DE69225704T2 - Verfahren und gerät zur gewinnung eines nmr-signals mit vorbestimmten frequenzbereich - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein NMR-Geräte und insbesondere ein solches, bei der eine Probe mit selektiven Impulsen elektromagnetischer Energie anregbar ist, um ein Frequenzspektrum zu erzeugen, das nur vorgewählte Informationsblöcke enthält.
• Die NMR-Spektroskopie für die Diagnose biologischer Proben war eine Entdeckung, die von denen, die lebende Systeme analysieren, lebhaft begrüßt wurde. Eine ausführliche Diskussion der NMR-Techniken und ihrer Anwendung auf lebende Systeme enthalten die Druckschriften US-AA 998 976, US- A-5 462 054, US-A-5 063 934 und US-A-5 320 102.
• Wie bekannt, beruhen NMR-spektroskopische Verfahren auf der Ermittlung charakteristischer Protonenkonzentrationen und -verteilungen in einer Probe. Dabei wird die in einem homogenen magnetischen Feld angeordnete Probe elektromagnetischen Energieimpulsen ausgesetzt. Ein typischer solcher Im puls für die Protonenanalyse hat eine Frequenz bei 50 MHz und eine Dauer von 10 us, obgleich die Frequenzen und Impulsbreiten variieren können. Die Eigenschaften der bei dem Magnetfeld ausgesetzter Probe aufgenommenen Daten der Protonenpopulation liefern wertvolle Informationen über lebende Systeme. Mit Sensoren wird die Geschwindigkeit des Ausschwingens bzw der Protonen-Energiefreisetzung erfaßt und daraus ein Zeitsignal abgeleitet, das üblicherweise als "freies Induktionsabkling"-Signal (FID-Signal) bezeichnet wird. Dieses Signal läßt sich fouriertransformieren, um ein Frequenzbereichs- Spektrumsignal zu erzeugen. Danach sind analytische Einrichtungen erforderlich, um die abgegebenen Signale aufzunehmen und zu analysieren, die verschiedenen Peaks zu unterscheiden, die Amplituden bzw. Höhen der verschiedenen Peaks zu vergleichen und/oder die Analyse durch Bezug auf eine Normalprobe zu normalisieren, um die Konzentration der Bestandteile in den Probenstoffen zu erhalten. Es hat sich herausgestellt, daß die charakteristische Resonanzfrequenz eines Kerns in einem kleinen, aber meßbaren Ausmaß von seiner chemischen Umgebung abhängt. Bspw. hat sich ergeben, daß die Protonen von Wasser nicht auf genau der gleichen Frequenz absorbieren wie die von Mineralöl, wobei die Differenz nur Wenige ppm beträgt.
• Man erhält also bei einer NMR-Messung u. U. eine Anzahl unterschiedlicher Signale. Die gesuchten NMR-Signale müssen stark genug sein, um Signale oberhalb des Empfängerrauschens zu ergeben, und weiterhin schmal genug sein, um diese Signale unterscheiden zu können. Zum Verbessern des Rauschabstands werden verschiedene Operationen verwendet. Eine Verbesserung läßt sich bspw. durch Mittelwertbildung der Signale erreichen: Durch Summieren über N Abtastungen verbessert man den Rauschabstand insgesamt um das N-fache, da das Rauschen regellos verteilt ist. Führt man also an den Daten vier Mittelwertbildungen durch, erhöht sich der Rauschabstand (Verhältnis SIN) um einen Faktor von 2.
• Während das Proton der am empfindlichsten anzuregende Kernbestandteil ist, liegt es auch in der größten Anzahl vor, so daß man komplexere Spektren sowie in Wässriger Lösung einen hohen Lösungsmittel-Peak erhält. Ein solcher hoher Peak erschwert die Beobachtung schwächerer Signale aus der Probe. Ist das FID-Zeitbereichssignal durch Fourier-Analyse zu einem Frequenzbereichssignal umgewandelt worden, kann das Frequenzspektrum, das bspw. Wasser als Peak bezeichnet, einen sehr hohe Peak ergeben. Durchläuft das Signal einen Verstärker, wird dieser von dem starken Wasser-Peak gesättigt, so daß kleinere Signale sich nicht einwandfrei analysieren lassen.
• Im Versuch, den Effekt des Wasser-Peaks zu eliminieren, hat man eine Anzahl von Systemen vorgeschlagen. Eines davon ist als WEFT-System bekannt; das Akronym bedeutet "Water Eliminated Fourier Transform NMR Spectroscopy". Dieses Verfahren basiert auf der Inversions-Rückgewinnungstechnik für die Messung der bekannten Spin-Gitter-Relaxationszeit T&sub1;. Bei diesem Verfahren wird die Magnetisierung - in einigen Fällen die Resonanz sowohl des Lösungsmittels als auch des gelösten Stoffs - mit einem 180º-Impuls umgekehrt, gefolgt von einem 90º-Samplingimpuls nach einem Zeitintervall s, um den Wiederanstieg der Magnetisierung zum Gleichgewicht zu messen. Es ist bekannt, daß bei s = 0,693 T&sub1; (Lösungsmittel) die Magnetisierung des sich erholenden Lösungsmittel den Nullpunkt durchläuft. Ist der T&sub1;-Wert des gelösten Stoffs kürzer als der des Lösungsmittel, erhält man mit einem 90º-Impuls zu diesem Zeitpunkt, gefolgt von der Signalerfassung, ein Spektrum des gelösten Stoffs ohne Lösungsmittelanteil. Nach einem Intervall von 5T&sub1; (Lösungsmittel) läßt die Im pulsfolge sich wiederholen. Nach diesem Verfahren läßt sich die Lösungsmittelresonanz 1000-fach unterdrücken.
• Ein weiteres Verfahren, das für die selektive Erregung der Resonanzen gelöste Stoffe ohne Erregung des Lösungsmittels selbst häufig eingesetzt wird, ist der Redfield-"2-1-4"-Impuls. In diesem Fall ist das Intervall vom Mittelpunkt einer Funktion zum ersten Nullpunkt - entsprechend der Differenz zwischen der Sende- und der Lösungsmittelfrequenz - durch 1/s, d. h. den Kehrwert der Impulsbreite s gegeben. Beträgt bspw. s = 500 us (im Gegensatz zu einem langen oder "weichen" Impuls), beträgt die Frequenz 2000 Hz. Ein bei 2000 Hz neben der Sendefrequenz resonierender Kern wird durch das HF-Feld nicht umgeklappt und erscheint folglich nicht im Spektrum. Da ein Rechteckimpuls der Form (sin x/x) die Nullinie sehr abrupt kreuzt, verlangt eine effektive Unterdrückung einer Lösungsmittelresonanz ein sorgfältiges Einstellen der Sendefrequenz und der Impulsbreite.
• Zum Unterdrücken der Lösungsmittel-Peaks werden auch andere Techniken verwendet. Bei ihnen allen werden aber Resonanzen gelöster Stoffe nahe der des Lösungsmittels unvermeidbar ebenfalls unterdrückt. Weiterhin sind diese Techniken kompliziert und schwierig auszuführen und erfordern aufwendige Einstellungen, um eine wirksame Unterdrückung zu erreichen.
• Die vorliegende Erfindung beseitigt die Nachteile des Standes der Technik mit einer anordnung und einem Verfahren zum Unterdrücken störender Eigenresonanzen auf vorgewählte Art. Es ist bekannt, daß beim Erzeugen des FID-Zeitbereichssignals durch die NMR-Schaltung dessen schnelle Fourier-Transformierte (FFT) ein Frequenzspektrum ergibt, das für die Bestandteile der Probe Peaks unterschiedlicher Höhe enthält. In solchen Fällen ist, wie bereits ausgeführt, einer der Peaks weitaus höher als die anderen; in einer Probe bspw. mit Wasser als Lösungsmittel ist der Wasser-Peak gewöhnlich sehr hoch und überdeckt alle anderen. Soll nun dieser Peak beseitigt werden, der sich im Zeitbereichsspektrum auf einer Sichteinheit zeigt, bezeichnet die Bedienungsperson, die mit einer Tastatur und einem Mikroprozessor arbeitet, einfach nur denjenigen Teil bzw. diejenigen Teile des Frequenzsspektrums, der/die beseitigt werden soll bzw. sollen. Da die als Frequenzspektrum jeweils ausgegebenen Daten im Speicher des Mikroprozessors in digitaler Form abgelegt sind, ist es für den Mikrocomputer verhältnismäßig einfach, die zu beseitigenden Frequenzen aus dem sichtbar ausgegebenen Frequenzspektrum zu löschen. Das auf der Sichteinheit ausgegebene Frequenzspektrum ist also ein Soll-, nicht das Istspektrum.
• Das Soll-Frequenzspektrum wird dann mit einer umgekehrten FFT zu einem FID-Zeitsignal rücktransformiert, das das Soll-Frequenzsignal vor der FFT-Behandlung darstellen würde. Dieses FID-Signal wird dann digitalisiert und zu einem Analogsignal umgewandelt, das dazu dient, die Probe in einer typischen NMR-Vorrichtung impulsmäßig anzuregen. Man erhält so ein neues FID-Zeitsignal, das man mit einer FFT-Einrichtung zu einem Frequenzsignal umwandelt, das dann von den zuvor zur Beseitigung ausgewählten Peaks frei ist. Die verbleibenden Peaks können auf Linearverstärker gegeben werden, wie erforderlich, um sie weiter zu analysieren.
• Anstatt weiterhin aus den Frequenzspektren nur eine bestimmte Frequenz zu beseitigen, kann dies mit Frequenzblöcken erfolgen. Hat bspw. das Frequenzspektrum eine Breite von 400 Hz, könnte man aus ihm den Bereich der ersten 40 Hz, den achten 20Hz-Block und den zehnten 30Hz-Block eliminieren wollen. erstreckt das Freuenzspektrum sich bspw. von 0 Hz bis 400 Hz, könnte man einen Datenblock von 0 Hz bis 40 Hz, einen zweiten Datenblock von 141 Hz bis 160 Hz sowie einen dritten Datenblock von 271 Hz bis 300 Hz beseitigen. Offensichtlich lassen sich auf diese Weise auch beliebige andere Datenblöcke aus dem Frequenzspektrum entfernen. Mit dieser Vorgehensweise lassen sich starke Peaks aus den Spektren beseitigen, so daß die kleineren Peaks sich auf einen Linearverstärker geben lassen und man präzisere Informationen und eine bessere Analyse erreicht.
• Es ist also das bevorzugte Ziel der vorliegenden Erfindung, ein NMR-Signal mit auf die Bestandteile einer gegebenen Probe vorgewähltem Frequenzspektrum zu erzeugen.
• Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein vorhandenes (Ist-) zu einem Soll-Frequenzspektrum umzuwandeln, das Soll-Spektrum zu analogisieren und mit den Analogsignalen eine NMR-Vorrichtung zu pulsen, um ein FID-Signal zu erreichen, das nach Umformung zu einem Frequenzbereichssignal frei von vorgewählten unerwünschten Lösungsmittel-Peaks ist.
• Weiterhin ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Frequenspektrum zu erzeugen, das den Bestandteilen einer Stoffprobe entspricht, aus dem Frequenzspektrum vorbestimmte Frequenzblöcke zu beseitigen, die unerwünscht sind, das modifizierte Frequenspektrum mittels umgekehrter FFT zu einem neuen FID-Signal rückzuverwandeln, das FID-Signal zu digitalisieren, das digitalisierte Signal zu analogisieren, zwecks Erzeugung eines neuen FID-Signals die Probe mit dem modifizierten Signal zu pulsen und das neuerhaltene FID-Signal mittels FFT-Transformation zu dem Soll-Frequenzspektrum zu verwandeln, das von den unerwünschten Frequenzen frei ist.
• So betrifft die vorliegende Erfindung eine Anordnung zum Erzeugen eines NMR-Signals mit auf die Bestandteile einer gegebenem Probe vorgewähltem Frequenzspektrum, die eine Einrichtung zum Impulserregen der Probe zwecks Erzeugung eines ersten Zeitbereichssignals (FID-Signals) für die gegebene Probe, einer an die Einrichtung zum Erzeugen des FID-Signals angeschlossenen Einrichtung, die das FID-Zeitbereichssignal zum entsprechenden Frequenzbereichssignal mit Peaks umwandelt, die sich nach Amplitude und Frequenz unterscheiden, um die Bestandteile der Probe darzustellen, mit einer Einrichtung, die das Frequenzbereichssignalspektrum aufnimmt und aus ihm mindestens einen gewählten Frequenzpeak beseitigt, um ein Soll-Frequenzspektrum zu erzeugen, einer Einrichtung zum Umwandeln des Soll-Frequenzspektrums zu einem entsprechenden zweiten FID-Zeitbereichssignal, einer Einrichtung, die aus dem zweiten FID-Zeitbereichssignal Analogsignale zum Pulsen der Probe und zum Erzeugen eines dritten FID-Zeitbereichssignals ableitet, und mit einer Einrichtung, mit der das dritte FID-Zeitbereichssignal zu einem Frequenzspektrum umwandelbar ist, aus dem der mindestens eine gewählte Frequenzpeak eliminiert ist.
• Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen eines NMR-Signals mit auf Bestandteile in einer gegebenen Probe vorgewähltem Frequenzspektrum, indem man mit einer NMR-Einrichtung ein Zeitbereichssignal erzeugt, das Zeit- in ein Frequenzbereichssignal mit den Bestandteilen der Probe entsprechenden Peaks umwandelt, mindestens einen der Peaks, der einem Probenbestandteil entspricht, aus dem Frequenzbereichssignal besei tigt, um ein Soll-Frequenzbereichssignal darzustellen, das Soll-Frequenzbereichssignal in ein Analogsignal zur Impulsansteuerung der NMR-Einrichtung umwandelt, um ein zweites Zeitbereichssignal zu erzeugen, und das zweite Zeit- zu einem Frequenzbereichssignal umwandelt, aus dem mindestens ein einem Probenbestandteil entsprechender Peak beseitigt ist.
• Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung ergeben sich ausführlicher aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile darstellen.
• Fig. 1 zeigt als Diagramm ein typisches Frequenzbereichssignal mit einem mit einem NMR-System erhaltenes Frequenzspektrum, dessen Peaks sich nach Amplitude und Frequenz unterscheiden, um die Bestandteile einer Probe darzustellen;
• Fig. 2 zeigt ein Diagramm des Spektrums eines Frequenzbereichssignals nach Fig. 1, aus dem mit der erfindungsgemäßen Anordnung die Peaks bei bestimmten Frequenzen beseitigt worden sind;
• Fig. 3 zeigt die vorliegende Erfindung als allgemeines Blockschaltbild;
• Fig. 4 zeigt die vorliegende Erfindung als ausführliches Blockschaltbild;
• Fig. 5 zeigt an einem Flußdiagramm die Arbeitsschritte des erfindungsgemäßen neuartigen Verfahrens zum Erzeugen eines Frequenzbereichsspektrums, aus dem der Peak bei mindestens einer gewählten Frequenz beseitigt ist; und
• Fig. 6 zeigt schaubildlich die Fähigkeiten der vorliegenden Erfindung beim Beseitigen der Peaks bei gewählten Frequenzen aus einem Frequenzspektrum.
• Aus der NMR-Technik ist bekannt, daß man ein freies Induktionsabklingsignal (FID-Signal) erhält, wenn man die Kerne einer Probe mit der richtigen Frequenz anregt. Das FID-Signal ist dabei ein Zeitbereichssignal und läßt sich, wie ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt, durch schnelle Fourier- Transformation (FFT) zu einem Frequenzbereichs-Spektrumssignal nach Fig. 1 umwandeln, dessen Peaks nach Amplitude und Frequenz die Bestandteile der untersuchten Probe kennzeichnen. So zeigt die Fig. 1 als Graph die Amplitude als Funktion der Frequenz. Nimmt man - nur beispielsweise - an, daß der Graph das Ergebnisse einer Erregung der Protonen in der untersuchten Probe darstellt, weil diese am zahlreichsten vorliegen, ergibt sich ein komplexeres Spektrum sowie - in wässriger Lösung - ein ausgeprägter Lösungsmittel-Peak, wie er bspw. in Fig. 1 als Peak 10 enthalten ist. Die in größerer Menge vorliegenden Bestandteile können einer weiteren starken Peak 12 erzeugen, der, wenn auch nicht so hoch wie der Peak 10, doch weitaus stärker ist als die anderen Peaks im Spektrum. Derart hohe Peaks wie 10 und 12 erschweren das Beobachten der schwächeren Signale wie bspw. 14,16,18 und 20. Ist das FID-Zeitbereichssignal mittels FFT in das in Fig. 1 gezeigte Frequenzbereichssignal umgewandelt worden, kann der Peak 10 bspw. das Wasser anzeigen und stellt natürlich den höchsten Peak in Fig. 1 dar. Schickt man die Signale durch einen Verstärker, wird dieser von dem hohen Wasser-Peak 10 gesättigt, so daß die kleineren Signale sich nicht mehr richtig analysieren lassen.
• Mit der vorliegenden Erfindung kann man nun das Frequenzbereichssignal der Fig. 1 so modifizieren, daß die hohen Peaks 10 und 12 aus ihm beseitigt werden, wie die Fig. 2 zeigt. Die verbleibenden Signale lassen sich auf einen Verstärker geben und anheben, so daß sie - bspw. die Signale 16, 14, 18 und 20 - sich nun einwandfrei analysieren lassen. Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein beliebiges Signal oder mehrere Signale zu entfernen, um ein beliebiges der übrigen Signale einwandfrei analysieren zu können.
• Die Fig. 3 zeigt die vorliegende Erfindung als allgemeines Blockschaltbild. Dabei ist ein Mikroprozessor 22 an eine NMR-Schaltung 24 angeschlossen, die auf herkömmliche Weise ein FID-Signal erzeugt, aus dem der Mikroprozessor nach einem Fourier-Transformationsalgorithmus ein Frequenzbereichssignal ableitet. Das Frequenzbereichssignal kann auf einer Sichteinheit 26 betrachtet werden. Durch zweckmäßige Betätigung der Tastatur 28 kann der Mikroprozessor veranlaßt werden, aus seinem Speicher Daten zu beseitigen, die Peaks darstellen, die nachjustiert bzw. aus dem Frequenzbereichssignal beseitigt werden müssen. Bei der NMR-Schaltung 24 handelt es sich um eine typische NMR-Schaltung. Die Schaltung 24 befindet sich in der Sonde oder einer anderen Anordnung zum Einbringen der Probe in ein Magnetfeld. Der Mikroprozessor 22 schaltet eine Zeitgabeeinrichtung frei, um präzise zeitgesteuerte digitale Signale an einen Sender zu schicken. Der HF-Sender überlagert den Digitalsignalen aus dem Mikroprozessor ein Signal der richtigen Frequenz. Die HF- Impulse werden verstärkt und auf die Probensonde gegeben, die so abgestimmt ist, daß sie den HF-Impuls zu absorbieren. Dadurch werden in der Probe Übergänge zwischen den Kernspin-Energieniveaus angeregt. Sodann klingen die Kerne frei ab, bis erneut ein Gleichgewicht erreicht ist. Da das Signal sehr schwach ist (Größenordnung Nanovolt) hebt ein Vorverstärker das schwache Signal an; das verstärkte Signal wird dann durch ZF-Mischer geschickt und zu einem NF-Signal verwandelt, das gefiltert und digitalisiert wird. Da die Signale nun digitalisiert sind, lassen sie sich im Mikroprozessor 22 zwecks weiterer Verarbeitung speichern - einschl. der Fourier-Transformation und der selek tiven Beseitigung von Frequenzpeaks aus dem Frequenzbereichssignal, wie unten ausführlich beschrieben.
• Die Fig. 3 zeigt ein ausführliches Blockschaltbild der vorliegenden Erfindung. Die allgemein in Fig. 4 gezeigte NMR-Vorrichtung 24 enthält einen Sender 30 mit einem Zumischoszillator 32. Der Mikroprozessor 22 erzeugt auf der Leitung 34 ein Signal, das das Aussenden von Impulsen einer Sollfrequenz durch den Sender 30 auf der Leitung 36 bewirkt. Die HF-Impulse gehen über die Schaltstufe 38 an die Spule 40, die die Kerne in der Probe 42 auf bekannte Weise anregt. Desgl. erfaßt die Spule 40 die von den angeregten Kernen in der Probe 42 abgegebene Energie und gibt diese über die Schaltstufe 38 auf der Leitung 44 an den Empfänger 46. Der Empfänger 46 gibt auf die Leitung 48 ein freies Induktionsabklingsignal (FID-Signal), wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Das FID-Signal auf der Leitung 48 ist ein Zeitbereichssignal, das auf den Analog/Digital-Wandler 50 im Mikroprozessor 22 geht. Das digitalisierte Ausgangssignal des A/D-Wandlers 50 auf der Leitung 52 ist immer noch ein Zeitbereichssignal, das digital ist und im RAM-Speicher 54 des Mikroprozessors 22 abgelegt wird. Der Zentralprozessor 56 erzeugt auf der Leitung 58 zum RAM-Speicher 54 ein Signal, mit dem die gespeicherten Daten auf einen FFT- Funktionsblock 60 gegeben werden, der auf der Leitung 62 ein Frequenzbereichs-Ausgangssignal abgibt. Dieses Signal stellt ein Frequenzspektrum dar, wie es in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist und auf der Sichteinheit 26 ausgegeben wird.
• Um das Frequenzbereichssignal in Fig. 1 zu dem der Fig. 2 umzuwandeln, weist die Bedienungsperson mittels einer Tatatur 28 die CPU 56 an, die gespeicherten Anteile der Signale 10 und 12 in Fig. 1 aus dem Speicher zu lö schen. Das resultierende Signal wird wiederum im RAM-Speicher 54 abgelegt und auf der Leitung 64 an den Umkehr-FFT-Funktionsblock 66 gegeben, der auf der Leitung 68 ein Ausgangssignal abgibt, bei dem es sich um das Zeitbereichsäquivalent eines FID-Signals handelt, wie es erforderlich wäre, um das Soll-Frequenzbereichssignal der Fig. 2 zu erzeugen. Dieses Signal auf der leitung 68 durchläuft eine Schaltstufe 70, die vom Zentralprozessor 56 mit einem Signal auf der Leitung 72 geöffnet wird; das Ausgangssignal der Schaltstufe 70 auf der Leitung 74 wird an den Digitalisierer 76 gelegt, der es digitalisiert. Das digitalisierte Ausgangssignal auf der Leitung 78 geht auf den Digital/Analog-Wandler 80, der es zu einem Analogsignal umwandelt. Der Zentralprozessor 56 schaltet das Analogsignal auf der Leitung 82 durch die Schaltstufe 84 auf de Leitung 34 zum Sender, wo es dazu dient, die Spule 40 impulsmäßig anzusteuern und so die Probe 42 anzuregen. Das FID-Signal, das der Empfänger 46 auf die Leitung 48 gibt, wird wiederum von A/D-Wandler 50 digitalisiert und auf der Leitung 52 zwecks Speicherung an den RAM-Speicher 54 gegeben. Der FFT-Funktionsblock 60 erzeugt aus dem neu digitalisierten FID-Signal ein Frequenzbereichssignal, das auf der Leitung 62 an die Sichteinheit geht und in Fig. 2 gezeigt ist.
• Es wird also das Soll-Frequenzbereichssignal durch eine Umkehr-FFT-Transformation zu einem FID-Signal verwandelt, das ein solches Frequenzbereichssignal erzeugen würde. Dieses transformierte FID-Signal wird digitalisiert und analogisiert und mit dem analogisierten Signal die Probe impulserregt. Der Impuls bewirkt die Erzeugung eines FID-Signals, das nach FFT-Transformation das Soll-Frequenzbereichssignal ergibt, aus dem die gewählten Peaks beseitigt sind.
• Die Schritte der neuartigen Erfindung sind in der Fig. 5 gezeigt. Im Schritt 86 wird das NMR-Signal gesendet, um auf die Kernfrequenz einzurasten. Neben dem Schritt 86 ist der NMR-Impuls als Graph 88 dargestellt. Im Schritt 90 wird das empfangene FID-Signal vom Analog/Digital-Wandler digitalisiert und im Schritt 92 das digitalisierte Signal im RAM-Speicher abgelegt. Im Schritt 94 wird das FID-Signal auf der Sichteinheit ausgegeben, wie es der Graph 95 zeigt. Im Schritt 96 bewirkt der Mikroprozessor den Durchlauf des im RAM- Speicher 54 abgelegten Signals durch die FFT-Funktion 60, wobei das im Graph 98 gezeigte Frequenzbereichssignal entsteht. Im Schritt 100 kann die Bedienungsperson mittels der Tastatur 28 ein Frequenzband 102 beseitigen, das auf der Sichteinheit dargestellt ist; vergl. Den Graphen 104. Dieses neue Frequenzbereichssignal wird dann der Umkehr-FFT 66 unterworfen; es entsteht im Schritt 106 ein neues FID-Signal der im Graphen 108 gezeigten Gestalt. I mSchritt 110 wird das FID-Signal zu der Signalform im Graphen 112 digitalisiert. Im Schritt 114 werden die Signale analogisiert, wie im Graphen 116 gezeigt. Im Schritt 118 dienen die Analogsignale zur Anregung der Kerne mit dem Sender 30 durch Impulse, wie der Graph 120 sie zeigt. Im Schritt 122 ergibt sich das neue FID-Signal, das der Graph 12 zeigt und das im Schritt 126 der FFT-Funktion 60 geschickt wird, um das im Graphen 128 gezeigte neue Frequenzbereichssignal zu erzeugen. Im Schritt 130 hebt ein Verstärker die Signale zu dem im Graphen 132 gezeigten Verlauf an. Durch diese Vorgehensweise ist also aus dem Graphen 132 mindestens ein Peak gewählter Frequenz entfernt worden.
• Wie in Fig. 6 gezeigt, können aus einem 400 Hz-Frequenzspektrum gewählte Blöcke 134,136 und 138 selektiv entfernt werden, um verschiedene Peaks unterschiedlicher Frequenzen zu beseitigen. Wie also im Fig. 6 gezeigt, kann zur Beseitigung ein Block 134 ausgewählt werden, der sich von 0 Hz bis 40 Hz erstreckt, desgl. auch ein Block 136 von 141 Hz bis 160 Hz. Schließlich kann auch ein Block von 271 Hz bis 300 Hz zur Beseitigung ausgewählt werden. Es ist natürlich einzusehen, daß diese Blöcke nur beispielhaft gelten und daß nach diesem System einer oder mehrere von ihnen in unterschiedlichen Frequenzbereichen zur Beseitigung ausgewählt werden kann bzw. können.
• Es wurden also ein Verfahren und eine Anordnung zum Unterdrücken unerwünschter vorgewählter Eigenresonanzen aus einem Frequenzbereichs-NMR- Signal offenbart. Das von der NMR-Schaltung erzeugte FID-Zeitbereichssignal wird zu einem Frequenzbereichssignal mit Spitzen FFT-transformiert, die die verschiedenen Bestandteile der Probe darstellen. Sollen gewählte Spitzen aus dem Frequenzspektrum beseitigt werden, gibt die Bedienungpserson mittels der Tastatur oder einer anderen Eingabeeinrichtung und einem Mikroprozessor einfach denjenigen Teil bzw. die Teile des Frequenzspektrums vor, der/die zu entfernen ist/sind. Der Mikroprozessor legt die Daten in digitaler Form in seinem Speicher ab; daher ist es für ihn verhältnismäßig einfach, bestimmte von der Bedienungsperson gewünschte Frequenzen aus dem auf der Sichteinheit dargestellten Frequenzspektrum zu löschen. Das resultierende, auf der Sichteinheit ausgegebene Frequenzspektrum ist also das Sollspektrum. Auf diesem Sollspektrum wird dann eine Umkehr-FFT durchgeführt, um ein FID-Zeitbereichssignal zu erzeugen, das dem Soll-Frequenzbereichssignal vor der FFT- Behandlung entspricht. Dieses Signal wird digitalisiert und zu einem Analogsignal umgewandelt, das dazu dient, die Probe in einer typischen NMR-Einrichtung impulsmäßig anzuregen. Es ergibt sich so ein neues FID-Zeitbereichssignal, das man zu einem neuen Frequenzbereichssignal FFT-transformiert dieses neue Frequenzbereichssignal ist von den Peaks frei, die zuvor zur Beseitigung ausgewählt worden waren. Die verbleibenden Peaks lassen sich nun zur weiteren Analyse durch Linearverstärker schicken oder nach Bedarf bearbeiten.
• Die vorgehende Beschreibung geht nur auf die gezeigten und erläuterten Ausführungsformen der Erfindung ein. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen möglich. Die hier benutzen Ausdrücke sollen daher die Erfindung nur beispielhaft beschreiben, sie aber nicht einschränken. Es ist damit zu rechnen, das Andere Unterschiede zur vorgehenden Beschreibung herausarbeiten, die aber den Umfang der hier beschriebenen und beanspruchten Erfindung nicht verlassen. Insbesondere lassen sich die speziell angegebenen Elemente des Aufbaus der Erfindung durch andere und bekannte Elemente ersetzen, die zu ersteren funktional äquivalent sind.

Claims (14)

1. Gerät zur Gewinnung eines Kernresonanzsignals, das ein Spektrum mit einem vorbestimmten Frequenzbereich für die Bestandteile einer vorgegebenen Testprobe hat, aufweisend:

Mittel zum Pulsen der Probe und zum Erzeugen eines ersten Zeitbereichs-Induktionsabklingsignals für die vorgegebene Probe;

Mittel, die mit den Erzeugungsmitteln für das erste Zeitbereichs- Induktionsabklingsignal verbunden sind, um das erste Zeitbereichs- Induktionsabklingsignal in ein entsprechendes Frequenzbereichssignalspektrum umzuwandeln, das Peaks hat, die in der Amplitude und der Frequenz variieren, um die Probenbestandteile zu repräsentieren;

Mittel zum Empfangen des Frequenzbereichssignalspektrums, und zum Entfernen von mindestens einem ausgewählten Frequenzpeak aus dem Spektrum, um ein gewünschtes Frequenzbereichsspektrum zu erhalten;

Mittel zum Umwandeln des gewünschten Frequenzbereichsspektrums in ein entsprechendes zweites Zeitbereichs-Induktionsabklingsignal;

Mittel zum Verwenden des zweiten Zeitbereichs- Induktionsabklingsignals, um Analogsignale zum Pulsen der Probe und zum Erzeugen eines dritten Zeitbereichs-Induktionsabklingsignals zu erzeugen; und

wobei die Mittel zum Umwandeln des ersten Zeitbereichs- Induktionsabklingsignals in ein Frequenzbereichsspektrum verwendet werden,

um das dritte Zeitbereichs-Induktionsabklingsignal in ein Frequenzbereichssignal umzuwandeln, bei dem der mindestens eine ausgewählte Frequenzpeak eliminiert ist.

2. Gerät gemäß Anspruch 1, wobei die Mittel zum Pulsen der Probe und zum Erzeugen des ersten Zeitbereichs-Induktionsabklingsignals aufweisen:

einen Sender, der einen Lokaloszillator umfaßt, zum Erzeugen einer Frequenz zum erregen der Kerne der vorgegebenen Probe mit einer vorbestimmten Frequenz, um die Resonanzfrequenz der Kerne zu erzeugen; und

einen HF-Empfänger, der mit dem Sender verbunden ist und die Resonanzfrequenz empfängt, zum Vergleichen der Resonanzfrequenz mit der Lokaloszillatorfrequenz, um das erste Induktionsabklingsignal zu erhalten.

3. Gerät gemäß Anspruch 2, wobei die Mittel zum Transformieren des ersten und dritten Zeitbereichs-Induktionsabklingsignals in das entsprechende Frequenzbereichssignalspektrum eine Funktion für eine schnelle Fourier-Transformation aufweisen, zum Anwenden auf das erste und dritte Zeitbereichs- Induktionsabklingsignal und zum Erzeugen eines entsprechenden Frequenzbereichsspektrums als Ausgangssignal.

4. Gerät gemäß Anspruch 3, wobei die Mittel zum Entfernen des mindestens einen Frequenzpeaks aus dem Frequenzbereichssignalspektrum aufweisen:

einen Mikroprozessor, der die Funktion für eine schnelle Fourier- Transformation umfaßt, wobei der Mikroprozessor einen Speicher zum Speichern des erzeugten Frequenzbereichsspektrums hat;

eine mit dem Mikroprozessor verbundene Sichtanzeigevorrichtung, um das erzeugte Frequenzbereichsspektrum wiederzugeben; und

mit dem Mikroprozessor verbundene Eingabemittel zum Erzeugen von Anweisungen für den Mikroprozessor, um den mindestens einen der Frequenzpeaks aus dem in dem Speicher gespeicherten Frequenzbereichsspektrum zu entfernen.

5. Gerät gemäß Anspruch 4, wobei die Mittel zum Umwandeln des gewünschten Frequenzbereichsspektrums in ein entsprechendes zweites Zeitbereichs-Induktionsabklingsignal eine Funktion für eine umgekehrte schnelle Fourier-Transformation aufweisen, die mit dem Mikroprozessorspeicher verbunden ist, zum umwandeln des gewünschten Frequenzbereichssignals in das entsprechende zweite Zeitbereichs- Induktionsabklingsignal.

6. Gerät gemäß Anspruch 5, wobei die Mittel zum Verwenden des zweiten Zeitbereichs-Induktionsabklingsignals, um Analogsignale zum Pulsen der Probe und zum Erzeugen des dritten Zeitbereichs-Induktionsabklingsignals zu erzeugen, aufweisen:

Mittel zum Digitalisieren des zweiten Zeitbereichs- Induktionsabklingsignals;

Mittel zum Umwandeln des digitalisierten Zeitbereichs- Induktionsabklingsignals in ein Analogsignal; und

Mittel zum Verbinden des Analogsignals mit dem Sender, zum Pulsen der Testprobe und zum Erzeugen des dritten Zeitbereichs- Induktionsabklingsignals.

7. Gerät gemäß Anspruch 6, wobei die Mittel zum Umwandeln des dritten Zeitbereichs-Induktionsabklingsignals in ein Frequenzbereichssignal die Funktion für eine schnelle Fourier-Transformation aufweisen.

8. Methode zur Gewinnung eines Kernresonanzsignals, die ein Spektrum mit einem vorbestimmten Frequenzbereich für die Bestandteile einer vorgegebenen Testprobe hat, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, bei denen:

die Probe gepulst wird, und ein erstes Zeitbereichs- Induktionsabklingsignal für die vorgegebene Probe erzeugt wird;

das erste Zeitbereichs-Induktionsabklingsignal in ein entsprechendes Frequenzbereichssignalspektrum transformiert wird, das Peaks hat, die in der Amplitude und der Frequenz variieren, um die Probenbestandteile zu repräsentieren;

mindestens ein ausgewählter Frequenzpeak aus dem Frequenzbereichssignalspektrum entfernt wird, um ein gewünschtes Frequenzbereichsspektrum zu erhalten;

das gewünschte Frequenzbereichsspektrum in ein entsprechendes zweites Zeitbereichs-Induktionsabklingsignal umgewandelt wird;

das zweite Zeitbereichs-Induktionsabklingsignal verwendet wird, um Analogsignale zum Pulsen der Testprobe und zum Erzeugen eines dritten Zeitbereichs-Induktionsabklingsignals zu erzeugen; und

das dritte Zeitbereichs-Induktionsabklingsignal in ein Frequenzbereichsspektrum umgewandelt wird, bei dem der mindestens eine ausgewählte Frequenzpeak eliminiert ist.

9. Methode gemäß Anspruch 8, wobei der Schritt zum Erzeugen des ersten Zeitbereichs-Induktionsabklingsignals weiterhin die Schritte aufweist, bei denen:

die Kerne der vorgegebenen Probe mit einer vorbestimmten Frequenz eines Senders, der einen Lokaloszillator umfaßt, erregt werden, um die Resonanzfrequenz der Kerne zu erzeugen; und

die Resonanzfrequenz mit der Lokaloszillatorfrequenz verglichen wird, um das erste Zeitbereichs-Induktionsabklingsignal zu erhalten.

10. Methode gemäß Anspruch 9, wobei der Schritt zum Transformieren des Zeitbereichs-Induktionsabklingsignals in das entsprechende Frequenzbereichssignalspektrum weiterhin den Schritt aufweist, bei dem das erste Induktionsabklingsignal mit einer Funktion für eine schnelle Fourier- Transformation in ein entsprechendes Frequenzbereichsspektrum als Ausgangssignal transformiert wird.

11. Methode gemäß Anspruch 10, wobei der Schritt zum Entfernen des mindestens einen Frequenzpeaks aus dem Frequenzbereichssignalspektrum weiterhin die Schritte aufweist, bei denen:

ein Mikroprozessor freigegeben wird, um die Funktion für eine schnelle Fourier-Transformation anzuwenden, wobei der Mikroprozessor einen Speicher hat, um das erzeugte Frequenzbereichsspektrum zu speichern;

eine Sichtanzeigevorrichtung mit dem Mikroprozessor verbunden wird, um das erzeugte Frequenzbereichsspektrum wiederzugeben; und

Eingabemittel mit dem Mikroprozessor verbunden werden, zum Erzeugen von Anweisungen für den Mikroprozessor, um den mindestens einen der Frequenzpeaks aus dem in dem Speicher gespeicherten Frequenzbereichsspektrum zu entfernen.

12. Methode gemäß Anspruch 11, wobei der Schritt zum Umwandeln des gewünschten Frequenzbereichsspektrums in ein entsprechendes zweites Zeitbereichs-Induktionsabklingsignal den Schritt aufweist, bei dem der Mikroprozessor freigegeben wird, um eine Funktion für eine schnelle Fourier- Transformation bei dem in dem Speicher gespeicherten, gewünschten Frequenzbereichsspektrum auszuführen, und das gewünschte Frequenzbereichsspektrum in das entsprechende zweite Zeitbereichs- Induktionsabklingsignal umgewandelt wird.

13. Methode gemäß Anspruch 12, wobei der Schritt zum Verwenden des zweiten Zeitbereichs-Induktionsabklingsignals, um Analogsignale zum Pulsen der Testprobe zu erzeugen, und zum Erzeugen des dritten Zeitbereichs- Induktionsabklingsignals weiterhin die Schritte aufweist, bei denen:

das zweite Zeitbereichs-Induktionsabklingsignal digitalisiert wird;

das digitalisierte Induktionsabklingsignal in ein Analogsignal umgewandelt wird; und

das Analogsignal mit dem Sender verbunden wird, um die Testprobe zu pulsen und das dritte Zeitbereichs-Induktionsabklingsignal zu erzeugen.

14. Methode gemäß Anspruch 13, wobei der Schritt zum Umwandeln des dritten Zeitbereichs-Induktionsabklingsignals in ein Frequenzbereichssignal den Schritt aufweist, bei dem eine schnelle Fourier-Transformation bei dem dritten Zeitbereichs-Induktionsabklingsignal ausgeführt wird.