FI67449C - Foerfarande foer utredning av objektets struktur och egenskaper - Google Patents

Description

67449

MENETELMÄ KOHTEEN RAKENTEEN JA OMINAISUUKSIEN SELVITTÄMISEKSI - FÖRFARANDE FÖR UTREDNING AV OBJEKTETS STRUKTUR OCH EGENSKAPER

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen menetelmä NMR-informaation (NMR = Nuclear Magnetic Resonance, ydinmagneettinen resonanssi) keräämiseksi kohdekappaleesta kuten esimerkiksi ihmiskehosta.

5 NMR-informaatiolla tarkoitetaan kohdealueen tutkittavan kohdeytimen tiheys jakautumaa, ytimeen liittyvien relak-saatioaikojen Τχ ja T2 jakautumista paikallisesti sekä kohdealueessa tapahtuvan tutkittavan ytimen virtauksen 10 paikallista jakautumaa ja määrää.

NMR-menetelmää on käytetty kemiassa lähes ydinmagneetti-sen resonanssi-ilmiön kokeellisesta havaitsemisesta lähtien (1945). Kemiassa käytetään materian tutkimiseen nk.

15 NMR-spektrcanetrejä, joiden näytetilavuus on muutamia millilitroja. NMR:n käyttöön lääketieteellisessä diagnostiikassa kannustivat mm. havainnot syöpäkudoksen ja nor-maalikudoksen relaksaatioaikojen välisistä eroista.

20 NMR- eli ydinspinkuvaus, jolla tarkoitetaan NMR-informaa-tion keräämistä kolmiuloitteisesta kohdekappaleesta on kehittynyt vasta 1970-luvulla. Tällä hetkellä tunnettuja ydinspinkuvausmenetelmiä on useita. Seuraavassa on katsaus tunnettuihin menetelmiin, jotka on jaoteltu piste-25 kartoitus-, viivakartoitus-, tasokuvaus- ja tilavuus-kuvausmenetelmiin.

Pistekartoitusmenetelmissä on mittausjärjestely suoritettu siten, että kohteen sisälle on kohdistettu lähes 30 pistemäinen tilavuus, jonka sisältävää materiaalia tutkitaan kohteen ulkopuolelta. Pistemäistä aluetta voidaan siirtää kohteessa joko sähköisesti tai mekaanisesti mit- ' tauslaitteistoa tai kohdetta siirtämällä. Pistekartoi- 2 67449 tusta on kuvattu viitteissä Garroway et ai: US.PAT. 4,021,726 ja Damadian: US.PAT. 3,789,839; Damadian et ai: Science, Voi. 194 (4272), 24 Dec. 1976 ss. 1430...1432; Damadian: DE-hakemus 2946847; Abe: US.PAT. 3,932,805; 5 Crooks et ai: US.PAT. 4,318,043. Moore et ai: US.PAT. 4,015,196. Pistekartoitusmenetelmät ovat hitaita eikä niiden voi katsoa olevan lääketieteellisesti mielenkiintoisia ellei niiden diagnostista käytettävyyttä lisätä erikoisjärjestelyin. Vrt. esimerkiksi Sepponen: 10 FI-hakemus n:o 811733.

Viivakartoitusmenetelmät ovat pistekartoitusmenetelmiä tehokkaampia, koska kohteen NMR-informaatio kerätään viivamaiselta tilavuusalueelta, jota sähköisesti tai 15 mekaanisesti siirretään kohteessa. NMR-informaation jakautuminen viivan alueelle selvitetään suorittamalla signaa-linkeruu magneettikenttägradientin ollessa kytkettynä viivan yli ja suorittamalla rekisteröidylle signaalille taajuusanalyysi. Viivakartoitusta on kuvattu viitteissä: 20 Moore et ai: US.PAT. 4,015,196; Sepponen: FI.PAT. 58868; Garroway et ai: US.PAT. 4,021,726; Crooks et ai: US.PAT. 4,318,043; Hutchison et ai: US. PAT. 4,290,019. Viivakartoitusmenetelmät ovat myös liian hitaita kolmiulotteisen kohteen ydinspinkuvaukseen, mutta niillä saattaa 25 olla merkitystä joissain erityissovellutuksissa.

Tasokuvausmenetelmät muodostavat kohteen viipaleinaisesta alueesta kuvan. Viipaleen suunta kohteessa voidaan valita täysin elektronisesti. Viipaleen valinnassa voidaan käyt-30 tää nk. selektiivistä viritystä, mikä tarkoittaa sitä, että virityksen aikana on kohteen yli kytketty kenttä-gradientti ja virityspulssin taajuuskaista on rajoitettu moduloimalla virityspulssia sopivasti. Muita tunnettuja tapoja ovat kohteen yli olevan magneettikentän muotoilu 35 siten, että kenttä on homogeeninen vain kuvaustasossa ja tämän tason ulkopuolella magneettikenttä muuttuu erittäin nopeasti,tai ajallisesti muuttuvien kenttägradienttien käyttö (Moore et ai: US. PAT. 4,015,196).

3 67449

Lisäksi on tunnettu gradienttien käyttö virittävässä radiotaajuuspulssissa ja tämän pulssin sopiva modulaatio yhdistettynä pulssin amplitudi- ja magneettikenttä-gradientteihin.

5

Tasokuvausmenetelmistä voidaan edelleen kehittää tilavuus-kuvausmenetelmiä kolmiuloitteisen kuvan muodostamiseksi kohteesta. Eräs menetelmä, joka on kuvattu viitteessä Lauterbur: Nature, voi. 242, March 16, 1973, ss.

10 190...191, perustuu kohteesta magneettikenttägradientin avulla otettujen projektioiden käyttöön kohteen sisäisen rakenteen rekonstruoinnissa. Menetelmän hankaluutena on sen vaatima hyvä perusmagneettikentän homogeenisuus, kuvaustuloksen resoluution paikkariippuvuus sekä sig-15 naalin rekisteröinnissä syntyvät vaihe- ja tasovirheet, jotka on jälkikäteen korjattava ohjelmallisesti (Lai et ai: J. Phys. E: Sei. Instrum., voi. 14, 1981 ss.

874...879).

20 Kohteen kuva voidaan muodostaa myös käyttämällä hyväksi ydinmagneettisen resonanssiaignaalin vaiheinformaatiota. Tällaisia yleisesti Fourier-menetelmiksi kutsuttuja menetelmiä on kuvattu viitteissä: Ernst: US. PAT. 4,070,611? Hutchison et ai: kansainvälinen patenttihakemus W0 81/ 25 02788. Vaiheinformaation hyväksikäyttämisellä voidaan kuvaamisnopeutta lisätä kuten on esitetty viitteissä: Edelstein et ai: GB-hakemus 2 079 463; Mansfield: US.

PAT. 4,165,479? Hinshaw: Physics Letters, voi. 48A, No.

2, 3 June 1974 ss. 87...88? Likes: US. PAT. 4,307,343.

30 Tällä hetkellä käytetyimmät ydinspinkuvausmenetelmät perustuvat ydinmagneettisen resonanssiaignaalin vaihe- ja taajuusinformaation hyväksikäyttöön. Eräs tunnettu tällainen menetelmä on kuvattu viitteessä Ernst: US. PAT. 35 4,070,611. Tämän tunnetun menetelmän mukaisesti kohdealue viritetään toistuvasti käyttämällä nk. 90°-pulsseja eli pulsseja, jotka kiertävät kohdealueen ytimien magneti-saation 90° pois ulkoisen magneettikentän suunnasta.

4 67449 Tämän jälkeen kohdealueen yli kytketään peräkkäin magneet-tikenttägradientteja kahteen tai kolmeen toisiinsa nähden ortogonaaliseen suuntaan. Kohteesta rekisteröintilaittee-seen indusoituva signaali nk. FID (Free Induction Decay) 5 rekisteröidään silloin, kun viimeinen kenttägradienteista (rekisteröintigradientti) on kytketty. Eri viritysker-roilla muutetaan rekisteröintigradienttia edeltävien kenttägradienttien päälläoloaikoja. Täten edeltävät gradienttikentät vaikuttavat rekisteröityvän signaalin 10 vaiheeseen. Rekisteröimällä nyt NxN kuva-alkion kaksi-dimensionaalista kuvaa varten N FID-signaalia (vastaavasti FID-signaalia kolmidimensionaaliseen kuvaan) ja suorittamalla kaksi- tai kolmidimensionaalinen Fourier-muunnos moduloivien gradienttien voimassoloaikoihin ja 15 rekisteröintiaikoihin nähden saadaan tulokseksi kohteen kaksi- tai kolmidimensionaalinen kuva.

Kuvatun menetelmän suurimpana haittana on peruskentän epä-homogeenisuuksien vaikutus rekisteröityvään signaaliin.

20 Koska signaalin rekisteröintihetkeä siirretään viritys-pulssiin nähden, muuttuu myös kenttäepähomogeenisuuksien moduloiva vaikutus. Syntynyttä virhettä on vaikea kompensoida.

25 Osittainen parannus edellä kuvattuun menetelmään saadaan käyttämällä viitteessä Hutchison et ai: WO 81/02788 kuvattua tapaa synnyttää eräänlainen spinkaiku ja moduloimalla signaalin vaihetta rekisteröintigradienttiin nähden orto-gonaalisella gradienttikentällä, joka on kytkettynä vakio-30 ajan ja jonka amplitudia vaihdellaan virityskertojen kesken. Tämän menetelmän haittana on, ettei kuvattu tapa synnyttää eräänlainen spinkaiku kompensoi kenttäepähomogeeni-suuksia, vaan vaiheinformaatioon jää vakiovirhe. Periaatteessa vaiheen vakiovirhe ei vaikuta kuvan laatuun, 35 mutta käytännössä epähomogeenisuus johtaa signaali/kohina-suhteen heikkenemiseen ja tekee mahdottomaksi T2-infor-maation keruun. Lisäksi menetelmän tapa käyttää hyväksi kenttägradientin suunnan vaihtoa spinkaiun synnyttämiseen 5 67449 vaatii gradienttivirtalähteet, jotka pystyvät ohjaamaan kaksisuuntaista virtaa kaikissa gradienttisuunnissa. Tällaiset bipolääriset virtalähteet ovat monimutkaisia ja suurikokoisia.

5

Edellä kuvatusta menetelmästä on tunnettu myös muunnos, jossa spinkaiku synnytetään käyttämällä 180°-pulssia. Tämän menetelmän etu edelliseen nähden on, että se kompensoi peruskentän epähomogeenisuudet. Kuitenkin viit- * 10 teessä Edelstein et ai: Proceedings of an international symposium on NMR Imaging Winston-Salem, North Carolina, October 1...3, 1981 ss. 139...144 kuvatussa menetelmässä on heikkoutena sen vaatimat bipolääriset gradienttivirtalähteet, joita tarvitaan ainakin yhden kenttäin gradientin ohjaamiseen.

Edellä kuvattua tapaa synnyttää spinkaiku 180°-pulssin avulla on käytetty hyväksi nopeuttamaan ydinspinsysteemin relaksaatiota. Tämä hakemuksessa Young: European patent 20 application: 55919 kuvattu menetelmä yhdistää 90°, 180° ja toisen 90°-pulssin siten, että jälkimmäinen pulssi palauttaa ydinmagnetisaation lepotilaansa. Johtuen materian sisäisistä relaksaatioprosesseista palautuminen ei ole täydellinen vaan joudutaan kuitenkin odottamaan 25 tietty viive ennen kuin pulssisekvenssi voidaan toistaa. Korostettakoon, että mainitun julkaisun sisältö koskee itse kuvausmenetelmää eikä ydinsysteemin vaihekoodausta. Sinänsä hakemuksessa kuvattu menetelmä ydinsysteemin toipumisen nopeuttamiseksi on tunnettu jo ainakin julkai-30 susta: Becker, Ferretti, Farrar: J. Am Chem. Soc. Voi.

91, s. 7784 (1969) ja kirjallisuudessa menetelmää kutsutaan nimellä Driven Equilibrium Fourier-Transform (DEFT).

Spinkaiun ominaisuuksia on käytetty hyväksi myös viiva-35 kartoitusmenetelmissä kuten on esitetty viitteessä Crooks et ai: US.PAT. 4,318,043. Näin kerätty viivakartoituskuva on kuitenkin resoluutioltaan heikko, koska resoluutio riippuu virityspulssien selektiivisyydestä. Signaalin 6 67449 käsittelyssä ei myöskään käytetä hyväksi signaalin sisältämää vaiheinformaatiota.

Lisäksi on tunnettua esimerkiksi viitteestä Brunner, 5 Ernst: Journal of Magnetic Resonance voi. 33, ss.

83...106 (1979) menetelmä, jossa kuvataan kohteen useita erillisiä tasoja käyttämällä selektiivistä viritystä siten, että peräkkäiset tasot viritetään ensimmäisen tason relaksaation aikana. Tässä menetelmän suoraviivai-10 sessa toteutuksessa joudutaan jokaisen tason signaali rekisteröimään erikseen ja täten gradienttien kytkeytymis-nopeuden on oltava suuri.

Keksinnön kohteena olevassa menetelmässä käytetään 15 hyväksi nk. spinkaikuilmiötä NMR-informaation keräämiseksi mahdollisimman tehokkaasti ja yksinkertaisin laitteistoin. Keksinnön tavoitteena on myös luoda menetelmä, jonka avulla NMR-informaatiota voidaan kerätä ilman kovin tiukkoja vaatimuksia perusmagneettikentän homogeenisuu-20 delle. Edelleen keksinnön mukaisen menetelmän tavoitteena on, että kohdealue voidaan kartoittaa tiettyjen muutosten löytämiseksi nopeasti ja että tätä informaatiota voidaan edelleen käyttää muutosalueen tarkemman tutkimuksen kohdistamiseksi. Edelleen keksinnön tavoitteena on aikaan-25 saada menetelmä, josta tunnetuissa menetelmissä ilmenevät, edellä selostetut puutteet on eliminoitu.

Keksinnön olennaiset tunnusmerkit käyvät ilmi patenttivaatimuksesta 1 ja muut keksinnölle omainaiset piirteet 30 alivaatimuksista. Keksinnön mukaista menetelmää sovellettaessa ei bipoläärisiä virtalähteitä tarvita. Täten menetelmän vaatima mittauslaitteisto on verraten yksinkertainen ja tarvittavat gradienttien muutosnopeudet ovat mahdollisimman alhaiset. Edelleen menetelmästä voidaan 35 edullisesti kehittää nopea kuvantamismenetelmä usean eri kuvatason keräämiseksi kolmiuloitteisesta kohteesta. Tällöin voidaan 180°-pulssin ominaisuuksia hyväksikäyttäen 7 67449 lukea perättäisten tasojen signaalit siten, että signaalit ovat aika-akselilla erotettuna ja täten nopeuttaa kohteen tutkimista ja käyttää alhaisempia gradientin kytkey-tymisnopeuksia. Edelleen johtuen siitä, että keksinnön 5 mukainen menetelmä ei vaadi kaksisuuntaisia gradientti-kenttiä se on myös potilasturvallisuuden kannalta edullinen, koska magneettikentän muutosnopeudet ovat vain puolet siitä, mitä menetelmissä, joissa gradientin suuntaa joudutaan vaihtamaan. Tällä hetkellä USA:ssa ja 10 Suomessa gradienttikenttien muutosnopeuden maksimiarvoksi suositellaan 3 T/s, josta todennäköisesti tulee kansainvälinen standardi. Teknisesti gradienttikentän pienempi muutosnopeus on edullista myös suprajohdemagneettien yhteydessä magneetin runkoon indusoituvien pienempien 15 pyörrevirtojen vuoksi. Pyörrevirrat hidastavat gradienttikenttien muutosta ja muutosnopeuden saavuttamiseksi joudutaan käyttämään suuria gradienttitehoja.

Keksinnön mukaisen menetelmän toimintaa on havainnollis-20 tettu oheisella piirustuksella, jossa - kuvio 1 esittää spinkaiun syntymistä 180° pulssin avulla, - kuvio 2 esittää erästä yksinkertaista keksinnön mukaista tapaa muodostaa kaksidimensionaalinen kuva, 25 - kuvio 3 esittää erästä keksinnön mukaista tapaa synnyttää kolmidimensionaalinen kuva, - kuvio 4 esittää erästä keksinnön mukaista tapaa T2-informaation keräämiseksi kuvantamista varten, - kuvio 5 esittää erästä keksinnön mukaista tapaa T^-30 informaation keräämiseksi kuvantamista varten, - kuviot 6A ja B esittävät kahta keksinnön mukaista tapaa kerätä kolmidimensionaalisesta kohteesta kuvainformaatio kuvien muodostamiseksi useista peräkkäisistä viipaleista, - kuvio 7 esittää erästä keksinnön mukaista tapaa kuva-35 informaation keräämiseksi kohteen kahdesta viipaleesta mukaanlukien kohteen Τχ- ja T2~informaatio.

8 67449

Kuviossa 1 on esitetty yleisesti spinkaiun syntyminen keksinnön pohjana olevalla tavalla. Epähomogeenisessa magneettikentässä on ydinjoukon magnetisaatio poikkeutettu 90°-pulssilla magneettikentän Bg suunnasta (Be yhden-5 suuntainen akselin z' kanssa). Aluksi ydinmagnetisaation eri komponentit ovat yhdensuuntaiset ja niiden resultant-ti m on kiertyneenä nk. pyörivän koordinaatiston x’ y' z’ tasoon x' y' (kuvio IA). FID on Free Induction Decay-signaali. Ajan TT kuluttua (kuvio IB) ydinjoukon yli 10 oleva kenttäepähomogeenisuus on sotkenut ydinmagnetisaa-tioiden vaiheet ja tätä on havainnollistettu kuvassa 1 jakamalla magnetisaatio m kolmeen komponenttiin: c, joka on voimakkaammassa kentässä, a, jonka näkemä kenttä vastaa koordinaatiston x' y' z' pyörimistaajuutta ja b 15 komponentti, joka on kaikkein pienimmässä kentässä.

Nuolet osoittavat komponenttien pyörimissuunnan koordinaatistoon x' y' z' nähden. Hetkellä Τ' kohdistetaan ydinjoukkoon 180°-pulssi, jonka magneettinen komponentti on x':n suuntainen. Tämä pulssi kiertää magnetisaatiokompo-20 nentit 180° x*-akseliin nähden ja tilanne välittömästi pulssin jälkeen eli hetkellä t =^+ t^gg , missä t^gO = 180°pulssin pituus, on esitetty kuviossa 1C. Kuten edelleen kuviosta ID käy ilmi hetkellä t = 2T magnetisaa-tion eri komponentit ovat jälleen samassa vaiheessa ja 25 niiden resultantti on m. Hetkellä t = 2ΤΓ on myös nk.

spinkaiku SE maksimissaan. Kuten havaitaan kuvatulla pulssia ekvenssillä voidaan kentän epähomogeenisuuksien vaikutus poistaa.

30 Edellä kuvattu sinänsä tunnettu tapa synnyttää spinkaiku kompensoi täydellisesti kenttäepähomogeenisuudet päinvastoin kuin mainitussa viitteessä Hutchison et ai: WO 81/02788 kuvattu tapa, jossa kaiun synnyttämiseksi käännetään kohteen yli oleva, sähköisesti synnytetty kenttä-35 gradientti.

Kuvioissa 2...7 X, Y, Z kuvaa kohteen yli asetettua orto-gonaalista koordinaatistoa, Gx on x-suuntainen magneetti- 67449 kenttägradientti, Gy on y-suuntainen magneettikenttä-gradientti ja Gz vastaavasti z-suuntainen magneettikenttä-gradientti. B0 on kohteen yli asetettu, homogeeninen magneettikenttä ja S on ydinmagneettinen resonanssi-5 signaali. Edelleen mainituissa kuvioissa D-akselilla esitetään signaalinkeruun ajankohdat ja RF-akselilla on esitetty virityspulssien lähetysajankohdat.

Kuviossa 2 on esitetty eräs keksinnön mukainen pulssi” 10 sekvenssi kaksidimensionaalisen kuvan synnyttämiseksi.

Kohteen yli asetetaan z-suuntainen gradientti (vaihe 1 kuviossa 2) ja samanaikaisesti kohde viritetään kapeakaistaisella radiotaajuisella pulssilla, joka poikkeuttaa 15 magnetisaation 90° kohteen yli olevan magneettikentän suunnasta.

Vaiheessa 2 kohteen yli kytketään x- ja y-suuntaiset kenttägradientit, joiden avulla vaihekoodataan ydinjoukon 20 magnetisaatio: (1)

M

25 Missä A(Xf y) on ydintiheys pisteessä x, y ja 0 (x, y, t) on Gx:n ja Gy:n aiheuttama vaihekoodaus pisteessä x, y

Ja vaihekoodaus vaiheen 2 päättyessä 30 (2) Φ(κ>γ>^λ) ~ f ^ Δ+Ζ,

Missä on vaiheen 2 pituus, y^on nk. gyromagneettinen suhde, 35 gx on gradientin Gx voimakkuus pisteessä x gy on gradientin Gy voimakkuus pisteessä y 10 67449

Gradienttien Gx ja Gy ei tarvitse olla vakioita jakson 2 aikana. Tällöin pätee: O) 0(<>yiti.) a f gy(+))^f

5 &JjL

Vaiheessa 3 on kaikki gradientit kytketty pois ja kohde viritetään käyttämällä 180°-pulssia. Tämän vaiheen aikana 10 on myös mahdollista, että gradientti Gx on jatkuvasti kytkettynä, mutta tällöin on huolehdittava siitä, että 180°-pulssi on riittävän laajakaistainen. Samoin on mahdollista, että mainittu 180°-pulssi on selektiivinen z-suuntaan, tällöin on Gz-gradientti kytkettynä. Vaiheessa 15 4 kytketään gradientti Gy siten, että (4) ,+2.)+ f )TgyC+)dt *h, 20 missä 0n (x, y, t4) on vaihe jakson 4 lopussa, 0max on vaihekoodauksen maksimiarvo, n on pulssisekvenssin toistokerta n€ [i. n], N on toistokertojen lukumäärä 25 (5) =jVgy(+)dt-Jy'gyCt)dt - Gmox'f missä samalla on määritelty y-suuntaisen 30 vaihekoodauksen funktio A0(y)

Kuten havaitaan, toimii 180°-pulssi vaiheen suunnan muuttajana: 180°-pulssin edeltävä vaihekoodaus muuttuu vakio-termiä ΊΓ lukuunottamatta vastakkaismerkkiseksi. Mainittu 35 180°-vakiotermi voidaan seuraavassa jättää huomiotta.

11 67449

Huomattavaa on, että ei ole oleellista muutetaanko Gy:n amplitudia tai kestoaikaa jaksojen 2 ja 4 aikana, oleellista on, että gradienttien aikäintegraalit täyttävät kaavan (4) ehdon.

5 Välittömästi vaiheen 4 lopussa voidaan spinsysteemin tilaa kuvata seuraavasti (6) kw, \ f λ ( \ jrfnC*^ )

10 M(tq)sJ A(x,y)eJ

x>y

Vaiheessa 5 kytketään x-suuntainen gradientti Gx, joka aiheuttaa signaalin 15 (7)

Jos eri kierroskerroilla n vaihdellaan 0n (x, y, t4>:n arvoa välillä £-0inax* 0max]j saadaan vaiheen 5 aikana 20 kerättyä signaalijoukko: c u\ ( Kf \ ) 5nCt)=J A(x,y)eJN t, *»y 25 Suoritetaan signaaleille Sn Fourier-muunnos ajan suhteen.

<9) s„ Coo> - /5« C+> «'»"tdt y

Suorittamalla tälle taas Fourier-muunnos n:n suuntaan 35 (11) β _ -{ZlCkn/f^

SkM SnO)eJ ' 12 , -jt \ \ 67449 ^12) r , v - a te- , ΔΡ(γ) \ 5kCto) - A(jT&x ’ ~Y&y ) ¢0- _ y .· ΔΕΚυ) _ v 5 y*Gx - * Je V&y y eli S (60/ Π4) = A (x, y) eli kohteen spintiheyskuva.

10 Eräs edullinen keksinnön suoritusmuoto on suorittaa vaihe-koodaus ensiksi toisella puolella 180°-pulssia ja signaa-likeruun edetessä vaihtaa koodaus 180°-pulssin toiselle puolelle.

15 Menetelmä on laajennettavissa kolmiulotteisen jakautuman A (x, y, z) lisäämällä kuvion 3 mukaisesti vaihekuvaami-seen koodausgradientti z-suuntaan ja muuttamalla kaikki virityspulssit epäselektiivisiksi.

20 Keksinnön mukaisesti voidaan menetelmää soveltaa myös nk. relaksaatioaika T2tn (nk. spin-spin relaksaatioaika) jakautuman T2 (x, y, z) kuvaamiseen. Kuviossa 4 esitetyn tavan mukaisesti jatkona kuviossa 3 esitetylle pulssi-sekvenssille kohde viritetään toistamiseen 180°:n puls-25 silla vaiheessa 7 (vaihe 6 on n. 20...60 ms:n viive), jotta relaksaatioprosessi ehtisi vaikuttaa. Vaihe 8 on jälleen n. 20...60 mssn viive, vaiheessa 9 kerätään signaali ja edellä kuvattu sekvenssi toistetaan. Ennen toistoa vaiheessa 10 spinsysteemin annetaan toipua. Tämä 30 viive on sopivimmin luokkaa 1-3 kertaa pisin kohteessa esiintyvä relaksaatioaika T]_. N:n toistokerran jälkeen voidaan vaiheiden 5 aikana ja vaiheiden 9 aikana kerättyjen signaalien perusteella muodostaa nk. spintiheys ja T2-vaikutteiset kuvat. Näiden kuvien perusteella voidaan 35 laskea myös T2-relaksaatioaikojen jakautuma, koska: 67449

. AL

a f \ - a / T*.cx,y,^0 (13) Ay C^/y»2·) ” A 2.) δ A* missä T2 (x, y, z) on relaksaatioaika T2 5 pisteessä x, y, z, A (x, y, z) on kohteen spintiheysjakautuma (rekisteröity vaiheessa 5), A<i» (x# Υ· z) on kohteen T2~vaikuttei-nen jakautuma (rekisteröity vaiheessa 9), 10 A.t on aikaviive vaiheesta 1 vaiheeseen 9, jolloin relaksaatioprosessi T2 vaikuttaa.

Myös relaksaatioajän Τχ (spin-hila relaksaatioaika) jakautuma Τχ (x, y, z) voidaan kartoittaa suorittamalla kuvion 15 5 mukaisesti oma sekvenssi siten, että kohteen ydinmagne-tisaatio kierretään l80°-pulssilla ja tietyn toipumisajan jälkeen suoritetaan kuvanmuodostus edellä olevan mukaisesti (kuvio 5). Viitaten kuvioon 5 vaiheessa 1 kohteen magnetisaatio käännetään 180°. Magnetisaatio toipuu vai-20 heen 2 aikana nopeudella, jonka määrää relaksaatioaika Τχ. Toipumisaika on vaihe 2, jonka pituus biologisten kudosten tutkimuksissa vaihtelee 200...500 ms:n välillä. Kohdealue viritetään vaiheen 2 loputtua selektiivisellä 90°-pulssilla ja tämän jälkeen kuvaussekvenssi suorite-25 taan aivan kuten edellä kuvion 2 yhteydessä on selostettu. Vaiheessa 7 kerätään spin-kaiku, jonka intensiteettiin vaikuttaa kohteen relaksaatioaika tekijällä (1 - exp (-T2/T1) ) missä T"2 on vaiheen 2 pituus ja on kohteen relaksaatioaikä.

30

Toinen tapa Τχ-jakautuman selvittämiseksi on käyttää hyväksi kohteen A (x, y, z) ja A<j2 (x» y» z) jakautumien kuvaussekvenssiä ja suorittaa toistokuvaus viiveajan 'T'2 kuluttua edellä olevien sekvenssien ensimmäisestä viritys-35 pulssista. Tällöin signaalin intensiteetti A^ (x, y, z) on (14) Α-η (χ,ν,τ.) - AO.Yi*) 0 - e Z/Tl) 14 67449

Jos käytetään edeltävää 180°-pulssia, on signaalin intensiteetti (is) at (*,y* A(x,y, *)0 - Ze.~ Lz'/Tl) 5 1 Näiden tietojen perusteella voidaan myös laskea jakautuma Ti (x, y, z).

10 Eri kudoksilla on omat ominaiset parametrikombinaationsa. Tosin parametrien vaihtelurajat ovat laajat, joten eri kudosten kombinaatioalueet ovat osittain päällekkäisiä.

Keksinnön mukaiseen signaalinkeruumenetelmään perustuen 15 on mahdollista toteuttaa laite, jossa voidaan asettaa halutut parametri-ikkunat ja siten automaattisesti osoittaa tutkittavassa kohteessa tiettyjen kudosten sekä muiden materiaalien alue ja laskea kolmidimensionaalisesta kuvasta näiden alueiden tilavuudet.

20

Paitsi kolmidimensionaalista kuvaa, voidaan keksinnön mukaista menetelmää käyttäen muodostaa kohdealueesta viipalekuvia siten, että eri viipaletasot viritetään peräkkäin, jolloin voidaan rekisteröidä signaaleja kohde-25 alueesta jatkuvasti ja näin kuvainformaation keruu tehostuu.

Tämä voidaan toteuttaa toistamalla kuvion 2 mukaista pulssisekvenssiä siten, että peräkkäisillä toisto-30 kerroilla käytetään eri viritystaajuutta ja näin viritetään eri tasoja. Samalla kun edellisten tasojen magnetisaatio toipuu, viritetään ja rekisteröidään signaaleja toisista tasoista.

35 Kuvioissa 6A ja B on esitetty kaksi vaihtoehtoista tapaa muodostaa keksinnön mukaisella menetelmällä viipalekuvia edellä mainitun periaatteen mukaisesti.

15 67449

Kuviossa 6A on esitetty eräs pulssisekvenssi informaation keräämiseksi kohteesta K peräkkäisistä viipaleista Pj, P2» P3, P4. Yksittäisten viipaleiden kuvanmuodostus-vaiheet, kuten esimerkiksi viipaleelle Pj, vastaavat 5 kuviossa 2 esitettyjä vaiheita 1...5. Sekvenssit eri viipaleiden osalta poikkeavat viritysvaiheessa l1, l2, i3# l4 siten, että kohteeseen kohdistetaan virityspulssi eri taajuuksilla fj, ±2· f4 vastaavien viipaleiden virittämiseksi. Vaiheessa 6 annetaan eri viipaleiden ydin-10 magnetisaation toipua siten, että kunkin tason peräkkäisten virityskertojen väli on luokkaa Tj.

Edullisempi tapa on käyttää hyväksi 180°-pulssin ominaisuuksia siten kuin kuviossa 6B on esitetty. Kuvion 6B 15 pulssisekvenssissä viipaleet viritetään aluksi peräkkäin siten, että ensin viritetään selektiivisesti viipale Pj käyttämällä selektiivistä 90°-pulssia, jonka taajuus on fj. Tällöin on myös kenttägradientti Gz kytketty (vaihe 1).

20

Vaiheessa 2 kytketään gradientti Gx spinkaiun synnyttämiseksi. Vaiheet 3...8 ovat vastaavat virityksen ja x-suun-taisen vaihekoodauksen suorittavat toimenpiteet viipaleille P2...P4.

25

Vaiheessa 8 suoritetaan lisäksi keksinnön mukainen vaiheen esikoodaus y-suuntaan y-suuntaisella gradientilla, jonka voimakkuus vaiheen 8 aikana on Gy ^ 0. Vaiheessa 9 kohteeseen suunnataan 180° ei selektiivinen pulssi. Vai-30 heessa 10 on kytkettynä gradientti Gz siten, että vaiheessa 11 syntyy spinkaiku tasosta P4. Tällöin gradientin Gz amplitudin on täytettävä ehto 35 16 f >, ,.. 67449 (16) J &tC+)dt - &* (.<=++) Λ+1» missä Δ^ΙΟ on vaiheen 10 kestoaika 5 Gz (eff) on viipaleen P4 ydin- magneettisen järjestelmän viritys-pulssin aikana vaiheessa 7 näkemä z-suuntainen gradientti, joka riippuu virityspulssin ominaisuuksista.

10 Yleensä Gz (eff) «- 0.(o j"

Vaiheen 10 aikana suoritetaan myös vaihekoodaus y-suuntaan gradientilla Gy. Vaiheessa 11 kytketään gradientti Gx ja syntyvä spinkaiku rekisteröidään. Tällöin 15 on huomattava, että kaiku sisältää informaatiota viipaleesta P4.

Vaiheessa 12 on gradientti Gz kytkettynä siten, että vaiheessa 13 syntyy spinkaiku tasosta P3. Tällöin gradientin 20 Gz amplitudin on täytettävä ehto U7) /^(+)4+» &i(eff)+- f&zO)d+-&j Ififf) 25 Vaiheen 10 aikana suoritettu vaihekoodaus kohdistuu myös kaikkiin viipaleisiin P1...P4, joten sitä ei tarvitse vaiheen 12 aikana toistaa.

Vaiheessa 13 on kytketty gradientti Gx, jolloin syntyy 30 spinkaiku viipaleesta P3 ja tämä signaali kerätään.

Vaihe 14 on samanlainen kuin vaihe 12, mutta Gz:n on täytettävä ehto 35 U8) J G*C+)d+ - Uff) ♦ JGz (+)<++ - A+w Δ+s » 17 67449

Vaiheen 15 aikana on kytkettynä gradientti Gx. Tällöin syntyy spinkaiku viipaleesta P2 ja saatava signaali tallennetaan.

5 Vaiheessa 16 on kytketty z-suuntainen kenttägradientti Gz siten, että seuraava ehto on täytetty <19) f OH+ = &V0 * f (+><* - Gj (e*\) A+((e Atj 10

Vaiheessa 17 on kytketty kenttägradientti Gx ja viipaleesta Ρχ syntyvä spinkaiku rekisteröidään.

Gradienttien Gx amplitudit on valittava esimerkiksi 15 siten, että

(20) J &x(f)d+ = C

A+j missä i = 11, 13, 15, 17 C= vakio (21a) f Gk(.+)dt--2 /&x(+)df δΊ*.

(2ib) J&xC+)ci·1" s Z

2 5 Δ+η Α+ς (21c) f&y C+Wt · Z, / Gx0)df Δτς Af, 30 (21d) /gxW«H· * <2# ^

Myös muunlaisia gradientin Gx kombinaatioita voidaan käyttää. Oleellista on kuitenkin, että viipaleista synty-35 vät kaiut ovat ajallisesti erotettavissa toisistaan.

Lisäksi reaalisessa kuvaussekvenssissä aikaviive vaiheiden 1...17 välillä, eli ensimmäisen viipaleen virityksen 18 67449 ja kaiun syntymisen välillä on merkittävästi pienempi kuin kohdealueessa olevien, tutkittavien materiaalien lyhin relaksaatioaika T2.

5 Tästä syystä on edullista yhdistää kuvien 6A ja 6B esittämät signaalirikeruuvaihtoehdot siten, että ensiksi kerätään informaatio ensimmäisestä viipalejoukosta ja tämän jälkeen seuraavista viipalejoukoista.

10 Vaiheen 18 aikana edellä viritettyjen tasojen magneti-saatio relaksoituu, jonka jälkeen voidaan signaalinkeruu toistaa. Vaiheen 18 pituus on noin 2...3 kertaa sen materiaalin Ti, jonka halutaan kuvautuvan.

15 Vaiheen 18 aikana voidaan luonnollisesti kerätä informaatio seuraavasta viipalejoukosta tai seuraavista viipale joukoista edellä kuvatulla tavalla. Tällöin on kuitenkin muistettava, että edellä kuvatussa pulssisekvens-sissä on käytössä laajakaistainen 180° ei-selektiivinen 20 pulssi (vaihe 9) ja tämä kääntää magnetisaation kohteen niissä osissa, joita ei ole aikaisemmin viritetty 90°-pulssilla. Käännetty magnetisaatio voidaan nopeasti palauttaa lepotilaansa käyttämällä ns. adiapaattista pyyh-käisyä (adiapatic fast passage) tai 180° ei-selektiivistä 25 pulssia. Tämä on syytä tehdä etenkin jos kuvattuja sekvenssejä tehdään useammalle viipalejoukolle, koska muussa tapauksessa relaksaatioprosessi T]^ pienentää signaalia me rkittäväst i.

30 Relaksaatioaikojen T^ ja T2 jakautumien kuvaamiseksi voidaan keksintöä soveltaa myös edellä kuvattua monitaso-menetelmää muuntaen. Seuraavassa on esimerkin vuoksi käytetty kuvion 6B esittämää sekvenssiä protonitiheys-, T]_-ja T2-jakautumien selvittämiseksi.

35 19 67449

Yksinkertaisuuden vuoksi on kuviossa 7 havainnollistettu kahden, z-suuntaan nähden kohtisuorassa olevan viipaleen Pl ja P2 protonitiheys-, T]_- ja T2-jakautumien kuvaus-sekvenssit. Vaiheet 1...9 vastaavat edellä esitettyjä ja niissä gradienttien voimakkuudet ja virityspulssien luonne ovat aivan samat kuin edellä.

Vaihe 10 on viive ennen kohdassa 11 annettavaa 180° ei-selektiivistä virityspulssia. Viiveen aikana kohteen materiaalien omainaiset spin-spin relaksaatioprosessit vaikuttavat kuten myös vaiheen 12 aikana, joka on saman pituinen viive kuin vaiheessa 10.

Vaiheessa 13 kytketään gradientti Gx viipaleen Ρχ spin-kaiun synnyttämiseksi ja tämän vaiheen aikana kerätään viipaleen P^ T2~vaikutteinen informaatio. Vaihe 14 on vaiheen 8 pituinen, jotta vältyttäisiin kenttäepähomogeeni-suuden vaikutuksista vaiheen 15 aikana kerättävään, viipaleen P2 spin-spin relaksaatio eli T2-vaikutteiseen informaatioon. Menettely on siis analoginen kuvion 5 mukaiseen menettelyyn nähden.

Aivan samoin kuin yhden viipaleen tapauksessa saadaan spin-hila eli T^-vaikutteinen informaatio kerättyä siten, että vaiheen 15 jälkeen annetaan magnetisaation toipua tietyn ajan kuluessa. Tämä viive on kuviossa 7 vaihe 16. Vaiheen 16 jälkeen toistetaan sama pulssisekvenssi kuin vaiheissa 1...9. Jos vaiheen 16 pituus on valittu sopivasti on signaalien, jotka kerätään vaiheissa 23 ja 25 kaavan 14 mukaisesti riippuvainen kohteen T]_ jakautumasta.

T^-jakautuman selvittämiseksi voidaan myös käyttää pulssi-järjestelyä, jossa varsinaista kuvaussekvenssiä edeltää 180°-virityspulssi- ja viivejakso. Tämä 180°-pulsai voi olla selektiivinen tai epäselektiivinen. Pulssivirityksen sijasta voidaan käyttää epäselektiivistä adiapaattista pyyhkäisyä. Selektiivisessä tapauksessa selektiivisyys 674 4 9 20 edeltävissä 180°-pulssijonoissa on sama kuin myöhempien kuvaussekvenssien 90°-pulssijonoissa.

Jotta keksinnön mukaisen menetelmän edut perusmagneetti-kentän epähomogeenisuuksien kompensoimiseksi tulisivat täysin käytettyä hyväksi, on mainittujen ensimmäisen, toisen ja kolmannen magneettikenttägradienttien voimakkuudet ja kytkemisajankohdat valittava siten, että syntyvät spirikaiut ovat ajallisesti yhtä etäällä välissä olevista 10 l80°-pulsseista, toisin sanoen symmetrisesti näihin nähden. Samoin mainittujen 90° pulssien ja vastaavien ensimmäisten spinkaikujen on oltava ajallisesti symmetrisiä välissä oleviin 180°-pulsseihin nähden.

15

Edellä kuvatuilla tavoilla kerätyn NMR-informaation paikallinen jakautuminen kohdealueessa voidaan joko visualisoida graafiselle esitysvälineelle kuten video-monitorille tai piirturille tai tallettaa sopivalle 20 tallentimelle kuten filmille, magneettinauhalle, video-levyille tai puolijohdemuistiin. Edelleen kerättyä informaatiota voidaan ilman visualisointia tai tallennusta käyttää kohdekappaleen rakenteessa olevien normaalien tai epänormaalien muutosten indikointiin ja myöhempien, tar- 2,. kempien tutkimusten ohjaamiseen.

Keksintö ei rajoitu esitettyihin sovellusmuotoihin vaan useita muunnelmia on ajateltavissa oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

30 35

Claims (26)

1. Menetelmä ydinspin- eli NMR-informaation keräämiseksi ainakin pääasiallisesti homogeeniseen magneettikenttään 5 sijoitetusta kohteesta kuten esimerkiksi ihmiskehosta virittämällä kohteesta radiotaajuisella, ydinmagnetisaa-tiota mieluimmin 90° poikkeuttavalla magneettikentällä haluttu osa, synnyttämällä nk. spin-kaiku käyttämällä hyväksi kohdealueen toista viritystä, joka edullisimmin 10 poikkeuttaa ydinmagnetisaatiota 180°, rekisteröimällä mainittu spin-kaiku ja toistamalla mainittu virityssek-venssi, tunnettu siitä, että kohteen yli kytketään ainakin yksi magneettikenttägradientti siten, että mainitun magneettikenttägradientin kestoaikaa ja/tai 15 amplitudia muutetaan eri toistokertojen välillä siten, että mainitun magneettikenttägradientin mainitun 180°-pulssin jälkeisen arvon aikäintegraalin ja mainittua 180°-pulssia edeltävän arvon aikäintegraalin itseisarvojen erotus saa eri arvon. 20

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että mainitun magneettikenttägradientin arvoja muutetaan mainitun virityssekvenssin eri toistoker-roilla siten, että mainittujen arvojen aikaintegraalien 25 erotus saa arvot tietystä ääriarvosta toiseen, mieluimmin siten, että mainittu erotus muuttuu peräkkäisten toisto-kertojen välillä vakiomäärän.

3. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen 30 menetelmä, tunnettu siitä, että kohteesta viritetään ensin useita erillisiä osa-alueita ja tämän jälkeen kohdealueeseen suunnataan mainittu toinen virityspulssi spinkaikujen synnyttämiseksi kaikissa viritetyissä osa-alueissa. 35

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä tunnettu siitä, että mainittu kuvaus-sekvenssi suoritetaan ensiksi yhdelle osa-alueelle tai 22 67449 osa-alueille ja tämän jälkeen toisille osa-alueille.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun toisen 5 virityspulssin jälkeen kohteeseen suunnataan kolmas, mieluimmin 180°-virityspulssi toisen spinkaiun synnyttämiseksi.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, t u n- 10. e t t u siitä, että mainitun toisen spinkaiun perusteella prosessoidaan kohteen rakenteen T2- eli spinspin relaksaatiovaikutteinen kuvainformaatio.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen 15 menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun kolmannen virityspulssin jälkeen kohdealueeseen tai kohdealueisiin suunnataan neljäs virityspulssi ja tämän jälkeen viides virityspulssi kolmannen spinkaiun synnyttämiseksi. 20

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu neljäs virityspulssi on 90°-pulssi ja mainittu viides virityspulssi on 180°-pulssi. 25

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun kolmannen spinkaiun perusteella prosessoidaan kohteen rakenteen Τχ- eli spin-hilarelaksaatiovaikutteinen kuvainformaatio. 30

10. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä ydin-spin- eli NMR-informaation esimerkiksi tietyn alkuaineen-ytimen tiheyden, ytimeen liittyvien relaksaatioaikojen esimerkiksi spin-spin eli T2 relaksaatioajän ja spin-hila 35 eli T^-relaksaatioajän paikallisten jakautumien keräämiseksi ainakin pääasiallisesti homogeeniseen magneettikenttään asetetusta kohteesta esimerkiksi ihmiskehosta, tunnettu siitä, että kohteen halutusta tutkimus- 23 67449 alueesta kerätään mainittu NMR-informaatio seuraavalla toimenpides ekvenss illä: a. kohteen yli kytketään ensimmäinen magneettikenttä- 5 gradientti ja kohteeseen suunnataan vaihteleva magneettikenttä, jonka voimakkuus, taajuus ja kesto ovat sellaiset, että haluttu osa kohteesta virittyy ja mainitun osan ydinmagnetisaatio kiertyy edullisimmin 90°, b. ensimmäinen magneettikenttägradientti kytketään pois 10 ja kohteen yli kytketään toinen ja kolmas magneettikenttägradientti, c. kohteeseen suunnataan vaihteleva magneettikenttä, jonka voimakkuus, taajuus ja kesto ovat sellaiset, että edellä viritetyn kohteen osan ydinmagnetisaatio kiertyy 15 edullisimmin 180°, d. mainittu toinen kenttägradientti asetetaan ennalta laskettuun arvoonsa, e. mainittu toinen magneettikenttägradientti kytketään pois ja asetetaan mainittu kolmas magneettikenttä- 20 gradientti ennalta laskettuun arvoonsa, f. syntyvä spinkaiku rekisteröidään, g. edellä oleva toimenpidejakso toistetaan useamman kerran tarpeen mukaan kunnes riittävästi informaatiota on saatu kerättyä. 25

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ennen mainittua vaihetta c ja siis ydinmagnetisaation kiertämistä 180° mainitut toinen ja kolmas magneettikenttägradienti kytketään pois. 30

12. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu ensimmäinen kenttägradientti kytketään ennalta laskettuun arvoonsa mainitun toisen virityskerran eli vaiheen c jälkeen ja kytketään 35 pois ennen vaiheessa f tapahtuvaa signaalin rekisteröintiä. 24 67449

13. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, jossa kuvauskohde on asetettu ainakin pääasiallisesti homogeeniseen magneettikenttään, tunnettu siitä, että NMR-informaatio on järjestetty kerättäväksi seuraavalla 5 toimenpidesekvenssillä: a. kohteen yli kytketään ensimmäinen magneettikenttä-gradientti, b. kohteeseen suunnataan ensimmäinen virityspulssi vaihtβίο levän magneettikentän muodossa, jonka voimakkuus, kesto ja taajuus ovat sellaiset, että haluttu osa kohteesta virittyy, c. mainittu ensimmäinen magneettikenttägradientti kytketään edullisimmin pois ja kohteen yli kytketään toinen 15 magneettikenttägradientti ennalta laskettuun arvoonsa, d. mainittu toinen magneettikenttägradientti kytketään edullisimmin pois ja kohteen yli kytketään mainittu ens immäinen magneettikenttägradientti, e. kohteeseen suunnataan vaihteleva magneettikenttä, 20 jonka voimakkuus, kesto ja taajuus valitaan siten, että haluttu aikaisemmin virittämätön osa-alue kohteesta virittyy, f. toistetaan edellä kuvattu sekvenssi vaiheesta c lähtien kohteesta viritettäväksi halutun osa-alueiden 25 määrän mukaan, jolloin mainittuja virityspulsseja kutsutaan yhteisesti kohteen ensimmäisiksi virityspulsseiksi, g. kytketään mainittu ensimmäinen magneettikenttägradientti pois ja kohteen yli kytketään mainittu toinen magneettikenttägradientti sekä kolmas magneettikenttä- 30 gradientti ennalta laskettuihin arvoihinsa, h. kohteeseen suunnataan toinen virityspulssi vaihtelevan magneettikentän muodossa, jonka voimakkuus, kesto ja taajuus ovat sellaiset, että kaikkien edellä viritettyjen kohteen osa-alueiden ydinmagnetisaatio kiertyy edullisim- 35 min 180°, jolloin tämän vaiheen aikana edullisimmin kaikki kenttägradientit on kytketty pois, i. kohteen yli kytketään mainittu ensimmäinen kenttä-gradientti siten, että sen aikaintegraali vastaa edellä 25 67449 viimeksi ennen vaihetta f virityksen aikana osa-alueen yli olevaa mainitun ensimmäisen gradienttikentän tehollista aikaintegraalia, ja samanaikaisesti asetetaan kohteen yli mainittu kolmas magneettikenttägradientti 5 ennalta laskettuun arvoonsa. j. mainitut ensimmäinen ja kolmas magneettikenttägradientti kytketään pois ja kohteen yli kytketään mainittu toinen magneettikenttägradientti ennalta laskettuun arvoonsa ja syntyvä spinkaiku rekisteröidään, 10 k. kytketään kohteen yli mainittu ensimmäinen magneettikenttägradientti siten, että sen aikäintegraali vastaa edellä viimeksi ennen vaihetta f virityksen aikana osa-alueen yli olevaa mainitun ensimmäisen gradienttikentän tehollista aikaintegraalia, 1. mainittu ensimmäinen magneettikenttägradientti kytketään pois ja kohteen yli kytketään mainittu toinen magneettikenttägradientti ennalta laskettuun arvoonsa ja syntyvä spinkaiku rekisteröidään, m. toistetaan vaiheet k j 1 kohteesta viritettyjen osa-20 alueiden määrän mukaan, että voidaan rekisteröidä spinkaiku myös ensimmäiseksi vaiheessa b viritetystä osa-alueesta, n. edellä olevat toimenpiteet a...m toistetaan useamman kerran tarpeen mukaan kunnes riittävästi informaatiota on 25 saatu kerättyä viritetystä osa-aluejoukosta.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu toimenpidejakso a...n suoritetaan ensin yhdelle osa-aluejoukolle ja tämän 30 jälkeen toisille osa-aluejoukoille perätysten.

15. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että kohdealueeseen suunnataan mainitun 180°-pulssin ohella vielä kolmas virityspulssi 35 toisen 180°-pulssin muodossa toisten spinkaikujen synnyttämiseksi kohdealueista. 26 67449

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että mainittujen toisten spinkaikujen perusteella prosessoidaan osa-alueiden T2- eli spin-spinrelaksaatiovaikutteinen kuvainformaatio. 5

17. Patenttivaatimuksen 13 tai 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ennen mainittuja ensimmäisiä virityspulsseja kohdealueisiin suunnataan vaihteleva magneettikenttä, joka kiertää kohdealueiden ydinmagnetisaa- 10 tion 180°, ja että kukin mainittu toimenpidejakso a...m suoritetaan tietyn viiveen kuluttua mainitusta 180°-pulssista.

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, tun-15 n e t t u siitä, että mainittujen kuvaussekvenssien avulla muodostetaan osa-alueiden T]_- eli spin-hila-relaksaatiovaikutteiset kuvat.

19. Jonkin patenttivaatimuksista 13, 14, 15 tai 16 mukai-20 nen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittujen ensimmäisten virityspulssien jälkeen tietyn viiveen kuluttua toistetaan mainitut vaiheet a...n ja rekisteröidään syntyneet spinkaiut.

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että rekisteröityjen spinkaikujen avulla muodostetaan osa-alueiden T^- eli spin-hila-relaksaatiovaikutteiset kuvat.

21. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut ensimmäinen, toinen ja kolmas magneettikenttägradientti ovat keskenään ortogonaaliset.

21 67449 PATENTTIVAATIMUKS ET

22. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut gradient-tikentät kytketään siten, että ajallisesti ensimmäiset 90°-virityspulssit ja syntyvät spinkaiut ovat symmetri- m 27 67449 sesti välissä olevaan 180°-pulssiin nähden.

23. Jonkin yllä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mahdolliset toiset ja 5 useammat spinkaiut ajoitetaan symmetrisesti edeltäviin spinkaikuihin välissä oleviin 180°-pulsseihin verrattuna.

24. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittujen peräk- 10 käisten 180°-pulssien vaiheet valitaan siten, että virittävän vaihtelean magneettikentän epähomogeenisuudet mahdollisimman hyvin kompensoituvat.

25. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen 15 menetelmä, tunnettu siitä, että kerätty NMR-infor-maatio yhdistetään kuvaksi, joka on painotettu tulos mainituista ydintiheys- ja relaksaatioarvojakautumista.

26. Patenttivaatimuksen 25 mukainen menetelmä, tun-20 n e t t u siitä, että kullekin tutkittavalle parametrille annetaan ennalta raja-arvot ja vain näiden raja-arvojen sisään jäävät kohdealueet esitetään tai ne muutoin osoitetaan syntyvästä kuvasta. 25 30 35 67449 28