NL7908421A

NL7908421A - Werkwijze en inrichting voor het nucleair-magnetische resonantie aftasten en in kaart brengen.

Info

Publication number: NL7908421A
Application number: NL7908421A
Authority: NL
Original assignee: Raymond Vahan Damadian Dr
Priority date: 1978-11-20
Filing date: 1979-11-19
Publication date: 1980-05-22
Also published as: FR2441842A1; JPS55160840A; US4354499A; DE2946847A1; JPH0243153B2; GB2116326A; GB2116326B; GB2039055B; GB8306992D0; FR2441842B1; GB2039055A

Description

V

lèrkwijze en inrichting voor het nucleair-magnetische resonantie aftasten en in kaart brengen.

De uitvinding heeft betrekking op een verbeterde inrichting en werkwijze voor het analyseren van de chemische structuur van een monster onder toepassing van nucleair-magnetische resonan-tietechnieken (HMR). Een resonantiegebied met een te kiezen afmeting, 5 wordt in een afzonderlijke dwarsdoorsnede met betrekking tot het monster bewogen volgens een rasterpatroon voor het aftasten van het monster. HMR-signalen worden opgewekt op afzonderlijke rasterplaat-sen gedurende het aftasten, welke signalen worden gedetecteerd en verwerkt voor het vormen van een kaart, die de plaats weergeeft en t) een aanduiding van de kwantitatieve hoeveelheid van gekozen kernen, aanwezig op een dergelijke plaats. Door een passende andere opstelling van de inrichting, kunnen ook sagitale en frontale doorsnede kaarten worden geproduceerd.

De uitvinding is een verbetering van de inrichting en 15 werkwijze, beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.789.832.

Zoals in dit octrooischrift beschreven, was gevonden, dat kankerachtige cellen een andere chemische structuur hadden dan gebruikelijke cellen. In dit octrooischrift zijn een werkwijze en inrichting beschreven voor het meten van bepaalde NMR-signalen, geproduceerd door 20 een monster, en het vergelijken van deze signalen met de HMR-signalen, verkregen van gebruikelijk weefsel, voor het verkrijgen van een aanduiding van de aanwezigheid, de plaats en de mate van kwaadaardigheid van kankerachtig weefsel in het monster.

Het gebruik van HMR-technieken voor het analyseren van 790 8421 '4 '

V

2 materialen, zoals levend weefsel, is sinds de püblikatie van het Amerikaanse octrooischrift 3.789.832, een aktief gebied geweest.

Zie bijvoorbeeld "Medical Imaging by NMR" door P.Mansfield en A.A. Maudsley, British Journal of Radiology, vol. 50, blz. 188-19** 5 (1977)» "Image formation by Nuclear Magnetic Resonance: The Sensitive-

Point Method" door Waldo S. Hinshaw, Journal of Applied Physics, vol. **7, no. 8, Augustus 1976, "Magnetic Resonance Zeugmatography" door Paul C. Lauterbur, Pure and Applied Chemistry, vol. **0, no. 1-2 (197*0» en de Amerikaanse octrooischriften 3.932.805 en **.015.196.

•jQ Deze verwijzingen bevatten besprekingen van verschillende werkwijzen voor het analyseren van een monster onder toepassing van -«·/·? NMR-technieken. Al deze werkwijze hebben echter een belangrijk nadeel, doordat het magnetische veld voor het opwekken van NMR-signalen, niet kan worden gefocuseerd voor het aanpassen van de afme-15 ting van het resonantiegebied in afhankelijkheid van de eisen van de bepaalde gebruiker, zoals bijvoorbeeld kunnen optreden wanneer een macroscopisch aftasten van een monster gewenst is in plaats van een microscopisch aftasten.

De aanvrager (uitvinder) heeft verschillende artikelen 20 gepubliceerd over het algemene onderwerp van het toepassen van NMR-technieken met veldfocusering. Zie bijvoorbeeld "Tumor Imgaging In A Live Animal by Field Focusing NMR (F0NAR)", Physiological Chemistry and Physics, vol. 8, blz. 61-65, (1976), "Field Focusing Nuclear Magnetic Resonance (F0NAR): Visualization of a Tumor in a 25 Live Animal", Science, vol. 19**, blz. 1*t30-1**32 (27 december, 1976), "Nuclear Magnetic Resonance: A Noninvasive Approach to Cancer",

Hospital Practice, blz. 63-70 (juli, 1977) en "NMR in Cancer: XVI.

Fonar Image of the Live Human Body" door R, Damadian et al., Physiological Chemistry and Physics, vol. 9, nr. 1, blz. 97, (1977).

30 0ok is een artikel verschenen, getiteld "Damadian1s Super Magnet and How He Hopes To Use It To Detect Cancer" door Susan Renner-Smith in Popular Science, blz. 76-79, 120 (December, 1977).

Volgens de algemene aspecten daarvan, heft de uitvinding de nadelen op van de stand van de techniek door het verschaffen van 35 een werkwijze en een inrichting voor het produceren van een resonantie- 790 84 21 ¥ 3 gebied met een te kiezen afmeting, welk gebied kan worden gebruikt bij het aftasten van het gehele lichaam van een levend monster, zoals een mens. Wanneer een oscillerende magnetische straling wordt gericht op het resonantiegbied, worden HMR-signalen opgewekt, die 5 kenmerkend zijn voor de structuur van de gekozen kernen binnen het resonantiegebied. Deze NMR-signalen worden gedetecteerd, verwerkt en weergegeven voor het verschaffen van informatie aan een gebruiker voor het analyseren van de chemische structuur van het monster binnen het resonantiegebied. Een inrichting is verschaft voor het bewe-10 gen van het resonantiegebied volgens een rasterpatroon in een dwarsdoorsnede met betrekking tot het monster voor het verkrijgen van een aanduiding van de samenstelling van een dwarsdoorsnede van het monster. Zodoende zijn een verbeterde werkwijze en inrichting verschaft voor het zonder binnendringen analyseren van de chemische 15 structuur van een doorsnede van een monster met inbegrip van bijvoorbeeld een levend zoogdier, zoals een mens.

De uitvinding is in het bijzonder nuttig bij het detecteren van kanker, hoewel het gebruik daarvan niet is beperkt tot kanker. De uitvinding wordt geacht doeltreffend te kunnen worden 20 gebruikt wanneer ziek weefsel chemisch verschilt van gebruikelijk weefsel.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin: fig. 1 schematisch één uitvoeringsvorm toont voor het 25 analyseren van de chemische structuur van een monster, dat, zoals weergegeven, kan bestaan uit een mens, fig. 2 schematisch veldfocuserende wikkelingen toont, gebruikt bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 1, fig. 3 schematisch de in fig. 2 weergegeven veldfocuse-30 rende wikkelingen toont, gemonteerd aan een cilindrische vorm, fig. U schematisch de doorsnde toont van een menselijke borstkas, fig. 5 schematisch de plaats toont van de in fig. k weergegeven dwarsdoorsnede, 35 fig. 6 een NMR-kaart toont, verkregen overeenkomstig de 790 84 21 * m k onderhavige beginselen, van een dwarsdoorsnede van een borstkas, overeenkomende met de in fig. k weergegeven dwarsdoorsnede, fig. 7 een NMR-kaart is, verkregen overeenkomstig de onderhavige beginselen van een dwarsdoorsnede van een borstkas met 5 een zieke linkerlöng, fig. 8 schematisch een tweede uitvoeringsvorm toont voor het analyseren van de samenstelling van een monster, dat weer kan bestaan uit een mens, zoals weergegeven, fig. 8a een doorsnede is VIIIA-VIIIA in fig. 8, 10 fig· 9 een grafiek toont, die nuttig is voor het be schrijven van het werkingsbeginsel van de in fig. 8 weergegeven uitvoeringsvorm, fig. 10 schematisch een ruimtelijk aanzicht toont van een derde uitvoeringsvorm voor het analyseren van de samenstelling 15 van een monster, waarbij permanente magneten worden gebruikt, fig. 11 een vooraanzicht is van de in fig. 10 weergegeven uitvoeringsvorm, fig. 12 een zijaanzicht is van de in fig. 10 weergegeven uitvoeringsvorm, waarbij een permanente magneet is verwijderd, 20 fig· 13 schematisch de in fig. 10 weergegeven uitvoerings vorm toont, waarbij de plaats is weergegeven van de verschillende, bij deze uitvoeringsvorm toegepaste, wikkelingen, fig. 1 b-A een NMR-spectrum toont, verkregen van gebruikelijk spierweefsel, en 25 fig. 1UB een NMR-spectrum toont, verkregen van kanker achtig spierweefsel.

Een uitvoeringsvorm van de inrichting voor het analyseren van de chemische structuur van een doorsnede van een levend monster, is weergegeven in fig. 1, Een ringvormige magneet 30, die 30 bij voorkeur supergeleidend is, maar die kan bestaan uit een van koper gewikkelde electromagneet onder omgevingstemperatuur, voorzien van een gestel 31, verschaft een primair statisch magnetisch veld voor het richten van de kernen in het monster 32 in de richting Hq zoals is weergegeven in fig. 1. Het monster 32 kan een mens zijn, 35 zoals is weergegeven in fig. 1. Twee paren veldfocuserende wikkelingen 790 8 4 21 «r i· 5 3k, 3Ua en 36, 36b verschaffen een focuserend statisch magnetisch veld, gebruikt voor het aanpassen van de gedaante van het primaire statische magnetische veld binnen het inwendige van de ringvormige magneet 30.

5 De veldfocuserende 3^,3^a en 36,36a, zijn op de in de fig. 2 en 3 weergegeven wijze uitgevoerd. De wikkelingen zijn gewikkeld op een vlak oppervlak, zoals schematisch weergegeven in fig. 2. De afmetingen van de veldfocuserende wikkelingen 3^,3^ en 36,36a zijn weergegeven in fig. 2, waarbij a de inwendige straal is Ό van de ringvormige magneet 30. De veldfocuserende wikkelingen 3^,3^a en 36,36a worden dan op een cilindrische vorm 38 geplaatst, die bijvoorbeeld kan zijn gevormd van een doorzichtig materiaal, zoab is weergegeven in fig. 3. De vorm 38 wordt dan in het inwendige van de ringvormige magneet 30 geplaatst, zoals is weergegeven in fig. 1, 15 en door steunen 39 vastgezet aan het gestel 31.

De gedaante van het primaire statische magnetische veld binnen de ringvormige magneet 30 alleen, is algemeen bekend op dit gebied. De amplitude van het statische magnetische veld in de Inrichting, is zadelvormig met een buigpuntbij de oorsprong van de 20 magneet 30. De veldfocuserende wikkelingen 3^,3^ en 36,36a worden zodanig gekozen, dat wanneer een gelijkstroom wordt gelegd aan de vier veldfocuserende wikkelingen 3^,3^a en 36,36a in de in fig. 2 weergegeven richting door de gelijkstroombronnen t0a,k0b, een zadelvormig, statisch magnetisch veld in de richting Hq wordt gesuperpo-25 neerd op het zadelvormige, statisch magnetische veld, verschaft door de magneet 30, waarbij de zadelpunten samenvallen op de oorsprong van de magneet 30 voor het vormen van een daaruit voortvloeiende statisch magnetische veldruimte in het inwendige van de magneet 30. Het strooraniveau van de twee gelijkstroombronnen hOa en l+0b kan worden 30 veranderd voor het aanpassen van de scherpte van de zadelpunt, verschaft door de veldfocuserende wikkelingen 3^,3^-a en 36,36a.

Het gebied, dat de samenvallende zadelpunten bij de oorsprong van de magneet 30 omringt, is een gebied met een betrekkelijk gelijkblijvende veldsterkte in de richting Hq. Omdat de scherpte 35 van de top bij het zadelpunt, verschaft door de veldfocuserende 790 84 21 6 wikkelingen 3U,3U en 36,36a kan worden aangepast, kan ook het gebied met de in hoofdzaak gelijkblijvend veldsterkte worden aangepast. Wanneer dus deze top breder wordt gemaakt, wordt het gebied met de betrekkelijk gelijkblijvende veldsterkte groter gemaakt, waarbij wanneer de top scherper wordt gemaakt, het gebied kleiner 5 wordt gemaakt. Dit gebied is het resonantiegebied HU, waarin wordt voldaan aan ÏÏMR-omstandigheden voor gekozen kernen, zoals hierna wordt beschreven. Dit gebied met een in hoofdzaak gelijkblijvende veldsterkte, te weten het resonantiegebied UU, wordt bepaald als het volume, waar de magnetische veldgradiënt minder is dan 3,9 10 gauss/cm.

In een inrichting, die is gebouwd voor het analyseren van zoogdieren, is de sterkte van het statisch magnetische veld in de richting H · in de oorsprong van de magneet 30, ongeveer 500 gauss, wanneer de werkfrequentie gelijk is aan 10 MHz voor protonen, 15 en de gelijkstroombronnen H0a en HOb elk ongeveer 20 ampère verschaffen. De afmeting van het resonantiegebied UU is afhankelijk van de stroom, geleverd door de gelijkstroombronnen UO a en UOb. Wanneer elk der gelijkstroombronnen UOa en UOb, 20 ampère stroom verschaft, q heeft het resonantiegebied UU een volume van ongeveer 1 mm . Bij 20 dit voorbeeld is het resonantiegebied betrekkelijk klein. Door het verminderen van de stroom vanaf de gelijkstroombronnen UOa en UOb .tot 10 ampère, wordt de afmeting van het meetvolume vergroot tot

O

ongeveer 6 mm' .

Nucleair-magnetische resonantieomstandigheden moeten 25 aanwezig zijn voordat NMR-signalen worden opgewekt. De nucleair- magnetische resonantieomstandigheden worden beschreven overeenkomstig de algemeen bekende vergelijking: (1) ü) Η γ o o 30 waarin: ω = resonantiecirkelfrequentie van de gekozen o kernen, Y = gyromagnetische verhouding voor de gekozen kernen, en is voor de gekozen kernen een 35 constante, 790 84 21

V

7 #r

JiIo j = grootte van het statisch magnetische veld in de richting Hq.

Het statisch magnetische veld in de ^-richting wordt verschaft door de supergeleidende magneet 30 en de veldfocuserende wikkelingen 5 34,34a en 36,36a. De resonantiefrequentie ωο wordt geleverd door een regelbare hoogfrequent oscillator, zoals opgenomen in de nucleaire inductieinrichting of NMR-spectrometer 42, beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.789.632. De oscillator verschaft een hoog frequent signaal aan de uitgangsaansluiting daarvan, welk t) signaal een frequentie heeft, die met de hand kan worden aangepast door een frequentiekiezer. Het hoog frequente signaal wordt geleid naar de hoog frequente wikkeling 46, zoals is weergegeven in fig. 1, via een zender- en ontvangerlijn 43 en een gebruikelijk condensator-verdelemet 41. Het condens ator-verdelemet 41 bevat twee condens a-15 toren 4la en 41b voor het in impedantie aanpassen van de wikkeling 46 aan de lijn 43, zoals op dit gebied algemeen bekend is. De wikkeling 46 is rond het resonantiegebied 44 geplaatst, en heeft een afmeting voor het omringen van een dwarsdoorsnede van het monster 42.

In fig. 1 is een mens weergegeven in een zittende stand, waarbij de 20 wikkeling 46 rond de brostkas is geplaatst. De wikkeling 46 is geplaatst aan een vorm (Niet weergegeven), en gemonteerd aan een gestel 45, schematisch weergegeven in fig. 1, dat is verankerd aan een verschuiverbalk 48, die hierna wordt besproken.

Opdat NMR-omstandigheden aanwezig zijn, moet de 25 wikkeling 46 zodanig worden geplaatst, dat de richting van het oscillerende magnetische veld, verschaft door de wikkeling 46, loodrecht staat op Hq. Omdat de richting van het hoog frequente magnetische veld, verschaft door de wikkeling 46, loopt volgens de lengtehart-lijn van de wikkeling 46, moet deze zodanig zijn geplaatst, dat de 30 lengtehartlijn zich uitstrekt volgens de Y-as, wanneer de patiënt zit, zoals is weergegeven in fig. 1. Uitsluitend ten behoeve van de verduidelijking, is in de aanvrage een driedimensionele ruimte op gebruikelijke wijze aangegeven met een X-, Y- en Z-verwijzingenet, zoals is weergegeven in de tekening. Wanneer de patiënt plat 35 roet liggen op de verschuiverbalk 48 in de Z-richting, kan een 790 84 21 8 cirkelvormige wikkeling k6 niet worden gebruikt, en moet deze vervangen door bijvoorbeeld een paar cilindrische Helmholtz-hoogfre-quente wikkelingen, opgesteld aan weerszijden van de borstkas, en zodanig geplaatst, dat de richting van het hoog frequente veld in 5 de X- of Y-richting is.

In de praktijk wordt de waarde van | Hq op de plaats van het resonantiegebied 1*1* bepaald door een direkte meting voorafgaande aan het plaatsen van een monster of patiënt in de magneet 30. Omdat twee van de veranderlijken van de vergelijking (1) dan 10 bekend zijn, te weten γ voor de gekozen kernen en Ih I , kan een I οι gebruiker een NMR-signaal verkrijgen voor gekozen kernen, aanwezig in het resonantiegebied. 1*1* indien de hoogfrequente straling met de juiste ü)q frequentie om te voldoen aan de vergelijking (1) wordt gericht op het resonantiegebied 1*1* in een richting loodrecht op Hq.

15 De in fig. 1 weergegeven inrichting wordt met een impulswerking gebruikt voor het analyseren van een monster. Bij deze uitvoeringsvorm wordt een impuls hoogfrequente energie vanaf de oscillator in de NMR-spectrometer 1*2, geleid naar het resonantiegebied 1*1* door de wikkeling 1*6. De wikkeling 1*6 wordt dan geschakeld 20 naar een ontvangerwerking voor het detecteren van het NMR-signaal, indien geproduceerd. Het gedetecteerde signaal wordt gezonden naar de NMR-spectrometer 1*2 via de zender- en ontvangerlijn 1*3. De NMR-spectrometer 1*2 bevat een computer- en geheugenmiddel voor het opslaan van het NMR-signaalparameters, zoals de sterkten en relaxatie-25 tijden samen met de ruimtelijke coördinaten van de verschuiverbalk U8.

In de analytische inrichting, beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.789.632, zijn de detector- en zender-wikkelingen afzonderlijke wikkelingen, die loodrecht op elkaar zijn 30 geplaatst. Bij de in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvorm is de ont-vangerwikkeling dezelfde typische wikkeling als de zenderwikkeling.

Dit is een andere manier voor het tot stand brengen van hetzelfde resultaat. De reden hiervoor is, dat wanneer een hoog frequente straling in het resonantiegebied wordt geleid, het magnetische mo-35 ment van de gekozen kernen wordt bekrachtigd vanuit de evenwichts- 790 84 21 9 toestanden daarvan evenwijdig aan de richting van Hq tot een hogere energietoestand door nucleaire magnetische resonantieabsorptie naar een richting loodrecht op de richting Hq gezien in het draaiende gesteld. Wanneer de hoog frequente straling wordt uitgeschakeld, 5 zenden de bekrachtigde kernen een hoog frequent signaal uit wanneer zij terugkeren naar hun evenwichtstoestanden overeenkomstig een algemeen bekende vergelijking, beschreven in het Amerikaanse octrooi-schrift 3·789»832.De oriëntatie van de ontvanger- of detectorwikke-ling met betrekking tot de zenderwikkeling is van geen belang, zolang 10 zij loodrecht staan op de HQ-richting. In feite kunnen de zenderwikkeling en de ontvangerwikkeling dezelfde physische wikkeling zijn zoals in het geval van de hiervoor beschreven, in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvorm. Wanneer êên enkele wikkeling wordt gebruikt, is het werken met impulsen noodzakelijk. Gerealiseerd moet echter worden, 15 dat een ononderbroken wijze van werken mogelijk is door het scheiden van de zender- en ontvangerwikkelingen, en het richten daarvan loodrecht on elkaar en loodrecht on H .

o

In fig. 1 duidt de richting van de zendhartlijn aan, en H_ de richting van de ontvanghartlijn.

R

20 Het aftasten van een dwarsdoorsnede van het monster 32 bij de in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvorm wordt tot stand gebracht door het gebruiken van een verschuiverbalk ^8, waarop het monster 32 is geplaatst. De drijfwerkkast ^9 bevat motoren en tandwielen voor het op gebruikelijke wijze bewegen van de verschuiver-25 balk U8 in de X-richting en Z-richting, zoals is weergegeven in fig. 1. De drijfwerkkast ^9 wordt automatisch in werking gesteld door de regeleenheid 52 op een gebruikelijke wijze voor het bewegen van het monster 32 met betrekking tot het vaste resonantiegebied UU volgens een rasterpatroon in een X-, Z-vlak door het monster 32. Bij 30 het aftasten van een menselijk monster 32, zoals is weergegeven in fig. 1 wordt de mens dus bewogen met betrekking tot het vaste resonantiegebied volgens een rasterpatroon door een doorsnede van de borstkas. Hoewel fig. 1 een inrichting toont voor het bewegen van het monster 32 met betrekking tot het vaste resonantiegebied hk, is 35 het bewegen van het resonantiegebied^ met betrekking tot een vast 790 84 21 10 monster 32 ook binnen het kader van de uitvinding te achten.

Voorbeeld I

Een onderzoek werd uitgevoerd voor het in kaart brengen van een dwarsdoorsnede van de borstkas van een levend mens.

5 De mens werd in de in fig. 1 weergegeven stand geplaatst met de wikkelingen 46 rond de borstkas. Bij deze meting, werden waterstof-keraen gekozen om te worden gedetecteerd. De magneet 30 werd aangepast voor het produceren van 500 gauss in de oorsprong daarvan, De verschuiverbalk 48 werd bewogen volgens een rasterpatroon, zodat de 10 mens werd bewogen met betrekking tot het resonantiegebied 44 in een dwarsdoorsnedepatroon door de achtste borstwervel, zoals is weergegeven in fig. 5· Een verbeelding van deze dwarsdoorsnede is weergegeven in fig. 4.

De frequentie van de hoog frequente oscillator in de 15 NMR-spectrometer 42 was ingesteld op 2,18 MHz waarbij de oscillator was aangepast voor het verschaffen van een impuls van 10 W van een hoog frequente magnetische straling gedurende 60 microseconden, en voor het elke 800 microseconden herhalen van de impuls. De regeleen- heid 50 was ingesteld voor het bewegen van de menselijke patiënt 20 . ...

volgens een rasterpatroon m het X-Z-vlak, waarbij een beweging naar een nieuwe rasterplaats tot stand werd gebracht vlak voorafgaande aan het zenden van de half frequente stralingsimpuls. De opgewekte NMR-signalen werden gedetecteerd door de wikkeling 46 en via de lijn 43 gezonden naar de NMR-spectrometer 42.

^ De NMR-spectrometer 42 verwerkte de NMR-signalen onder gebruikmaking van een computer voor algemene gegevens, die was geprogrammeerd voor het opslaan van de waarden van ontvangen NMR-signaalsterkten, overeenkomende met elke plaats van het raster. De computer voor algemene gegevens was tevens zodanig geprogrammeerd, 30 . . .

dat bij het voltooien van een dwarsdoorsnede-aftastmg, een kaart werd opgewekt, die de NMR-signaalsterkten toonde voor elke plaats van het raster, welke kaart vervolgens in 16 kleuren werd weergegeven op een videobuis. Elke kleur kwam overeen met een andere sterkte, lopende van wit tot geel tot rood tot blauw tot zwart, waarbij wit

OC

overeenkwam met de maximum sterkte. Fig. 6 toont een zwart-wit foto 790 84 21 11 van de oorspronkelijke, zestienkleurige videoweergave. De bovenkant van het beeld is de begrenzing aan de voorkant van de wand van de borstkas. Het linkergebied is de linkerzijde van de borstkas bij het naar beneden kijken. De NMR-signaalsterkte van de waterstof at o-5 men is gecodeerd met zwart, toegewezen aan een signaalamplitude van nul, met wit, toegewezen aan signalen met de grootste sterkten, en tussenliggende grijzen, toegewezen aan tussenliggende sterkten. Gaande vanaf de voorkant naar de achterkant langs de middenlijn, is het haart de belangrijkste structuur, waarvan het dringen is te 10 zien in de linker volledige long (zwarte holte). De linkerlong is in afmeting kleiner dan de rechterlong (zwaarte holte rechts van de middenlijn), zoals het ook moet zijn (zie schematisch de menselijke brostkas in fig. k bij de achtste borstwervel, weergegeven in fig.

5). Verder naar achter en enigszins links van de middenlijn, bevindt 15 zich een grijze cirkelvormige structuur, overeenkomende met de dalende aorta.

In de lichaamsvand beginnende bij het borstbeen (middenlijn aan de voorkant) en verder langs de ellips, kan de afwisseling van grote sterkte (wit) met tussenliggende sterkte (grijs) 20 overeenkomen met afwisseling van tussenribse spieren (grote sterkte) met ribben (kleine sterkte), zoals weergegeven in fig. k.

Voorbeeld II

Met de inrichting volgens fig. 1 ingesteld zoals bij het voorbeeld I, werd een kaart gemaakt van een dwarsdoorsnede door 25 de borstkas van de menselijke patiënt met een bekende kankerzieke linkerlong. De zwart-vit foto van een originele, zestienkleurige videoweergave, die infiltratie toont van de ziekte in de linkerlong, is weergegeven in fig. 7»

Het bovenste gedeelte van het beeld in fig. 7 is 30 de wand van de borstkas aan de voorkant, waarbij de linkerzijde de linkerzijde is van de borstkas bij het naar beneden kijken. De kankerzieke linkerlong is duidelijk zichtbaar.

Bij een tweede uitvoeringsvorm wordt een rescnantie-gebied ^a met een te kiezen afmeting gevormd door de in fig. 8 weer-35 gegeven inrichting. Bij deze uitvoeringsvorm zijn twee gelijke, 790 84 21 12 ringvormige magneten 51 en 52, die weer supergeleidend kunnen zijn of bestaan uit van koper gewikkelde magneten bij omgevingstemperatuur, axiaal in lijn geplaatst en gescheiden door een Helmholtz-af-stand, die gelijk is asm de straal van de magneten 51 en 52. Het is 5 algemeen bekend, dat met een dergelijke opstelling, de magnetische veldsterkte binnen de ruimte tussen de twee magneten 51 en 52 in hoofdzaak gelijkblijvend is. Dit veld is het primaire statische magnetische veld, waarbij de richting Hq daarvan evenwijdig is aan de Z-as van het magnetenpaar 51 en 52. t) Veldfocuserende wikkelingen 5^,5^a en 56,56a ver schaffen het focuserende statische magnetische veld, en worden gebruikt voor het aanpassen van de aftaeting van het meetvolume Ulta, evenals de veldfocuserende wikkelingen 3^,3^a en 36,36a dit deden bij de eerste uitvoeringsvorm. De veldfocuserende wikkelingen 5^,5^a 15 en 56,56a zijn uitgevoerd, zoals weergegeven in de fig. 2 en 3, behalve dat de stroom in de wikkelingen 5^,5^a is omgekeerd ten opzichte van de stroom in de wikkelingen 3^,3^a. Deze wikkelingen zijn geplaatst op een cilindrische vorm 58, die is bevestigd aan de gestellen van de magneten 51 en 52 door steunen 59· Het is bekend, dat 20 wanneer deze wikkelingen op deze wijze worden geplaatst, de richting van het magnetische veld volgens de Z-as is, en de gradiënt van de magnetische veldsterkte tussen de veldfocuserende wikkelingen 5^,5^a en 56,56a volgens de Y-as, lineair is. Wanneer dus de cilindrische vorm 58 op de in fig, 8 weergegeven wijze coaxiaal in lijn is ge-25 plaatst met de hartlijnen van de twee magneten 51 en 52, is het door de veldfocuserende wikkelingen 5^»5^a en 56,56a geproduceerde magnetische veld in de H^-richting met een lineaire gradiënt loodrecht op de Z-as.

Het verkregen statische magnetische veld, geproduceerd 30 door de magneten 51 en 52 en de veldfocuserende wikkelingen 5^,5^a en 56,56a in de richting Hq is in hoofdzaak gelijkblijvend in het X-Z-vlak, en heeft een lineaire gradiënt in de Y-richting. Dit statisch magnetische veld in de richting Hq is het statisch magnetische veld, dat nodig is voor het tot stand brengen van de NMR-om-35 standigheden, overeenkomstig de vergelijking (1).

790 84 21 13

Twee hoogfrequente zenderwikkelingen 6θ en 62 zijn gemonteerd aan de vorm 58 door de steunen 59, en verschaffen het hoogfrequente signaal, nodig voor de NMR-omstandiheden. Deze wikkelingen kunnen rechthoekig zijn, maar zijn hij voorkeur cirkelvormig, 5 zoals is weergegeven in fig. 8 en loodrecht op elkaar geplaatst, waarbij de snijlijn in de Y-richting loopt en de hartlijn-en snijdt van de twee magneten 51 en 52. Het vlak van elke hoogfrequente wikkeling 60 en 62 staat onder ^5° schuin ten opzichte van het X-Y-vlak, zoals weergegeven in fig. ÖA. De hoogfrequente wikkelingen 10 60 en 62 zijn verbonden met hoogfrequente stroombronnen 6¾ en 66 via gebruikelijke condens at or-verdelemett en 61 en 63 en zenderlijnen 65 en 67. De condensator-verdelemetten 61 en 63 zijn aangebracht voor het aanpassen van de impedantie van de wikkelingen 60 en 62 aan de zenderlijnen 6k en 65. De wisselstromen in de twee wikkelingen 15 60 en 62 zijn in fase, zodat de resultante van de magnetische veld- vectoren voor de wikkelingen loodrecht staat op de magnetische hoofdhartlijn (dat wil zeggen loodrecht op Z), en in fig. 8 volgens de X-as loopt. Met deze opstelling, is de maximum amplitude van het hoogfrequentr magnetische veld volgens de Y-as met een exponentiële 20 amplitudeval vanaf de Y-as. De wikkelingen 60 en 62 focuseren dus de oscillerende magnetische energie tot een smalle bundel volgens de Y-as. Deze smalle bundel is de bron van de ω in de voorgaande ver-

O

gelijking (1), Een afzonderlijke, cilindrische Helmholtz-wikkeling 68 is werkzaam als de ontvangerwikkeling, en is met zijn magnetische 25 hartlijn loodrecht geplaatst op X en Z, dat wil zeggen volgens de Y-as in fig. 8. De ontvangerwikkeling 68 wordt gedragen door dragers (niet weergegeven) aan een verschuiverbalk ^8 en beweegt met de patiënt gedurende het aftasten.

Thans wordt verwezen naar de in fig. 9weergegeven 30 grafiek voor het verduidelijken van de werking. Het aftasten volgens de Y-as wordt tot stand gebracht door het eenvoudig veranderen van de frequentie van het hoogfrequente magnetische veld. Dit is mogelijk, omdat de Ih i waarde lineair verandert langs de Y-as tussen de o twee paren veldfocuserende wikkelingen 5^,5^a en 56,56a. Bij deze 35 uitvoeringsvorm verandert het gesuperponeerde veld bijvoorbeeld van 790 84 21 ih -0,50 tot +0,50 gauss tussen de veldfocuserende wikkelingen 5^»5^a en 56,56a, waarbij echter het bereik en derhalve de gradiënt groter of kleiner kan worden gemaakt door het veranderen van de stroom in de veldfocuserende wikkelingen 5^,5^a en 56,56a. Voor een bepaalde 5 waarde van |hJ bijvoorbeeld in fig. 9» is er een bepaalde frequentie om te voldone aan de NMR-omstandigheden voor de gekozen kernen. Voor het verkrijgen van een meting op de plaats, waar de waarde van |Hq| gelijk is aan Hq^+1, wordt dus de frequentie van de zenderwikkeling ingesteld op ω Door het veranderen van de 01+1 10 frequentie, geleid naar de hoogfrequente zenderwikkelingen 60 en 62, is een middel verschaft voor het aftasten van een monster volgens een smalle bundel door het monster. Het bereik van Ih I waarden, tot stand gebracht door de veldfocuserende wikkelingen 5^>5^a en 56,56a volgens de Y-as, is voldoende klein, zodat alleen de gekozen ^ kernen worden bekrachtigd wanneer de frequentiebronnen 6k en 66 worden veranderd. Een gebruiker kan er dus van zijn verzekerd, dat wanneer een bepaalde wordt gebruikt, alleen de gekozen kernen op de plaats H^, tot resonantie worden gebracht.

De steilte van de gradiënt, verschaft door de veld-20 focuserende wikkelingen 5¼ »5** a en 56,56a bepaalt de grootte van het meetvolume HHa, omdat bij een kleinere gradiënt er een groter gebied is met in hoofdzaak dezelfde magnetische verldsterkte, dan bij een • sterkere gradiënt.

Voor het verkrijgen van een dwarsdoorsnede-aftasting 25 van een monster, bijvoorbeeld een mens, wordt deze op een verschui-verbalk l*8a geplaatst, zoals weergegeven in fig. 8. De smalle aftastende bundel, verschaft door de zenderwikkelingen 60 en 62 is volgens de Y-as. De bundel en het monster worden stapsgewijs bewogen langs de X-as door een gebruikelijke drijfwerkkast Wa en een aan-30 drijfregeleenheid 50a nadat een volledige aftasting langs de smalle bundel volgens de Y-as is voltooid. Zodoende kan een dwarsdoorsnede-aftasting van een snede loodrecht op de Z-as in deze figuur, worden bereikt. Op elke plaats van het dwarsdoorsnederaster, detecteert de detector of ontvangerwikkeling 68 een opgewekt NMR-signaal. De sterkte 35 of een willekeurige andere parameter van het signaal samen met de 790 84 21 15 bijbehorende plaats van het resonantiegebied M*a, wordt opgeslagen in een computergeheugen, dat zich bevindt in de NMR-spectrometer 1*2, verbonden met de ontvangervikkeling 68 door de zenderlijn 70, en het condensator-verdelernet 71· Deze sterktevaarden worden later 5 verwerkt voor het vormen van een dwarsdoorsnederaster van waarden in een X-Y-vlak door het monster voor het verschaffen van een kaart, die de plaats en de sterkte toont van het signaal, ontvangen bij elke plaats van het raster.

Hoewel in fig. 8 een constructie is weergegeven voor ® het bewegen van het monster 32 met betrekking tot een vaste smalle bundel uitgezonden hoogfrequente energie, kan ook een constructie worden gebruikt voor het draaien van de veldfocuserende wikkelingen 5^,5^ en 56,56a, van de zenderwikkelingen 60 en 62 en van de ont-vangerwikkeling 68 rond de Z-as op een stapsgewijse manier na een ^ volledig aftasten volgens de smalle bundel voor het voltooien van een kaart met waarden onder toepassing van een radiaal zwaaipatroon. De smalle bundel wordt dan gedraaid over 180° voor het verkrijgen van een volMige dwarsdoorsnedeaftasting van een monster. Dit wordt eveneens binnen het kader van de uitvinding geacht.

ΡΠ · *

Afhankelijk van de geometrie van het te analyseren monster, kunnen verder de richtingen van de magnetische hartlijn van de zenderwikkelingen 60 en 62 (H^) en van de magnetische hartlijn van de ontvangerwikkeling 68 (H_) in fig. 8, worden omgekeerd

R

door het anders plaatsen van de zenderwikkelingen 60 en 62 en de ^ ontvangerwikkeling 68, zolang Η , H en H onderling loodrecht zijn.

IR O

Bij de bepaalde, in fig. 8 weergegeven gedaante, verdient het de voorkeur, dat de menselijke patiënt op zijn rug liggend wordt geplaatst, omdat de lengte van de smalle bundel, verschaft door de zenderwikkelingen 60 en 62, die zich uitstrekt door het monster, 30 . . ...

tot een minimum wordt beperkt. Andere veranderingen zijn echter mogelijk en worden binnen het kader van de uitvinding geacht.

Een derde uitvoeringsvorm, waarin de onderhavige beginselen-zijn verwezenlijkt, is weergegeven in de fig. 10-13.

Bij deze uitvoeringsvorm wordt het statisch magnetische veld in 35 de H^-richting verschaft door permanente magneten 76 en 78.

790 84 21 16

Poolschoenoppervlakken 72 en Jk zijn gemonteerd aan de magneten 76 en 78 voor het concentreren van de fluks. De gedaante van het statisch magnetische veld tussen de permanente magneten 76 en 78 is in hoofdzaak gelijkblijvend, zoals algemeen bekend is.

5 Het te analyseren monster 32 kan bijvoorbeeld weer een mens zijn, die is geplaatst op een verschuiverbalk l*8c, weer samenhangende met een drijfwerkkast h$c en een regeleenheid 50e binnen de ruimte tussen de magneten 76 en 78. Veldfocuserende wikkelingen 80, 80a en 82,82a komen overeen met de veldfocuserende 10 wikkelingen ^k^ka. en 56,56a van de in fig. 8 weergegeven tweede uitvoeringsvorm, en verschaffen een lineaire gradiënt van het statische veld in de H -richting volgens de Y-as.

Zenderwikkelingen 86 en 88 komen overeen met de zenderwikkelingen 60 en 62 van de in fig. 8 weergegeven uitvoerings-15 vorm. Bij deze uitvoeringsvorm loopt de snijlijn van de zenderwikkelingen 86 en 88 volgens de Y-as, waarbij elk der zenderwikkelingen . 86 en 88 loodrecht staat op de andere en over 1+5° is gekanteld ten opzichte van het Y-Z-vlak. De ontvangerwikkeling 90 komt overeen met de ontvangerwikkeling 68 bij de in fig. 8 weergegeven uitvoe-20 ringsvorm. In de fig. 10-13, zijn de verbindingen van deze wikkelingen met bronnen en met de NMR-spectrometer, niet weergegeven, omdat deze dezelfde zijn als bij de in fig. 8 weergegeven uitvoeringsvorm.

De in de fig. 10-13 weergegeven inrichting is op 25 dezelfde wijze werkzaam als de in fig. 8 weergegeven inrichting, en is soortgelijk aan deze inrichting behalve dat de permanente magneten 76 en 78 het Helmholtz-paar magneten 51 en 52, zoals het geval was bij de in fig. 8 weergegeven uitvoeringsvorm, vervangen. De magnetische richtingen van de zenderwikkelingen 86 en 88 (H^) en 30 de ontvanger wikkeling 90 (H_) zijn nog loodrecht, waarbij beide richtingen nog loodrecht staan op Hq. Voor het opnemen van een menselijke patiënt, moesten de wikkelingen anders worden opgesteld, waarbij echter het werkingsbeginsel in beide uitvoeringsvormen gelijk is.

De richting van Ho is bij deze derde uitvoeringsvorm 35 volgens de X-as in plaats van de Z-as. HD is in de Y-richting, waarbij Π 790 8 4 21

IT

ττ in de Z-richting isj zodat H^, en dus alle loodrecht op elkaar zijn. Een resonantiegebied 92 bevindt zich op een smalle bundel, verschaft door de zenderwikkelingen 86 en 88, zods het geval was bij de in fig. 8 weergegeven uitvoeringsvorm. Omdat de smalle 5 bundel zich bevindt op de snijlijn van de vlakken van de twee zender- ' wikkelingen 86 en 88, ligt de smalle bundelwilgens de Y-as.

Het aftasten wordt evenals bij de in fig. 8 weergegeven uitvoeringsvorm tot stand gebracht door het aftasten langs de smalle bundel in de Y-richting, en het verschuiven van het 10 monster of de patiënt 32 in de X-richting. Dit verschaft het aftasten in het X-Y-vlak. De NMR-signaalsterkte wordt gemeten op elke plaats op de smalle bundel bij elke afzonderlijke stand van de smalle bundel met betrekking tot het monster. De gedetecteerde waarden worden weer opgeslagen, verwerkt en weergegeven voor het tonen van 15 een dwarsdoorsnedekaart wan het monster, waarop de sterkten zijn weergegeven van het JiMR-signaal op elke plaats van de dwarsdoorsnede van het monster.

Met elk der hiervoor beschreven drie uitvoeringsvormen, kan een gebruiker het verkregen NMR-signaal verwerken en een nucleair- PO ♦ ♦ . ♦ · ragnetische waarde bepalen, die bijvoorbeeld kan bestaan uit de sterkte vein het verkregen NMR-signaal, dat de mate van aanwe zighai vertegenwoordigt van de gekozen kernen binnen het resonantiegebied, verder een spectrum van de amplitude, uitgezet tegen de frequentie voor het aanduiden van de atomaire combinaties van de gekozen kernen ^ binnen het resonantievolume, de spinrooster-relaxatietijd, de spin-spin-relaxatietijd, de spinwaarden van gekozen kernen voor het in kaart brengen en het aanduiden van de mate van organisatie van de gekozen kernen binnen het resonantiegebied. Al deze verkregen nueleair-magnetische resonantiewaarden kunnen worden weergegeven 30 voor analyse door een gebruiker, waarbij dwarsdoorsnedekaarten kunnen worden gemaakt. Bij het detecteren van kankerachtig weefsel in zoogdieren verdient het de voorkeur dat de gekozen kernen bestaan uit bijvoorbeeld , Na , H , C , II , N en 0 . De onderhavige inrichting kan echter worden gebruikt bij het detecteren en analyseren 35 van andere ziekten in weefsels wanneer gekozen kernen in het zieke 790 84 21 18 weefsel een andere chemische structuur hebben dan de gekozen kernen van gebruikelijk, niet ziek weefsel.

Bij het vormen van NMR-spectra van de amplitude, uitgezet tegen de frequentie, kan een werking met impulsen worden 5 gebruikt bij de hiervoor beschreven drie uitvoeringsvormen, waarbij de uitgezonden impuls, geleidt in het resonantiegebied, een frequentie-band heeft. Het verkregen HMR-signaal van de amplitude, uitgezet tegen de tijd, en gedetecteerd door de ontvangerwikkelingen, wordt geleid naar de NMR-spectrometer ^2, voorzien van een computer, die 10 is geprogrammeerd voor het uitvoeren van een snelle Fourier omzetting van de ontvangen gegevens voor het ontwikkelen van een spectrum van de amplitude, uitgezet tegen de frequentie.

Voorbeelden van dergelijke spectra van de amplitude, uitgezet tegen de frequentie, welke spectra worden verkregen onder 15 gebruikmaking van de eerste uitvoeringsvorm zijn weergegeven in de fig. litA en 1Ub.

Voorbeeld III

ΟΛ

Fig. 1*»A toont een P NMR-speet rum, dat zonder binnendringen is verkregen voor een gebruikelijk spierweefsel, bij 31 20 fig. 1^B een P NMR-spectrura weergeeft, dat niet indringend is verkregen voor kwaadaardig spierweefsel.

De werkingsfrequentie van de hoogfrequente oscillator was 100 MHz waarbij de bandbreedte van de uitgezonden impuls gelijk was aan 5000 Hz vanaf 100 MHz-1000 MHz tot 100 MHz+^000 Hz, 25 en het impulstijdvak; gelijk aan 10 sec. Het verkregen spectrum was de 256 gemiddelde plaatsen van vervaltoppen bij vrije inductie, stoelende op de gemiddelde plaatsen van 8 afzonderlijke onderzoeken. Elke top is de resonantie van fosfor voor een ander fosfor bevattend molecuul, met uitzondering van het geval van adenosine triphosphaat 30' (ATP), waarbij drie resonanties (toppen, D, E en F in fig. 1Ua) zijn te zien voor het molecuul, te weten een voor elk der drie fosfaten.

De top A in de fig. lltA en 1^B is de fosforresonantie van een suiker-fosfaat, geplaatst op -3,9 dpa in gebruikelijk spierweefsel, en -i*,3 dpm in kwaadaardig spierweefsel (een verschil van Ho Hz bij de 35 werkfrequentie van 100 MHz). Dpm is een afkorting voor delen per 790 8421 19 miljoen» en vordt hier gebruikt voor het ten opzichte van de werkfrequentie plaatsen van de frequentietoppen. Een dpm komt overeen met een frequentie van 100 Hz boven de werkfrequentie van 100 MHz, waarbij -1 dpm overeenkomt met een frequentie van 100 Hz minder dan de 5 werkfrequentie van 100 MHz. De top B in de fig. 1UA en ite is de fosforresonantie voor de anorganische zouten van fosfor, geplaatst op -1,7 dpm in gebruikelijk spierweefsel, en -2,¼ dpm in kwaadaardig spierweefsel (een verschil van 70 Hz). De top C in fig. 13A is creatinefosfaat (afwezig in kanker), waarbij de toppen D, E, F in 10 fig. 1^A de drie fosfaten van ATP (afwezig in kanker). Door het vaststellen van de afwezigheid van bepaalde toppen en de verschuiving van bepaalde toppen in een HMR-spectrum, verkregen voor weefsel, dat zich bevindt in het resonantiegebied, in vergelijking met een HMR-spectrum voor kwaadaardig weefsel, kan dus kwaadaardig weefsel ^ worden gedetecteerd en zonder binnendringen worden gelocaliseerd.

Afhankelijk van de fysische beperkingen, opgedrongen door de geometrie van het te meten monster, kan de ontvangerwikke-ling bij alle drie uitvoeringsvormen een cirkelvormige wikkeling zijn, indien deze het monster kan omringen, of een gedeelde, cilin-drische Helmholtz-wikkeling, indien het niet praktisch is de wikkeling fysisch rond het monster te plaatsen.

Verder kunnen bij alle drie uitvoeringsvormen de zender- en ontvangerwikkelingen worden samengevoegd, vooropgesteld dat een impulswerking wordt gebruikt, zoals hiervoor uiteengezet ^ in samenhang met de eerste uitvoeringsvorm.

Al dergelijke veranderingen worden geacht binnen het kader van de uitvinding te liggen.

Een ononderbroken manier van werken kan ook worden gebruikt bij de drie beschreven uitvoeringsvormen. Bij deze manier on .. . . .

van werken echter, zijn afzonderlijke zender- en ontvangerwikkelingen nodig, die noodzakelijkerwijze loodrecht moeten zijn op de richting H0 van het statisch magnetische veld. Bij het ononderbroken of met grote oplossing werken, is de zender onafgebroken werkzaam omdat de frequentie daarvan geleidelijk wordt veranderd of de sterkte van 35 het statisch magnetische veld daarvan in de HQ-richting wordt veranderd.

790 S4 21 20 (hder deze omstandigheden worden in een monster, waarin de gekozen kernen (hijvoorbeeld waterstof) aanwezig zijn in een verscheidenheid van combinaties met andere atomen, de verschillende combinaties gezien als resonantietoppen. Zie bijvoorbeeld de fig. 1^A en 1UB.

5 Elke resonantietop vertegenwoordigt een andere golflengte voor de NMR-absorptie, en wordt veroorzaakt door het feit, dat verschillende atomaire combinaties met de gekozen kernen de gedaante veranderen van de ruimtelading, die de ken omringt, en derhalve het netto magnetische moment van de ruimtelading. De frequentie, waarbij 10 resonantie optreedt, is dus ook veranderlijk met de veranderlijke combinaties van andere kernen met de gekozen kernen. De verschillende resonantiefrequenties verschijnen als resonantietoppen in een spectrum van de amplitude, uitgezet tegen de frequentie.

Zoals hiervoor beschreven in samenhang met voorbeeld 15 III, kan een spectrum van de amplitude, uitgezet tegen de frequentie, ook worden verkregen bij het werken met impulsen door het zenden van een impuls met een vooraf bepaalde bandbreedte naar het resonan-tiegebied, het detecteren van het verkregen ÏÏMR-signaal, en het gebruiken van een snel Fourier omzetten voor het opwekken van het 20 spectrum. De ononderbroken werking, verkregen door het veranderen van de frequentie van de zender met de tijd, verschaft een werkwijze voor het direkt verkrijgen van een spectrum van de amplitude, uitgezet tegen de frequentie, zonder de noodzaak van het toepassen van een snel Fourier omzetten.

25 Het is duidelijk, dat de voorgaande drie uitvoerings vormen, kunnen worden aangepast door het meten van NMR-signalen voor een aantal gekozen kernen, door bijvoorbeeld het monteren van een aantal ontvangerwikkelingen, te weten één voor elk der verschillende soorten gekozen kernen, boven op elkaar. De zenderwikkeling geeft 30 op het ritme van den klok geprogrammeerd impulsen voor het verschaffen van het noodzakelijke hoogfrequente signaal, vereist voor NMR-omstandigheden voor de eerste gekozen kernen, vervolgens de tweede gekozen kernen, enz. Andere wijzigingen, zoals het verschaffen van electronische schakelingen voor het detecteren van het gezonden 35 signaal, welke schakelingen de noodzaak opheffen voor een aantal 790 8 4 21 21 ontvangerwikkelingen, worden eveneens binnen het kader van de uitvinding geacht. De gedecteeerde NMR-signalen kunnen dan worden verwerkt en weergegeven op een aantal videoweergaven.

De uitvinding verschaft een werkwijze en een inrich-5 ting, waaraan veel behoefte bestaat, voor het bepalen van de chemische structuur van een monster, voorzien van een inrichting voor het maken van een macroscopische of microscopische aftasting van het monster. Het is duidelijk, dat vele wijzigingen kunnen worden aangebracht zonder buiten het kader van de uitvinding te 10 treden.

790 84 21

Claims

1. Werkwijze voor het detecteren van gekozen kernen,' in een monster, gekenmerkt door het verschaffen van een ruimte met een primair statisch magnetisch veld, door het focuseren van het primaire 5 statisch magnetische veld voor het verschaffen van een resonantie-gebied met een te kiezen afmeting, in welk gebied de veldsterkte in hoofdzaak gelijkblijvend is, door het zodanig plaatsen van het monster, dat het resonantiegebied, het monster raakt, door het richten van oscillerende magnetische straling op het resonantiege-10 bied, zodat de magnetische veldoriëntatie van de oscillerende magnetische straling loodrecht is op de magnetische veldoriëntatie van het primaire statisch magnetisch veld voor het door gekozen kernen in het resonantiegebied doen opwekken van een nucleair-magnetisch resonantiesignaal, door het ontvangen van het opgewekte nucleair-^ magnetisch resonantiesignaal, en door het verwerken van het nucleair-magnetisch resonantiesignaal voor het bepalen van een nucleair-mag-netische resonantiewaarde, die gekozen kernen vertegenwoordigt, die aanwezig zijn in het resonantiegebied, dat het monster raakt.

2. Werkwijze voor het detecteren van gekozen kernen in een on monster, gekenmerkt door het verschaffen van een primair statisch magnetisch veld, voorzien van een bekende veldgedaante, door het verschaffen van een focuserend statisch magnetisch veld, voorzien van een te kiezen veldgedaante, door het.superponeren van het focu-serende statisch magnetische veld op het primaire statisch magne-^ tische veld voor het produceren van een daaruit voortvloeiend statisch magnetisch veld, voorzien van een resonantiegebied daarin met een in hoofdzaak gelijkblijvende veldsterkte, door het kiezen van de veldgedaante van het focuserende statisch magnetische veld voor het aanpassen van de afmeting van het resonantiegebied, door het zodanig ΟΛ J plaatsen van het monster, dat het resonantiegebied het monster raakt, door het richtenvan een oscillerende magnetische straling naar het resonantiegebied, zodat de magnetische veldoriëntatie van de oscillerende magnetische straling loodrecht is op de magnetische veldoriëntatie van het verkregen statisch magnetische veld voor het doen 35 opwekken van een nucleair-magnetisch resonantiesignaal, door het 790 84 21 ontvangen van het opgewekte nucleair-magnetische resonantiesignaal, en door het verwerken van het signaal voor het bepalen van een nucleair-magnetische resonantiewaarde, die de gekozen kernen vertegenwoordigt, aanwezig in het resonantiegebied binnen het monster.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de veldgedaante van het primaire statisch magnetische veld een zadelvormige gradiënt heeft, waarbij het focuserende statisch magnetische veld een aanpasbare zadelvormige gradiënt heeft met een buigpunt, waarbij het resonantiegebied zich bij het buigpunt bevindt.

10 Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de oscillerende magnetische straling met tussenpozen wordt gericht naar het resonantiegebied, waarbij verder de stap aanwezig is van het verplaatsen van het monster nadat een nucleair-magnetisch resonantie-signaal is ontvangen, zodat een ander gedeelte van het monster samen-15 valt met het resonantiegebied, waardoor het aftasten van het monster tot stand kan worden gebracht.

5. Werkwijze volgens conclusie met het kenmerk, dat het monster wordt bewogen volgens een vlak rasterpatroon over een dwarsdoorsnede van het monster, zodat een raster van nucleair-magnetische on . resonantiewaarden wordt verkregen voor de dwarsdoorsnede van het monster.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, gekenmerkt door de stap van het weergeven van het raster nucleair-magnetisch resonantiewaarden voor het verschaffen van een zichtbaar beeld van het ^ raster.

7. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat een ringvormige, supergeleidende magneet wordt gebruikt voor het verschaffen van de ruimte voor het primaire statisch magnetische veld, waarbij het monster in de inwendige ruimte van de ringvormige, 30 supergeleidende magneet wordt geplaatst.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat veldfocuserende wikkelingen worden gebruikt voor het verschaffen van het focuserende statisch magnetische veld.

9. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk,dat het 35 monster bestaat uit een levend zoogdier, waarbij de nucleair-magnetische 790 34 21 2h waarden sterkten kunnen omvatten van ontvangen nucleair-magnetische resonantiesignalen, verder spin-spin-relaxatietijden, spin-rooster-relaxatietijden, spinwaarden voor het in kaart brengen, en spectra van de amplitude, uitgezet tegen de frequentie.

10. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat . 31 39 23 1 13 15 1U de gekozen kernen bestaan uit P , K , Na , H , C , N,N en 17 0 bestaan. 11.Werkwijze voor het detecteren van gekozen kernen in een monster, gekenmerkt door het verschaffen van een primair statisch 10 magnetisch veld, voorzien van een bekende veldgedaante in een drie-dimensionele ruimte, voorzien van een X-, Y- en Z-verwijzingskader, welk primaire statisch magnetische veld een magnetische veldoriëntatie heeft in de Z-richting, door het superponeren van een focuserend statisch magnetisch veld, voorzien van een magnetische veldoriëntatie 15 in de Z-richting, en een te kiezen gradiënt in de Y-richting, op het primaire statisch magnetische veld voor het produceren van een daaruit voorvloeiend statisch magnetisch veld, voorzien van een magnetische veldoriëntatie in de Z-richting, en een bekende veldgedaante, door het verschaffen van een oscillerende magnetische stra-20 lingbron, voorzien van een te kiezen frequentie, door het kiezen van een frequentie voor de oscillerende magnetische stralingbron om te voldoen aan de vergelijking: % * ΙΗ0Ι*’ 25 waarin: &>o = resonantiecirkelfrequentie van de gekozen kernen, | Hq | = grootte van het verkregen statisch mag netische veld op een bepaalde plaats, γ = gyromagnetische verhouding voor de geko- 3p zen kernen, hetgeen een constante is voor de gekozen kernen, voor de gekozen kernen in een resonantiegebied, dat zich binnen het verkregen statisch magnetische veld bevindt, waar de veldsterkte in hoofdzaak gelijk is aan IΗ I,, door het zodanig plaatsen van het

1 O1' 35 monster, dat het resonantiegebied het monster raakt, door het richten 790 84 21 van de oscillerende magnetische straling, voorzien van de frequentie in een zodanige richting, dat de magnetische veldoriëntatie daarvan loodrecht is op de Z-richting, door het richten van de oscillerende magnetische straling naar het resonantiegebied, waardoor een 5 nucleair-magnetisch resonantiesignaal wordt opgewekt voor-de gekozen kernen in het monster, dat zich in het resonantiegebied bevindt, door het ontvangen van het verkregen nucleair-magnetisch resonantiesignaal en door het verwerken van het nucleair magnetisch resonantiesignaal voor het bepalen van een nueleair-magnetische resonantie-10 waarde, die de gekozen kernen vertegenwoordigt, aanwezig in het resonantiegebied in het monster.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het primaire statisch magnetische veld een in hoofdzaak gelijkblijvende veldgedaante heeft, waarbij het focuserende statisch magne- 15 tische veld een te kiezen lineaire gradiënt heeft in de Y-richting.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, gekenmerkt door de stap van het kiezen van de lineaire gradiënt in de Y-richting van het focuserende statisch magnetische veld voor het aanpassen van de aïïneting van het resonantiegebied. 20 1U. Werkwijze volgens cnnclusie 11, gekenmerkt door de stap van het aftasten van het monster in de Y-richting door het aanpassen van de frequentie van de oscillerende magnetische energie aan een nieuwe waarde van de id , waardoor het resonantiegebied wordt o bewogen naar een plaats, waar het verkregen statisch magnetische veld 25 de veldsterkte heeft van |Hq| voor het voldoen aan de vergelijking voor de nieuwe waarde van ω . o

15. Werkwijze volgens conclusie 1U, gekenmerkt door de stappen van het focuseren van de oscillerende magnetische straling, voorzien van de frequentie voor het hebben van een maximum 30 sterkte volgens een smalle bundel in de Y-richting, waarbij het aftasten van het monster in de Y-richting volgens de smalle bundel plaatsvindt.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat het aftasten volgens de smalle bundel stapsgewijs tot stand wordt 35 gebracht. 790 34 21

17. Werkwijze volgens conclusie 16, gekenmerkt door de stap van het stapsgewijs bewegen van het monster met betrekking tot de smalle bundel in de X-richting over een voorafbepaalde afstand wanneer een aftasting van het monster volgens de smalle bundel tot 5 stand is gebracht, waardoor een raster van nucleair-magnetische resonantiewaarden wordt verkregen voor een dwarsdoorsnede in een Y-, X-vlak door het monster,

18. Werkwijze volgens conclusie 17, gekenmerkt door de stap van het weergeven van het rasterwaarden voor het verschaffen 10 van een zichtbaar beeld van het raster.

19. Werkwijze volgens conclusie 15, gekenmerkt door het toepassen van een paar elkaar snijdende en onderling loodrechte, vlakke wikkelingen, voorzien van een snijlijn in de Y-richting voor het vormen van de smalle bundel volgens de snijlijn.

20. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat een paar ringvormige, supergeleidende magneten , axiaal in lijn geplaatst in de Z-richting en gescheiden door een Helmholtz-afstand, wordt toegepast voor het verschaffen van het primaire statisch magnetische veld, waarbij het monster tussen de ringvormige, super-20 geleidende magneten wordt geplaatst.

21. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat veldfocuserende wikkelingen worden gebruikt voor het verschaffen van het focuserende statisch magnetische .veld.

22. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat 25 althans êên vlakke permanente magneet wordt gebruikt voor het verschaffen van het primaire statisch magnetische veld.

23. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het monster bestaat uit een levend zoogdier, waarbij de nucleair-magnetische waarden de sterkten kunnen omvatten van ontvangen nucleair- 30 magnetische resonantiesignalen, spin-spin-relaxatietijden, spin-roos-terrelaxatietijden, spinwaarden voor het in kaart brengen en spectra van de amplitude, uitgezet tegen de frequentie. 21*. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat 31 39 23 1 de gekozen kernen, kernen kunnen bevatten van P , K , Na , H ,

35 C13, ï15, N11* en O17. 790 84 21

25. Inrichting voor het detecteren van gekozen kernen in een monster, gekenmerkt door middelen voor het verschaffen van een ruimte voor een primair statisch magnetisch veld, door middelen voor het focuseren van het primaire statisch magnetische veld voor 5 het verschaffen van een resonantiegebied met een te kiezen afmeting, in welk gebied de veldsterkte in hoofdzaak gelijkblijvend is, door middelen voor het zodanig plaatsen van het monster, dat het resonan-tiegebied het monster raakt, door middelen voor het richten van een oscillerende magnetische straling naar het resonantiegebied, zodat 10 de magnetische veldoriëntatie van de oscillerende magnetische straling loodrecht is op de magnetische veldoriëntatie van het primaire statisch magnetische veld voor het doen opwekken van een nucleair-magnetisch signaal door gekozen kernen in het resonantiegebied, door middelen voor het ontvangen van het opgewekte nucleair-magnetische 15 resonantiesignaal, en door middelen voor het verwerken van het nucleair-magnetische resonantiesignaal voor het bepalen van een nucleair-magnetische resonantiewaarde, die de gekozen kernen vertegenwoordigt, aanwezig in het resonantiegebied, dat het monster raakt.

26. Inrichting voor het detecteren van gekozen kernen in een monster, gekenmerkt door middelen voor het verschaffen van een primair statisch magnetisch veld, voorzien van een bekende veldge-daante, door middelen voor het verschaffen van een focuserend statisch'magnetisch veld, voorzien van een te kiezen veldgedaante, 25 welk focuserend statisch magnetische veld wordt gesuperponeerd op het primaire statisch magnetische veld voor het produceren van een verkregen statisch magnetisch veld, voorzien van een resonantiegebied daarin met een in hoofdzaak gelijkblijvende veldsterkte, door middelen voor het kiezen van 4e veldgedaante van het focuserende 30 statisch magnetische veld voor het aanpassen van de afmeting van het resonantiegebied, door middelen voor het zodanig plaatsen van het monster, dat het resonantiegebied het monster raakt, door middelen voor het richten van een oscillerende magnetische straling naar het resonantiegebied, zodat de magnetische veldoriëntatie van de oscil-35 lerende magnetische straling loodrecht is op de magnetische veldoriëntatie van het verkregen magnetische veld voor het doen opwekken 790 3421 van een nucleair-magnetische resnnantiesignaal, door middelen voor het ontvangen van het opgewekte nude air-magnet is ch resonantiesig-naal en door middelen voor het verwerken van het signaal voor het bepalen van een nudeair-magnetische resonantiewaarde, die de gekozen 5 kernen vertegenwoordigt, aanwezig in het resonantiegebied in het monster.

27· Inrichting volgens condusie 26, met het kenmerk, dat de middelen voor het verschaffen van de oscillerende magnetische straling met tussenpozen worden bediend, waarbij verder middelen 10 aanwezig zijn voor het verplaatsen van het monster met betrekking tot het resonantiegebied nadat een nucleair-magnetisch resonantiesignaal is ontvangen, zodat een ander gedeelte van het monster samenvalt met het resonantiegebied, waardoor het aftasten van het monster tot stand kan worden gebracht.

28. Inrichting volgens conclusie 26, met het kenmerk, dat de middelen voor het verschaffenvan een primair statisch magnetisch veld, een ringvormige, supergeleidende magneet omvatten,

29. Inrichting volgens conclusie 26, met het kenmerk, dat de middelen voor het verschaffen van een focuserend statisch magne- 20 tisch veld, veldfocuserende wikkelingen omvatten.

30. Inrichting voor het-detecteren van gekozen kernen in een monster, gekenmerkt door middelen voor het verschaffen van een primair statisch magnetisch veld, voorzien van een bekende veld-gedaante in een driedimensionale ruimte, voorzien van een Y-, X-, 25 en Z-verwijzingskader, waarbij het primaire statisch magnetische veld een magnetische veldoriëntatie heeft in de Z-richting, door middelen voor het superponeren van een focuserend statisch magnetisch veld, voorzien van een magnetisch veldoriëntatie in de Z-rich-ting, en van een te kiezen gradiënt in de Y-richting, op het primaire 30 statisch magnetische veld voor het produceren van een verkregen statisch magnetisch veld, voorzien van een magnetische veldoriëntatie in de Z-richting, en van een bekende veldgedaante, door middelen voor het verschaffen van een oscillerende magnetische straling, voorzien van een te kiezen frequentie, door middelen voor het kiezen 35 van een frequentie ω van de oscillerende magnetische straling om te 790 84 21 aan de vergelijking: lH0l γ > waarin ω - resonantiecirkelfrequentie van de gekozen kernen, O 5 |h I = grootte van het verkregen statisch magnetische veld op een bepaalde plaats, Y = gyromagnetische verhouding voor de gekozen kernen, hetgeen een constante is voor de gekozen kernen, voor de gekozen kernen in een resonantiegebied, dat zich binnen het 10 verkregen statisch magnetische veld bevindt, waar de veldsterkte in hoofdzaak gelijk is aan |h I , door middelen voor het zodanig o plaatsen van het monster, dat het resonantiegebied het monster raakt, door middelen voor het richten van de oscillerende magnetische straling, voorzien van de frequentie ω in een zodanige richting, dat de o ^ magnetische veldoriëntatie daarvan loodrecht is op de Z-richting, door middelen voor het richten van de oscillerende magnetische straling naar het resonantiegebied, waardoor een nucleair-magnetisch resonantiesignaal wordt opgewekt voor de gekozen kernen in het monster, dat zich in het resonantiegebied bevindt, door middelen voor het ont-20 vangen van het opgewekte nueleair-magnetische resonantiesignaal·, en door middelen voor het verwerken van het nucleair-magnetische resonantiesignaal voor het bepalen van een nucleair-magnetische reso-nantiewaarde, die de gekozen kernen vertegenwoordigt, aanwezig in het resonantiegebied in het monster.

31. Inrichting volgens conclusie 30, met het kenmerk, dat de middelen voor het verschaffen van het primaire statische magnetische veld, een middel bevatten voor het verschaffen van een in hoofdzaak gelijkblijvend veldgedaante, waarbij de middelen voor het verschaffen vanhet focuserende statisch magnetische veld, een 30 middel bevatten voor het verschaffen van een veld, voorzien van een te kiezen lineaire gradiënt in de Y-richting.

32. Inrichting volgens conclusie 31, gekenmerkt door middelen voor het kiezen van de lineaire gradiënt in de Y-richting van het focuserende statisch magnetische veld voor het aanpassen van de 35 afmeting van het resonantiegebied. 790 84 21

33· Inrichting volgens conclusie 30, gekenmerkt door middelen voor het aftasten van het monster in de Y-richting, welke middelen een middel bevatten voor het aanpassen van de frequentie van de oscillerende magnetische energie aan een nieuwe waarde van 5 ω^, waardoor het resonantiegebied wordt bewogen naar een nieuwe plaats, waar het verkregen statisch magnetische veld een veldsterkte heeft van |H | om te voldoen aan de vergelijking voor de nieuwe waarde van ω . o 31*. Inrichting volgens conclusie 33, gekenmerkt door 10 middelen voor focuseren van de oscillerende magnetische straling, voorzien van een frequentie ωο voor het hebben van een maximum sterkte volgens een smalle bundel in de Y-richting, waarbij het aftasten van het monster in de Y-richting plaatsvindt volgens de smalle bundel. ;j.5 35. Inrichting volgens .conclusie 3^, met het kenmerk, dat de middelen voor het focuseren van de oscillerende magnetische straling, een paar elkaar snijdende en onderling loodrechte, vlakke wikkelingen bevatten, voorzien van een snijlijn in de Y-richting voor het vormen van de smalle bundel volgens de snijlijn.

36. Inrichting volgens conclusie 35, met het kenmerk, dat de vlakke wikkelingen cirkelvormig zijn, waarbij de snijlijn een gemeenschappelijke diameter omvat.

37· Inrichting volgens conclusie 30, met het kenmerk, dat de middelen voor het verschaffen van het primaire statisch magneti-25 sche veld, een paar ringvormige, supergeleidende magneten omvatten, axiaal in lijn geplaatst in de Z-richting, en gescheiden door een Helmholtz-afst and.

38. Inrichting volgens conclusie 30, met het kenmerk, dat de middelen voor het superponeren van een focuserend statisch 30 magnetisch veld, veldfocuserende wikkelingen omvatten.

39. Inrichting volgens conclusie 30, met het kenmerk, dat de middelen voor het verschaffen van het primaire statisch magnetische veld, althans een vlakke permanente magneet omvatten. 1*0. Werkwijze in hoofdzaak zoals in de beschrijving 35 beschreven en in de tekening weergegeven. » 790 84 21 U1. Inrichting in hoofdzaak zoals in de beschrijving beschreven en in de tekening weergegeven. 790 34 21