden zwei Sätze 31 und 41 mit jeweils zwei konzentrischen Ringspulen 32 und 33 einerseits und 42 und 43 andererseits verwendet, wobei die jeweils eine einzige Windung aufweisenden Ringspulen 32 und 33 konzentrisch zueinan­ der und in einer ersten Ebene 35 angeordnet sind und die eben­ falls jeweils eine einzige Windung aufweisenden Ringspulen 42 und 43 ebenfalls konzentrisch zueinander und in einer Ebene 36 angeordnet sind, die parallel zur Ebene 35 und quer zur z-Rich­ tung verläuft. Alle diese Spulen werden von einem gemeinsamen Träger aus Kunststoff gehalten. Wenn die größere (äußere) Spule 32 des unmittelbar am Patienten anliegenden Spulensatzes 31 einen Strom von -1,54 A führt, und die innere Spule 33 einen Strom von 2,63 A, ferner die äußere Spule 42 des im Abstand vom Patienten angeordneten Spulensatzes 41 einen Strom von -6,54 A und die innere Spule 43 einen Strom von -9,55 A, so ist der in Fig. 8 durch Kurve 2 gezeigte korrigierte Verlauf des Feldes Bo erzielbar, wogegen der nicht korrigierte Feldverlauf wieder durch die Kurve 1 dargestellt wird. Die Entfernung z wird von dem am Patienten 1 anliegenden Spulensatz 31 an gemessen.

Der lichte Abstand der Leiterschleifen 12 und 22 beträgt 6 cm, der lichte Abstand der Leiterschleifen 13 und 23 beträgt 12 cm, der lichte Abstand der Leiterschleifen 14 und 24 beträgt 20 cm, der lichte Abstand der Leiterschleifen 15 und 25 beträgt 36 cm. Die Längen der Leiter in x-Richtung und die Positionen der in z-Richtung am weitesten rechts und links liegenden Leiterab­ schnitte müssen jeweils groß sein gegenüber den genannten lich­ ten Abständen. Im Rechenbeispiel wurden diese Ausdehnungen jeweils als unendlich angenommen. Selbstverständlich kann in einem konkreten Ausführungsbeispiel ihr Einfluß berücksichtigt werden.

Die Abmessungen beim dritten Beispiel (Fig. 7) sind wie folgt: Der Abstand der Spulenebenen beträgt 6 cm, der Durchmesser der inneren Leiterschleifen 33 und 43 beträgt 6 cm, der Durchmesser der äußeren Leiterschleifen 32 und 42 beträgt 12 cm.

Beim zweiten Beispiel (Fig. 4-6) werden die jeweils äußeren Leiterschleifen oder Spulen 12, 22 gegenläufig vom gleichen Strom durchflossen, und auch die anderen Spulen werden jeweils gegenläufig von jeweils gleichen Strömen durchflossen. Außerdem sind die Spulen jeweils von gleicher Größe. Bei diesem Beispiel kann es sein, daß beim Schalten von Gradientenfeldern dann, wenn die einzelnen Spulen, die von jeweils gleich großen, aber gegenläufigen Strömen durchflossen werden, jeweils miteinander verbunden sind und an einer einzigen Stromquelle angeschlossen sind, sich die durch das Schalten von Gradienten erzeugten Spannungen gegenseitig aufheben, so daß keine Stromänderung in den Spulen erfolgt. Dieser Effekt tritt dagegen beim ersten Ausführungsbeispiel und beim dritten Ausführungsbeispiel mit großer Wahrscheinlichkeit nicht auf. Es können daher, sofern dies als notwendig angesehen wird, in einem relativ großen Abstand vom Patienten weitere Spulen, die die gleiche Größe wie die in unmittelbarer Nähe des Patienten angeordneten Spule haben können, vorgesehen sein, und zwar in einer derartigen Orientierung, und mit den nahe am Patienten angeordneten Spulen in der Weise verbunden, daß sich die durch das Schalten von Gradientenfeldern erzeugten Spannungen gegenseitig aufheben.

Diese weiteren Spulen tragen dabei nicht zu einer Änderung des Felds Bo im Inneren des Patienten bei. Es versteht sich, daß diese weiteren Spulen, falls gewünscht, auch unmittelbar auf solche Körperteile des Patienten aufgelegt werden können, die bei der speziellen Untersuchung nicht interessieren.

Grundsätzlich können stromdurchflossene Leiterschleifen durch magnetische Körper ersetzt werden, deren Umfang der ersetzten Leiterschleife entspricht. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist daher vorgesehen, einen Teil der elektrischen Leiter durch passive paramagnetische, ferromagnetische oder auch diamagne­ tische Korrekturelemente zu ersetzen oder zu ergänzen. Die Dimensionierung der Korrekturelemente wird in Analogie zur Berechnung der Leiterschleifen in den vorangehenden Beispielen oder mit anderen im Stand der Technik an sich bekannten Rechen­ methoden durchgeführt.

In Fig. 9 ist die innerste Leiterschleife 5 aus dem Beispiel der Fig. 2 ersetzt durch eine paramagnetische Kreisscheibe 55 mit einem Durchmesser von 6 cm und einer Dicke von 1 mm. Ihre Magnetisierung beträgt 3,65×10³A/m. Die damit erreichte Korrekturwirkung entspricht genau dem Beispiel der Fig. 3a.

Fig. 10 zeigt in einer stark vereinfachten Darstellung einen Kernspintomographen mit einem Hauptmagneten 70, in dessen Boh­ rung 72 eine vorzugsweise biologische Probe 1, beispielsweise ein Patient eingeschoben werden kann, wobei die zur Korrektur des Felds Bo erforderlichen Korrekturspulen 73, 74, 75, wie sie bei einem herkömmlichen Kernspintomographen vorhanden sind, die ohne Vorhandensein einer Probe ein möglichst homogenes Feld Bo erzeugen, eingezeichnet sind, und außerdem Gradienten­ spulen 76, 77 und 78 dargestellt sind, die mit Gradientennetz­ geräten 79, 80 bzw. 81 verbunden sind. An der Probe 1 liegen die in Fig. 4 gezeigten weiteren Korrekturspulensätze 11 und 21 an. Die Probe 1 mit den Korrekturspulensätzen 11 und 21 befindet sich im Inneren eines Probenkopfes 82, mit dem Hoch­ frequenzpulse in die Probe eingestrahlt werden und die von den Kernspins der Probe erzeugte Hochfrequenz empfangen wird. Ein Computer 100 verarbeitet die aus der Probe empfangenen Signale und stellt auf einem Ausgabegerät 110 (Sichtgerät) das Ergebnis dar.

Claims (14)

1. Verfahren zur NMR-spektroskopischen Untersuchung biologischer Proben mit einer Magnetspule zur Erzeugung eines in einem Untersuchungsvolumen weitgehend homogenen Magnetfelds und einem Satz von fest installierten Korrekturspulen, die ausreichen, aufgrund von Unzulänglichkeiten der Magnetspule verbleibende Magnetfeldinhomogenitäten zu eliminieren, dadurch gekennzeichnet, daß in einem für die spektroskopische Untersuchung ausgewählten Bereich innerhalb der Probe lokale Inhomogenitäten der magnetischen Suszeptibilität ermittelt werden, daß mindestens ein zusätzlicher elektrischer Leiter, vorzugsweise eine zusätzliche Korrekturspule, innerhalb des Untersuchungsvolumens in unmittelbarer Nähe der Probe (1) in einer ausgewählten Position angeordnet wird, wobei der zusätzliche elektrische Leiter wesentlich kleiner ist als die Probe (1), wobei der zusätzliche Leiter in einem ersten Schritt (a) orientiert und mit Strom beschickt wird, und wobei in dem ausgewählten Bereich in einem zweiten Schritt (b) in an sich bekannter Weise ein volumenselektives NMR-Spektrum aufgenommen wird, und daß die Schritte (a) und (b) so lange wiederholt werden, bis die durch die lokalen Inhomogenitäten der magnetischen Suszeptibilität bewirkten lokalen Feldinhomogenitäten zumindest teilweise eliminiert sind.

2. Kernspintomograph zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zusätzlicher elektrischer Leiter, vorzugsweise eine zusätzliche Korrekturspule, vorhanden ist, der innerhalb des Untersuchungsvolumens in unmittelbarer Nähe der Probe (1) in einer aus einer Mehrzahl von Positionen angeordnet werden kann, daß der zusätzliche elektrische Leiter wesentlich kleiner ist als die Probe (1), und daß der zusätzliche Leiter so ausgebildet ist, daß er beim Beschicken mit Strom ein inhomogenes Magnetfeld erzeugt und so orientiert und mit solchen Strömen beschickt werden kann, daß die dadurch erzeugten inhomogenen Magnetfelder in einem ausgewählten Bereich innerhalb der Probe, der lokale Inhomogenitäten der magnetischen Suszeptibilität aufweist, die dadurch bewirkten lokalen Feldinhomogenitäten zumindest teilweise eliminieren.

3. Kernresonanzspektrometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Leiter in einem Träger angeordnet ist.

4. Kernresonanzspektrometer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Leiter aus eine Position verlagerbar ist, in der er den Transport der Probe in den Probenraum des Kernresonanzspektrometers und den Transport der Probe aus diesem Raum heraus nicht behindert.

5. Kernresonanzspektrometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Leiter aus dem Probenraum entfernbar ist.

6. Kernresonanzspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Leiter eine Flachspule ist.

7. Kernresonanzspektrometer nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Satz aus mehreren Flachspulen (2-5; 12-15; 22-25; 32, 33; 42, 43) mit unterschiedlichen Abmessungen vorgesehen ist, die ineinanderliegend angeordnet sind.

8. Kernresonanzspektrometer nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Korrekturspulen (12-15; 22-25) im wesentlichen in einer Ebene mit Abstand voneinander angeordnet sind.

9. Kernresonanzspektrometer nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere Sätze (12-15; 22-25) im wesentlichen in einer Ebene mit Abstand voneinander angeordnet sind.

10. Kernresonanzspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Korrektur­ spulen (32, 33; 42,43) im wesentlichen parallel zueinander und gleichachsig mit Abstand in Richtung ihrer Achsen angeordnet sind.

1. Kernresonanzspektrometer nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere Sätze (32, 33; 42, 43) im wesentlichen parallel zueinander und gleichachsig mit Abstand in Rich­ tung ihrer Achsen angeordnet sind.

12. Kernresonanzspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich mindestens ein lokales magnetisierbares Korrekturelement (55) vorgesehen ist.

13. Kernresonanzspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Einrichtung zur Kerninterferographie als Mittel zum Erkennen von Feld­ inhomogenitäten durch Suszeptibilitätsvariation aufweist.

14. Kernresonanzspektrometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei elektrische Leiter so ausgebildet, angeordnet und miteinan­ der verbunden sind, daß eine Stromänderung in ihnen durch Induktion infolge Gradientenschaltens zumindest weitgehend verhindert ist, und daß mindestens einer der genannten elektrischen Leiter der in unmittelbarer Nähe der Probe anzuordnende Leiter ist.