FI113300B - Menetelmä ja laite NMR-testaukseen - Google Patents

Description

x 113300

Menetelmä ja laite NMR-testaukseen Förfarande och anordning för NMR-testning Tämä keksintö koskee menetelmää ja laitetta kohteen ydinmagneet-tisen resonanssin (Engl. Nuclear Magnetic Resonance; NMR) testaamiseen. Keksinnöllä on erityinen sovellutus eläinten tai ihmisten kuvien tuottamisessa NMR:n avulla.

NMR-kuvaustekniikat ovat hyvin tunnettuja. Eräs tällainen tekniikka on kuvattu julkaisussa "Planar Spin Imaging by NMR", P.Mansfield and A.A.Maudsley (J. Magn. Resonance, 2_7, sivut 101-119) . Toinen tekniikka tunnetaan nimellä "Echo Planar Imaging" (EPI) (tasokaikukuvanluonti), ja on julkistettu GB Patentissa No. 1596160, jonka haltijana on National Research Development Corporation (nykyisin British Technology Group Ltd.). Tämä tekniikka käsittää testattavan kohteen asettamisen magneettikenttään, joka sisältää kolme keskenään ortogonaalista gradient-tikomponenttia spatiaalisen tiedon koodaamiseksi kohteesta. Yhdellä gradienttikomponentilla on oskilloiva aaltomuoto. Magneettikentän vaikutuksen alaiseen kohteeseen kohdistetaan radio-taajuuksinen herätepulssi. Oskilloiva gradientti aiheuttaa reso-nanssivastekaikuja, jotka muodostuvat herätepulssin lisäämisen seurauksena. Näiden kaikujen havainnoiminen tuottaa nopeasti ku- '. : van kohteesta .

? * · » · · * · !. ’ EPI tekniikka kärsii siitä epäkohdasta, että oskilloivan gradi- ’ ’’ enttikomponentin on oskilloitava niin korkealla taajuudella, et-...* tä vaaditaan kalliita erikoislaitteita tarpeeksi nopeisiin gra-,· · dienttimuutoksiin vaikuttamiseksi.

« i t > » · I » «

Esillä olevan keksinnön mukaisesti on kohteen NMR-testaukseen saatu aikaan menetelmä, joka käsittää kohteen asettamisen staat- t · tiseen magneettikenttään, jolla kentällä on ajassa vaihteleva • » gradienttikomponentti spatiaalisen tiedon koodaamiseksi kohtees- • · :/; ta, herätepulssien rf lisäämisen valituin intervallein ydinmag- ·;··· neettiresonanssin aikaansaamiseksi, ensimmäisen herätepulssin rt .* . ollessa ei-90° pulssin, koodaavan gradienttikomponentin valitse-» » » ’· '* misen ainakin ensimmäisen kolmen perättäisen intervallien aikana *' * siten, että gradienttikomponentin aikaintegraalin arvot vastaa- 113300 2 van intervallin keston suhteen ovat verrannollisia kokonaisluvun I erillisten, perättäisten potenssien minkä tahansa permutaation mukaisesti, kun I on suurempi kuin 2, ja resonanssivastesignaa-lien havaitsemisen, jotka ainakin ensimmäiseen kolmeen peräkkäiseen intervalliin kohdistetut herätepulssit rf ovat saaneet aikaan eri koherenssisiirroksen liikesuunnilla.

Valitsemalla pulssi-intervallit ja koodaava gradienttikomponent-ti tällä tavoin, voidaan luoda suuri määrä selvästi erottuvia, tasavälisiä kaikuvasteita, ilman että tarvitaan enemmän kuin suhteellisen vähäinen määrä gradientin käynnistyksiä ja sammutuksia (jos lainkaan). Mahdollisesti tarvittavat gradientin käynnistykset ja sammutukset eivät edellytä erityislaitteita, joten kuvattu keksintö voidaan ottaa käyttöön perinteisellä NMR-laitteistolla. Keksintö pystyy nopeaan kuvaukseen; kaksi ulotteinen viipale kohteen halki voidaan kuvata 40 millisekunnissa tai nopeammin.

Edullisesti, magneettikenttä ja/tai herätepulssit säädetään (arvojen alkuestimaateista) tuottamaan halutut resonanssivas- tesignaalit. Tällainen säätö voi auttaa poistamaan käytetyn NMR- laitteen puutteiden aiheuttamat vaikutukset. Tärkein puute on, että magneettikäämeihin syötetyn energian aaltomuodon ja niiden todellisesti tuottaman magneettikentän aaltomuodon välillä voi , olla eroja (jotka johtuvat esimerkiksi pyörrevirroista) . Täten, i.' jos aiemmin mainitun gradienttikomponentin integraali lasketaan \ ’ gradienttikomponentin luomiseen syötetystä energiasta sen si- : ” jaan, että se laskettaisiin todellisuudessa tuotetusta gradient- tikomponentista, säätöä valitusta energian syötöstä saatetaan ! ' tarvita.

? · * ( · Säätöön voidaan vaikuttaa teoriassa lisäämällä kenttään tai ·,·, pulsseihin kalibrointikerroin, mutta edullisesti siihen kuiten-kin vaikutetaan kokeellisella kalibroinnilla, joka perustuu ko- * · keellisesti ennalta määrättyyn informaatioon. Jälkimmäisen lä- hestymistavan etu on, että kokeellinen kalibrointi ei riipu koh- teestä, vaan ainoastaan NMR-laitteesta, joten, ainakin periaat- ,· , teessä, kokeellinen kalibrointi tarvitaan tehdä ainoastaan ker- « « « "· ran.

3 113300 Säätöä käytetään tyypillisesti tuottamaan haluttu ajoitus signaaleille, koska kyseinen ajoitus voi olla kriittistä keksinnön toiminnalle. Jos ajoitus ei ole tarpeeksi säännöllistä, signaalit voivat limittyä ja tulosten tarkkuus voi huonontua.

Edullisesti resonanssivastesignaalit säädetään (korjataan) havainnoinnin jälkeen. Kyseistä säätöä, joka yleensä tehdään ennen Fourier-muunnosta, voidaan käyttää vastesignaalien valmisteluun Fourier-muunnosta varten. Keksintö tuottaa esimerkiksi lähes väistämättä epäyhtenäisiä signaaleja; ja jos näin on, signaalit voidaan säätää yhtenäisiksi ennen Fourier-muunnosta. Edelleen, signaalien vaihetta voidaan tarvita säätää; ja niiden ajoitusta voidaan myös tarvita säätää niin, että ne ovat tasavälisiä. Tässä viimeisessä tapauksessa voi olla toivottavaa toteuttaa karkea säätö käyttämällä edellä kuvattuja kalibrointitekniikoita sekä hienosäätö edellä kuvattujen korjaustekniikoiden kautta.

Viimeisen herätepulssin ja seuraavan herätepulssin välinen intervalli, joka on verrannollinen I: n potenssiin, on edullisesti vähemmän kuin IL * tmm, missä L on kyseisten interval- : lien lukumäärä ja tm±n on pienin intervalli, ja sanottu « * · • * ··.·. intervalli on edullisemmin yhtä kuin [(IL+1) /2] * tmin.

• · * Tällä tavoin kokeen kestoa voidaan vähentää siitä, mitä • · ... kuuluisi, jos kaikki relevantit pulssi-intervallit jaettaisiin • « ]··; I: n perättäisten potenssien mukaisesti, ilman että välttämättä • · · •‘‘ ‘ tapahtuu merkittävää signaalien hukkaa. Tämä on selitetty • · · V * yksityiskohtaisemmin kohdassa " Perus suori tus muodon teoria".

• · • [Ainakin kolme herätepulssi-intervallia täytyisi määrätä I:n ;':’:potenssien mukaisesti kohtuullisen hyvin ratkaistun kuvan .'.saavuttamiseksi. Kolmen intervallin (neljä pulssia) avulla '...'voidaan muodostaa 27 signaalin potentiaalinen maksimi arvolle • · ••/I = 3. Käytännössä vain osa (esimerkiksi 9 tai 14) näistä » · : ‘..signaaleista voidaan todella havainnoida ellei signaalien •:”*refokusointiin vaikuteta.

4 113300

Keksinnön perussuoritusmuodossa (katso Esimerkki 1), gradient-tikomponentti on oleellisen vakio kyseisten intervallien aikana, ja kyseiset intervallit määräytyvät sanottujen perättäisten potenssien mukaan. Tämä on keksinnön yksinkertainen muoto minimaalisilla gradientin kytkemisillä.

Keksinnön ensimmäisessä muunnellussa suoritusmuodossa (katso esimerkit 2 ja 3), jos gradienttikomponentti on nolla kunkin kyseisten intervallien viereisen herätepulssin aikana, ja edelleen, jos se nousee kussakin sellaisessa intervallissa nousuajan ti aikana arvoon, joka on sama jokaiselle kyseisistä intervalleista, säilyy kyseisessä intervallissa viiveajan ta ja laskee takaisin nollaan laskuajan ta, silloin vastaavat arvot ta+(ti+ta)/2 määräytyvät edullisesti sanottujen perättäisten potenssien mukaisesti jokaiselle kyseiselle intervallille. Tämä edustaa yksinkertaista mutta tehokasta tapaa määrätä sopivat herätepulssi-intervallit, jos (kuten on edullista näkökentän rajoittamisen välttämiseksi) gradienttikomponentti sammutetaan kunkin herätepulssin aikana.

Keksinnön toisessa muunnellussa suoritusmuodossa (katso esimerkki 3) lisätään lisäherätepulssi resonanssivastesignaa- • · jV. lien refokusoimiseksi. Refokusoimalla signaaleja (so. tuotta-» * ·. maila näistä signaaleista "kaiku") voidaan keksinnön avulla ... saavutettavaa resoluutiota merkittävästi nostaa.

« · • · t « « *'*.* Keksinnön kolmannessa muunnellussa suoritusmuodossa suorite-’·’ * taan viipaleen valinta ei-suodattavan gradienttipulssin (so. gradienttipulssi, joka ei suodata pois yhtään resonanssivaste- • » ..••signaaleista) avulla. Jos viipaleen valinnan herätepulssi V 'lisätään gradienttipulssin aikana, tämä saavutetaan edullises-» ,·. ;ti tekemällä gradienttipulssin integraali ajan suhteen viipa-• · · t"-tleen valintapulssin keskikohtaan saakka ja ottamalla vastaava * · integraali keskikohdan jälkeen, kunnes molemmat ovat nollia.

• · · ".".Kuvattu keksintö edustaa myös yllä kuvatuille menetelmäominai-suuksille analogisia laiteominaisuuksia.

113300 5

Keksinnön edulliset piirteet, keksinnön taustalla oleva teoria ja keksinnön toimintaesimerkit kuvataan nyt viitaten liitteenä oleviin kuvioihin, joissa:

Kuvio 1 on keksinnön mukaisen NMR-testauslaitteen lohkokaavio;

Kuvio 2 on kaavamainen yleiskuvaus keksinnön toiminnasta;

Kuvio 3 on k-avaruusdiagrammi keksinnön perussuoritusmuodolle;

Kuvio 4 on pulssisekvenssidiagrammi perussuoritusmuodolle;

Kuvio 5 esittää perussuoritusmuodossa luotujen signaalien suhteelliset signaaliamplitudit ja vaiheet (0 tai 180');

Kuvio 6 on luonnos, joka esittää ajoitusmääritykset trapetsoi-daaliselle gradienttipulssille;

Kuvio 7 on pulssisekvenssidiagrammi keksinnön ensimmäiselle muunnellulle suoritusmuodolle;

Kuvio 8a on k-avaruusdiagrammi keksinnön toiselle muunnellulle • · suoritusmuodolle; t·*·, Kuvio 8b on k-avaruusdiagrammi vaihtoehtoiselle versiolle ,“t keksinnön toisesta muunnellusta suoritusmuodosta; ♦ * « l 4 « * f * * ·* ’ Kuvio 9 on pulssisekvenssidiagrammi keksinnön toiselle muunnellulle suoritusmuodolle; • · » # * « * · · > # « i Kuvio 10 on osittainen pulssisekvenssidiagrammi, joka kuvaa # ,·. ; keksinnön kolmannen muunnellun suoritusmuodon; • · » • · * · * » · ’!* Kuvio 11 on k-avaruusdiagrammi keksinnön kolmannelle muunnel- i « ; '"lulle suoritusmuodolle; • I » t » • ·

Kuviot 12 ovat sarja luonnoksia, jotka kuvaavat gradienttien kokeellista kalibrointia; ja 6 113300

Kuviot 13 ja 14 näyttävät vastaavasti signaalisarjan ja kuvan, joka on saavutettu keksintöä käyttäen.

Seuraavassa kuvauksessa on annettujen määritysten kanssa käytetty seuraavia lyhenteitä ja termejä.

Ύ Gyromagneettinen kerroin

At Viiveaika tai näytteenottointervalli AE Kunkin radiotaajuisen (r. f. ) pulssin aiheuttamat muutokset koherenssiasteessä (coherence order) Signaalin £ vaihe, joka alkaa määrätystä paikasta Φ Signaalin vaihe vastaanottimen r. f. vaiheen suhteen p(k),p(r) Tiedot, jotka muodostavat k-avaruuden ja todellisen avaruuden kuvat Näkökenttä vaihekoodaavassa suunnassa, mitattuna senttimetreissä POVy Näkökenttä lukusuunnassa

Gphase Vaihekoodaavien gradienttipulssien sarja ^read Luettujen gradienttipulssien sarja ky Ay k-avaruuden komponentit, dimensioilla cm-1 :**.· N r. f. pulssien kokonaismäärä « « {V. n1>n2 Kussakin dimensiossa saatujen datapisteiden määrä < i \ Pi Signaalin koherenssiaste (spin-V partikkeleille p± ,·>·, voi olla +1, 0 tai -1) * * β Koherenssisiirroksen liikesuunta (pathway) i · f järjestetty sarja signaalin koherenssiasteita I 4 * * kunkin r. f. pulssin jälkeen Q^phase Signaalin £ verkkovaihegradientti kehitettynä • » i vaihe-koodaavassa suunnassa *,* : ^P^ase Vaihekoodaavista gradienttipulsseista johdettu i ; vaihegradienttisarja » 1 i .··. Qphase^ = /y (t )dt integroituna sopivan aikainterval- ’! * 1 i n yl i «' f Qread Luetuista gradienttipulsseista johdettu luettujen gradienttien sarja

Qread^ = Jy G^eadttldt integroituna sopivan aikaintervallin yli 113300 7 rx,ry Reaaliavaruuden komponentit

Spektrileveys = 1/Δ t ^ i: nnen ja (i + l):nnen r. f. pulssin välinen aika intervalli t^echo Liikesuuntaa p seuraavan signaalin kaikuaika ^min Lyhin pulssi-intervalli trt: ssä irf Kaikkien r. f. pulssi-intervallien t = (ti, tz, ...) luettelo x Viittaa vaihekoodaavaan suuntaan y Viittaa luku- (taajuuskoodaavaan) suuntaan 2 Viittaa viipaleenvalintasuuntaan Z^x Kuhunkin signaaliin liittyvä kömpieksikorjausker roin

Kuvioon 1 viitaten NMR-testauslaitteisto sisältää magneetin 10 kohteen 12 saattamiseksi magneettikenttään. Magneetti kykenee tuottamaan sekä laajan staattisen magneettikentän että myös kolme keskenään ortogonaalista magneettikenttägradienttia x, y ja z suunnissa (vaihekoodaava, luku ja viipaleenvalintagradien- tit vastaavasti). Gradientteja ohjataan prosessiohjaimella 14 gradienttivahvistimien 16 kautta. Prosessiohjain 14 ohjaa myös radiotaajuisten herätepulssien lisäämistä r.f. vahvistimen 18 ja r, f. antennin 20 kautta valituin intervallein NMR-resonans- .‘.jsin herättämiseksi magneettikentän läsnäollessa. Resonanssi- ;*,\vastesignaalit havainnoidaan käyttäen r. f. antennia 20, « · *·/ kerätään tiedonkeruutietokonetta 22 käyttäen, prosessoidaan • · « ... käyttäen dataprosessoria 24 ja esitetään käyttäen kuvanäyttöä '•••’26.

• * < · · • · · ‘Laitteen tulisi kyetä tuottamaan gradienttipulsseja niinkin nopeasti kuin 2-3 ms: ssa kuvatun keksinnön tarkoituksiin, • · • | jvaikka gradientin nousunopeuden ei tarvitse olla erityisen :':’:nopea; 2 Gcm-ims-1 (vastaa 0.2 Ts_l) on hyväksyttävää. Mahdol- .lisuus muotoilla r. f. herätepulssia on tärkeää, jos taajuuden • I » ‘suhteen valikoivaa herätettä tarvitaan.

• · « · j ‘..Kuvien saannin yleiskuva on seuraavanlainen kuvioon 2 viita-*:**:ten. Ensinnäkin, magneettikenttägradientit on kalibroitu 113300 8 (laatikko 30) - katso kappaletta "Gradienttien kokeellinen kalibrointi halutun kaikujen ajoituksen saavuttamiseksi". Seuraavaksi suoritetaan alustava koe tiedon saamiseksi vaihe-koodaavan gradientin poissa ollessa (laatikko 32). Sitten tehdään tarvittavien vaihe- ja taajuuskorjausten hakutaulukko r.f. pulsseille (laatikko 34) ja talletetaan se kaikkia tulevia kokeita varten (laatikko 36) - katso kappaletta "Vaihe- ja taajuuskorjaukset". Sitten suoritetaan soveltuvat jatkokokeet vaihekoodaavan gradientin läsnäollessa (laatikko 38), hakutaulukon mukaisesti korjatuilla r. f. pulsseilla (laatikko 40). Saadut resonanssivastesignaalit Fourier-muunne-taan (laatikko 42) ja tulostiedot näytetään kuvana (laatikko 44).

Perussuoritusmuodon taustalla oleva teoria kuvataan nyt viitaten kuvioihin 3 ja 4. Laajasti ajatellen keksintö merkitsee moninkertaisten vastesignaalien generoimista suhteellisen lyhyttä r. f. herätepulssisarjaa käyttäen, kunkin signaalin vaihekoodaamista erikseen ja sitten seuraavaksi signaalien kaikujen havainnointia yhdessä keräysjaksossa.

: PERUSSUORITUSMUODON TEORIA

Nyt kuvataan perussuoritusmuodon taustalla oleva teoria.

: Teorian analysointi voidaan tehdä parhaiten koherenssisi!rrok- sen periaatteita käyttäen. Eristetyistä spin-% nukleoneista « t < | (kuten protonit vedessä) saadut signaalit voivat omata kohe-renssiasteen 0, -1 tai +1 pitkittäisen magnetisaation suhteen, .I, ja vastaavasti joko havaittavia tai ei-havaittavia poikittai-sen magnetisaation komponentteja. R. f. pulssit aiheuttavat koherenssi as teen muutoksia jakamalla kunkin alkuperäisen » signaalin kolmeksi uudeksi signaaliksi. Koherenssi muutoksen : liikesuunta esitetään vektorilla £ = (pi, p2, ...), missä p*.

on koherenssiaste kunkin r. f. pulssin jälkeen ja voi siten \ olla +1, 0 tai -1. Kahden pulssin generoima liikesuuntaan (1, -1) viitataan spin-kaikuna, kun kolmen pulssin generoima signaali (1, 0, -1) on sitä vastoin stimuloitu kaiku.

113300 9 N:n pulssin sarja voi generoida 3N_1 erillistä signaalia, joista jokainen on seuraava uniikkia koherenssin muutosrataa (engl. coherence transfer pathway). Kunkin kaikusignaalin ilmestymisajankohta johtuu (muiden syiden lisäksi) r. f. pulssien välisistä intervalleista ja signaalin koherenssiliike-suunnasta. Jos pulssien väliset intervallit esitetään vektorilla tr£ = (ti, t2, ... tn), missä tn edustaa viimeisen pulssin ja vastaavan kaiun keskikohdan välistä aikaintervallia, kaiun muodostumisen ehtona on irf-fi - 0 [ 1] joka on vaikuttava ehto tm: lie, kun kaikki muut t±: t ovat määrättyj ä.

Kaavasta [1] seuraa, että jos välipulssien intervallit on määrätty erillisten, 3: n perättäisten potenssien mukaan siten, että ti (i<N) = 33 * tmin muutamille uniikeille j > 0, silloin signaalit ovat tasavälisiä. Tämä voidaan johtaa johtamalla lauseke tuille kaavasta [1] muiden ti: den avulla lausuttuna, korvaamalla käännöksessä kaikki eri £: n arvot, ja laskemalla 3:n potenssissa, tmin on pienin saavutettavissa oleva viive ;'-.;trf: ssä nimenomaisella käytetyllä laitteella.

• · • # · • · ·, Mille tahansa koherenssin liikesuunnalle £ (, jonka komponen-tit, pi, voivat olla +1, 0 tai -1) • · · • · · N-1 « , [2a] ·*/ ·' ipf-E = ni ^ : = ^min,m “ ^-N [2b] • · · ,·* :missä m kuuluu kokonaislukujoukkoon, jotka raj aavat alueen 1./-(3^-^-1) / 2 : sta +(3<N-1>-1) / 2 : een (jälleen 3: n potens-• · **’ sissa). Määrittelemme kaikuajan kullekin kaikusignaalille •'"intervallina ensimmäisestä r.f. pulssista signaalin maksimin '""keskelle, jolloin 10 113300

E N

^echo ’(3(ν-π-1) 1 m = 2 +m *^min (yllä määriteltyjen ehtojen alaisuudessa ja käyttäen kaavaa [2b]).

Signaalien kokonaismäärästä (3<*»_d + i) /2 voidaan pitää virtuaalikaikuina, koska niiden maksimi tapahtuisi ennen viimeistä pulssia tai sen aikana (eli tf>ono<0). Edelleen, jos yksittäinen viipaleenvalinnan magneettikentän gradienttipulssi lisätään yhdessä viimeisen r. f. pulssin kansa, kuten konventionaalisessa viipaleenvalinnassa, silloin ainoastaan 3 signaalia, joiden koherenssiaste vaihtelee +1: stä -l:een (eli mikä tahansa signaali, jolle £ = (p1( p2, ... +1, -1) jää jäljelle.

Tämä rajaa m:n kaavoissa [2b] ja [3] suuruusluokka-alueelle (3<n-2) +1)/2 : sta (3<n-u - 1) / 2 : een. Jos aikaintervalli tn-1 viimeisen ja viimeistä edeltävän pulssin välillä on :\iyhtä suuri tai suurempi kuin tmin * (3CN-2) + i) /2, silloin Γ.'. kaikki 3<N-2> signaalia ilmestyvät viimeisen pulssin jälkeen (katso kaava [1]). Kaava [2b] säilyy muuttumattomana tämän .···. toimenpiteen vuoksi, paitsi että m siirtyy alueelle +l:stä • · +3(N-2): een ja kaavasta [3] tulee • · » • * · · • · · • · · k = [3^-2)+m] + , L echo J · ‘•mm ...

[4] V ^Täten trf = tmj.n * (1, 3, . . . , 3 <N-3 >, % (3 (2 > +1), m) tai vastaava * .·. rsarja, joka saadaan ensimmäisten N-3: n intervallin uudelleen-• · · järjestelyllä. Esimerkiksi, N=5: lie pulssille tri = tmi» * (1,3,9, 14,m) tai vastaava sarja, joka saadaan ensimmäisten 3: n ; "intervallin uudelleenjärjestelyllä ja m on vastaava kokonais-* -luku välillä 1:stä 27: ään kaavan [1] toteuttamiseksi kullekin 113300 11 signaalille. Kaikkien signaalien amplitudit maksimoituvat, jos viides ja viimeinen signaali vastaavat 180* flipkulmaa.

Koska kaikujen muotoutuminen perustuu staattisen magneettikentän epähomogeenisuuksien vaikutusten refokusointiin, tasalaatuisen gradientin harkitulla lisäämisellä ei ole vaikutusta signaalien maksimien ajoituksille. Näin ollen yksiulotteista spatiaalista tietoa voidaan koodata kuhunkin signaaliin lisäämällä vakio lukugradientti koko kokeen ajaksi. Yleisempi tilanne, missä lukugradientti ei ole vakio, käsitellään myöhemmin. Edelleen, 2D-kuvan generoimiseksi tarvitaan saada aikaan signaalisarja, joka on saatu erillisten vaihegra-dienttien kanssa näytteen läpi. Keksinnön perussuoritusmuodos-sa täydellinen vaihekoodaus on saatu aikaan lisäämällä vakio-gradientti. Jälleen, yleisempi tilanne, missä vaihekoodaava gradientti on epäsäännöllinen, käsitellään myöhemmin.

Jos yksittäinen viipaleenvalintagradienttipulssi lisätään yhdessä viimeisen r. f. pulssin kanssa, niin vaihekoodaava gradientti sammutetaan ennen viimeistä edellistä r.f. pulssia tässä suoritusmuodossa. Tämä varmistaa sen, että keskikaiku (joka seuraa koherenssin liikerataa £ = (0,0,0,1,-1) ei vastaanota vaihekoodausta. Vaihekoodauksen määrä, joka esitelmitään näytteen läpi kehitettynä verkkovaihegradienttina kokeen • · aikana, annetaan sitten kullekin signaalille • » [···* ^phase = ^Gphase(p1 t1+p2t2+.. .+pN_2tN_2> rad cm-1 : = E‘Qphase [5a] : = ^phase-^min·2- [5b], ·]-missä toinen rivi määrittelee vektorin QPhaBθ = : : : yGPhaee(ti, . . . ,tN-2, 0, 0) ja lopullinen yhtäläisyys saadaan / .analogisella tavalla Kaavan [2b] kanssa, kun 1 on alueella !..’-(3 <N-2 >-1) / 2 :sta +(3<Ν~2>-1) / 2 : een. Täydellisyyden ·;* vuoksi, Q^reÄcL voidaan määritellä • · 113300 12

Spread = β-öread [6a] kun ^read = Y^read^rf· [6b]

Kokonaissignaali saadaan Ni x Na kompleksidatapisteenä. Määrätystä paikasta alkaneen signaalin avulla saatu vaihe on uniikki kullekin datapisteelle. Jos rx määritellään vaihekoo-daavana suuntana ja ry lukusuuntana, silloin tämä vaihe saadaan ^ = ^phaserx+t^ readry [7]

Edellyttäen, että kaikumaksimit ovat hyvin erottuvia, kokonais-datasarja voidaan jakaa Ni erilliseen datasarjaan, jolla jokaisella on yksi kaikumaksimi, ilman että signaalien välillä on interferenssiä. Siksi voimme kirjoittaa kullekin signaalille sen pisteille maksimin kummallekin puolelle ^read = ^vGread -’/»(N2-l )<πκ/,(Ν?-1> r L [8] :*\ija olla välittämättä vaikutuksista tämän alueen ulkopuolella.

• · Γ.'.Δt on datanäytteiden ottointervalli tai viiveaika. Käyttämällä • · ·. kaavoja [5] ja [8] kaava [7] voidaan kirjoittaa uudelleen • | Φ = Y'2''Gphase-tmirrrx + Y-m-Gread-Ät-ry [9], * · · kun 1 on signaalin indeksi -%(Ni-l) : stä +%(Ni-l) : een ja m on -kunkin signaalin sisäisen datapisteen indeksi alueella *, ·- % (Na — 1) : stä +%(N2-1) reen. Yläindeksi £, joka ilmaisee .·, signaalin rataa, on pudotettu pois, koska kukin datapiste /••sisältää vain vaikutuksen, joka aiheutuu yhdestä signaalista,

• I

'1’joka on merkitty indeksillä 1. Kaava [9] sallii nyt k-avaruu- i * : '-den määrittämisen todellisen avaruuden Fourier- konjugaattina 113300 13 Φ =* 2-trk.r [ίο] kun Kx = Y'2'-Gphase-^min/2ir [11] ja ky = Y-m.Gread.At/2Tr [12]

Valetoiston välttämiseksi, kx rajataan ± (Ni-1) / (2FOV,c) :11a ja ky ±(N2- l)/(2FOVy) :11a, missä FOV^, FOVy ovat maksimit lineaaridimensiot (näkökenttä) kussakin suunnassa ja N1# N2 ovat signaalien lukumäärä ja datapisteiden lukumäärä signaalia kohti vastaavasti. Näinollen, jos aikatason tiedot esitetään pisteinä k-avaruudessa, kukin signaali edustaa täyttä riviä alhaalta ylös tasavälisellä suoraviivaisella verkolla kuviossa 3.

Ennen tietojenkäsittelyaspektien, kokeen yleistyksien ja sen käyttöönoton hyödyllisyyksien käsittelyä, kuvataan seuraavassa esimerkki peruskuvanluontikokeesta. Koeolosuhteet määritellään kuvaresoluutiosta (Ni x N2 pikseliä), näkökentästä (FOV^ x FOVy) ja lukugradientin voimakkuudesta, GCead.

ESIMERKKI 1 • · » * · 27 x 64 pikselin kuvan generointi kohteesta näkökentän 10 cm x ·. 10 cm sisällä arvolla Greau = 2Gcm_1 (katso kuviot 3 ja 4).

."‘.Kaavassa [12] ky: lie asetetuista rajoista saadaan maksimi ;;.'näytteenottoväli, At = 2Π/( f * Gread. * FOVy) Jos käytämme i « * ‘•’’protonien gyromagneettis ta kerrointa 26747rad. s-1. G-1 ( /2Π = 4257 HzG"1), silloin i At = 1 / (2 x 10 x 4257) = 11. 7 us '·/ ^vastaten spektrileveyttä .·’, : SW = (At)-1 = 85140 Hz • i i ^..’Pienin pulssi-intervalli ei saa olla alle » * tmin = N2At = 0. 75 ms » * : ’••signaalien limittymättömyyden varmistamiseksi.

14 113300

Viisi r. f. pulssia, viimeisen ollessa 180* pulssi, generoivat 35-2 = 27 havaittavaa signaalia, joten m on välillä +l:stä + 27: ään kaavassa [4]. Kuvion generoimiseksi lyhimmässä ajassa pulssi-intervallien tulisi olla t= tm±„( 1, 3, 9, 14), ilman ensimmäisten 3 intervallin järjestyksen vaihtoa.

Vaihekoodaava gradientti laitetaan päälle välittömästi ensimmäisen pulssin jälkeen ja sammutetaan juuri ennen neljättä pulssia. Gradientin amplitudi määrätään kaavassa [11] k^: lie asetetuista rajoista, joka antaa

Gphase = “FOv t · = °-0312Gcnr1 > ·Γυνχ·xmin

Sitten kaavasta [5], Qph.se = 2n/FOVx (1,3,9,0,0) rad cm-1, tai jälleen mikä tahansa vastaava uudelleenjärjestely kolmesta ensimmäisestä intervallista.

Ensimmäisen signaalin keskikohta tapahtuu Uin viimeisen pulssin jälkeen, joten tiedonkeruun tulisi alkaa 0.5 x tmin sekuntia viimeisen pulssin jälkeen ja kestää ajan ti + ti + t3 + ta verran. Siksi kuvan saannin kokonaisaika on noin 2(ti + ta + ta + ta) = 54 X tmi rx — 40 ms. Datasarja sisältää 1728 :*\:kompleksipistettä jaettuna 27: ään 64: n ryhmään. 27 dataryhmän • ♦ [‘.•.vaiheet ja amplitudit täytyy korjata, kuten seuraavsaa on *. kuvattu, ennen kuin kaksiulotteinen Fourier-muunnos suorite- .···. taan.

• · • ·

’VAIHE- JA AMPLITUDI KORJAUKSET

I · *

Konventionaalisessa kuvauskokeessa, kaavan [10] käyttö ja * 4 « :k-avaruuden määrittäminen sallisivat kerättyjen signaalien, * * · V *p(k), olevan suhteessa tosiavaruuteen, p(£), kaksiulotteisen .‘. [Fourier-riippuvuuden kautta i · : '*· = Jp(r)e-[13] 113300 15 Tämän kaavan taustalla olevat oletukset eivät ole voimassa kuvatulle keksinnölle. Konventionaalisesta, vaihekoodaavan gradientin poissa ollessa, kullakin signaalilla olisi sama amplitudi ja vaihe. Tämä ei kuitenkaan ole totta esillä olevalle keksinnölle, koska signaalien suhteelliset amplitudit ja vaiheet johtuvat r.f. pulssien amplitudeista ja vaiheista ja on mahdotonta valita sarjaa, joka generoisi samanlaisia signaaleja. Kaavaa [13] modifioidaan sen vuoksi lisäkompleksi-kertoimella * e±e», joka on riippuvainen kunkin signaalin koherenssiradasta, ja saadaan p(k) = Jp(r)ZWye-12ir^-Idr ~ [14]

Dataa täytyy korjata poistamalla ennen datan Fourier-muun- nosta. Korjaukset voidaan tehdä teoreettisesti, vaikka käytännössä empiiriset korjaukset saattavat olla luotettavampia.

Teoreettinen korjaus

Pulssisarjan generoiman signaalin amplitudi riippuu monimutkaisella tavalla r. f. pulssien amplitudeista. Kunkin pulssin aiheuttama vaikutus riippuu signaalin koherenssiasteesta ennen • · : \jja jälkeen pulssin. Näin ollen muunnoksella +1 -> -1 on esimerkiksi vaikutus (cos(a)-l) / 2 flipkulmaan (a), kun taas •.t>+l -> +1 muunnoksella on (cos(a) + l) / 2 vaikutus, ja siksi ,··*.esimerkiksi signaalilla p = (1, 1, -1, 1, -1) on amplitudi t t .“.•.sin(a) (cos(β)+1) (cos (γ)-1) (cos (δ)-1) (cos (c)-1) /16. Jos, mikä *!!.’olisi yleisintä, kaikilla pulsseilla olisi sama vaihe, signaa-» · · * lien vaihe olisi joko 0 tai 180* riippuen siitä, olisivatko yllä annetut amplitudit positiivisia vai negatiivisia. Ylei- ♦ ♦ * ·’·! Isesti signaalin vaihe, Φβ d_ cfnai / riippuu pulssien vaiheista, V :Φ*τ. f.

• · ft · · ^signal = [15], • · • · ' “missä Δρ on vektori, joka edustaa r. f. pulssin aikaansaamia ’•"•koherenssiasteen muutoksia, eli Δρ*. = pi - pi-i, kun Δρι = pi.

113300 16

Kuvio 5 näyttää esimerkin teoreettisista amplitudeista ja vaiheista kaikille 27:lie signaalille, jotka on saatu viidestä pulssista flipkulmilla 45', 60', 120*, 90' ja 180* vastaavas ti, kun pulssien väliset intervallit ovat suhteessa 9: 3: 1: 14. Analyysistä tulee monimutkaisempi, jos relaksaation ja diffuusion vaikutukset otetaan huomioon, joten empiirinen korjaus Z>cx-kertoimelle voi olla edullisempaa useimmissa käytännön mielenkiinnon olosuhteissa.

Empiirinen korjaus

Jos vaihekoodaavat gradientit asetetaan nolliksi, k* on kaavassa [14] riippuvainen ainoastaan Z^x-kertoimista. Tämän riippuvuuden ansioista nämä kertoimet voidaan estimoida empiirisesti myöhempää käyttöä varten, kun korjataan saatua dataa vaihekoodaavien gradienttien kanssa.

Proseduurina on alustavan kokeen suorittaminen yhden datasarjan saamiseksi ilman vaihekoodaavia gradientteja, ja tarvittavien vaihe- ja amplitudikorjäimien laskeminen datan konvertoimiseksi saman vaiheen ja amplitudin sarjaksi. Tässä vaiheessa voidaan käyttää apodisaatiofunktiota (engl. apodisation function), kuten sini-kelloa (engl. sine-bell). Korjaukset '‘•'•.talletetaan sitten hakutaulukkoon, jota käytetään kaikissa * · ‘.^myöhemmissä kokeissa, joissa vaihekoodaus on mukana. Hakutau-.“'.lukko tarvitsee laskea vain kerran, alussa, koska se ei riipu • kuvattavasta kohteesta. Periaatteessa hakutaulukon pitäisi t i « ’!!,'riippua vain r. f. pulsseista, vaikkakin gradienttipyörrevirto- f B » ‘ jen vaikutukset voivat merkitä, että taulukko täytyy laskea uudelleen, jos lukugradientin orientaatiota tai amplitudia » · » h: ^muutetaan. On tärkeää korjata raakadata tasavirtaoffsetteja V *(engl. dc offsets) varten , ja tämä pitäisi tehdä ennen kuin * .'. Ihakutaulukko generoidaan tai otetaan käyttöön. Suoritusmuodois-.‘".sa (kuten ne, jotka kuvataan myöhemmin), jotka ovat monimutkai- • sempia kuin perussuoritusmuoto, voi olla vaikeaa varmistaa, “että kaikumaksimit ovat tarkalleen tasavälisiä; näille suori- f | t » * • ‘tusmuodoille hakutaulukko sisältää myös tietoa maksimien 113300 17 siirtämiseksi oikeille paikoille. Tämä tarjoaa hienosäädön karkealle "kalibroinnille", jota myös yleensä käytetään (katso kappaletta "Gradienttien kokeellinen kalibrointi kaikujen halutun ajoituksen saavuttamiseksi).

Eräässä hakutaulukon käyttötavassa, parasta kontrollidatan signaalia käytetään referenssinä ja generoidaan korjaustiedosto, joka sisältää tarvittavat tiedot kunkin muun signaalin konvertoimiseksi referenssin identtisiksi kopioiksi. Jos p(i,j) on datapiste alkuperäisessä datasarjassa, missä i on signaalin indeksinumero (rivi kuviossa 3), j on datapiste signaalin sisällä ja i^ef on indeksi referenssisignaalille, tällöin korjaustiedosto sisältää p(ir«f, j) / p(i,j) kaikille i:lle ja j:lle. Kaikumaksi mi en paikat tulisi korjata tarvittaessa ennen kuin korjaustiedosto generoidaan tai otetaan käyttöön.

ENSIMMÄISEN MUUNNELLUN SUORITUSMUODON TEORIA

Yleisempi teoria, joka soveltuu ensimmäiselle (ja myös muille) muunnoksille perussuoritusmuodosta esitellään seuraavassa.

On paljon syitä, joiden vuoksi yllä kuvioihin 3 ja 5 viitaten kuvattua perus suori tus muotoa voidaan haluta muunnella. Ensin- * · «näkin, r. f. pulsseja lähetetään perus suori tus muodossa saman- f 1 aikaisesti kuin lukugradientti lisätään, ja elleivät nämä ,··1,pulssit ole hyvin lyhyitä (lyhyempiä kuin muutama mikrosekun-jt«,ti), ne rajoittavat tehollista näkökenttää. Toiseksi, maksimi » « i !!‘digitointisuhde voi rajoittaa lukugradientin käytettävissä t · 1 f # · * olevaa gradienttivoimakkuutta ja koetta voidaan mahdollisesti nopeuttaa käyttämällä voimakkaampaa gradienttia signaalien > i t ’ : ^generointiin ja heikompaa gradienttia datan lukemiseen.

i t · I 1 Ψ • · · * * .'.jEnsimmäiseen syyhyn viitaten on edullista, että lukugradientti • · ,1'\(ja vaihtoehtoisesti vaihekoodaava gradientti) sammutetaan i > ** r. f. pulssien aikana. Yleisimmissä standardikuvausspektromet-» · m ( ‘reissä gradientit voidaan käynnistää ja sammuttaa suhteellisen 'hitaasti (tyypilliset gradientin noususuhteet ovat 2Gcm-1ms_l) 113300 18 ja gradienttien käynnistys ja sammutus ei saata olla mahdollista riittävän nopeasti lyhyempien pulssi-intervallien aikana kaavan [1] taustalla olevien oletusten täyttämiseksi. Kaava [1] pitää paikkansa staattisen magneettikentän epähomogeeni-suuksille, jotka johtuvat epätäydellisestä tiivistyksestä tai paikallisista suskeptiivisuusvaikutuksista, riippumatta käytetystä gradienttisekvenssistä spinajoitusten ja stimuloitujen kaikujen suhteen. Se pitää myös paikkansa perussuoritus-muodossa vakiona pysyvästä ulkoisesti käytetystä magneettikent-tägradientista johtuville gradienttikaiuille, mutta ei pidä paikkaansa kaiuille, kun gradientti vaihtelee. Spin- ja gradienttikaiut tulisi saattaa samanaikaisiksi maksimi signaali voimakkuuden aikaansaamiseksi. Tämä ei kuitenkaan yleensä ole mahdollista, kun gradientti vaihtelee. Tässä tapauksessa gradienttikaiut ovat tärkeämpiä ja niiden ajoitusta ohjataan seuraavalla kaavalla, joka on kaavan [1] yleisempi muoto i-Oread =0 (16)- missä Qread, joka on alunperin määritelty kaavassa [6b], on nyt yleistetty gradientin käynnistyksen ja sammutuksen mahdol-listamiseksi. Se on edelleen vektori, joka edustaa pulssattu- »· · : 1 : jen magneettikenttägradienttien aikaansaamaa viipaleen läpi kehitettyä vaihegradienttia, mutta sen komponentit on kehi-tetty • ·

* » I

Qreadt = JYGread(t)dt [17] • · ·;;/integrointi n tapahtuessa yli sopivan aikaintervallin.

• « » •.^.jOletetaan, että nousu- ja laskusuhteet ovat tasaisia ja .“^samansuuruisia, ja että gradienttipyörrevirtojen vaikutukset on kompensoitu riittävästi ja gradienttipulssit ovat jotakuin- : ’kin trapetsoidaalisia, jolloin kaava [17] yksinkertaistuu 113300 19

Oread, - ''•‘Vead,· ‘read, (m], missä tr®».* ± on lukugradienttipulssin pituus määriteltynä pulssin nousun alusta laskun alkuun, kuten kuviossa 6 on esitetty. Gr.*d a on gradientin voimakkuus tämän aikaintervallin aikana. Gradientin sammutuksen jälkeen täytyy jättää lyhyt aika (minimum time), ennen kuin gradientin voimakkuuden voidaan olettaa palanneen nollaan ja r. f. pulssi voidaan lähettää.

Tasaisesti erillisten gradienttikaikujen generoimiseksi lukugradienttiin, joka pidetään vakiona viimeisen pulssin jälkeen, käyttäen Kaavaan [1] viitaten samoja argumentteja, kaava [16] osoittaa, että Qread täytyy olla muotoa

Qread = Q/1,3.....3(N~3) .X(3(N-2)+l),m> [18] tai vastaava sarja, joka on saatu ensimmäisten N-3: n viiveen uudelleenj ärj estelyllä.

’· '· Qphaee määräytyy vastaavasti kuin Qread komponenteilla • · · • · • ·

Qphase^ = -^phase^dt jjgj I I *

Jos oletetaan, että vaihekoodaavat gradientit ovat paljon pienempiä kuin lukugradientit, vaihekoodaavat gradientit . . voidaan pitää päällä r. f. pulssien aikana. Jos edelleen oletetaan, että gradienttien käynnistys ja sammutusajat ovat t * » *. merkityksettömiä, niin • · • » · • · · • * M*

Qphasei = ^6phase.tphase. = ^Gpfiase. trf. j2oj • · Tässä yleisemmässä teoriassa pulssien välisten intervallien ei enää tarvitse olla toistensa 3: n monikertoja, jos lukugradient- 113300 20 ti käynnistetään tai sammutetaan tai sitä muunnellaan muulla tavalla, missä tapauksessa kaavoista [19] ja [20] seuraa, että vaihekoodaavan gradientin ei pitäisi olla vakio, sillä Qphasa: n täytyy olla muotoa

Qphase -V·3.....3<N-3>.0.0) (2i] tai sopiva uudelleenjärjestely. Qx kaavassa [21] ja kaavassa [18] ovat vakioita, joiden avulla kaavat [11] ja [12] voidaan muotoilla uudelleen kx = 2.. Qx/2ir [22] ja ky m.Qy/(2ir.N2) [23]

Keksinnön ensimmäinen muunneltu suoritusmuoto on nyt kuvattu viitaten kuvioon 7.

ESIMERKKI 2

Esimerkkiä 1 vastaavan kuvan generointi, mutta niin, että lukugradientti on sammutettu kullekin r. f. pulssille.

• · :***: Oletetaan, että kestää minimissään 1 ms käynnistää gradientti 0: sta 2 Gcm-1: ään, lukugradienttipulssien pituudet on valittu .···. vastaamaan esimerkin 1 pulssi-intervalleja, mutta kutakin ; pulssi-intervallia on pidennetty 1 ms: 11a gradientin käynnisti·. tyksen mahdollistamiseksi, kuten seuraavassa on esitetty • * · . . tread=tmin. (1, 9, 3, 14, m) — (0. 75ms, 6· 75ms,2.25ms, 10. 5ms, t) • · · ···.· tare = (1.75ms, 7. 75ms, 3. 25ms, 11.5ms, t) ♦ · * *·' ‘ tphase = tan: = (1. 75ms, 7. 75ms, 3. 25ms, 11. 5ms, t) « • · * .’"•Signaalit saadaan gradienttiin Gread. Sitten kaavoista [23] ja ,,· [12], kun Λt = 11.7 με, saadaan Kaavoista [23] ja [12] « « 2i 113300

Qv = N2 * γ * * At = 1. 5 y rad cm-1.

Koska trena = 0. 75. (1, 9, 3, 14, m) ja me vaadimme Qread =

Qy (1, 9, 3, 14, m), silloin Gre-d = (2.0,2.0,2.0,2.0,2.0) Gem-1, kx: n rajat merkitsevät, että Qx = 2n/FOV>c kaavasta [22]. Täten, käyttämällä kaavoja [20] ja [21]

Gph».e = (0.0134, 0.0273, 0.0217, 0.0, 0.0) Gcm-1.

Kokonaiskuvausaika (45 ms) on vain 5 ms pidempi kuin esimerkissä 1. Tätä voitaisiin lyhentää, jos käytettäisiin laitteistoa, joka pystyy nopeampaan gradientin käynnistämiseen/sammut-tamiseen.

Tässä kokeessa spin- ja gradienttikaiut eivät ole samanaikaisia ja signaaliamplitudeilla on sen vuoksi hieman riippuvuutta T*2 relaksaatiosta, jota voidaan parantaa tiivistämisen avulla. Vaikka tarvitaan enemmän gradientin käynnistyksiä/sam-mutuksia kuin esimerkissä 1, niitä on silti suhteellisen vähän verrattuna aiemmin viitattuun tasokaikukuvanluontitekniikkaan.

• · • * · • * • · * • *.· Perus suori tus muodon lisämodifikaatiot ovat myös mahdollisia . spin- ja gradienttikaikuj en välisen linkin rikkoutumisen näkökulmasta. Esimerkiksi, koska ainoastaan vain lyhyimmille • « · j *.*; pulssi-intervalleille pätee, että gradientteja ei voida käynnistää ja sammuttaa riittävän nopeasti, T"2-riippuvuus voidaan minimoida varmistamalla, että suurin osa gradientti- ..ja spinkaiuista on samanaikaisia. Tämä voidaan saavuttaa hyvin • · · ‘harkitulla gradienttien ja pulssi-intervallien valinnalla. *. Vaihtoehtoisesti, jos käytettävissä oleva maksimi gradientti-voimakkuus on suurempi kuin gradientti voimakkuus, jota voidaan :käyttää datan luennan aikana, kohonnutta voimakkuutta voidaan käyttää signaalien generoinnin aikana kuvausajan lyhentämisek- : . . ί51, • ·

Yleiset vaatimukset gradienteille ja r. f. pulssi-intervalleil- le johdetaan kx: n ja ky: n rajoista sijoittamalla kaavat [22] ja [23] kaavoihin [18] ja [21].

22 1 13300 2irN2

Qread ~ Jq\T ^*3,...,3^ 3\/i(3^ ^-1),m) [24]

Qphase - (1·3.....3(N-3),0,0) [25]

Kuten tavallista, mikä tahansa vastaava sarja saatuna ensimmäisten N-3 intervallin uudelleenjärjestelyllä on mahdollinen. Olettamalla trapetsoidaaliset lukugradienttipulssit, Qraaa:n komponentit saadaan kaavalla [17a], ja 2trN2 kun tmi n = "T tämä antaa YGreadNFovy .

^read^read^ = 31 tmin^readm 1 i 1 i N-2

treadN_iGreadN_1 = 2)+1JtminGreadN

[26] * · :*.j tasaisen tmin: llä erotellun signaalisarj an generoimiseksi

Vastaavasti oletamme lähes neliömäiset vaihekoödaavat pulssit t\. niin, että £s>haee: n komponentit saadaan kaavalla [20] ja siksi

WseiGphase, · 1 < i < N-2 = 0 i = N-l,N [27].

♦ · * • · * • · · ·

: TOI SEN MUUNNELLUN SUORITUSMUODON TEORIA

.••'.Jos halutaan generoida parannetun resoluution kuva, voidaan se / saada aikaan lisäämällä lisäpulssi oikeilla pulssi-interval- « t • "leiliä (näin saadaan generoiduksi esimerkiksi 81 x 64 kuva). ’· Vaihtoehtoisesti, lisäämällä 180' refokusointipulssi ensimmäisen tiedonkeruun jälkeen, 3{N-2) signaalia voidaan saada 113300 23 refokusoitumaan ja generoimaan 2 x 3 <**-»> signaalia (esimerkiksi 54 x 64 kuva). Toinen muunneltu suoritusmuoto koskee . tätä jälkimmäistä vaihtoehtoa. Tässä toisessa muunnellussa suoritusmuodossa vaihekoodaus voidaan järjestää esimerkiksi niin, että toinen kaikusarja lomittuu ensimmäisen sarjan kanssa k-avaruusdiagrammissa (kuvio 8a), tai, toisen suoritusmuodon vaihtoehtoisessa versiossa niin, että ensimmäinen signaalisarja muodostaa k-avaruusdiagrammin ylemmän puoliskon ja toinen signaalisarja muodostaa alapuoliskon (kuvio 8b), tai, edelleen vaihtoehtoisessa versiossa niin, että signaalit täyttävät k-avaruuden peräkkäisessä järjestyksessä.

Ensimmäisessä tapauksessa (kuvio 8a) lisätään viive 180' refokusointipulssin jommalle kummalle puolelle ylimääräisen vaihekoodauksen sallimiseksi, ja jäljellä olevat vaihekoodaa-vat gradientit kaksinkertaistuvat voimakkuudeltaan. Kaavasta [25] tulee vaikutukseltaan 2phase - f^<2·6.....2-3(N-3> ,0.0,1) (28] 54 x 64 kuvalle, signaalilla £ = (0,0,0,1,-1) olisi 0 rad cm-1 vaihekoodaus, £ = (1, 0, 0,-1, 1,-1): 11a olisi vaihekoodaus : 2n/FOVx rad cm-1, £ = (1, 0, 0, 1,-1): llä olisi vaihekoodaus ·.. 4n/FOVx rad cm-1 , ja niin edelleen.

• · · • · M»

Toisessa tapauksessa (kuvio 8b) vaihekoodaava gradientti t I t · pidetään päällä osan aikaa ennen ensimmäistä 180* pulssia, joten kaavasta [25] tulee • · H·! Oph.se .....3<N-3>,3<N-2)/2,0.0) X [29] • t • · · % » 54 x 64 kuvalle olisi ( 2n/FOV*) (1, 3, 9, 13. 5, 0, 0), • · .signaalilla £ = (0,0,0,1,-1) olisi vaihekoodaus 27IT/FOV*: rad cm-1 , £ = (-1,-1,-1,1,- l):lla on vaihekoodaus + n/FOVpc rad cm-1 ja £ = (1, 1, 1, —1, 1, —1): llä on vaihekoodaus 113300 24 - Π/FOVx rad cm-1. Tällä tavoin ensimmäisellä ja viimeisellä signaalilla on vähiten vaihekoodausta ja välisignaaleilla eniten vaihekoodausta.

Kolmannessa tapauksessa viimeisen vaihekoodaavan gradientin etumerkki voitaisiin vaihtaa k-avaruuden täyttämiseksi perättäisessä järjestyksessä niin, että 54 x 64 kuvalle QPhaee = (2n/FOVs«) (1, 3, 9, -13. 5, 0, 0).

ESIMERKKI 3

Kuvion generoimiseksi, kuten esimerkissä 2, mutta 54 x 64 pikselillä.

Ensimmäinen yllä mainittu tapaus (kuvio 8a) on esimerkillis-tetty kuvion 9 pulssisekvenssidiagrammin avulla. Ensimmäisen ja toisen kaikusarjan lomittuminen saadaan aikaan pienen vaihekoodausmäärän lisäämisellä juuri r. f. refokusointipulssin keskikohdan jälkeen. Esimerkkiä 2 laajennettaessa 54 x 64 kuvan saamiseksi, kokonaisaika, joka kuluu kuvan generoimiseen lisääntyy 45 ms: sta suurinpiirtein 45 ms + 27tmin = 65 ms.

• «

Toisen muunnellun suoritusmuodon mahdollisessa muunnoksessa • · · :° : kolmen pulssin avulla generoidut 9 signaalia refokusoitaisiin ·.. toistuvasti käyttäen sarjaa 180' pulsseja. Kuvion signaali/-häiriö -suhteen pitäisi olla parempi, mutta tarvitaan enemmän « · * j gradientin käynni s tyksiä/s ammutuksi a samalla, kun resoluutio « < * · paranee mieluummin 2N kuin 3N.

* t · . . KOLMANNEN MUUNNELLUN SUORITUSMUODON TEORIA » · · < · · IM · « · · • * · 'Kaikissa edellisissä suoritusmuodoissa viimeiset pulssit ovat •/•.jolleet 180° pulsseja viipaleenvalintagradientin (Gsiioe) .‘"jkanssa. Tämä suodattaa pois kaikki signaalit, joiden koherens-• · · siaste ei muutu +1 -> -1 ja vähentää sen johdosta havainnoitu- • * • ’’jen signaalien kokonaismäärää. Viipaleen valinta on välttämätöntä useimmissa käytännön mielenkiinnon kohteissa. Olisi kuitenkin hyödyllistä modifioida viipaleen valintaa niin, että 25 1 13300 se ei toimi suodattimena. Tämä saadaan aikaan kolmannessa s uori tus muodos s a.

Kuvio 10 esittää oikean gradientinkäynnistyksen ja sammutuksen ei-suodattavalle viipaleenvalinnalle. Gradientit täytyy balansoida erikseen muotoillun pulssin keskikohdan molemmille puolille, muuten saattaa tapahtua joidenkin signaalien osittaista vaimenemista. Näin molempien samalla tavoin viivoitettujen alueiden kokonaispinta-ala on nolla kuviossa 10. Muotoillun pulssin ei pitäisi enää vastata 180’ flipkulmaa, koska tämä olisi optimaalinen ehto parantuneen viipaleenvalinnan palauttamien signaalien kadottamiselle.

Koska nyt havainnoidaan signaaleja, kuten £ = (1,0,0,0,-1), Qreaa ja Qph.ee täytyy muuttaa. Jos T*2 painotus on tarkoitus pitää pienenä, oletetaan, että virtuaalisia spinkaikuja, kuten £ = (-1,0,0,0,-1) ei vielä havainnoida (vaikka periaatteessa niitä voitaisiin havainnoida aitoina gradienttikaikuina).

Kuitenkin, signaali £ = (0,0,0,0,-1) havainnoidaan gradientti-kaikuna käynnistämällä lukugradientti ennen tiedonkeruuta niin, että kokonaisuudessaan %(3<N_1>+1) signaalia (41 kpl N = . , 5:lie) saadaan kerätyksi, jos asetamme • » • * · t · : 2irN2

Qread “ pöv-<1.3,...,3<N-2>.m> 0 < m < X(3(N~1}-l) [30] ««♦ y 2irN2 1 ( = FÖ\/~ ^ ^,9,27,m) N=5 pulssia) ... y ...

» * * tai mikä tahansa vastaava sarja ensimmäisten N-3: n intervallin ·, /.uudelleenjärjestelyn avulla aikaan saatuna.

* ♦ · « t · · » ♦ * » · · \ Tässä suoritusmuodossa on lukuisia mahdollisuuksia vaihekoo-• * •.’•idaukselle. Erityisesti, jos gradientin merkki vaihdetaan • · # ‘»viimeistä edeltävän pulssin jälkeen ja gradientti sammutetaan ·/, r. f. pulssin intervallin puolen välin yllä, tuotetaan » · · » • * 113300 26

Qphase fST;”·3.....3<n-3>.-W3<n-2)*1),0) [31] 2ir ( = -.....( 1 ,3,9,-14,0) N=5 pulssia) ^ovx Tällä menetelmällä k-avaruus täytetään asymmetrisesti, sillä 1 yhtälössä [5b] vaihtelisi välillä -27 - +13. Tämä ei ole vakava ongelma, sillä k-avaruuden symmetriselle täyttämiselle ei ole olemassa mitään vaatimusta ja on olemassa kaavoja datan symmetroimiseksi ennen Fourier-muunnosta. Tämä voitaisiin itseasiassa ajatella eduksi, sillä resoluutiossa esiintyisi selvä parannus. On huomattava, että k-avaruuden hila ei tule täytetyksi peräkkäisesti mutta järjestyksessä, joka on osoitettu kuviossa 11. Ensimmäinen saavutettu signaali seuraa koherenssipolkua £=(0,0,0,-1), seuraavat 12 signaalia täyttävät k-avaruutta yläosaan, ja sen jälkeen jäljellä olevat signaalit täyttävät k-avaruutta pohjalta. Vaihtoehtoisesti lisävaihekoodauspulssi voitaisiin kohdistaa viimeisen r. f. pulssin jälkeen mutta ennen datan saavuttamista antamaan

Qphase = pgV Π .3,... ,3^~3) _(3(N-2)+i )/2,-(3^-2),^ >/4) [32]

• · · X

• * * • * • * \. symmetrisen k-avaruuden hilan generoimiseksi.

I I « • t • · t < «

: KORKEAMMAN KOHERENSSI ASTEEN KUVAAMINEN

» < · ♦

I « I

Periaatteessa kuvat voidaan saavuttaa käyttämällä vähemmän . , r. f. pulsseja, mikäli voidaan generoida korkeampi koherenssi-• * * *;;/ aste. Tämä voisi esiintyä yhdistetyillä spinsysteemeillä, • * * '•‘’joissa voidaan generoida muodon I_XI_* operaattorit. Vaatimuk-sena on mahdollisuus generoida tiheysoperaattoreita (engl. •'‘•.density operators), joidenka arvoaste (engl. rank) on suurempi kuin yksi. r. f. pulssit eivät vaikuta operaattorin arvoastee- • * • i * * .seen, mutta se muuttuu evoluution avulla yhdistystermejä . < · · · sisältävän spin Hamiltonian vaikutuksen alaisuudessa, niin että yksinkertainen 90-τ-θ järjestys generoi korkearvoasteiset 113300 27 termit. Kun nämä termit on kerran generoitu, voidaan siirrokset niiden välillä aiheuttaa r. f. pulssien avulla kuten yksittäisten spin-% ytimen yksinkertaisessa tapauksessa. Maksimi koherenssiarvo, joka voidaan generoida on yhteneväinen arvoasteeseen samalla kun maksimi arvoaste riippuu spinsystee-min yhdistystekijästä ja komponenttiytimen spineistä. Kahdelle spin-% ytimelle maksimi arvoaste on 2. 5 koherenssitasoa on täten käytettävissä (-2,-1,0,+1 ja +2). Siirrokset näiden 5 tason välillä voidaan aiheuttaa r. f. pulsseilla, niin että N pulssin generoima signaalien lukumäärä on 2x5M-2. 50 signaalin tuottamiseksi tarvittaisiin ainoastaan neljä pulssia.

Edellä annetut perusyhtälöt koskisivat silti korkeamman koherenssiasteen kuvaamiselle, paitsi että esimerkiksi Q -vektorin elementtien tulisi olla toistensa viisinkertoja, esimerkiksi (Qi, 5xQi, 25xQi, . . . ). Luonnollisestikin, minkä tahansa alemman kokonaisluvun suurempi kuin kaksi (tässä tapauksessa 3 tai 4) kertaluvut voisivat myös johtaa tyydyttäviin tuloksiin.

KOKEELLINEN GRADIENTTIEN KALIBROINTI KAIKUJEN HALUTUN AJOITUKSEN SAAVUTTAMISEKSI

* · * · · » * ♦ • · :* : Käytännössä pyörre virtojen, ääripulssien pituuksen ja muiden aj oi tus virheiden vaikutukset voivat tarkoittaa, että gradient-tej a on tarvetta säätää niiden estimoiduista arvoista kokeelli- tr» ; sella (tai mahdollisesti teoreettisella) kalibroinnilla, jotta t · · I * φ 9 saavutetaan kaikujen tasainen välimatka. Lukugradienttien • « * kalibrointi käsitellään ensiksi. Ensimmäinen vaihe lukugra-, , dienttien kalibroinnissa on ratkaista r.f. pulssien interval- f * * lien perusteella lukugradienttiepulssien treaa pituus ja • · · V ’ lukugradientin arvo G*rö«.<a n signaalin saavuttamisen aikana.

Lasketaan 2irNp • · t __ ···, Lmin--

^“VreadN

I · > ♦ "ja noin arvot kaikille muille lukugradienteille Greaa yhtälÖs-*’ 'tä [26].

113300 28

Oletetaan esimerkiksi että lukugradientin intervallit ovat suurinpiirtein suhteessa 1: 9: 3: 14, jolloinka

Gread4 ~ 141:minGread5^read4 + c jossa lisätermi c kompensoi aikaa Gr..as :n kytkemisen jälkeen mutta ennen kuin datan saavuttaminen alkaa (katso kuvio 6)

Gread3 Ä 3tmi nGread5/i:read3 Gread2 ~ ^mi nGread5^read2 Gread^ s n^readj^readi

Kalibrointi jatkuu sen jälkeen tavalla, joka on kuvattu kuviossa 12 esimerkin 2 yhteydessä. Vaihekoodausgradientit sammutetaan kalibrointia varten.

Lukugradientit kalibroidaan vuorostaan aloittamalla

Gread41 llä. Ensiksi (kaavio (a)) kaikki r. f. pulssit, paitsi 180“ viipaleenvalintapulssia varten ja edellinen (4:äs) pulssi • · ί/. jsammutetaan. Ainoastaan yhden kaiun tulisi generoitua, aiheu- :’1’:tuen signaalista £=(0,0,0,1,-1). GreBd4: ää säädetään kunnes /.^kaikumaksimi tapahtuu kokonaissaavutusperiodin keskellä.

.•".Seuraavaksi (kaavio (b) ) kolmas pulssi lisätään lisäsignaalien : .·£= (0, 0, 1, 1,-1) ja £=(0,0,-1,1,-1) generoimiseksi ja G^ee<ä3: a '/.'säädetään kunnes signaalien erotus on 3tm±n. . Sitten (kaavio ♦ · 1 * (c)) kolmas pulssi sammutettaan ja toinen pulssi kytketään t päälle generoimaan kolme signaalia £=(0,0,0,1,-1), ;.::£= (0, 1, 1, 1,-1) ja £=(0,-1-, 1, 1,-1). Greaas: a säädetään kunnes /•kolmen kaiun ero on (9 + 3)tmin. Lopulta (kaavio (d)) toinen /./pulssi sammutetaan ja ensimmäinen pulssi kytketään päälle • 1 .•••.generoimaan signaalit £=(0,0,0,1,-1), £= (1, 1, 1, 1,-1) ja £=(0,0,1,1,-1). Greadi: ä säädetään kunnes kaikujen ero on • · • "(l+9+3)tmin. Gradienttien asetukset varmistetaan sen jälkeen • 'tarkistamalla kaikkien kaikujen sijainnit käyttämällä kaikkia r. f. pulsseja. Mikä tahansa pieni virhesijainti voidaan korjata dataprosessoinnissa.

29 1 13 3 0 0

Kolmannessa muunnetussa suoritusmuodossa (jossa käytetään muunnettua viipaleen valintaa) kalibrointi tehdään hieman toisella tavoin. Viimeisen pulssin jälkeen lyhyt vastakkaismerkkinen lukugradienttipulssi kohdistetaan kompensoimaan aikaa ennen datan saamisen aloittamista. Tämä lyhyt pulssi kalibroidaan sammuttamalla kaikki r. f. pulssit paitsi niistä viimeinen. Ainoa signaali, joka voidaan havaita on £=(0,0,0,0,-1). Lisägradienttipulssia säädetään kunnes signaalin maksimi tapahtuu 0. 5tmm saavuttamis j akson sisällä. Sitten viimeistä edeltävä pulssi kytketään päälle ja ilmenee 4 kaikua. Gcead4:ää säädetään kunnes kolmas signaali esiintyy 27tmm: ssä ensimmäisen signaalin jälkeen. Muut kalibroinnit suoritetaan kuten edellä.

Tulee havaita, että muitakin kalibrointijärjestyksiä kuin edellä kuvattuja voidaan käyttää. Kalibrointi voitaisiin esimerkiksi suorittaa kytkemällä päälle ensimmäinen tai viimeinen herätepulssi.

jSeuraavaksi käsitellään vaihekoodausgradienttien kalibrointia, :‘^vaikka tavallisesti näiden gradienttien kalibrointi ei olekaan .'•..tarpeellista. Näiden gradienttien amplitudi on paljon pienempi ;"".kuin lukugradienttien amplitudi ja täten ne kärsivät vähemmän : .’.pyörrevirtojen vaikutuksista. Täydellisyyden vuoksi nyt

• t · I

^•j^kuitenkin selitetään tekniikka näiden gradienttien kalibroimi-« « « seksi, joka on analoginen lukugradienttien kalibrointiteknii- . . kan kanssa. Tässä tekniikassa käytetään pulssijärjestyksen • · ·’^muunnettua muotoa, missä lukugradientit poistetaan täydelli- V 'sesti ja kaikki r. f. pulssit ensimmäistä ja viimeistä lukuun- ;’·.«ottamatta asetetaan nollaan. Vaihekoodausgradientti, joka on .’".voimakkuudeltaan verrattavissa alkuperäisiin lukugradienttei-• < · ,,· hin, mutta pitkin vaihekoodauksen akselin suuntaa, kytketään * · ’ ’[päälle ennen viimeistä r. f. pulssia ja sammutetaan taas vasta "datan saavuttamisen loppumisen jälkeen. Ilman muita vaihekoo-dausgradientteja kuin tämä yksi gradientti tuotetaan yksi kaiku (£=(1,1,1,...,1,-1)). Tämän kaiun ajoitus tallennetaan. Seuraavaksi ensimmäinen vaihekoodausgradientti (intervallin ti yli ulottuva) kytketään lisäksi päälle. Tälle gradientille 113300 30 valitaan suuri arvo (suurinpiirtein 5-10 kertaa arvo, jota käytetään varsinaisessa kuvauskokeessa). Siirto kaiun ajoituksessa, Ati, huomioidaan. Seuraavaksi ensimmäinen vaihekoodaus-gradientti sammutetaan ja toinen vaihekoodausgradientti (intervallin t= yli ulottuva) kytketään päälle. Siirto kaiun ajoituksessa, Ata, huomioidaan. Tämä proceduuri toistetaan jokaiselle toisista vaihekoodausgradienttipulsseista. Sen jälkeen kun sarja Ati: itä on saavutettu, vaihekoodausgradien-teille lasketaan arvot, jotka tuottaisivat siirrokset tarkoituksenmukaisessa suhteessa (esimerkiksi 1: 3: 9 perus suori tus-muotoa varten, tai 1: 3: 9: -13. 5 tai 2: 5: 18: 0. 5 ensimmäistä muunnettua suoritusmuotoa varten). Täten lasketut gradienttien sarjat skaalataan lopulta näkökentän dimensioille, kuten on annettu kaavassa [11].

On ymmärrettävä, että yllä viitattu kalibrointi ei’ riipu testattavasta kohteesta, vaan ainoastaan NMR-laitteen tunnusomaisista piirteistä. Tämän johdosta kalibrointi tarvitsee suorittaa ainoastaan kerran.

* » * :'-]tulokset 2 * *" jKuvi o 13 esittää täydellisen 27 signaalin sarjan, joka on ; .‘saavutettu käyttämällä esimerkissä 2 annettuja parametriarvo-Signaalit on saavutettu ilman vaihekoodausta; datakorjauk-sen lukutaulukko generoidaan näistä signaaleista.

• · tl* ';jt:Kuvio 14 esittää 2 mm paksun 27 x 64 pikselin kuvan vesitäyt-* · « ’·' ‘teisestä keinokuvasta (engl. water-filled phantom), joka on •.'•.saavutettu käyttämällä esimerkissä 2 annettuja parametriarvo- ö*.

• · : ”On ymmärrettävä, että keksintöä on edellä kuvattu pelkästään • · « « * ’esimerkinomaisesti, ja että sen yksityiskohtia voidaan muunnella keksinnön suojapiirin sisällä.

Claims (20)

1. 3i 113300
2. 1. Menetelmä kohteen ydinmagneettiresonanssitestaukseen, tunnettu siitä, että se käsittää kohteen altistamisen staattiselle magneettikentälle, jolla kentällä on ajassa vaihteleva gradienttikomponentti spatiaalisen informaation koodaamiseksi kohteesta, herätepulssien rf kohdistamisen valituilla intervalleilla ydinmagneettiresonanssin herättämiseksi, ensimmäisen heräte-pulssin rt ollessa ei-90° pulssin, koodaavan gradienttikomponentin valitsemisen ainakin ensimmäisen kolmen perättäisen intervallin aikana siten, että gradienttikomponentin aikaintegraalin arvot vastaavan intervallin keston suhteen ovat verrannolliset kokonaisluvun I erillisten, perättäisten potenssien minkä tahansa permutaation mukaisesti, kun I on suurempi kuin kaksi, ja resonanssivastesignaalien havaitsemisen, jotka ainakin ensimmäiseen kolmeen peräkkäiseen intervalliin kohdistetut heräte-pulssit rf ovat saaneet aikaan eri koherenssisiirroksen liikesuunnilla .
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu • ' ·' siitä, että ajassa vaihteleva gradienttikenttä ja/tai heräte- . ·.. pulssit sovitetaan aikaansaamaan halutut resonanssivaste- signaalit.
4. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säätäminen perustuu kokeellisesti määritettyyn informaatioon.
5. 4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, t u n - *. "> n e t t u siitä, että säätäminen suoritetaan aikaansaamaan signaalien haluttu ajoitus. .···, 5. Jonkin edelläolevista patenttivaatimuksista mukainen mene- ’·'· telmä, tunnettu siitä, että resonanssivastesignaalit : .* säädetään havaitsemisen jälkeen. 113300 32
6. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että säätäminen suoritetaan ennen Fourier-muunnosta.
7. 7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että resonanssivastesignaalien vaihe, ajoitus ja/tai amplitudi ovat säädetyt.
8. 8. Patenttivaatimuksen 5, 6 tai 7 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että säätäminen perustuu kokeellisesti määritettyyn informaatioon.
9. 9. Jonkin edelläolevista patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että aikaintervalli sen heräte-pulssin, joka päättää viimeisen intervallin, johon gradientti-komponentin aikaintegraalia verrataan potenssin I mukaisesti, ja seuraavan herätepulssin välillä on pienempi kuin IL.tmin, missä L on sellaisten intervallien lukumäärä, joihin gradient-tikomponentin aikaintegraalia verrataan perättäisten potenssien I minkä tahansa permutaation suhteen, ja tmin on sellainen pienin intervalli, ja mainittu intervalli on edullisesti yhtäsuuri kuin ( IL+1 ) /2 * tmin - | ’. 10. Jonkin edelläolevista patenttivaatimuksista mukainen mene- telmä, tunnettu siitä, että gradienttikomponentti on • ·'. oleellisen vakio sellaisten intervallien aikana, joihin gradi- .·.·. enttikomponentin aikaintegraalia verrataan perättäisten potens sien I minkä tahansa permutaation suhteen, ja että intervallit itse ovat verrannolliset mainittujen perättäisten potenssien minkä tahansa permutaation mukaisesti. ;_*· 11. Jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukainen menetelmä, *··· tunnettu siitä, että mainittu gradienttikomponentti on : nolla jokaisen herätepulssin aikana, joka on sellaisen inter- vallin vieressä, joihin gradienttikomponentin aikaintegraalia verrataan perättäisten potenssien I minkä tahansa permutaation * ·* suhteen, kasvaa jokaisessa tällaisessa intervallissa kasvuajan tx arvoon, joka on yhtä suuri jokaiselle tällaiselle 113300 33 intervallille, pysyy tällaisessa arvossa viipymäajan t2 ja laskee takaisin nollaan laskuajassa t3, ja että vastaavat t2+(ti+t3)/2 arvot kullekin tällaiselle intervallille verrannol-listetaan mainittujen perättäisten potenssien mukaisesti.
10. 12. Jonkin edelläolevista patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu gradienttikompo-nentti on lukugradienttikomponentti ja on nolla jokaisen selaisen intervallin vieressä olevan herätepulssin aikana, joihin gradienttikomponentin aikaintegraalia verrataan perättäisten potenssien I minkä tahansa permutaation suhteen.
11. 13. Jonkin edelläolevista patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisäherätepulssi kohdistetaan resonanssin vastesignaalin refokusoimiseksi.
12. 14. Jonkin edelläolevista patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että viipaleen valinta suoritetaan ei-suodattavan gradienttipulssin kautta.
13. 15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu ·.'·· siitä, että viipaleenvalinnan herätepulssi kohdistetaan gra- ; 'y dienttipulssin aikana ja että gradienttipulssin integraali ajan suhteen kohden viipaleenvalinnan herätepulssin keskustaa ja yhdenmukainen integraali, joka otetaan keskustan jälkeen, ovat : .·. molemmat yhteneväisiä nollan kanssa. 1 2 3 4 Laite kohteen ydinmagneettiresonanssitestaukseen, tunnettu siitä, että se käsittää välineet (10) kohteen altistamiseksi staattiselle magneettikentälle ja ajassa vaihtele-valle gradienttikomponentille kohteen spatiaalisen informaation *. ‘ koodaamiseksi, ·.. välineet (14, 18, 20) herätepulssien rf syöttämiseksi valittui- 2 na intervalleina ydinmagneettiresonassin herättämiseksi, ensim-,*··, maisen herätepulssin rf ollessa ei-90° pulssin, 3 välineet (14) järjestettynä valitsemaan koodaavan gradientti-: .· komponentin ainakin ensimmäisen kolmen perättäisen intervallin 4 aikana, siten että gradienttikomponentin aikaintegraalin arvot 113300 34 vastaavan intervallin keston suhteen ovat verrannolliset kokonaisluvun I erillisten, perättäisten potenssien minkä tahansa permutaation mukaisesti, kun I on suurempi kuin kaksi, ja välineet (20, 22) resonanssivastesignaalien havaitsemiseksi, jotka ainakin ensimmäiseen kolmeen peräkkäiseen intervalliin kohdistetut herätepulssit rf ovat saaneet aikaan eri koherenssisi irroksen liikesuunnilla.
14. 17. Patenttivaatimuksen 16 mukainen laite, tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää tallennusvälineet (36) joihin tallennetaan informaatiota, joka liittyy ajassa vaihtelevan gradienttikomponentin ja/tai herätepulssien säätämiseen haluttujen resonanssin vastesignaalien aikaansaamiseksi, ja välineet (40) gradienttikomponentin ja/tai pulssien säätämiseksi sen mukaisesti.
15. 18. Patenttivaatimuksen 16 tai 17 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että aikaintervalli sen herätepulssin, joka päättää viimeisen intervallin, johon gradienttikomponentin aikainte-graalia verrataan potenssin I mukaisesti, ja seuraavan heräte-pulssin välillä on pienempi kuin IL.tmj.n, missä L on sellaisten \ intervallien lukumäärä, joihin gradienttikomponentin aikainte-: > graalia verrataan perättäisten potenssien I minkä tahansa , permutaation suhteen, ja tmin on sellainen pienin intervalli, ja mainittu intervalli on edullisesti yhtäsuuri kuin (IL+1)/2 * tmin·
16. 19. Jonkin patenttivaatimuksista 16 - 18 mukainen laite, tunnettu siitä, että syöttövälineet (14, 18, 20) ovat järjestetyt syöttämään lisäherätepulssin resonanssin vastesig-naalin refokusoimiseksi. 1 Jonkin patenttivaatimuksista 16 - 19 mukainen laite, tunnettu siitä, että se lisäksi käsittää välineet viipa- ,·· leenvalinnan suorittamiseksi ei-suodattavan gradienttipulssin (*. kautta. „ 113300 35