SU1436039A1 - Method of magnetic resonance introscopy - Google Patents

Method of magnetic resonance introscopy Download PDF

Info

Publication number
SU1436039A1
SU1436039A1 SU864132558A SU4132558A SU1436039A1 SU 1436039 A1 SU1436039 A1 SU 1436039A1 SU 864132558 A SU864132558 A SU 864132558A SU 4132558 A SU4132558 A SU 4132558A SU 1436039 A1 SU1436039 A1 SU 1436039A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
magnetic field
frequency
field
spin
radio frequency
Prior art date
Application number
SU864132558A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Львович Данилов
Валерий Иванович Крутских
Александр Михайлович Смирнов
Игорь Борисович Рубашев
Вячеслав Вячеславович Фролов
Original Assignee
ЛГУ им.А.А.Жданова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ЛГУ им.А.А.Жданова filed Critical ЛГУ им.А.А.Жданова
Priority to SU864132558A priority Critical patent/SU1436039A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1436039A1 publication Critical patent/SU1436039A1/en

Links

Landscapes

  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

Иэобретезше относитс  к радиоспектроскопии магнитного резонанса и его применению дл  качественного и количественного анализа вещества и может быть использовано при диаг- .ностике, когда недопустимо нарушение целостности внутренней структуры объектов. Цель - повышение чувствительности и разрешающей способности . Способ заключаетс  в воздействии на исследуемый объект посто нным магнитным полем, возбуждении частиц, содержащихс  в объекте, при воздействии импульсным радиочастотным полем на частоте спинового резрнанса частиц с заданной частотой следовани  импульсов, и Ьдновременном воздействии на исследуемый объект пространственно неоднородным переменным магнитным полем, параллельным основному. Затем сигнал спиновой индикации синхт ронно детектируют сигналом спиновой индукции, по усредненной величине сигнала определ ют значени  магнитно- резонансных параметров, св занных со структурой объекта, причем воздействие дополнительным пространственно неоднородным магнитным полем производ т синхронно с воздействием импульсным радиочастотным полем при начальном сдвиге фаз между частотой изменени  пространственно неоднородного магнитного пол  и частотой следовани  импульсов радиочастотного пол  в диапазоне 27-33 . 5 ил. (О W 00 05 о 00Ie puffed-up relates to magnetic resonance radiospectroscopy and its use for qualitative and quantitative analysis of a substance and can be used in diagnostics when disturbing the integrity of the internal structure of objects is unacceptable. The goal is to increase the sensitivity and resolution. The method consists in affecting the object under study by a constant magnetic field, excitation of particles contained in the object, when exposed to a pulsed radio frequency field at the frequency of the spin resrnance of particles with a given pulse frequency, and simultaneously acting on the object under investigation with a spatially inhomogeneous alternating magnetic field parallel to the main one. The spin indication signal is then detected by a spin induction signal, the values of the magnetic resonance parameters associated with the structure of the object are determined by the average signal magnitude, and the effect of an additional spatially non-uniform magnetic field is produced synchronously with a pulsed radio frequency field at the initial phase shift between the frequency changes in the spatially inhomogeneous magnetic field and the pulse frequency of the radio frequency field in the range 27-33. 5 il. (About W 00 05 o 00

Description

Изобретение относитс  к радиоспектроскопии магнитного резонанса и его применени  дл  качественного и количественного анализа вещества и может быть использовано при диагностике в тех случа х, когда недопустимо нарушение целост ности объекта,в частности при исследовании живых организмов .The invention relates to magnetic resonance radiospectroscopy and its application for qualitative and quantitative analysis of a substance and can be used in diagnostics in cases where the integrity of an object is unacceptable, in particular, in the study of living organisms.

Целью изобретени   }зл етс  повышение чувствительности и разрешающей способности.The purpose of the invention} is an increase in sensitivity and resolution.

На фиг,1 представлена расчетна  зависимость вклада в посто нную составл ющую сигнала индукции при совпадении частоты следовани  радиоимпульсов и частоты изменени  неоднородного магнитного пол ; на фиг,2 и 3 - модели исследуемых объектов; на фиг.4 20 парной  дерной индукции в зависимос- и 5 - экспериментальные зависимостити от безразмерной координаты fl вFig. 1 shows the calculated dependence of the contribution to the constant component of the induction signal with the coincidence of the frequency of the radio pulse and the frequency of variation of the non-uniform magnetic field; Figs 2 and 3 show models of the objects under study; in FIG. 4, 20 pair-wise nuclear induction, depending on, and 5, experimental dependencies on the dimensionless coordinate fl in

величины сигнгала при наличии сдвига фаз между частотой следовани  радиоимпульсов и частотой переменного неоднородного магнитного пол .25signal values in the presence of a phase shift between the frequency of the radio pulse and the frequency of an alternating inhomogeneous magnetic field .25

Система спинов, создает в  ссле- дуемом объекте -намагниченность М,поведение которой в магнитных пол х описываетс  уравнени ми Блоха.The system of spins, in the object being studied, creates the magnetization M, whose behavior in magnetic fields is described by the Bloch equations.

Спинова  система может находитьс  30 в посто нном и неоднородном переменном магнитных пол х,, причем градиент неоднородного магнитного пол  направлен вдоль оси X, возбз ждаетс  периослучае , когда частота следовани  высо кочастотных радиоимпульсов совпадает с частотой изменени  пространственного неоднородного магнитного пол  и момент окончани  радиоимпульса соответствует фазе 30° переменного неоднородного магнитного пол , имеющего косинусоидальный закон изменени  во времени. Выдел емый объем условно ограничен значени ми х х, и к - х,соответствующими первому нулю io, функции Бессел  1о(р).The spin system can be 30 in a constant and inhomogeneous alternating magnetic fields, and the gradient of the inhomogeneous magnetic field is directed along the X axis, periode occurs when the frequency of the high-frequency radio pulses coincides with the frequency of the spatial non-uniform magnetic field and the end of the radio pulse corresponds to the phase 30 ° variable inhomogeneous magnetic field having a cosine-law law of variation over time. The allocated volume is conditionally bounded by the values of x, and k - x, corresponding to the first zero io, Bessel function 1о (р).

В рассматриваемом случае нежелательные вклады от различных элементов , не относ щихс  к вьщеленному объему, в зависимости от положени  элемента имеют противоположные знаки . Благодар  этому, в случае точно прот женного, по Сравнению с г выделенным, объема исследуемого объек та вклады от отдельных элементов взаимно компенсируютс , за исключением вклада от выделенного объема,In this case, the undesirable contributions from various elements that are not related to the total volume, have opposite signs depending on the position of the element. Due to this, in the case of exactly the volume of the object under study compared with the r allocated, the contributions from the individual elements are mutually compensated, with the exception of the contribution from the allocated volume

дической поспедовательно.стью импульсов высокочастотного пол , причем моменты по влени  высокочастотных импульсов строго св заны с определенной фазой переменного пол , тогда из решений уравнений Блоха дл  некоторой точки образца следует выражение дп  локального усредненного сигнала спиновой индукции g(x) при условии магнитного резонансаthe pulse rate of the high-frequency field, and the instants of the appearance of high-frequency pulses are strictly related to a certain phase of the variable field, then the solutions of the Bloch equations for a certain point of the sample follow the expression dp of the local averaged spin induction signal under the condition of magnetic resonance

g(x) (b) g (x) (b)

где д - значение фазы переменного неоднородного магнитного пол  в момент окончани  имwhere d is the value of the phase of an alternating non-uniform magnetic field at the moment of its termination

пульса высокочастотногоhigh frequency pulse

пол ;floor;

безразмерна  координатаdimensionless coordinate

равна equals

,)/Q,) / Q

У 8х8x

-гиромагнитное отношение;- hygromagnetic ratio;

-амплитуда градиента магнитного пол  по оси х;- amplitude of the magnetic field gradient along the x axis;

X - текуща  координата;X is the current coordinate;

Хд - координата положени  гшоскости , в которой неоднород- ное магнитное поле обращаетс  в нуль;Xd is the coordinate of the position of the plane in which the non-uniform magnetic field vanishes;

О. - кругова  частота переменного магнитного пол ; IO(P) функции Бессел  пор дка 0. Из выражени  видно, что вклад в усредненный сигнал спиновой информации от всего объекта зависит как от пространственного расположени  элемента объема, так и от фазы ср переменного магнитного пол  в момент окончани  импульса радиочастотного пол . На фиг.I представлена расчетна  зависимость вклада V в посто нную составл ющую сигнала квазистациопарной  дерной индукции в зависимос- ти от безразмерной координаты fl вO. - circular frequency of an alternating magnetic field; The IO (P) Bessel function is of order 0. From the expression it can be seen that the contribution to the averaged signal of the spin information from the entire object depends both on the spatial location of the volume element and on the phase cf of the alternating magnetic field at the moment of the end of the RF field pulse. Fig. I shows the calculated dependence of the contribution V to the constant component of the quasi-stationary nuclear induction signal as a function of the dimensionless coordinate fl in

5five

00

5five

00

5five

00

5five

случае, когда частота следовани  высокочастотных радиоимпульсов совпадает с частотой изменени  пространственного неоднородного магнитного пол  и момент окончани  радиоимпульса соответствует фазе 30° переменного неоднородного магнитного пол , имеющего косинусоидальный закон изменени  во времени. Выдел емый объем условно ограничен значени ми х х, и к - х,соответствующими первому нулю io, функции Бессел  1о(р).when the frequency of the high-frequency radio pulses coincides with the frequency of the spatial non-uniform magnetic field and the end of the radio pulse corresponds to the 30 ° phase of the alternating non-uniform magnetic field, which has a cosine change in time. The allocated volume is conditionally bounded by the values of x, and k - x, corresponding to the first zero io, Bessel function 1о (р).

В рассматриваемом случае нежелательные вклады от различных элементов , не относ щихс  к вьщеленному объему, в зависимости от положени  элемента имеют противоположные знаки . Благодар  этому, в случае точно прот женного, по Сравнению с г выделенным, объема исследуемого объекта вклады от отдельных элементов взаимно компенсируютс , за исключением вклада от выделенного объема,In this case, the undesirable contributions from various elements that are not related to the total volume, have opposite signs depending on the position of the element. Due to this, in the case of exactly extended, in Comparison with r allocated, the volume of the object under study, the contributions from individual elements are mutually compensated, except for the contribution from the selected volume,

Можно подобрать фазу cf переменного неоднородного магнитного пол  так,чтобы суммарньй вклад от элементов объема не относ щихс  к выделенному, бып минимален.It is possible to choose the phase cf of the variable inhomogeneous magnetic field so that the total contribution from the volume elements not related to the selected one is minimal.

Расчет суммарного вклада от неоднородного объекта, прот женность которого соответствует значени м па- . раметра f , лежащим в интервале j-lOQ :. 100, позвол ет определить оптимальный диапазон сдвига фаз между частотой изменени  неоднородного магнитного пол , и частотой следовани  импульсов радиочастотного пол , который находитс  в диапазоне 24-35°.The calculation of the total contribution from an inhomogeneous object, the length of which corresponds to the values of pa-. of size f lying in the interval j-lOQ:. 100, it is possible to determine the optimum phase shift range between the frequency of variation of a non-uniform magnetic field and the pulse frequency of the radio frequency field, which is in the range of 24-35 °.

33

в качестве примера экспериментального осуществлени  предложенного способа рассмотрим получение проекции распределени  плотности  дерных спинов в модельных объектах на некоторЬе направление, прин тое за ось х. Проек цию плотности спинов получают путем помещени  объекта в посто нное магнитное поле, воздействи  на объект последовательностью импульсов высокочастотного пол , наложени  переменного неоднородного магнитного пол , последующего синхронного детектировани  и усреднени  сигнала спиновой индукции и изменени  неоднородного переменного магнитного пол .As an example of the experimental implementation of the proposed method, let us consider obtaining the projection of the distribution of the density of nuclear spins in model objects in a certain direction, taken beyond the x axis. The spin density projection is obtained by placing an object in a constant magnetic field, exposing the object to a sequence of high frequency pulses, applying an alternating non-uniform magnetic field, then synchronously detecting and averaging the spin induction signal and changing the non-uniform alternating magnetic field.

Эксперимент осуществл ют на спектрометре ЯМР в промежуточных пол х, модифицированном с делью получени  : возможности наблюдени  импульсных .. сигналов ЯМР и локализации области,The experiment was carried out on an NMR spectrometer in intermediate fields modified to obtain: the possibility of observing pulsed .. NMR signals and localizing the region,

от которой регистрируютс  сигнал ЯМР,from which the NMR signal is recorded,

II

Измерительна  система состоит изThe measuring system consists of

спектрометра ЯМР, работающего на частоте 300 кГц, блока высокочастотных импульсов, блока управлени  пере- , менным неоднородным полем и катушек дл  получени  переменного неоднородного пОл  имеющего градиент вдоль одной из коорд инатных осей, используют пары симметричных катзтпек, причем каждую из катущек, составл ющих пару, питают переменным током разной амплитуды и в противоположной фазе.an NMR spectrometer operating at a frequency of 300 kHz, a high frequency pulse unit, a variable variable field control unit, and coils for producing a variable inhomogeneous gradient field along one of the coordinate axes, use pairs of symmetrical catzpek, each one of the coils constituting a pair , they feed with alternating current of different amplitude and in the opposite phase.

Степень разбаланса модулирующих токов в катущках, создающ 1Х неоднородное магнитное поле с градиентом вдоль оси X (модулирующих катушках) определ ет положение плоскости, в которой амплитуда модулирующего пол  обращаетс  в нуль. Измен   степень разбаланса, т.е. мен   соотношение токов в модулирующих катущках, перемещают положение такой плоскости и, следовательно, измен ют значение координаты XQ. Значение координаты XQ однозначно св зано со значени ми амплитуд токов в модулирующих катущках , Значени е координаты х экспериментально определ ют по значени м токов модул ции в модулирующих катушках ,The degree of imbalance of the modulating currents in the coils, creating a 1X non-uniform magnetic field with a gradient along the X axis (modulating coils) determines the position of the plane in which the amplitude of the modulating field vanishes. Change the degree of imbalance, i.e. The ratio of the currents in the modulating coils changes, moves the position of such a plane and, therefore, changes the value of the XQ coordinate. The value of the XQ coordinate is unambiguously related to the values of the amplitudes of the currents in the modulating coils. The values of the coordinates are experimentally determined from the values of the modulating currents in the modulating coils,

В качестве модельных объектов используют либо два капилл ра, заполненных водным раствором парамагнитной соли NiSO (модель 1), либо цилиндр, заполненный этим же раствором и разделенный перегородкой, параллельной осиEither two capillaries filled with an aqueous solution of NiSO paramagnetic salt (model 1) or a cylinder filled with the same solution and separated by a partition parallel to the axis are used as model objects.

3603936039

(модель 2), Поперечные сечени  моделей 1 и 2 показаны на фиг.2 и 3 соответственно .(model 2), The cross sections of models 1 and 2 are shown in Figures 2 and 3, respectively.

На фиг.4 и 5 приведены экспериментальные зависимости усредненного сигнала спиновой индукции от положени  плоскости , дл  моделей 1 (кр ивые 1 и 2)и 2 (кривые 3 и 4) при наличииFigures 4 and 5 show the experimental dependences of the averaged spin induction signal on the plane position, for models 1 (curves 1 and 2) and 2 (curves 3 and 4) in the presence of

0 синхронизации между частотами повторени  высокочастотных импульсов и изменени  неоднородного магнитного пол  при значении сдвига фаз tf 30 без синхронизации. На фиг,4 прийеде15 ны зависимости дл  модели 1 при значении амплитуды градиента переменного неоднородного магнитного пол  2,5 10 . В соответствии с кривой 2 значение фона дл  Хд 14 мм,0 synchronization between the repetition frequencies of the high-frequency pulses and the variation of the non-uniform magnetic field at the phase shift value tf 30 without synchronization. In Fig. 4, dependences for model 1 are obtained with the value of the amplitude of the gradient of an alternating inhomogeneous magnetic field 2.5 10. According to curve 2, the background value for XD is 14 mm,

0 где плотность спинов в модели равна нулю и составл ет 50% в случае отсутстви  синхронизации, тогда как при наличии синхронизации в этой же точке фон с точностью до уровн  гау5 мов полностью отсутствуем. Ущнрение контура получ ившегос  распределени  на половине высоты относительного истинного составл ет около 30 и 75% дл  кривых и , соответственно, что0 where the spin density in the model is zero and is 50% in the absence of synchronization, whereas in the presence of synchronization at the same point, the background is completely absent with accuracy up to the level of ga5mov. The enhancement of the contour of the resulting distribution at half the height of the relative true is about 30 and 75% for the curves and, respectively, that

0 характеризует существенное эффективное увеличение разрещающей способности , В случае модели 2-при амплитуде градиента 7 ЮГ фон отсут- ;ствует дл  кривой 3 и составл ет 25% 2g дл  кривой 4 (фиг.5),0 characterizes a significant effective increase in resolution, in the case of model 2, with an amplitude gradient of 7 JH, the background is not present for curve 3 and is 25% 2g for curve 4 (figure 5),

Таким образом, путем введени  синхронизации между частотой повторени  высокочастотных импульсов и частотойThus, by introducing synchronization between the repetition frequency of the high-frequency pulses and the frequency

40iизменени  неоднородного магнитного пол  при выборе фазы переменного неоднородного магнитного пол  в момент окончани  высокочастотного импульса в диапазо не 24-35°согласно предлагаемому способу40i changing a non-uniform magnetic field when choosing the phase of an alternating non-uniform magnetic field at the time of the end of the high-frequency pulse in the range of 24-35 ° according to the proposed method

45 достигают уменьшени  фоновой помехи до уровн  щумов и, как следствие, увеличение разрещающей способности и чувствительности,45 achieve a decrease in the background noise to the level of the noise and, as a result, an increase in the resolving power and sensitivity,

Claims (1)

50 Формула изобретени 50 claims Способ магнитно-резонансной интроскопии , заключакхцийс  в воздействии на исследуемый объект посто нным маг- 55 нитным полем, возбуждении сигналов спиновой индукции частиц объекта путем воздействи  импульсным радиочастотным полем на частоте спинового резонанса частиц и неоднородным переменным магнитным полем, параллельным посто нному магнитному полю, а также синхронном детектировании сигнала спиновой индукции, по вели- чине которого определ ют значени  магнитно-резонансных параметров, св занных со структурой объекта, отличающийс  тем, что, с целью The method of magnetic resonance introscopy, which involves exposing the object under investigation to a constant magnetic field, exciting spin induction signals of the object particles by applying a pulsed radio frequency field at the particle spin resonance frequency and a non-uniform alternating magnetic field parallel to the constant magnetic field, as well as synchronous detection of the spin induction signal, the magnitude of which determines the values of the magnetic resonance parameters associated with the structure of the object, which distinguishes so that ющей способности, воздейс родным переменным магнити извод т синхронно с возде пульснмм радиочастотным п начальном сдвиге фаз межд переменного неоднородного го пол  и частотой следовthe ability of an external variable magnet is synchronized with the radio frequency and initial phase shifts between the alternating non-uniform field and the frequency of the tracks : сов радиочастотного пол  повышени  чувствительности и разреша- ю 2А-35.: RF field of sensitivity enhancement and resolution 2A-35. ющей способности, воздействие неоднородным переменным магнитиым полем ni)O извод т синхронно с воздействием им- пульснмм радиочастотным полем при начальном сдвиге фаз между частотой переменного неоднородного магнитного пол  и частотой следовани  импульв диапазонеcapacity, an inhomogeneous alternating magnetic field ni) O is induced synchronously with an impulse RF field at an initial phase shift between the alternating non-uniform magnetic field frequency and the pulse frequency range сов радиочастотного пол  2А-35.sov radio frequency floor 2A-35. адhell /./7Х - -- ... .1и.||., ,1. /./7Х - - ... .1and. ||.,, 1. ЛL 9U.Z.29U.Z.2 .5.five ьцtc ) j f N ) j f N (y 7fV//Offf/3OC/if} U JOffff/ J/fJU/f//)(y 7fV // Offf / 3OC / if} U JOffff / J / fJU / f //) VT) J. f-) v ( f fffff/7off /J 9 Jff//fffJJffju////iVT) J. f-) v (f fffff / 7off / J 9 Jff // fffJJffju //// i
SU864132558A 1986-06-23 1986-06-23 Method of magnetic resonance introscopy SU1436039A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864132558A SU1436039A1 (en) 1986-06-23 1986-06-23 Method of magnetic resonance introscopy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864132558A SU1436039A1 (en) 1986-06-23 1986-06-23 Method of magnetic resonance introscopy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1436039A1 true SU1436039A1 (en) 1988-11-07

Family

ID=21262120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU864132558A SU1436039A1 (en) 1986-06-23 1986-06-23 Method of magnetic resonance introscopy

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1436039A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 662855, кл. G 01 N 24/08, 1975. Hinshaw Wo Image formation by nuclea r magnetic resonancej the sensitive point method. - Appl Phys, 1976, v,47, p. 3709-3721. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4471306A (en) Method of NMR imaging which overcomes T2 * effects in an inhomogeneous static magnetic field
US4318043A (en) Method and apparatus for rapid NMR imaging of nuclear densities within an object
US4710713A (en) Nuclear magnetic resonance sensing apparatus and techniques
US5539309A (en) Method and apparatus for sample monitoring
CA2279049C (en) Detecting tool motion effects on nuclear magnetic resonance measurements
SU852186A3 (en) Method of producing inner data from given target portion
US4475084A (en) Nuclear magnetic resonance detector
US4697147A (en) Blood flow imaging using a CW NMR technique
IE48658B1 (en) Method and apparatus for mapping lines of nuclear density within an object using nuclear magnetic resonance
JPH0350535B2 (en)
EP0295134A2 (en) Nuclear magnetic resonance sensing apparatus and methods
US5578921A (en) Magnetic resonance imaging using three-dimensional spectral-spatial excitation
US4739267A (en) Method for calibrating the amplitude of radiofrequency excitation of a nuclear magnetic resonance imaging apparatus
US4651098A (en) Method for imaging nuclear magnetic resonance signals by using non-linear magnetic field gradient
GB2343257A (en) NMR well logging tool with prepolarisation region
US6700372B2 (en) Method for generating measurement signals in magnetic fields
SU1436039A1 (en) Method of magnetic resonance introscopy
US5309099A (en) Method of determining real-time spatially localized velocity distribution using magnetic resonance measurements
US5317262A (en) Single shot magnetic resonance method to measure diffusion, flow and/or motion
US5488298A (en) Apparatus and method for decreasing magnetic field sensitivity of long RF pulses
SU1490480A1 (en) Device for determining profile of nonmagnetic object surfaces
JPH074351B2 (en) NMR spectrum measurement method
JP2001281315A (en) Operation method for magnetic resonator
RU2024855C1 (en) Method of measurement of lattice and impurity contributions into nuclear spin-lattice relaxation
SU1543316A1 (en) Method of measuring ratio of relaxation time