SU1467476A1 - Method of tomography based on nmr - Google Patents

Method of tomography based on nmr Download PDF

Info

Publication number
SU1467476A1
SU1467476A1 SU864170816A SU4170816A SU1467476A1 SU 1467476 A1 SU1467476 A1 SU 1467476A1 SU 864170816 A SU864170816 A SU 864170816A SU 4170816 A SU4170816 A SU 4170816A SU 1467476 A1 SU1467476 A1 SU 1467476A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
magnetic field
gradient
nmr
interval
constant
Prior art date
Application number
SU864170816A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Иванович Крутских
Игорь Борисович Рубашов
Original Assignee
Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности
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 Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности filed Critical Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности
Priority to SU864170816A priority Critical patent/SU1467476A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1467476A1 publication Critical patent/SU1467476A1/en

Links

Landscapes

  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к томографии на основе  дерного магнитного резонанса и может быть использовано дл  визуализации пространственной структуры исследуемых объектов. Цель изобретени  - сокращение времени измерени . Исследуемый объект с характерным размером L и временем cniiH-решоточиой релаксации Т помещают в посто нное магнитное поле Н с относительной неоднородностью ЛН, воздействуют на него 90 -ным селективным радиочастотным импульсом при наличии Z-градиента магш тного пол , затем воздействуют У-градт1еитом маг- iDiTHoro пол , регистрируют сигнал ЯМР в присутствии Х-градиеита магнитного пол  и, повтор   циклы сканировани  при разных зиаче ш х Y-rpa- диента магнитного пол , включают одновременно с Y-градиентом магнитного пол  через интервал времеш С -10%, где N - размер матрицы ЯМР-то- мограммы, выключают У-градиент магнитного пол  и воздействуют на объект последовательностью 180 -ных радиочастотных импульсов (180°- ,- .-))п,где п 1 - N - номер цикла, сканироваии , Г, б , регистрируют сигнал ЯМР в течетши интервала , времеш-1 €, , а во врем  интервала о воздействуют У-градиентом мапштного пол , причем величина Х-градиента магнитного пол  посто нна и равна G AHNHo/L, а величина У-градиента магнитного пол  определ етс  из условий: j Gy(t)dt &HCHo/L. 5 ил. о О) чThe invention relates to nuclear magnetic resonance tomography and can be used to visualize the spatial structure of the objects under study. The purpose of the invention is to reduce the measurement time. The object under study with a characteristic size L and a cniiH lattice relaxation time T is placed in a constant magnetic field H with a relative inhomogeneity of the LF, is exposed to it with a 90 selective RF pulse in the presence of a Z gradient of the magnetic field, then iDiTHoro field, register the NMR signal in the presence of X-degree magnetic field and repeat scanning cycles with different cells and Y-rpa magnetic field, turn on simultaneously with the Y-gradient magnetic field through the interval C -10%, where N is the size of the NMR matrix of the tomogram, turn off the Y-gradient of the magnetic field and act on the object with a sequence of 180 radio-frequency impulses (180 ° -, - .-)) n, where n 1 - N - the cycle number, scanned, G, b, register the NMR signal in the current interval, vmesh-1 €, and during the interval about, they affect the Y-gradient of the map field, the X-gradient of the magnetic field being constant and equal to G AHNHo / L and the magnitude of the Y-gradient magnetic field is determined from the conditions: j Gy (t) dt & amp & HCHo / L. 5 il. about oh

Description

Изобретете относитс  к области томографии на основе  дерного магнитного резонанса и может быть использовано дл  визуализации пространственной структуры исследуемых объектов.The invention relates to the field of nuclear magnetic resonance tomography and can be used to visualize the spatial structure of the objects under study.

Целью изобретени   вл етс  сокращение времени измерений.The aim of the invention is to reduce the measurement time.

На фиг. 1 представлены временные диаграммы подачи радиоиьшульсов; на фиг. 2-4 - диаграммы подачи градиентов магнитного пол  по ос м Z, X и YFIG. 1 shows the timing diagram of the delivery of radio pulses; in fig. 2-4 - diagrams of the supply of magnetic field gradients along the axis m Z, X and Y

соответственно; на фиг. 5 - диаграммы по влени  сигналов  дерного магнитного резонанса (ЯМР).respectively; in fig. 5 shows diagrams of nuclear magnetic resonance (NMR) signals.

Метод вычислительной томографии на основе  дерного магнитного резонанса осуществл етс  следующем образом .The method of computational tomography based on nuclear magnetic resonance is carried out as follows.

При воздействии на исследуемый объект, помещенньд в посто нное маг- нитное ноле, 90 -ным селективным радиочастотным импульсом (фиг; 1) при наличии Z-градиента магнитного пол  (фиг. 2) в нем возбуждают только спины  дер, наход пщхс  в плоскости перпевдикул р1 ой оси Z. Ширина выделенного сло  зависит от спектра 90°- ного селективного радиочастотного импульса и величины Z-градиента маг- штного пол . Направление выделени  сло  выбрано чисто условно, аналогичным образом можно вьщелить слой в любом направле ши, включа  X и Y- градиенты магнитного пол  (фиг. 3 и 4) или любую 1шнейную комбинацию градиентов магнитног о пол  .When exposed to a test object, placed in a permanent magnetic field, a 90% selective radio frequency pulse (Fig; 1) in the presence of a Z-gradient magnetic field (Fig. 2) excites only the spins of the nuclei located in the perpevicular plane The p1 axis is Z. The width of the selected layer depends on the spectrum of the 90 ° selective RF pulse and the magnitude of the Z-gradient of the magnetic field. The direction of the layer selection is chosen purely arbitrarily, in the same way you can select a layer in any direction, including the X and Y-magnetic field gradients (Figs. 3 and 4) or any 1-line combination of magnetic field gradients.

Все дальнейиие рассуж/дени  относ тс  к двухмерному слою, лежащему в плоскости XYо Дл  того,чтобы полу- чить данные, необходимые fjfln получе- HH5j ЯМР-томо1 раммы ввести кодировку резонансных условий по оси X - с помощью Х-градиента магнитного пол  - G|((t) и по оси Y - с помощью Y-rpa- диента магнитного пол  Gu(t). Например , пусть исследуемьй оОъект помещаетс  в посто нное магнитное поле HQ, тогда резонансные услови  запи- сьтаготс  следуюиим образом:All further reasoning / day relates to a two-dimensional layer lying in the XYo plane. In order to obtain the data needed for fjfln to obtain the HH5j NMR waveform, enter the coding of the resonant conditions along the X axis - using the X gradient of the magnetic field - G | ((t) and Y axis - using the Y-rpa magnetic field Gu (t). For example, let the object under study be placed in a constant magnetic field HQ, then the resonance conditions are written as follows:

где сОд - резонансна  частота сигнала ЯМР;where CO2 is the resonant frequency of the NMR signal;

У - гиромагнитное соотноше1ше. Налагают на исследуемьй объект дополнительно градиент магнитного пол  например, Gj(t)., тогдаV is a gyromagnetic ratio. In addition, a magnetic field gradient is imposed on the object under study, for example, Gj (t)., Then

И Ид + G,(t) X,And id + g, (t) x,

1 де зс - координата точки исследуемого объекта.1 de ss is the coordinate of the point of the object under study.

Следовательно, резонансные услови  определ ютс  теперь так:Therefore, the resonance conditions are now defined as:

И + G;(t) X - QO + J G;(t).x. And + G; (t) X - QO + J G; (t) .x.

Таким образом, резонансна  частота зависит от координаты х, следова- , спектр сигнала ЯМР теперь .Thus, the resonant frequency depends on the x coordinate, the trace-signal spectrum of the NMR signal is now.

содержит информацию, котора  сн ы на с координатой любой точки X исследуемого объекта. В реальных услови х посто нное магнитное поле Н идеально и имеет неоднородность, обозначают ее &Н. Тогда дл  того, чтобы разделить в спектре сигнал ЯМР К точек, необходимо чтобы выполн лось условиеcontains information that has been removed with the coordinate of any point X of the object under study. Under real conditions, a constant magnetic field H is ideal and has heterogeneity, denoted by its & H. Then, in order to separate the spectrum of the NMR signal of the K points, it is necessary that the condition

L G,(t) &Н N,L G, (t) & H N,

где L - характерны размер исследуемого объекта; N --размер матрицы ЯМР-томограммы .where L is the characteristic size of the object under study; N is the size of the NMR tomogram.

Отсюда вытекает условие, определ ющее величину градиента:Hence the condition determining the magnitude of the gradient:

Gv(t)iGv (t) i

L L

G точки зрени  получени  максимального соотношени  сигнал/шум необходимо , чтобы градиент магнитного пол  Gj(t) бьи: как можно меньше, так как при увеличении градиента увеличиваетс  ширина спектра сигнала ЯМР и, следовательно, уменьшаетс  соотношение сигнал/шум.G point of view for obtaining the maximum signal-to-noise ratio requires that the gradient of the magnetic field Gj (t) be as small as possible, since the width of the spectrum of the NMR signal increases and the signal-to-noise ratio decreases as the gradient increases.

Таким образом, оптимально величина градиента магнитного пол  определ етс  из соотношени Thus, the optimal magnitude of the magnetic field gradient is determined from the ratio

G,(t) G, (t)

LL

Все рассуждени  справедливы и дл  Gu(t). Однако предлагаемый способ кодировки резонансных условий справедлив только дл  одномерного случа . Этим способом нельз  осуществл ть кодировку и по X и по Y, так как при одновременном вк°лючении двух градиентов, они cy п-Ipyютc  и получаетс  оп ть одномерна  кодировка, но только по суммарной оси.All reasoning is true for Gu (t). However, the proposed method of encoding resonant conditions is valid only for the one-dimensional case. In this way, it is not possible to encode both in X and Y, since with simultaneous switching of two gradients, they are cy and Fcc and one-dimensional encoding is obtained again, but only along the total axis.

В предлагаемом способе кодировка сигнала ЯМР, необходима  дл  получени  указанной матрицы, производитс  с использованием спинового эха, которое генерируетс  последовательностью 180 -ных радиочастотных импульсов (фиг. 1):In the proposed method, the NMR signal coding, necessary for obtaining the specified matrix, is performed using a spin echo, which is generated by a sequence of 180-rf RF pulses (Fig. 1):

(180 - е, - )п,(180 - e, -) p,

где f-, и - временные интервалы; п - номер цикла сканировани  .where f-, and - time intervals; n is the scan cycle number.

Величина временных интервалов 2, и определ етс  соотношением The magnitude of the time intervals is 2, and is determined by the ratio

//

J bin тельное Til С иыбирастс  из тех yc.noBiii i, чтобы амплитуда сигнала ЯМР уменьшиласг не/ более чем в е раз за общее врем  регистрации, следовательно, из услови,J bin Til C ibiests from those yc.noBiii i, so that the amplitude of the NMR signal is reduced by no more than / e in the total registration time, therefore,

2 ГМ Т можно определить2 GM T can be determined

- -

. 2N . 2N

Длительность может быть выбрана и меньше, однако это влечет за собой увеличение амплитуды градиентов магнитного пол , что вызывает увеличени полосы приема сигнала ЯМР и, следовательно , увеличиваетс  шум.The duration can be selected and less, however, this entails an increase in the amplitude of the magnetic field gradients, which causes an increase in the reception bandwidth of the NMR signal and, therefore, increases the noise.

Пауза между ТЗО -ными радиочастотными импульсами, равна  2, специ ально разбита на два интерпала. Во врем  первого интервала t, происходит регистраци  сигнала ЯМР, а воThe pause between the TZO-s radio frequency pulses is equal to 2, specially divided into two interpals. During the first interval t, the NMR signal is recorded, and during

оabout

врем  второго осуществл етс  процесс подфазировки. При этом необходимо особо отметить, что в способе используетс  эффект накапливани  кодирующей фазы по Y-оси за счет cy миpoвa- ни  выборного воздействи  в интервале последовательности 180 -ных. радиочастотных импульсов. Это позвол ет уменьшить Y-градиент магнитного пол  более чем на два пор дка. С другой стороны градиенты магнитного пол  G , GK и GU в этом случае посто нно и, следовательно, дл  его реализации не надо иметь сложную систему управлени , котора  измен ет амплитуду , например, Си-градиента в соответствии с заданной функцией. Управление в предлагаемом способе осуществл етс  в ключевом режиме. Как уже показано, дл  того чтобы разрешить К точек, необходимо иметь гра„ ЛНННоthe time of the second is undergoing the phasing process. It should be especially noted that the method uses the effect of accumulating the coding phase along the Y-axis due to the cy-world of the selective effect in the 180-sequence interval. radio frequency pulses. This reduces the Y-gradient of the magnetic field by more than two orders of magnitude. On the other hand, the gradients of the magnetic field G, GK and GU in this case are constant and, therefore, to implement it, it is not necessary to have a complex control system that changes the amplitude, for example, the C-gradient in accordance with a given function. Control in the proposed method is carried out in a key mode. As already shown, in order to resolve K points, it is necessary to have the graph “LRN

диент магнитного пол ,равный -.Dient magnetic field equal to -.

LJLj

Следовательно, приращение кодирующей фазы при каждом цикле сканировани  должно бытьTherefore, the increment of the coding phase during each scan cycle should be

ЛНС2Н„LNS2N „

В обЕ1ем виде можно записать uHtHIn both types, uHtH can be written.

JJ

C.(t)dt C. (t) dt

случае, если Gu(t)-const, тоif Gu (t) -const, then

. -,,-,,у. - ,, -, at

ДНИDAYS

т t

ьs

5five

00

5five

00

5five

00

О I K.:HMltM H о ПМИ. Ш Т у .1 I- л- и I-1 p-l .чиемтор NfnrnHTiioro лом  от ;)(1Й вносит О Ш1Г ку по коорлпиатс в ЯМР- томсч рамме. Прин то считать, что точность опрелс лени  коордн)аты в ЯМР- томограмме должна нлхо;и тьс  в пре- дел-тх 1%, что обусловле);о как аппа- paTyp}ibLMH факторами, так и точностью вычисле1шй. Уже достаточно полного устра ени  артефактов, вызванных от- клоне си ми амплитуды градиентов от заданной величины, необходимо, чтобы это отклонение быао не более 0,1%.About I K.:HMltM H about PMI. W T y .1 I-l- and I-1 pl. Reader NfnrnHTiioro scrap from;) (1Y makes About S1Gku on coordinatepayts in the NMR frame. It is believed that the accuracy of the coordinates of the coordinate in the NMR tomogram it should be ok; and it should be within the limit of 1%, which is due to); about both the tyPap} ibLMH factors, and the accuracy of the calculation. Already sufficiently complete elimination of artifacts caused by a deviation of a certain amplitude of gradients from a given value, it is necessary that this deviation be no more than 0.1%.

II

П-р и м е р. Исследуемьп объектPRI mere Explore the object

со временем спин-спиновой реализации 1 и характерным размером L помещают в посто нное MarniiTiioe поле напр женностью 0,14 Т и относительной неоднородностью 5x10 . Длительность 90 -ного селектив1 ого радиочастотного пмпульса 10 Т/м. Размер матрицы ЯМР-томогра ;г1, 128. Д.тп1тепь- ность интервалов Г , 10 с. Дггительность 180°-ного радиочастотного импульса 3x10 с.over time, the spin-spin realization 1 and the characteristic size L are placed in a constant MarniiTiioe field with an intensity of 0.14 T and a relative inhomogeneity of 5x10. The duration of the 90th selective radio frequency pulse is 10 T / m. The size of the NMR tomograf matrix; The duration of the 180 ° RF pulse is 3x10 s.

Использование метода позволит в 300 раз по сравне П1ю с известным методом сократить врем  сканирова П1 . В 128 раз у {еныпить величину Y-гради- ента магнитного пол , а, следовательно , потребуетс  в - 10000 раз меньша  мощность питани  У-грлдиента магнитного пол . Кроме этого, .X, Y ,г-гради- енты магнитного пол  имеют строго определенную амплитуду, котора  не мен етс  по величине, это значительно упрощает систему управле 1и  гради- eHTaNm магнитного пол . Об;чее врем  сканировани  составит 4x10 с.The use of the method will allow to reduce the scanning time of P1 by 300 times in comparison with P1u with a known method. The magnitude of the Y-gradient of the magnetic field is 128 times as large as the magnitude of the magnetic field, and, consequently, the power of the magnetic field of the magnetic field is 10,000 times less. In addition, .X, Y, r-gradients of the magnetic field have a strictly defined amplitude, which does not change in magnitude; this greatly simplifies the control system and gradient-eHTaNm magnetic field. The total scan time is 4x10 sec.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ томографии на основе  дерного магнитного резонанса (ЯМР) , за- кпючаюш шс  в том, что исследуемьй объект с характерным размером L и временем спин-решеточной релаксации Т помещают в посто нное магнитноеThe method of nuclear magnetic resonance (NMR) based tomography is stored in that a test object with a characteristic size L and a spin-lattice relaxation time T is placed in a constant magnetic field. полеfield с относительной неоднородwith relative heterogeneity ностью ДН , воздействуют на него 90°-ным селективным радиочастотным импульсом при наличии Z-градиента магнитного пол , затем воздействуют Y-градиентом магнитного пол , регистрируют сигнал в присутствии Х-градиента магнитного пол  и, повтор   циклы воздействи  при разныхeffect of the DN, affect it with a 90 ° selective RF pulse in the presence of a Z gradient of the magnetic field, then apply a Y gradient of the magnetic field, record the signal in the presence of the X gradient of the magnetic field, and repeat exposure cycles at different 146146 значени х Y-градиента магнитного пол , по полученным данным вычисл ют ЯМР-томограмму, отличающий- с   тем, что, с целью сокращени  вре- мани измерений, Х-градиент магнитного пол  включают одновременно в Y- градиентом магнитного пол  через инт тервал времени - ± 10%, где N values of the Y-gradient of the magnetic field, according to the data obtained, an NMR tomogram is computed, characterized in that, in order to reduce the measurement time, the X-gradient of the magnetic field is simultaneously included in the Y-gradient of the magnetic field through an interval of time - ± 10% where N размер матрицы ЯМР-томограммы, выключают Y-градиент магнитного пол  и дополггптельно воздействуют на объект последовательностью радио-- частотных импул зсовNMR tomography matrix size, turn off the Y-gradient of the magnetic field and additionally affect the object with a sequence of radio frequency impulses (180° , .-)п,(180 °, .-) p, 6. 86. 8 где п 1 - N - номер цигспа йоздействи ;where n 1 - N is the number of the cigspar; , Oj 2 , регистрируют сигнал ЯМР в течение интервала време п1 , а во врем  интервала о воздействуют У-градиентом магнитного пол , причем величина Х-градиента магнитного пол  посто нна и равна ЛН--К Нд ,, Oj 2, record the NMR signal during the time interval p1, and during the interval about, the Y-gradient of the magnetic field is affected, the X-gradient of the magnetic field being constant and equal to LN - K Nd, а величина Y-градиента магнитного пол  определ етс  из условийand the magnitude of the Y-gradient magnetic field is determined from the conditions 1515 jG(t)dt jG (t) dt ,, 180180 Г; tz G; tz К градиетпK gradiyatp rni; ---,- --- i-Ji-J |Щ||Д-iiU-LLui -LL-ijJUMHwi rni; ---, - --- i-Ji-J | Sch || D-iiU-LLui -LL-ijJUMHwi 180180
SU864170816A 1986-12-31 1986-12-31 Method of tomography based on nmr SU1467476A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864170816A SU1467476A1 (en) 1986-12-31 1986-12-31 Method of tomography based on nmr

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864170816A SU1467476A1 (en) 1986-12-31 1986-12-31 Method of tomography based on nmr

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1467476A1 true SU1467476A1 (en) 1989-03-23

Family

ID=21276472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU864170816A SU1467476A1 (en) 1986-12-31 1986-12-31 Method of tomography based on nmr

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1467476A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Song Н.В. ct al. Direct Fourier Transform NMR Tomography with Modified Kumar-Welti-Erust method. - IEEE transaction on Nuclear Science 1982, NS-29, № 1, p. 493-499. Хиншоу У.С., Лент А.Х. Основы ЯМР- визуализации: от уравнени Блоха к уравнению визуализации. ТИИЭР (русский перевод), 1983, т. 71, № 3, с. 77-88. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4970457A (en) MRI compensated for spurious rapid variations in static magnetic field during a single MRI sequence
US4431968A (en) Method of three-dimensional NMR imaging using selective excitation
US4521733A (en) NMR Imaging of the transverse relaxation time using multiple spin echo sequences
US4484138A (en) Method of eliminating effects of spurious free induction decay NMR signal caused by imperfect 180 degrees RF pulses
US4443760A (en) Use of phase alternated RF pulses to eliminate effects of spurious free induction decay caused by imperfect 180 degree RF pulses in NMR imaging
US4471306A (en) Method of NMR imaging which overcomes T2 * effects in an inhomogeneous static magnetic field
US5151656A (en) Correction of nmr data acquired by an echo-planar technique
US5402067A (en) Apparatus and method for rare echo imaging using k-space spiral coverage
US6472872B1 (en) Real-time shimming of polarizing field in magnetic resonance system
KR870002526A (en) How to reduce video artifacts
JPH07171122A (en) Correcting method for read gradient magnetic flux polarity in epi and grase mri
US4986272A (en) NMR imaging with variable repetition
US6404196B1 (en) Method for correction of MRI motion artifacts and main field fluctuation
JP2713160B2 (en) MR imaging device
US5917323A (en) Correction of axial image signal fall off caused by Maxwell terms
JPH08266515A (en) Nuclear spin tomography device
JPH0622929A (en) Operation method of nuclear spin resonator using pulse sequence
US4709211A (en) Nuclear magnetic resonance system
US4706023A (en) Method of reducing artefacts in images formed by means of Fourier zeugmatography
US6573719B2 (en) MR method for generating MR signal corresponding to k-space excitations along mutually offset trajectories
Johnson et al. Instrumentation for NMR spin-warp imaging
SU1467476A1 (en) Method of tomography based on nmr
US6313629B1 (en) Prescan calibration of spatially dependent data errors in single echo sequences
JPS62139641A (en) Nmr imaging apparatus
US20050116710A1 (en) Magnetic resonance imaging