FI88076B - Simultant nmr-bildvisningssystem - Google Patents

Description

V f 1 88076

Simultaaninen NMR-kuvanesitysjärjestelmä

Esillä oleva keksintö kohdistuu NMR-kuvaukseen. Sen ensisijainen sovellutus kohdistuu tilavuuden kaikkien aluei-5 den NMR-parametrien määrittämiseen samanaikaisen tiedonkeruun avulla.

Viime vuosina on NMR-kuvauksen ongelmiin kiinnitetty merkittävää huomiota. Perusongelmana on avaruudellinen paikantaminen mitattaessa useita NMR-parametrejä tietyissä 10 paikallisissa tilavuuden alueissa. Paikantamisongelman merkittävimpiä edistysasekeleita on ollut Waldo S. Hinshaw'n herkkyyspistementelmä "sensitive-point method"). Tämä on esitetty artikkelissa Hinshaw, "Image Formation by Nuclear Magnetic Resonance: The Sensitive-Point Methos", Journal of 15 Applied Physics, vol. 47, sivut 3709-1721, elokuu 1967 sekä GB-patenttijulkaisussa 1 508 438 ja US-patenttijulkaisussa 4 015 196, W.S. Moore ja W.S. Hinshaw.

Perusmenetelmä käsittää ajan suhteen muuttuvien vaih-togradienttikenttien käytön. Yksinkertaisimmassa suoritus-20 muodossaan eri taajuuksisia vaihtogradienttikenttiä syötetään kaikille kolmelle akselille. Demoduloitu signaali integroidaan sen jälkeen siten, että kaikki ajan suhteen ta-: V pahtuvat muutokset poistetaan. Tuloksena oleva integroitu : : signaali on siten herkkä vain kyseisten gradienttikenttien ·;··: 25 nolla-alueella. Yksi avaruuden piste, joka vastaa kaikkien kolmen vaihtogradienttikentän nollapistettä, aikaansaa integroidun antosignaalin. Kuvan aikaansaamiseksi muutetaan vaihtogradienttikenttiä nollapisteen siirtämiseksi. Tämä menetelmä on tehokas, mutta hidas, koska kerralla kerätään . . 30 vain yksi piste ja jokainen piste vaatii merkittävän in- ; ' tegrointiajän.

On mielenkiintoista havaita, että GB-patenttijulkai-sussa 1 508 438 keksijät osoittavat, että jokaisella tila-·;·· vuuden pisteellä on yksilöllinen aikariippuvuus, joka on 35 erotettavissa tilavuuden muiden pisteiden tuottamista sig-- · naaleista. Kuitenkin missään tähän päivään mennessä 2 88076 julkaistussa aineistossa ei ole esitetty menetelmää, jossa olisi tutkittu muuta pistettä kuin nollapistettä; tehden siten menetelmän tehokkaaksi, mutta hyvin hitaaksi. Sen poikkeuksellisen hidas nopeus on estänyt sen käytön yleisis-5 sä kuvasovellutuksissa, joissa muut menetelmät ovat olleet vallitsevia. Sen ainoa käyttö nykyisin on paikallinen spektrometria, jossa voidaan tutkia minkä tahansa halutun paikal-lisalueen NMR-spektriä. Eräs esimerkki tästä on esitetty artikkelissa Katherina N. Scott, et ai., "Spatial Locali-31 10 zation of P Nuclear Magnetic Resonance Signal by the

Sensitive Point Method", Journal of Magnetic Resonance, vol. 50, sivut 339-344, 1982.

Kuten aikaisemmin on osoitettu, kolmen vaihtogra-dienttisignaalin käyttö, mitä seuraa integrointi, eristää 15 tietyn pisteen. Vastaavasti kaksi vaihtogradienttia eristää viivan ja yksi vaihtogradientti eristää tason samaa nolla-ilmiötä käyttäen. Viivojen tai tasojen käyttö voi olla useiden yhdistettyjen kuvausjärjestelmien osana, kuten niiden, jotka käsittävät projektiosta tapahtuvan rekonstruktion. Li-20 säksi tulee huomata, että vaihtogradienteista kaksi voivat olla samaa taajuutta, mutta toisiinsa nähden 90° siirtyneitä vaadittavan ortogonaliteetin aikaansaamiseksi. Mielenkiintoinen herkkyyspistemenetelmän muunnos on esitetty GB-patenttijulkaisussa 1 601 816, Waldo S. Hinshaw, jossa pis-25 teiden viivaryhmä kerätään samanaikaisesti. Tässä kaksi vaihtogradienttia, kuten kaksi ortogonaalista sinikäyrää, syötetään kahdelle akselille staattisen gradientin ollessa kolmannella akselilla. Vaihtovirtasignaalien suodattaminen rajoittaa keruuta nollatasojen leikkauksen määrittämälle 30 viivalle. Staattisesta gradientista johtuen edustaa kuitenkin kukin piste nollaviivalla eri taajuutta. Suodatettujen signaalien Fourier-muunnos aikaansaa samanaikaisen informaation nollaviivalla olevista pisteistä. Yhtään menetelmää ei kuitenkaan ole esitetty, joka kohdistuu pisteiden aktii-35 visuuteen muilla viivoilla muuten kuin muuttamalla vaihto- 3 88076 gradientteja ja muodostamalla uusi viiva, jolloin ongelmana on jälleen pitkät keruuajat.

Eräs menetelmä kuitenkin aikaansaa tasossa olevien pisteiden samanaikaisen tiedonkeruun. Tämä menetelmä, joka 5 on tunnettu heijastustasojärjestelmänä ("echo planer system"), on esitetty artikkelissa P. Mansfield ja I.L. Pykett, Journal of Magnetic Resonance, voi. 29, sivu 355, 1978. Se on esitetty myös kirjassa P. Mansfield ja P.G. Morris, "NMR Imaging in Biomedicine", Academic Press, 1982. Tässä mene-10 telmässä herätetään xy-taso ja, samalla kun tuloksena saatavat signaalit vastaanotetaan, syötetään staattinen gra-dientti x-ulottuvuudessa ja suorakaideaaltogradientti y-ulot-tuvuudessa. Suorakaideaaltogradientti käsittää oleellisesti kunkin alueen amplitudimoduloinnin sen y-paikkaan liittyväl-15 lä taajuudella. Jaksollisesta moduloinnista johtuen vastaanotetaan erillisiä alueita y-ulottuvuudessa, joista kukin edustaa eri taajuutta. Nämä erilliset y-paikat superponoi-daan jatkuvaan taajuusspektriin, joka edustaa staattisesta gradientista johtuvia x-koordinaatteja. Siten kukin taajuus 20 edustaa avaruudellista paikkaa kaikki avaruudellinen informaatio kerättäessä samanaikaisesti.

Tällä järjestelmällä on lukuisia ongelmia. Ensimmäi-': seksi modulaatiotekniikka, joka johtaa erillisiin taajuuk- siin, rajoittaa tiedonkeruuta erillisiin paikkoihin y-ulot-·· 25 tuvuudessa pikemminkin kuin aikaansaa halutun kyvyn saavut taa kaikki alueet. Tämä modulaatiotekniikka rajoittaa myös matriisin kokoa tai järjestelmän erottelutarkkuutta, kuten Mansfield on osoittanut. Edelleen vaikka teoriassa menetelmä on sovellettavissa keräämään kaikkia kolmea ulottuvuutta 30 samanaikaisesti käyttämällä ylimääräistä moduloitua z-gra-dienttia, johtaisi se huomattavaan spektraaliseen monimutkaisuuteen ja sitä ei ole vielä yritetty ainakaan julkaistussa kirjallisuudessa.

____ Tekniikan rajoitus on oleellisesti siinä, että kuta- 35 kin avaruudellista paikkaa edustaa signaalin taajuusspektrin ' · - tietty alue.

4 88076

Heijastusosajärjestelmän muunnos on esitetty artikkelissa M.M. Tropper, Journal of Magnetic Resonance, voi.

42, sivut 192-202, 1981, "Image Reconstruction for the NMR Echo-Planar Technique, and for a Proposed Adaptation to 5 Allow Continuous Data Acquisition". Kuten heijastustasojärjestelmässä kerätään tieto yhdeltä tasolta käyttäen yhtä staattista ja yhtä ajan suhteen muuttuvaa gradienttia vastaanoton aikana. Signaalin käsittely hyödyntää kuitenkin tehokkaammin signaalia. Esitetty käsittelyjärjestelmä on kui-10 tenkin varsin monimutkainen siinä suhteessa, että se käsittää yksilöllisen näytteenoton, jota seuraa Fourier-muunnos kullekin kuvapisteelle. Se ei kuitenkaan aikaansaa parempaa suorituskykyä alkuperäiseen heijastustasomenetelmään verrattuna. Artikkelissa ei esitetä informaation samanaikaista 15 keruuta koko tilavuudesta.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on samanaikaisesti kerätä informaatiota alueella olevien useiden pisteiden NMR-aktiivisuudesta.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on edelleen NMR-20 aktiivisuuden informaation suurinopeuksinen keruu liikkeen vaikutusten välttämiseksi.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on edelleen NMR-spektroskooppisen tiedon samanaikainen keruu useista alueella olevista pisteistä.

25 Esillä olevan keksinnön tavoitteena on edelleen vir- taustiedon samanaikainen keruu useista alueella olevista V: pisteistä.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on edelleen aikaansaada NMR-tietoa, joka on suhteellisen immuuni päämag-30 neettikentän epähomogeenisuudelle.

Lyhyesti esitettynä esillä olevan keksinnön mukaisesti käytetään yhtä tai useampaa ajan suhteen muuttuvaa vaih-togradienttikenttää NMR-signaaleja vastaanotettaessa. Nämä vastaanotetut signaalit sekoitetaan tai kerrotaan käyttäen 35 signaalia, joka on moduloitu gradienttisignaalin funktiona.

Vaihtoehtoisesti ekvivalenttisessa toiminnassa signaalispektri 5 88076 konvoloidaan kertovan signaalin spektrillä. Tuloksena oleva integroitu signaali voi esittää minkä tahansa herätetyllä alueella olevan halutun pisteen NMR-aktiviteettiä. Spektrin, tiheyden, relaksaatioajät tai virtauksen sisältävät NMR-5 parametrit voidaan erottaa.

Keksinnön täydellisemmäksi selostamiseksi viitataan seuraavassa sen useiden havainnollisten suoritusmuotojen yksityiskohtaiseen selostukseen ja mukana seuraaviin piirustuksiin, joissa: 10 Kuvio 1 esittää keksinnön suoritusmuodon kaaviomaista esitystä;

Kuvio 2 esittää keksinnön suoritusmuodon vastaavien aaltomuotojen sarjaa;

Kuvio 3 esittää keksinnön suoritusmuodon lohkokaavio- 15 ta;

Kuvio 4 esittää digitaalisen suoritusmuodon lohkokaaviota, joka suorittaa käsittelyn kahdessa ulottuvuudessa;

Kuvio 5 esittää digitaalisen suoritusmuodon lohkokaaviota, joka suorittaa käsittelyn kahdessa ulottuvuudessa; 20 Kuvio 6 esittää paremman erottelutarkkuuden aikaan saavan suoritusmuodon lohkokaavion;

Kuviot 7 ja 8 esittävät paremman erottelutarkkuuden aikaansaavien suoritusmuotojen lohkokaaviota;

Kuvio 9 esittää suoritusmuodon lohkokaaviota, joka 25 samanaikaisesti aikaansaa spektraalisen tiedon useille pisteille;

Kuvio 10 esittää aaltomuotojen sarjaa, joka havain-nollistaa keksinnön suoritusmuotoa, joka käyttää ei-jaksol-: lista grating-modulaatiota; ja 30 Kuvio 11 esittää ei-jaksollista modulaatiota käyttä vän suoritusmuodon lohkokaaviota.

Keksinnön pääperiaatteet voidaan ymmärtää ehkä parhaiten viittaamalla kuvioon 1, jossa on kuvattu kohteen 10 NMR-parametrit. Yleisesti ottaen pääakselin magneettikenttä ‘ ' 35 tuotetaan käyttäen esimerkiksi napakappaleita 13 ja 14, jot- - ka herätetään keloilla 16 ja 17. .Näitä ohjataan 6 88076 tasavirtalähteellä käämien 16 ja 17 tuottaessa samansuuntaisia kenttiä oleellisesti homogeenisen kentän luomiseksi tilavuuden 10 kiinnostavaan alueeseen. Tämä on selvästi voimakkain järjestelmässä oleva kenttä, jonka voimakkuus on 5 luokkaa yhdestä kymmeneen kilogaussia. Tässä kelassa ja muissa keloissa kirjainparit A-E ovat yksinkertaisesti kätevä tapa osoittaa kytkentöjä.

Tietyt alueet valitaan käyttämällä gradienttikeloja. Kelat 18 ja 19 muodostavat gradienttikentän z-suunnassa läh-10 teen V2 ohjauksessa. Vastaavasti kelat 23 ja 24 ovat kohteen 10 vastakkaisilla puolilla ja muodostavat siten kentän gradienttikentän x-suunnassa lähteen ohjaamana klojen 20 ja 25 muodostaessa y-gradienttikentän lähteen ohjaamana. Päinvastoin kuin kelat 16 ja 17, jotka muodostavat homogee-15 nisen kentän, kompensoivat nämä gradienttikelat toisiaan siten, että ne tuottavat muuttuvan kentän vastaavissa suunnissa .

Kelat 21 ja 22 ovat radiotaajuisia keloja, jotka toimivat sekä lähetin- että vastaanotintehtävissä. Ne tuot-20 tavat kenttiä samassa suunnassa oleellisesti homogeenisen kentän luomiseksi tilavuuteen 10. Kun kytkin 27 on lähetys-asennossa 26 käytetään generaattoria herättämään magneet-.. . tiset spinit tilavuudessa 10. Kun kytkin 27 on kytketty vastaanottoasentoon, vastaanotetaan magneettisen spinin sig-25 naaleja tilavuudessa 10. Nämä käsitellään käsittelijässä 29 useiden NMR-parametrien kuvien aikaansaamiseksi, jotka näytetään näytössä 30.

Vaikka yksi ainoa radiotaajuinen kelajärjestelmä 22 ja 22 on esitetty sekä lähetystä että vastaanottoa varten, 30 käyttävät monet instrumentit käytännöllisistä syistä erillisiä lähetys- ja vastaanottokeloja lähettimen pursketta seuraavan kytkennän minimoimiseksi. Näissä tapauksissa voidaan lähetyskelat selvästikin kytkeä pysyvästi liitäntäna-paan 26 ja V^:n ohjaukseen ja vastaanottokelat voidaan kyt-’ 35 keä pysyvästi 31:een, jota syöttää signaalinkäsittelijä 29.

7 88076 Järjestelmissä, jotka käyttävät erillisiä kelasarjoja on usein hyödyllistä, että niiden vastaavat akselit ovat kvad-ratuurisessa suhteessa kytkennän minimoimiseksi, molempien akselien ollessa kohtisuoria z-akseliin nähden. Jos siten 5 lisätään erillinen vastaanottokelojen sarja, tulee niiden olla rinnan gradienttikelojen 23 ja 24 kanssa.

Lukuisia herätesignaalien , gradienttisignaalien V2, V3 ja V,. ja käsittelyjärjestelmän 29 yhdistelmiä voidaan käyttää tilavuuden 10 alueiden tiettyjen parametrien tutki-10 miseksi.

Kuten aikaisemmin on osoitettu käsittävät herkkyys-piste-, viiva- ja tasomenetelmä yhden tai useamman vaihto-gradientin käytön. Tuloksena oleva demoduloitu signaali integroidaan vaihtokenttien nolla-alueen edustamiseksi. Yk-15 sinkertaisuuden vuoksi esitetään yksi gradienttikenttä.

dm/dt — -m{»u/0 + i^Gy cos umt - t/T2) missä m on magneettinen momentti, Y on magnetogyrinen vakio, 20 G on gradientin amplitudi y-suunnassa, o) on vaihtokentän taajuus ja on spin-spin-relaksaatioaika. Ratkaistaan differentiaaliyhtälö * *

1,-M

25 m = m0exp -iu0t - i^Gy / cos umtdl-t/T2 . .

30 = m0exp -t/T2) \ l 00 Käyttäen identiteettiä exp(iAsinB) = Σ Jk(A)exp{ikB)

kmm-0O

missä Jj^(A) on ensimmäisen lajin asetettava k oleva Besselin ‘ ; 35 funtio, 5 s 88076 m(() = -η0(Γ)<"·“»ν/7νΒ g Λ(ΐΟϊ/ω„)ίΙρ[-,·*ω„(ί,+ Ι)] έ·-οο missä Β = ~^2L SiD Umtl um Tämä signaali ilmaistaan tahdistetusti taajuudella cj ja in-10 tegroidaan ajan T suhteen

, T

e(r) = f m(t)dt 1 o 15 \ τ '

l-exp -—-ikwmT

= ^ .· Σ --1 00 + iumk 1 2 20 Jos T >> T2 ja jätetään kiinteät vaihetekijät huomiotta, tulee s(r):n reaaliosaksi .. . A/0(r) OO Γ, *R{r) - τ~~ Σ JkhGy/Um) ... * i k— OO 1+ (*wm ΙίΓ 25

Jos|^T2 >> 1 voidaan tämä approksimoida

T

*R{r) = ™o{r)-γ JohGy/um) 30 : Tässä nähdään vasteen paikannus y = 0 läheisyydessä, missä vasteen määrää J^-funktio. Tämä aiheuttaa kaksi ongelmaa, ensimmäiseksi tietoa kerätään vain yksinomaan nolla-alueelta, toiseksi vaste nolla-alueella on hyvin huono, joka ': · 35 saadaan JQ-funktion oskilloivasta käyttäytymisestä, Kuten ; .·. aikaisemmin viitatuissa artikkeleissa on osoitettu, jos I i 4 s ,«8076 sarja herätyksiä, jotka ovat tahdistamattomia ja joilla on

siten satunnaiset t1-aloitusajät, keskiarvotetaan yhdessä iB

termin e kanssan sen sijaan, että käytettäisiin kiinteää vaihetekijää, saadaan myös Bessel-funktio. Tämä aikaansaa 5 avaruudellisen vasteen •*(0 — mo(r) -γ J$(lGy/um) 2 2 10 joka aikaansaa paremman J^-vasteen. Kuitenkin myös Jq jättää paljon toivomisen varaa ideaaliseen paikantamisfunktioon nähden .

Käytettäessä kahta oskilloivaa gradienttia x- ja y-ak- seleilla paikannutaan viivalle, jonka vaste on muotoa 2 2 15 Jn (-YGx/ω )Jn(vGy/u)K), missä 6) ja 4), ovat vastaavat gradien-

U cl U D 3D

tin modulaatiotaajuudet. Nämä taajuudet voivat olla samoja käytettäessä kvadratuurista modulaatiota yhden gradientti- signaalin ollessa muotoa dos£> t ja toisen sin<J t. Pisteeseen m m pa LkunLanii :;t u varten voidaan käyttää kolinalla taajuutta mo-20 duloimaan kolmatta gradienttiakselia. Vaihtoehtoisesti kolmas gradientti voi olla staattinen muodostaen herkkyysvii- vamenetelmän, jossa jokainen piste viivalla vastaa eri taa-2 juutta. JQ-avaruusvaste kutakin akselia pitkin voidaan mo-. .· difioida käyttämällä ei-sinimuotoisia gradienttisignaaleja, 25 kuten on selostettu edellä viitatussa artikkelissa P.

o° I g® x 1

: Mansfield ja P.G. Morris, aikaansaaden muotoa Π Ja 1'- I

,-1 ( num J

olevan vastefunktion kussakin ulottuvuudessa, missä π osoit- 30 taa tuloa ja g on gradienttisignaalin n:nnäs harmoninen.

n 2 - · Luonnollisesti osoittaa, että tämä edustaa herätysten sarjaa, jolla on satunnainen vaihe gradienttimoduloinnin suhteen, kuten edellä on selostettu. Tällä vasteen terävöit-: tämisen menetelmällä on merkittäviä rajoituksia. Ensimmäisek- 35 si se ei ole kovin mukautuvainen menetelmä vasteparametrien : muuttamiselle. Toiseksi ei-sinimuotoiset gradienttisignaalit 10 83076 ovat vaikeampi kehittää ja ne estävät paremman hyötysuhteen omaavien resonanssimenetelmien käytön.

Kuviot 2 ja 3 esittävät perusjärjestelmää, joka ratkaisee minkä tahansa halutun alueen valitsemisen perusongel-5 man. Yksinkertaisuuden vuoksi aloitetaan paikantamisen tarkastelu yhdessä ulottuvuudessa, jossa taso valitaan koko tilavuudesta. Tämän tekemiseksi jätetään gradienttisignaalit V2 3a V5 huomiotta. Oletetaan, että radiotaajuinen herätys-signaali V4, jakso 40, on laajakaistainen signaali, joka 10 herättää koko tilavuuden 10 ja tuottaa FID-signaalijakson 41 (vapaa induktion vaimeneminen, "free induction decay") antosignaaliksi 31 kun kytkin 27 siirretään lähetysasemasta vastaanottoasemaan. Paikannuksen aikaansaamiseksi x-dimen-siossa käytetään vaihtogradienttikenttää Virile, G^tlle, 15 joka on esitetty signaalijaksona 42. Jos käsittely suoritetaan kuten edellisessä analyysissä, johon edellä viitatuissa artikkeleissa on viitattu ja tuloksena saatava signaali integroidaan, valitaan taso-osa, joka vastaa vaihtokentän nolla-aluetta. Jos halutaan signaaleja muista taso-osista 20 muutetaan gradienttikelojen suhteellisia amplitudeja niin, että nolla-alue siirtyy eri tasolle. Kuten on aikaisemmin selostettu, tämä on peräkkäinen ja hyvin aikaa vievä toiminto, joka tekee järjestelmästä epäkäytännöllisen kliiniseen kuvaukseen.

25 Viitaten kuvioon 3, sen sijaan, että suoraan integroi daan signaali, syötetään se sen sijaan ensiksi sekoittajaan tai sekoituskertojaan 50. Tämä kertoja kertoo tulevan signaalin sekoitussignaalilla 55, joka on muotoa 30 v = exp{iu/if + ik sin wm(<j + <)} käytettäessä analyyttistä signaalin muotoa, mikä on tavallista sähkötekniikassa. Fyysinen signaali on tämän signaalin 35 reaaliosa. On huomattava, että tällä signaalilla on eri kan-• - toaaltotaajuus , mutta että sen vaihe- tai taajuusmodulaatio I | 11 8 3 076 on saman muotoinen, kuten on aikaisemmin analysoitu moduloidulle gradienttisignaalille. Kun nämä sinimuotoiset signaalit sekoitetaan ja kerrotaan, aikaansaadaan summa- ja erotussignaaleja klassisten trigonometristen suhteiden avul-5 la. Voidaan käyttää suodattimia, kuten klassisesti on väli-taajuusvastaanottimessa tehty summa- tai erotuskomponent-tien valitsemiseksi. Tässä esimerkissä käytetään kaistanpääs-tösuodatinta 52, jonka keskitaajuus on noin iOQ-iJj erotaa-juuskomponenttien valitsemiseksi. Valitaanco^ siten, että 10 summa- ja erospektri ovat selvästi erillään, mikä yksinkertaistaa suodatustehtävää. Suodatettu antosignaali 56 saadaan siten 15 V ~ moCTp|-»farwi)i + »|k - Jsin{o7m(f /)] + iB - ί/Γ2| Tämä on identtinen edellisen ilmaisun kanssa signaalille m(t) kahta poikkeuta lukuun ottamatta. Ensimmäiseksi, kantoaaltotaajuus on iOg-iOj. Toiseksi ja paljon merkittäväm-20 pänä erona, sinimuotoisen vaihemodulaatiokomponentin amplitudi on nyt I K - I. Tämä signaali voidaan jälleen käsi- l Um ) ·* teliä, kuten edellä on selostettu. Ensiksi se ilmaistaan tah- 25 distetusti käyttäen demodulaattoria 53 kompleksisen kanta-taajuussignaalin aikaansaamiseksi. Demodulaattori 53 voi sisältää sini- ja kosinikertoimia taajuudella Näitä " kvadratuurisia demodulaattoreita käytetään normaalisti NMR- signaaleja käsiteltäessä. Kuten aikaisemmin on selostettu, 30 tätä seuraa integraattori 54, joka integroi aikajakson T yli. Tuloksena saatava vaste, jälleen reaaliosana, kuten aikaisemminkin, saadaan

35 ^(r) S m0(r) *y J0 J

12 88076

Voidaan huomata, että Besselin funktion nolla-alue esiintyy kohdassa

“mK

5 X ~ Ί G

pikemminkin kuin kohdassa x = 0, nollatasossa. Tässä järjestelmässä on siten mahdollista valita mikä tahansa paikannuksen alue samalla vaihtogradienttisignaalilla. Huomataan, 10 että sekoitus- tai kertojasignaalin vaihemodulaatioamplitudi K on täysin hallittavissa. Eräs tapa tämän järjestelmän täydellisemmäksi hyödyntämiseksi on tallettaa signaali 31. Siten käyttäen sekoitussignaaleja vaihemodulaation K eri arvojen kanssa voidaan mikä tahansa alue valita samalla herätyk-15 sellä.

Kuvion 2 jakso voidaan toistaa käyttäen mielivaltaista vaihetta FID:n herätyksen ja gradienttimodulaatiosignaa-

lin välillä. Kuten aikaisemmin on määritelty, aiheuttaa tä-iB

mä termin e muuttumisen satunnaisesti kullakin herätyksel-20 lä ja siten aikaansaa keskimääräisen Bessel-funktion. Moni-kertaisen herätysjakson tuloksena saadaan siten

*ä(»*) = "i0(r) Jq f# - I

25 " 2 mikä aikaansaa edelleen paremman J^-vasteen valittavalla paikannuksella.

Tähän saakka perusjärjestelmää on selostettu yhdessä 30 ulottuvuudessa. Kuviossa 2 esitetty menetelmä voi kuitenkin aikaansaada kolmiulotteisen kuvauksen, jossa mikä tahansa piste tilavuudessa 10 voidaan valita. Ensiksi, eräässä keksinnön suoritusmuodossa valitaan tasoalue standardilla tavalla. Käyttäen z-gradienttisignaalia, jakso 43, herättää 35 tietyn taajuinen herätys 40 tietyn arvon z omaavan tason, joka on esitetty tasona 28 kuviossa 1. Tuloksena saatavan 13 8 8 076 FID:in 41 aikana syötetään eri- ja toisiinsa liittymättömät taajuudet ja omaavat vaihtogradientit gradienttisig-naalien V3 ja signaalijaksoina 42 ja 44.

Tuloksena saatava signaali 31 tai sen talletettu ver-5 sio syötetään jälleen sekoituskertojaan tai sekoittajaan 50. Sekoitussignaali luodaan signaaligeneraattorissa 51 käyttäen kahta gradienttimodulaatiosignaalia ja kantoaallon cosi^t vaihemoduloimiseksi ja signaalin aikaansaamiseksi 10 v = exp{ tu/jf + iK sin ω,(/ι+ f) + iL sin 0 }

Jos jälleen integroidaan toistuvia herätyksiä käyttäen tahdistamatonta suhdetta gradienttisignaalien ja FID-herätyksen välillä, saadaan vastefunktio 15 = ”»o(*.y) γ* j Jj |l - j missä x,y-paikantamispisteet valitulla z-tasolla ovat 20

(rfaK hl.L

*-!g ja · " ^ jotka ovat täysin hallittavissa. Käytännöllisistä syistä 25 gradienttiamplitudien on oletettu olevan yhtä suuria arvol-’ la G. Nämä voivat selvästikin olla erilaisia paikantamisalueen *- '· muuttuessa vastaavasti.

---· Siten kuvioiden 2 ja 3 täydellisen järjestelmän avul- la käyttäen yhtä talletetun tiedon sarjaa voidaan mitä ta-30 hansa pistettä valitulla tasolla tutkia. Tämä edustaa mer-: kittävää muutosta herkkyyspiste- tai -viivajärjestelmiin nähden, joissa alueet vaadittiin kerättäväksi järjestyksessä.

Kuvioiden 2 ja 3 järjestelmä kerää tietoa kaikista pisteistä valitussa tasossa. Kuvattaessa koko tilavuus jär-35 jestys toistetaan käyttäen purskeen 40 eri taajuuksia eri : : : tasojen valitsemiseksi. Kuitenkin jatkaen samalla tavalla 14 88076 voidaan kaikki tilavuuden pisteet samanaikaisesti kuvata käyttäen kolmea vaihtokenttää, joiden taajuudet eivät ole toisiinsa suhteessa. Viitaten kuvioon 2 gradienttipulssi 43 poistetaan ja kolmatta taajuutta <uz oleva vaihtogradientti-5 signaali korvataan, jälleen FIDrin 41 aikana. Myös gradient-tisignaali V2 lisätään sekoitussignaaligeneraattoriin 51 signaalin 55 muodostamiseksi v — exp{ icjji + ΐK sin + iL sin + iP sin uxt } 10

Tuloksena saatava vaste on siten *R{*,y,z) = m0{xfy,z) -y- J02|/C - j jAl - 3&L | jAp- j missä K, L ja P valitaan minkä tahansa tilavuudessa olevan pisteen tutkimiseksi käyttäen samaa talletettua keruutietoa. Kuvion 3 demodulaatiojärjestelmä voi olla jossain 20 määrin aikaavievä siinä suhteessa, että vain yksi piste kerrallaan kehitetään, kuten on esitetty. Tulee kuitenkin korostaa, että kukin näistä pisteistä johdetaan samasta vas-.. . taanotetusta tiedosta. Siten potilas on käsittelyssä mukana vain hyvin lyhyen aikajakson, muu käsittely voidaan kaikki 25 tehdä potilaan poistuttua. Useita asioita voidaan kuitenkin tehdä käsittelyäjän ja -hankaluuden pienentämiseksi. Yksinkertaisena esimerkkinä voidaan käyttää useita ryhmässä olevia käsittelijöitä, joista kukin on identtinen kuvion 3 kanssa ja joista jokainen samanaikaisesti demoduloi talle-30 tettua signaalia 31. Luonnollisesti kullakin sekoitussignaa-lilla 55 on eri vaihemodulaation K, L ja P asteet ja siten samanaikaisuus edustaa eri pisteitä.

Joustavampi ja laskennallisesti tehokkaampi menetel-..." mä, joka kuvaa useita pisteitä, käyttää hyväksi kuvion 3 35 taajuusalue-esitystä. Siten signaalien kertominen aika-

I I

is 88076 alueessa on. ekvivalenttinen taajuusalueessa konvoluution kanssa. Jälleen yksinkertaisuuden vuoksi aloitetaan tarkas-telemällä yhtä akselia jättäen kuvion 2 3a huomiotta.

Jos tarkastellaan vastaanotetun signaalin 31 spektriä 5 vaihtogradientin läsnä ollessa ja jätämme huomiotta T2~vai-mentumisesta johtuvan hienoisen viivan leviämisen, saadaan spektri

W) = Σ ·».«(/-/.-»/J

10 «M-oo Käytännöllisyyden vuoksi käytetään yksipuolista spektriä, joka vastaa analyyttistä signaalia. Edellä olevalla approksimaatiolla spektri lähestyy sarjaa teräviä viivoja tai 15 deltafunktioita, joita erottaa gradienttitaajuus fm· Kunkin viivan amplitudi mn on tiheyden jakautuman funktio x-suun-nassa, m^(x).

Sekoitussignaalin spektri saadaan siten 20 oo m) = ς w + λ-vj /*-00 ·' . joka on jälleen ryhmä viivaspektrejä, joita erottaa vaihe- modulaatiotaajuus fm ja jossa kunkin sivukaistan k^ amplitu-din määrää vaihemodulaatiokerroin K. Vastaanotetun signaa-. . Iin 31 ja sekoitussignaalin 55 kertominen on spektrin konvo- 'luutiolle ekvivalenttinen toimenpide, jolloin aikaansaadaan V(/) = Σ Σ /,-n/„-V„) 30 /*~oo »-»-oo Tämä edustaa jälleen uutta kantoaaltotaajuutta koh- dassa sivukaistojen ryhmät erottaessa toisistaan

jälleen f :n monikerrat. Sarja voidaan kirjoittaa uudelleen •..' m J

16 88076 v(/) = Σ *,«(/- /o + /ι-ρΛ.) p—00 5 00 missä Cp = ]£] m»^p-n· • -•-00

Olennaisesti kukin sivukaista kohdassa pf koostuu kaikista mahdollisista taajuuksien nf + lfm yhdistelmistä, 10 jotka lisätään kuhunkin pf^tään. Tulee huomata, että äärettömät summaukset on esitetty matemaattisessa käsittelyssä. Käytännössä on kuitenkin luonnollisesti vain äärellinen määrä sivukaistoja, joilla on merkittävä amplitudi. Karkeana nyrkkisääntönä voidaan esittää, että merkittävien sivukais-15 tojen lukumäärä on yhtä suuri kuin vaihemodulaation radiaanien lukumäärä.

Tahdistetun ilmaisun ja integroinnin jälkeen, kuten kuviossa 3 on esitetty, kantoaallon komponentit jäävät jäljelle. Siten haluttu anto, joka edustaa tiheyttä K:n määrää-20 mällä arvolla x, on yksinkertaisesti Cq c0 ~ Σ m»^-· 25 Tulee huomata, että mn edustaa vastaanotetun signaa- - Iin 31 spektriä ja kn edustaa sekoitussignaalin spektriä, ' k :llä ollessa eri kiinteät arvot kullakin x-arvolla. Siten . . n signaali voidaan käsitellä, kuten kuviossa 4 on esitetty. Ensimmäiseksi, Fourier-muunnos suoritetaan DFT:ssä 60, di-: 30 gitaalisessa Fourier-muunnosrakenteessa, viivaspektrin mn määräämiseksi. Tämä voi käsittää suoran signaalin 31 Fourier-muunnoksen ottamisen, kuten on esitetty, vaikkakin tämä on suhteellisen korkeataajuinen signaali ja vaatii siten suhteellisen kalliin AD-muuntimen. Vaihtoehtoisesti voi-35 daan käyttää yksinkertaista sekoittajaa keskitaajuuden pienentämiseksi siten, että sama spektri esiintyy alemmalla

I I

17 88076 taajuudella. Myös, kuten usein tehdään NMR-vastaanottimissa, voidaan käyttää tahdistettua sini- ja kosinitulodemodulaat-toriparia reaali- ja imaginaariosien erilliseksi erottamiseksi. Nämä voidaan erikseen syöttää DFT-järjestelmiin 60.

5 Eräässä näissä esimerkeissä aikaansaadaan viivaspektrin m sarja.

Vakioiden k_n sarja edustaa viivaspektriä, joka vastaa signaalia 55 kuviossa 3 ja joka voidaan laskea ennalta useille vaihemodulaatiotekijoille K, jotka vastaavat eri 10 avaruudellisia alueita. Nämä ennalta lasketut vakiosarjat on esitetty esimerkin vuoksi kuviossa 4 viitteillä an, fc>n ja d . Vasteen laskemiseksi tietyllä alueella kerrotaan m - vakiot ennalta lasketuilla vakioilla k_n, kuten vakioilla

a , b ja d vastaavasti kertojissa 61, 65 ja 63. Tuloksena n n n J J

15 saatavat tulot, kullekin vakioiden sarjalle, summataan sum-maimessa 62, 66 ja 64 antosignaalien 67, 68 ja 69 tuottamiseksi, jotka edustavat NMR-aktiviteettiä eri alueilla. Nämä yhdessä vastaavien toimintojen kanssa muodostavat antosig-naalin 33.

20 Käyttäen täydellistä ennalta laskettujen painoarvojen sarjaa, voidaan koko toiminta tehdä rinnan. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää yhtä tulo- ja summarakennetta painoarvoilla k_n niitä jaksoittaisesti vaihtaen eri alueita edustaviksi. Myös rinnakkaisen ja peräkkäisen käsittelyn yhdistelmiä : 25 voidaan käyttää kompromissina laitteiston monimutkaisuuden ja käsittelyajan välillä.

Tämä analyysi on esittänyt paikantamisen yhdessä : ulottuvuudessa, kuten tasossa. Käytettäessä sitä kuvion 2 ·:· tason herätysjärjestelmässä aikaansaa se viivan eristyksen.

; 30 Pisteen eristämiseksi, kuten aikaisemmin on osoitettu, tar vitaan ylimääräinen vaihtogradientti. Kuten aikaisemmin on ; selostettu, käytetään vaihtokenttiä kulmataajuuksilla ω ja signaalin 31 yksipuolisen spektrin muodostamiseksi.

35 m) = Σ Σ - /o - n/. - »/,) ιη·-οο *··-οο ie 88076

Kuten aikaisemmin toteutetaan demodulaatio sekoituksen taajuusalue-ekvivalentilla käyttäen vaihemodulaatiotekijöitä K ja L ja integroimalla tuloksena olevan demoduloidun signaalin. Sekoitussignaalilla on muoto 5 nn = ς σ M/ + /i-v.-?/,) /—-00 f—-00 ja lopputuloksena saatavalla signaalilla on muoto 10 vif) = Σ Σ cpr&(f-fo + fi~pfg-rf9) p—-oo r —-co missä 15

Cpr = ΣΣ m

Tietylle k^:lle, joka edustaa tiettyä pistettä ava-20 ruudessa, saadaan c00 Σ Σ * m 25 joka aikaansaa halutun paikannuksen. Jälleen k_n voidaan tallettaa kaikille neljälle pisteelle tilavuudessa niin haluttaessa. Siten kaksiulottuvuuksinen paikannus voidaan '·· toteuttaa samalla tavalla kuin yksiulotteinen, käyttäen ku vion 4 järjestelmää. Tässä DFT:n 60 anto on laajempi viiva- 30 spektri m , mikä vaatii enemmän antoja. Myös kaikkien tal-nm letetut painoarvot, kuten 61, 63 ja 65 kertovien sarjojen tu-. : lisi nyt olla laajempia. Molemmissa tapauksissa yksi- ja ·-- kaksiulotteisen paikannuksen käsittävä perustoiminto on sa- rakevektorispektrin m kertominen talletetulla matriisilla k, 35 missä kukin k:n rivi edustaa painotettuja arvoja eri pisteille avaruudessa, jolloin saadaan 19 3 8076 p = km missä p on vektori, joka edustaa tiheyttä tai vastaavaa kuvausta.

5 Laskennallisesti tehokkaampi käsittelyjärjestelmä kä sittää kummankin kahden ulottuvuuden erillisen käsittelyn. Esimerkiksi muuntamalla kuvion 3 järjestelmää voidaan käyttää kahta kaskadiin asetettua kertojaa tai sekoittajaa, joita kutakin seuraa suodattimet, jotka on viritetty eri taajuudol-10 le. Ensimmäisessä sekoittajassa, kuten sekoittajassa 50, on sekoitussignaali 55 vaihemoduloitu Ksimoxt:llä kun taas toisessa sekoittajassa on vaihemoduloitu Lsine^T:llä, pikemminkin kuin molemmat yhdessä sekoittajassa. Tällä tavalla voidaan vaihemodulaatiotekijä K asettaa halutulle x-paikannuk-15 sei le. Tekijää L muuttamalla voidaan kattaa kaikki y-arvot pitkin valittua x-viivaa. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää rinnakkaista toisten sekoittajien ryhmää, joilla kullakin on eri L-arvo, ensimmäisen sekoittajan jälkeen. Tällä tavalla, kun x-arvo on valittu K:n avulla, voidaan kaikki vas-20 taavat y-arvot lukea samanaikaisesti. Siten ensimmäinen sekoittaja käy peräkkäin läpi x-arvot, toisten sekoittajien ryhmän syöttäessä y-arvot.

... Tämä yleinen järjestelmä x- ja y-koordinaattien eril liseksi käsittelemiseksi laskennallisen tehokkuuden takia 25 voidaan kokonaan tai osittain suorittaa käyttäen digitaa-: lista Fourier-muunnosta. Esimerkiksi viitaten kuvioon 3 •\ oletetaan jälleen, että sekoittajaa 50 käytetään valitse- maan yksi ulottuvuus, x tai y, syöttämällä joko tai signaaligeneraattoriin 51. Jälleen vaihemodulaatio määrää 30 tietyn viivan, joka on valittu kyseisessä koordinaatissa.

: Toinen ulottuvuus voidaan sen jälkeen valita, kuten on esi- tetty kuviossa 4. Demodulaattorin 53 annon 57 keskitaajuu-den tai JQ-komponentin määrää valittu koordinaatti, jonka voi määrätä tekijä L, jos V,. on yksinään kytketty generaat-35 toriin 51. Tätä J^-komponenttia ympäröivät sivukaistat edus-: .·. tavat kyseisiä useita x-arvoja.

2o 88076

Signaali 57 syötetään sen jälkeen DFTshen 60 kuviossa 4. Tämä DFT erottaa ω^-sivukaistan amplitudit m^ ja käyttää niitä kiinteissä kertoja- ja summarakenteissa, kuten edellä on selostettu, x-arvojen ryhmän erottamiseksi, jotka 5 vastaavat generaattorissa 51 valittua y-arvoa. Edelleen, käymällä peräkkäin läpi y-arvot ja aikaansaamalla x-antojen ryhmän kullekin y-arvolle, saadaan kuva muodostettua.

Kaksiulotteiset käsittelytoiminnot yksinkertaistuvat, jos gradienttimodulaatiosignaaleilla on sama taajuus, mutta 10 ovat vaiheen suhteen ortogonaalisia, niin että x-gradientti-signaali , jakso 42, on muotoa sintit ja y-gradienttisig-naali , jakso 44, on muotoa erosit. Tässä tapauksessa saadaan kuvion 3 sekoittajan kertojasignaaliksi 55

15 v = exp{»u>j/ + iK sin u>mt + »X coswmO

Tämä voidaan jälleen toteuttaa kahtenaperäkkäisenä sekoitus-toimintona valitsemalla x-viiva ensin K:n arvoon perustuen ja sen jälkeen y-viiva, joka myös valitaan peräkkäin tai 20 kiinteän sarjan rinnakkaisia sekoittajia avulla, jotka edustavat tekijän L eri arvojay-paikoille. Tämä jälkimmäinen menetelmä muodostaa kuviossa 5 esitetyn yksinkertaistetun digitaalisen toteutuksen perustan.

; Fourier-muunnos suoritetaan jälleen käyttäen mitä ta- 25 hansa edellä selostettuja vaihtoehtoisia menetelmiä viiva- spektrin kertoimien m aikaansaamiseksi. Tämä spektri muo-. . nm c ‘dostuu jälleen viivoista, joita erottavat vain taajuudet : fm, koska tämä on ainoa käytetty vaihemodulaatiotaajuus. Tu- loksena oleva viivaspektri kerrotaan kertojalla 70, joka 30 sisältää ohjattujen painoarvojen k_n ryhmän sarjan. Nämä sovitetaan edustamaan mitä tahansa yksittäistä y-viivaa, joka vastaa eri vaihemodulaatiotekijää L. Arvon y-valintaa seuraa sama rinnakkainen kuvion 4 x-valintajärjestelmä. Kiin-...· teät painoarvot kertojissa 61, 65 ja 63 valitsevat kukin 35 χ-arvon kaksiulotteisen kuvan täydentämiseksi. Jokainen : ·. x-arvo 67, 68 ja 69 vastaa tiettyä y-viivaa, jonka on I i 21 88076 valinnut k -arvojen valittu sarja, viitenumero 70. Eräs -n tapa halutun kaksiulotteisen kuvan luomiseksi on tallettaa annot 67-69 muistirakenteisiin 71-73 kullekin y-arvolle tai k_n~arvolle. Siten kun piiri 70 on käynyt läpi peräkkäin m 5 y-arvoa, aikaansaa kukin n:stä kiinteästä kertojasta talletetun annon. Tuloksena oleva numeroiden 33 ryhmä n x m edustaa kaksiulotteista kuvaa.

Tämän periaatteen monia muunnoksia voidaan käyttää mukaan lukien monet sekoittajien yhdistelmät koordinaatin 10 valintaa varten, joko peräkkäin tai rinnan. Voidaan aikaansaada täydellinen rinnakkainen järjestelmä, jossa kutakin y-valintaa kussakin y-paikassa seuraa x-valintojen ryhmä, molemmat käyttäen joko sekoittajia tai kuvion 4 digitaalista toteutusta. Vaihtoehtoisesti joko koko järjestelmä tai sen 15 osa voidaan suorittaa peräkkäin koordinaattien kautta käyttäen talletettua signaalia 31.

Selostettu järjestelmä sai aikaan tilavuuden 10 taso-alueen 28 kuvauksen. Koko tilavuuden kuvaamiseksi, viitaten kuvioon 2, toiminta toistetaan purskeen 40 eri taajuudella. 20 Vaihtoehtoisesti, kuten edellä on selostettu, pursketta 40 voidaan käyttää herättämään koko tilavuus 10 käyttämällä vaihtokenttiä kaikilla kolmella akselilla VV^ ja V^ sig-naalin 31 ollessa talletettuna. Tällä tavalla mitä tahansa pistettä tilavuudessa voidaan tutkia tai kuvata käyttäen 25 yhtä talletettua signaalia 31. Kuvioissa 3, 4 ja 5 esitettyjen käsittelyjärjestelmien yhdistelmiä voidaan käyttää kuvaamaan koko tilavuus. Esimerkiksi käyttämällä kuviota 3, voidaan valita kolmesta koordinaattiakselista kaksi, jotka edustavat viivaa tilavuudessa 10. Signaali 57 voidaan sen 30 jälkeen syöttää DFTshen 60 kuviossa 4 kunkin pisteen kuvaa-miseksi tälle viivalle. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää järjestelmää, jossa kahdella sen akseleista, esimerkiksi x-ja y-akseleilla, on jälleen gradientit moduloitu saman taa-’*·’ juuden sini- ja kosiniversioilla. Kolmas akseli, z-akseli, 35 vaatii eri taajuuden. Ensiksi, kuvion 3 järjestelmää voidaan : käyttää käyttäen vain V2:ta, vaihtogradienttisignaalia 22 88076 z-akselilla, jota ohjaa signaaligeneraattori 51. Jälleen vaihemodulaation määrä signaalissa 55 määrää z-tason valinnan. Signaali 57 syötetään sen jälkeen DFT:hen kuviossa 5 x- ja y-arvojen erottamiseksi, kuten edellä on selostettu.

5 Aikaisemmin viitatussa GB-patenttijulkaisussa 1 601 816, Waldo Hinshaw, on selostettu herkkyysviivamene-telmä, jossa käytetään vaihtogradientteja kahdella akselilla viivan paikantamiseksi, taajuuden hajottamisen aikaansaadessa viivalla olevat pisteet. Tätä yleistä lähestymis-10 tapaa voidaan käyttää myös tässä keksinnössä, jossa käyttäen jälleen selostettuja ainutlaatuisia käsittelymenetelmiä voidaan kaikki pisteet kuvata yhdellä tiedon keruulla. Viitaten edelleen kuvioon 2 oletetaan, että pulssitettu gradient-ti 42 poistetaan ja purske 40 virittää koko tilavuuden 10.

15 Pulssia käytetään z-gradienttina, V2, joka on ajan suhteen samanaikainen kuin FID-signaali 41. Tämä välttämättä merkitsee, että kukin z-arvo välttämättä vastaa eri taajuutta. Käsittely voidaan suorittaa, kuten kuviossa 3, jossa K ja L valitsevat x- ja y-arvot valiten siten viivan. Integraatto-20 rista 54 tulee alipäästösuodatin, joka leikkaa pois ωχ ja o»y-sivukaistat, mutta sisältää taajuusvaihtelun pitkin z-ak-selia. Tämä alipäästösuodattimen anto Fourier-muunnetaan z-arvojen ryhmän aikaansaamiseksi valitulle x,y-viivalle. Käymällä jälleen läpi peräkkäin K ja L saadaan tilavuus ku-25 vattua. Samataajuisia kvadratuurisia signaaleja voidaan jäl-leen käyttää Virile ja V^:lle. Useita rinnakkaisuuden asteita voidaan jälleen käyttää hyväksi käyttämällä sekoittajia :* tai edellä selostettua digitaalista toteutusta.

Tässä menetelmän toteutuksessa staattisen z-gradient- 30 tisignaalin aiheuttaman taajuusalueen tulee olla pienemmän kuin u> :n ja (J :n, koska ne erotetaan suodattamalla. Tämä ei x y kuitenkaan ole perusvaatimus. Esimerkiksi viitaten kuvioon 3 voi sekoittajan tai kertojan signaali 55 olla muotoa 35 v = c.\p{iu>,< + \K sinä»,/ + iL sin uyt -I- i7?<} 23 8 8 076 vastaten gradienttimodulaatiota, jossa x- ja y-akselit vastaanottavat sinimuotoista gradienttimodulaatiota ja z-akse-li vastaanottaa staattisen gradientin. Valitsemalla K, L ja R signaaligeneraattorissa 51 voidaan mikä tahansa piste 5 avaruudessa kuvata. Tämä käsittelymenetelmä tai sille analogiset menetelmät, eivät ole alttiita sille rajoitukselle, että z-gradientin aiheuttaman taajuusalueen tulee olla pienempi kuin vaihtogradienttisignaalien taajuus.

Useat sekoittajat on käytännöllisyyden vuoksi esitet-10 ty taajuudella . Kuitenkin, kuten edellä on osoitettu, sini- ja kosinidemodulaattoreita käytetään erottamaan signaalin reaali- ja imaginaariosat. Toinen ekvivalenttinen lähestymistapa on käyttää vaihemoduloitua signaalia sini- ja kosinidemodulaattoreina ylimääräisen sekoittajatoiminnan 15 välttämiseksi. Tämä ekvivalenttisesti saattaa :n yhtä suureksi kuin kantoaaltotaajuus , niin että annosta saadaan kantotaajuinen signaali.

Sekoitustoiminta on esitetty yksinkertaisyyden vuoksi analogisena kertomisena. Tämä voidaan toteuttaa näytteen-20 ottotoimintona, joka on ekvivalenttinen sekoituskertomisel-le. Siten vastaanotetulle signaalille suoritetaan näytteenotto vaihemoduloidulla näytteenottosignaalilla. Tällä tavoin sekoitustoiminta voidaan toteuttaa käyttäen myös digitaa-: lista tekniikkaa.

25 Esimerkkinä esitetään, että sekoitussignaaligeneraat- toria 51 kuviossa 3 voidaan käyttää suoraan taajuudella g>q -käyttäen signaalia cos^t. Tämä eliminoi demodulaattorin 53 ··* ja aikaansaa suoraan signaalin 59. Myös sekoituskertoja 50 r ; - voi olla pulssitettu näytteenottaja signaaligeneraattorin 51 30 syöttäessä vaihemoduloituja pulsseja 55.

Kuviossa 2 esitetty järjestelmä, kuten tähän saakka on selostettu, aikaansaa ensisijaisesti spin-tiheyden kuvauksia, koska signaalin 41 FID-amplitudi m^ on verrannollinen spin-tiheyteen, ja käsittely aikaansaa verrannollisuu-35 den T2teen. Kuitenkin kaikkia haluttuja NMR-parametrejä mu-• kaan lukien relaksaatioajät T^ ja T2 voidaan tutkia myös 24 88076 käyttäen samaa yleistä käsittelytekniikkaa, joka sallii koko tilavuuden tutkimisen yhdellä keruulla. Siten signaalin herätyksen ja vastaanoton menetelmä määrää tietyn kuvattavan NMR-parametrin. Jos halutaan herkkyys Teille voi kuvion 2 5 pursketta 40 edeltää 180 :een inversioherätys. mikä aikaansaa muotoa (1-2e olevan verrannollisuuden, jossa X on aikajakso inversioherätyksen ja 90°:een herätyksen välillä, signaalijakso 40. Vastaavasti T2“herkkyys voidaan toteuttaa spin-heijastusherätyksellä, missä 90°:een herätystä seuraa 10 180°:een inversioherätys, jota käytetään aikaansaamaan ver- rannollisuustekijä e Tieto voidaan saada käyttämällä eri herätysjaksoja ja yhdistelemällä ja käsittelemällä niitä spin-tiheyden T1 ja T2 eristämiseksi käyttäen sopivia matemaattisia toimintoja, joita nyt käytetään poikkileikkausku-15 vausjärjestelmissä.

Eräs selostetun käsittelyjärjestelmän eduista esillä olevassa keksinnössä on SNR-suhde (signaalikohinasuhde). Jos kaikki kuvattavan tason tai tilavuuden pisteet kerätään peräkkäin, voidaan vain rajoitettu aikamäärä omistaa kulle-20 kin pisteelle, siten huonontaen SNR:ää rajoitetusta integrointia j as ta johtuen. Käyttämällä kuitenkin esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää käytetään hyväksi tosiasiaa, että kaikki pisteet saadaan antosignaaliin samanaikaisesti. Siten tietty keruuaikajakso vastaa kaikkia tässä tasossa tai 25 tilavuudessa olevia pisteitä, mikä suuresti parantaa SNR:ää.

Nämä pidemmät keruuajat vastaavat jossain muodossa toistettua herätystä. ERäs toistetun herätyksen menetelmä, jota on usein käytetty vaihtokenttiä käyttävän herkkyyspis-tekuvausjärjestelmän yhteydessä, on jatkuvan tilan vapaan 30 prekession herätysjärjestelmä ("Steady-State Free Precession"), jota on selostettu useimmissa edellä viitatuissa viitteissä ja analysoitu yksityiskohtaisesti edellä viitatussa kirjassa P. Mansfield ja P.G. Morris. Tässä herätykset toistuvat aikajaksossa, joka on lyhyempi kuin ja T^. Tuloksena saatava 35 signaali, joka on todellisuudessa periaatteessa FID:in ja spin-hrijastustun yhdistelmä, voidaan aikaansaada siten, 25 88 076 että sillä on suhteellisen suuri, lähes jatkuva amplitudi, mikä on optimaalista SNR-tarkastelua varten. Toinen toistettujen herätysten menetelmä, joka myös välttää :een verrattavien aikojen odotuksen ongelman ja siten merkittä-5 västi pidentää tiedon keruuaikaa, on "Driven Equilibrium" -menetelmä, joka myös on selostettu samassa Mansfieldin ja Morriksen kirjassa. Siinä spin-heijastukset tuotetaan tavallisella 180°:een pulssilla, joka seuraa 90°:een pulssia. Kuitenkin spin-heijastussignaalin huipussa käytetään 90°:een 10 pursketta pyörittämään magneettista momenttia takaisin pitkin z-akselia, niin että uusi herätysenergia voi alkaa välittömästi. Toinen toistettujen herätysten menetelmä, jälleen SNR:n parantamiseksi, aikaansaa sarjan spin-heijastuk-sia, jotka käyttävät 180°:een inversiopurskeiden sarjaa, 15 joka seuraa 90°:een pursketta. Tämä aikaansaa signaaleja, joiden kesto on T2:n eksponentiaali pikemminkin kuin suhteellisen lyhytkestoinen T£:n.

Näiden toistettujen herätysten aikana voidaan vaihto- gradienttikentät rakentaa monella eri tavalla. Kuten aikai- 20 semmin on osoitettu, voivat vaihtogradienttisignaalit olla tahdistettuja tai tahdistamattomia herätysten suhteen, mikä 2 määrää onko vaste muotoa Jg tai Jg. Myös vaihtogradientti voidaan keskeyttää herätyspurskeiden aikana, kuten kuvios-: ' : sa 2 on esitetty tai sen voidaan antaa toimia jatkuvasti.

: 25 Tapauksissa, joissa laajakaistaisia herätyspurskeita käyte- tään valikoimattomasti herättämään koko tilavuus, voidaan .·. : gradientit pitää toiminnassa. Käytettäessä useita valikoivia herätyksiä, voidaan vaihtokentät kuitenkin estää purskeen aikana. Ne voidaan joko yksinkertaisesti kytkeä irti lyhyen 30 herätyksen aikajakson aikana ja sen jälkeen saattaa takaisin päälle tai ne voidaan saattaa pois päältä ja sen jälkeen aloittaa uudestaan samassa vaiheessa kuin ollessaan pois päältä.

Vaikka herätysjärjestelmällä on tietty vaikutus ava- 35 ruudelliseen vasteeseen, kuten on osoitettu edellä mainitus- • sa viitteessä Katherina N. Scott, hallitsevat vastetta 26 3 8 0 7 6 2 ensisijaisesti edellä selostetut Jq- ja J^-funktiot. Joissakin tapauksissa tämä impulssivaste tai paikantamisfunktio voi osoittautua riittämättömäksi. Käyttämällä kuitenkin se-koituskuvausjärjestelmän tai sen digitaalisen ekvivalentin 5 ainutlaatuisia ominaisuuksia voidaan saavuttaa suuri joustavuus vastefunktiossa. Viitaten edellä olevaan analyysiin, edustaa vaihemodulaatiotekijä eiAsin«t Besselin funktioiden summaa muodossa JU[A )e'"wf. Seuraavassa integroinnissa säi- * 10 lyy kuitenkin vain, kuten edellä on selostettu, termi Jq(A), koska se ei ole ajan suhteen muuttuva. Jos kuitenkin ennen integrointia kerrotaan tämä signaali toisella muotoa c olevalla signaalilla ja sen jälkeen integroidaan, ai kaansaadaan muotoa Jk(A) oleva anto. Huomataan, että k voi-15 daan valita minkä tahansa asteen Besselin funktion saavuttamiseksi. Tämä on erityisen arvokasta, koska Besselin funktion yhdistelmät voidaan yhdistää suuren määrän haluttuja vasteita aikaansaamiseksi.

Edustava suoritusmuoto tämän saavuttamiseksi on esi-20 tetty kuviossa 6. Siinä kuvion 3 demoduloitu signaali 57 käsitellään ylimääräisesti ennen integrointia kertomalla se signaalilla 82. Yleisimmässä muodossaan signaali 82 voi olla muotoa fl»cos numt + &„sin numt, jossa <*>m on valittu aikaan-

II

25 saamaan tietty haluttu vaste. Jos esimerkiksi a^ = 1 ja kaikki muut vakiot ovat nollia, pysyy järjestelmä muuttu- 2 mattomana ja oleellisesti säilyttää Jq- tai Jg-vasteominai-suutensa. Käytettäessä muita taajuuksia, joilla on eri pai-notusarvot, yhdistellään korkeamman asteen Besselin funktioi-30 ta suuren määrän vasteita aikaansaamiseksi. Eräs yksinkertainen esimerkki on esitetty Besselin funktion identiteetillä 35 —ii-i — — (J0(i) + ^2(J)i X * 27 8 8 076

On huomattava, että J1(x)/x on klassinen diffraktiorajoitet-tu vaste, jota pidetään hyvänä paikantamisfunktiona, johtuen sen suhteellisen kapeasta keskikeilasta ja suhteellisen pienistä sivukeiloista. Tämä vaste saavutetaan yhdistämällä JQ-5 toiminta ja J2-toiminta. Siten jos signaali 82 on muotoa 1,0 + e^6*111*', on integrointia seuraavana tuloksena saatava paikannus muotoa (x)/s ja se on siten merkittävästi parempi.

Edellä mainittu esimerkki oli tapausta varten, jossa 10 tahdistamatonta keskiarvoistusta ei suoriteta, joten vas- 2 teet ovat muotoa J() pikemmin kuin J (). Jos tahdistamaton keskiarvoistus suoritetaan, sallii vakioiden valinta muotoa Σ «.A2(->c»/“ m ) olevan vasteen kehittämisen, jossa a on » n 15 valittu signaaligeneraattorissa 81. Vasteiden luonne tunne-2 taan "J -synteesinä" ja se on selostettu artikkelissa J.

Ruze, "Circular Aperture Synthesis", IEEE Trans, on Antennas and Propagation, AP-12, 1964, sivut 691-694.

Kuvion 6 toteutus on esitetty yhden gradientin mo- 20 dulaatiolle yhdellä akselilla. Useamman akselin vaihtogra- dienttimodulaatiossa käytetään muotoa c e lMiyt ja d eino*t n m olevien harmonisten taajuuksien sarjaa kullekin akselille. Siten valitsemalla vakiot aikaansaadaan halutut vasteet kul-: V lakin akselilla. Kuvio 6 esittää myös toimintaa, joka suo- :: : 25 ritetaan "kantataajuisella" signaalilla demodulaattorilla 53 -:*·* tapahtuvan demoduloinnin jälkeen. Tämä sama toiminta voidaan muodostaa signaalissa 56 ennen demodulaatiota, siten oleel-lisesti eliminoiden demodulaattorin. Tässä kertova signaali on muotoa Y) f missä o on kantoaallon taajuus 30 * tässä kohdassa. Halutut sivukaistat oikeissa suhteissaan sekoitetaan jälleen nollataajuudelle ja ne ilmestyvät in-tegraattorin 54 antoon.

: Kuvio 6 edustaa järjestelmän aika-alue-toteutusta *:·*: 35 halutun avaruudellisen vasteen valitsemiseksi. Se voidaan toteuttaa myös taajuusalueessa järjestelmällä, joka on 28 8 8 O 7 6 samanlainen kuin kuvion 4 järjestelmä. Toistamalla edellä oleva tulos sekoituksen jälkeen on yksisivuinen viivaspektri muotoa

5 VU) = Σ /o + fi-p/J

P

missä cp = Σ m»V» n 10 missä m on vastaanotetun signaalin 31 viivaspektri ja k on sekoitussignaalin 55 viivaspektri, jota signaalia on käytetty valitsemaan paikallinen asema avaruudessa. Integrointia edustavan J^-vasteen saavuttamiseksi käytetään lause-15 kettä C0 = Σ mnk-n % 20 jj vasteen saavuttamiseksi käytetään yksinkertaisesti cl — Σ mnkl-n Λ ‘25 Tämä on esitetty kuviossa 7. Tässä Fourier-muunnetut 2 annot mn syötetään kertojaan 61, kuten edellä Jq- tai Jq-vasteen aikaansaamiseksi. Lisäksi ne syötetään myös kahdella siirrettyihin samoihin painotusarvoihin kertojassa 85 J9- 2 ^ tai ^-vasteen aikaansaamiseksi. Mikä tahansa näiden kahden 30 sarjan yhdistelmä voidaan lisätä summaimeen 86 halutun annon aikaansaamiseksi, kuten edellä on selostettu. Huomataan, että kuvio 7 esittää pohjimmiltaan yhtä toimintoa, vaikka kaksi kertovien vakioiden sarjaa on esitetty. Se on kunkin painotetun kertojan an ekvivalentti piirissä 61, joka vas- 35 taanottaa kahden oton m ja m^^~ summan. Siten kuvion 4 n n+z perusjärjestelmää voidaan sopivasti muuntaa syöttämällä

I I

29 88 076 lukumäärä mn komponenttia sopivasti painotettuna kuhunkin k_n:ään kussakin kertojarakenteessa 61, 65 ja 63. Tämä on yksinkertaisesti esitetty kuviossa 8, jossa DFT:n annot on ensin yhdistetty käyttäen painoarvoja 87, jotka yksinkertai-5 sesti ottavat kiinteän murto-osan kustakin mn komponentista ja lisäävät sen mn+2 komponenttiin. Nämä painotetaan ja summataan sen jälkeen piireissä 61 ja 62, kuten ennenkin. Tämä toteuttaa kuvion 7 ekvilentin toiminnan.

Näitä ylimääräisiä komponentteja voidaan käyttää, ku-10 ten edellisissä tapauksissa, useissa suoritusmuodoissa, jotka käyttävät kuvioiden 6, 7 ja 8 järjestelmien useita yhdistelmiä useita ulottuvuuksia varten. Käytettäessä esimerkiksi tasojärjestelmää, jossa yksi taso herätetään ja kahta vaih-tokenttää käytetään tämän tason kuvaukseen, voidaan kuvion 6 15 järjestelmää käyttää aikaansaamaan korkeamman asteen termejä x-erottelutarkkuuden parantamiseksi kun taas kuvion 7 ja 8 järjestelmät parantavat y-erottelutarkkuutta. Siten x-ar-vot, vastaten kunkin tason viivaa, osoitetaan peräkkäisessä järjestyksessä, y-arvot tulee taas käsitellä samanaikäises-20 ti, kuten kuviossa 4, jolloin jokaista kuvion 4 lohkoa tulee modifioida siten kuin kuviossa 8 on esitetty.

Kuten aikaisemmin on osoitettu, tätä yleistä sekoitus- tai kertomiskäsittelyjärjestelmää voidaan käyttää samanaikaista keruuta seuraten alueen kaikkien pisteiden NMR-: 25 aktiivisuuden informaation kehittämiseksi. Ennen NMR-ku- vausta on spektroskopia pitkään ollut merkittävimpiä saata-villa olevia modaliteetteja. Biologisissa tarkasteluissa : 31 aineen, kuten P:n, fosforin isotoopin, NMR-spektrillä on ollut syvällinen merkitys tutkittaessa aineenvaihdunnan häi- 30 riöitä ja siihen liittyviä sairauksia. Nämä spektrit ovat . . paljon hienorakenteisempia kuin edellä selostetut, vaatien noin yhden miljoonasosan taajuuserottelukykyä. Kuten on osoi- tettu edellä viitatussa artikkelissa Katherina N. Scott, käytetään vaihtogradientteja käyttävää herkkyyspistemene- 31 35 telmää nykyisin tutkittaessa P:n spektriä ja muita sai-.rauksia määritettäessä käytettäviä aineita. Se on kuitenkin 30 8 8076 äärimmäisen hankala menetelmä, koska tieto kerätään kullekin pisteelle erikseen. On siten työlästä paikantaa kiinnostavat alueet ja potilas joutuu olemaan mukana kuvauksessa hyvin pitkien aikajaksojen ajan. Mikä vielä tärkeämpää, on 5 erittäin epäkäytännöllistä muodostaa kuvia, jotka edustavat näitä tärkeitä spektrejä, olemassa olevaa tekniikkaa käyttäen .

Tähän mennessä selostettua järjestelmää voidaan kuitenkin käyttää aikaansaamaan NMR-spektraalinen informaatio 10 kaikista alueen pisteistä yhtä herätysten sarjaa seuraten, jota muutoin käytettäisiin yhtä pistettä varten herkkyys-pistemenetelmässä. Viitaten jälleen kuvioon 3, käyttäen kiinnostuksen kohteena olevan aineen Larmor-taajuutta vastaavaa taajuutta voidaan Fourier-muunnosjärjestelmä li-15 sätä integraattorin 54 antoon. Integraattorista tulee tosiasiassa alipäästösuodatin, joka poistaa kaiken sivukais-tainformaation gradienttimodulaatiosta ja jättää jäljelle tutkittavan aineen hyvin kapean NMR-spektrin.

Eräs menetelmä keksinnön hyväksi käyttämiseksi 20 spektraalisissa tutkimuksissa on tallentaa antosignaali 31 kolmen sopivasti ortgonaalisen vaihtogradienttisignaalin esiintyessä. Silloin NMR-spektri voidaan aikaansaada mistä tahansa tilavuuden pisteestä syöttämällä ohjatut määrät kaikkia kolmea gradienttisignaalia ja signaali- 25 generaattoriin 51. Kliinikko siten yksinkertaisesti valitsee x,y,z-paikan säätämällä vaihemodulaatioiden K, L ja P määriä, kuten edellä on selostettu ja havainnoi NMR-spektrin piirin 54 annon Fourier-muunnoksesta. Nämä parametrit voidaan järjestää peräkkäin automaattisesti talletettujen 30 spektriarvojen kanssa kuvan luomiseksi, joka edustaa esimerkiksi aineenvaihdunnallista toimintoa. Spektriviivojen tiettyjä ominaisuuksia, kuten niiden suhteellisia amplitudeja, voidaan johtaa ja käyttää aikaansaamaan alueen musta-valko- tai väriesityksiä. Käsittelyn nopeuttamiseksi voidaan 35 käyttää usean asteista rinnakkaisuutta, kuten on esitetty - '. kuviossa 9.

I I

31 88076

Signaalia 31 käsitellään ensin sekoittajalla, kuten edellä on selostettu, tietyn viivan eristämiseksi tilavuudessa. Sopivat määrät vaihemodulaatiota signaaleista ja V3 eristävät tietyt x- ja y-arvot viivan määrittämiseksi.

5 Suodatinta 52 seuraa rinnakkaisten sekoittajien 50 ryhmä, joita käytetään samanaikaisesti aikaansaamaan eristetyn viivan kunkin y-arvon. Näitä sekoittajia ohjataan taas vai- hemoduloiduilla signaaleilla, joilla kullakin on eri määrä vaihemodulaatiota L määrittäen y-koordinaatin. Kunkin anto 10 suodatetaan, demoduloidaan ja integroidaan viitenumeroilla 52, 53 ja 54 merkityillä lohkoilla toimintojen järjestyksen osoittamiseksi. Kunkin eristetyllä viivalla olevan y-arvon NMR-spektrin aikaansaamiseksi käytetään digitaalista Fourier- muunninta 60. Spektrin käsittelijä 88 johtaa relevantin in- 15 formaation yksittäisestä spektristä näytön aikaansaamiseksi si. Esimerkiksi P:n spektrissä ischemian seurauksena putoaa fosforikreatiinin amplitudin huippu kun taas epäorgaanisen fosfaatin ja sokerifosfaatin huiput nousevat. Siten käsittelijä 88 voi erottaa näiden kolmen huipun amplitudin 20 värinäyttöä varten, joka osoittaa paikallisen aineenvaihduntahäiriön. Vaihtoehtoisesti käsittelijä 88 voi laskea fosforikreatiinin huipun suhteen epäorgaanisen fosfaatin ja sokerin fosfaatin huippujen summaan yhden luvun aikaansaa-; miseksi, joka edustaa paikallista fysiologiaa.

- ; · 25 Esimerkiksi tasokuvan luomiseksi voidaan ohjata peräkkäin sen useiden vastaavien x-arvojen kautta tasoa vastaavan kuvan aikaansaamiseksi, joka vastaa V£:n määräämää z-arvoa. Siten voidaan tutkia mikä tahansa taso. Rinnakkainen käsittely voidaan toteuttaa digitaalisesti, kuten 30 kuviossa 4. Fourier-muunnos on kuitenkin monimutkaisempi, koska kullekin spektrin viivalle, joka johtuu gradientti-moduloinnista, on nyt ryhmä läheisesti sijoittuneita NMR-spektriä vastaavia viivoja. Siten, kuten kuviossa 4, jokaisesta mn viivasta tulee viivaspektrien ryhmä, jotka sen jäl-: 35 keen painotetaan seuraavilla kertomis- ja summaustoiminnoil- la. Laskennan helpottamiseksi kuitenkin vain tärkeät ja 31 32 8 8 O 7 6 relevantit spektriviivat tulee säilyttää. Esimerkiksi P:n spektrin kohdalla monissa tutkimuksissa vain 2-4 viiva-amplitudia määrittävät kiinnostuksen kohteena olevan fysiologian. Siten DFT:llä 60 kuviossa 4 olisi esimerkiksi 3 viivaa ku- 5 takin m :ää kohti. Jokainen kolmesta viivasta kerrotaan n samalla k vakiolla seuraavissa rakenteissa 65. 61 ja 63 aikaansaaden kolmen viivan annot 67, 68 ja 69 tai näiden spektriviivojen jonkin ennalta määrätyn toiminnon. NMR-spektrin paremman avaruudellisen paikannuksen aikaansaami-10 seksi voidaan jälleen käyttää kuvioiden 6, 7 ja 8 menetelmiä korkeamman asteen termien eristämiseksi ja niiden käyttämiseksi, kuten on selostettu, erottelutarkkuuden parantamiseksi .

Useiden selostettujen NMR-ominaisuuksien lisäksi 15 edustaa verivirta tärkeää diagnostista parametria, jota NMR:llä voidaan tutkia. Käyttämällä vaihtogradienttimodulaa-tiota, jota seuraa joustava sekoituskäsittely, kuten on esitetty esillä olevassa hakemuksessa, voidaan tutkia kokonaisen alueen verivirtausta. Saman keksijän US-patenttihake-20 muksessa 332 925 on esitetty NMR-projektion periaate suonien kuvaamiseksi, missä muodostetaan liikkuvien aineiden angiografisiä kuvia. Suonien projektiokuvauksen parannettuja versioita on esitetty saman keksijän US-patenttihakemuk-sessa nro 466 969, jossa esitetään menetelmiä projektion ai-25 kaansaamiseksi erityisillä alueilla ja eristetään laskimoja valtimovirtaus. Kolmea US-patenttihakemuksessa nro 332 925 esitettyä verenvirtauksen NMR-kuvauksen perusmenetelmää voidaan käyttää edullisesti hyväksi esillä olevassa . keksinnössä. Nämä käsittävät: temporaalinen vähennys, in- 30 versioherätys ja vierekkäisten alueiden herätys.

Temporaalisessa vähennyksessä käytetään hyväksi sitä tosiasiaa, että NMR-signaalit ovat nopeuden funktioita, koska liikkuva aine vastaanottaa herätyksen eri asteita.

: Siten viitaten kuvioihin 2 ja 3 voidaan kuviot tehdä sydä- :· : 35 men lyöntijakson kahdessa eri osassa, kuten on selostettu .US-patenttihakemuksessa nro 332 925. Siten purske 40 33 8 8 076 voidaan potilaan elektrokardiogrammia käyttäen ajoittaa yhteen systolisen alueen kanssa, jossa veren nopeus on suuri. Kun tämä tieto on kerätty käytetään ylimääräistä tiedon keruu jaksoa purskeen 40 kanssa, joka osuu yhteen aikajakson 5 kanssa, jolloin nopeus on pieni. Näiden käsiteltyjen tietojen kahden sarjan vähennys eristää siten suonissa liikkuvan veren.

Useita käsittelyn lähestymistapoja voidaan käyttää tämän yleisen periaatteen puitteissa, joka perustuu edellä 10 selostettuihin kuvausjärjestelmiin. Esimerkiksi käyttämällä kolmea vaihtogradienttia, jotka kattavat kaikki akselit, missä purske 40 herättää koko tilavuuden, voidaan jokainen tilavuudessa oleva piste rekonstruoida. Vähennystoiminnolla aikaansaadaan silloin veren nopeus kussakin tilavuuden pis-15 teessä verenvirtauksen tutkimista varten. Tilavuuden 10 kaiken kolmiulotteisen virtausinformaation avulla voidaan luoda useita kuvia mukaan lukien projektiokuvat tilavuuden minkä tahansa halutun osan missä tahansa suunnassa verisuonien anatomian näyttämiseksi ja ahtautumien etsimiseksi.

20 Myös poikkileikkauskuvia voidaan näyttää, jotka osoittavat verenvirtauksen kussakin alueen pisteessä.

Vaihtoehtoisesti, kuten US-patenttihakemuksessa nro 332 925, kerätään vain projektioinformaatio prosessin käsit-: telyn yksinkertaistamiseksi. Voidaan käyttää esimerkiksi * : : 25 vain kahta vaihtogradienttia, esimerkiksi x- ja z-ulottu- *·: vuuksissa viivaintegraalin tai projektioinformaation aikaan- saamiseksi y-ulottuvuudessa. Pursketta 40 käytetään jälleen ·]* herättämään koko tilavuus ilman tason valintaa. Käytettäessä . .·. vain kahta vaihtogradienttisignaalia V2 ja V^ edustaa ke- 30 rätty informaatio projektiota y-suunnassa. Käsittelyn jäl-. . keen, kuten kuviossa 3, ja eri aikoina ECG-jaksossa otettu jen kuvien projektion vähennyksen jälkeen, muodostetaan verisuoniston kuva. Koska koko tilavuus on herätetty ja kerätty samanaikaisesti, on tällä järjestelmällä ylivoimainen : : 35 SNR aikaisemmin selostettuihin verisuonien projektiokuvien 34 88076 järjestelmiin verrattuna, jotka keräävät tiedon peräkkäisenä sarjana tasoja.

Nämä samat yleiset huomautukset sopivat muihin verisuoniston kuvauksen lähetymistapoihin. Oletetaan esimerkiksi, 5 että purske 40 edustaa laajakaistaista 180°:een inversio-herätystä, joka kattaa spektrin eroalueet. Kuten on esitetty US-patenttihakemuksessa nro 332 925, koostuu taajuusspektri alueiden toistuvista kampamaisista alueista, jotka on herätetty jättäen lomaan alueita, joita ei ole herätetty, 10 joissa herätetyt alueet kokevat 180°:een inversioherätyksen. Johtuen z-gradientista 43 vastaavat nämä eri herätysalueet eri z-tasoalueita. Inversioherätyksestä johtuen ei staattinen aine tuota mitään signaalia. Virtaava veri liikkuessaan herätettyjen ja herättämättömien osien välillä ei kuiten-15 kaan koe täydellistä inversiota ja tuottaa siten FID-sig-naaleja 41. Kuten aikaisemmin edellä on selostettu, voidaan käyttää joko kolmea vaihtogradienttia koko tilavuuden käsittelemiseksi tai kahta vaihtogradienttia vain projektioku-vien käsittelemiseksi. Jos jälleen käytetään kahta vaihto-20 gradienttia, voidaan virtausinformaatio saada mistä tahansa pisteestä tai virtausprojektiokuvat voidaan tehdä minkä tahansa alueen missä tahansa suunnassa. Tällä lähetysmitavalla on etuna edellä selostettuihin projektiokuvausjärjestelmiin nähden temporaalista vähennystä käytettäessä se, että vir-. 25 tausinformaatio johdetaan yhdestä tiedon keräyksestä. Tämä . estää mahdolliset liikkeen aiheuttamat haitat esimerkiksi hengityksestä johtuen ja sallii myös useiden virtausten, esimerkiksi laskimovirtauksen tutkimisen, joilla on hyvin pieni pulssimainen komponentti ja joilla on suhteellisen 30 vakio nopeus. Vaikka edellä on selostettu yhtä 180°:een inversioherätystä, voidaan käyttää, kuten on osoitettu US-patenttihakemuksessa nro 332 925, kaksoispurskejärjestelmää, kuten kahta noin 90°:een pursketta, staattisen aineen saamiseksi jälleen epäherkäksi.

35 Sen ongelman välttämiseksi, että saadaan lähes tark koja inversioherätyksiä ryhmässä taso-osia, käytetään 35 88076 kolmatta lähestymistapaa. Siinä on jälleen tilavuus herätetty kerroksittain. Herätys on kuitenkin noin 90°:een herätys ja se on suhteellisen epäkriittinen. Siten purskeen 40 he-rätysspektri on sama kuin edellä on selostettu lukuun otta-5 matta sitä, että sen amplitudi on puoliintunut 180°:een sijaan 90°:een vuorottaisten kerrosten tai taso-osien herätysten aikaansaamiseksi. Tiedon keruuta seuraten käsittelyjärjestelmä tutkii vain näitä herättämättömiä alueita herätettyjen alueiden välillä. Esimerkiksi P-arvot sekoitussignaa-10 Iin vaihemodulaatiossa z-suunnassa valitaan edustamaan vain niitä arvoja herätettyjen z-tasojen välissä, jotka johtuvat purskeen 40 spektristä. Kaikki staattinen aine kumoutuu pois, koska ne ovat herättämättömiä tasoja. Herätetyistä osista herättämättömiin osiin virtaava liikkuva veri aikaan-15 saa kuitenkin halutun kuvan antoon. Kuten edellä, voidaan kehittää kolmiulotteinen virtausinformaatio tai verisuonista voidaan saada projektiokuvia.

Jonkin verran staattista anatomiaa voi esiintyä vir-tauskuvissa johtuen päällekkäin menosta herätetyissä ja he-20 rättämättömissä alueissa. Koska herätyksen ja vastaanottotoimintojen erottelutarkkuus ei ole ideaalinen, päällekkäisyyttä esiintyy välttämättä jossain määrin. Tämä voidaan vastapainottaa kuvaamalla suoraan herätettyjä soai staat-:·.·. tisen anatomian kuvainformaation aikaansaamiseksi. Tietty .·. 25 osa tästä voidaan sen jälkeen vähentää virtauskuvasta jäl- - jelle jääneen staattisen kuvan poistamiseksi ja eristetyn . . verisuoniston kuvan aikaansaamiseksi. Staattiset kuvat ja ‘ / vertauskuvat voidaan myös yhdistää mielenkiintoisissa näy- töissä, kuten väreissä, kuten edellä on esitetty virtausku-30 vaukseen liittyvissä sovellutuksissa. Esillä olevassa keksinnössä johdetaan koko tilavuudesta saatava staattinen ja virtauskuvainformaatio samanaikaisesti vaihtogradienttien : : ja sekoituskäsittelyn kanssa sallien kaiken kuvatiedon λ edelleen kehittämisen.

35 Vaikka selostetussa menetelmässä virtauskuvausta var ten esitettiin taso-osien ryhmän herätys, voidaan 36 8 8076 vaihtoehtoisesti käyttää viivojen ryhmää tai pisteiden ryhmää useita herätysjärjestelmiä käyttäen, kuten vaihtogra-dientteja herätyssignaalien esiintyessä, kuten on selostettu Mansfieldin heijastustasojärjestelmässä.

5 Verisuonien projektiokuvauksen lisäksi voidaan to teuttaa yleistetty projektiokuvaus, kuten on esitetty saman keksijän US-patenttihakemuksessa nro 332 926. Kuten kyseisessä hakemuksessa ja sitä seuraavassa saman nimityksen omaavassa hakemuksessa on esitetty, suoritetaan projektiomittauk-10 siä, jotka ovat herkkiä eri NMR-parametreille. Nämä yhdistetään sen jälkeen valikoivien projektiokuvien aikaansaamiseksi, jotka korostavat tai kumoavat tiettyjä aineita.

Koska nämä ovat projektiokuvia, ne aikaansaavat samanaikaisesti informaatiota koko tilavuudesta. Esimerkiksi varjos-15 tuskuvauksessa voidaan tehdä projektiokuva koko vatsasta tai päästä, jolloin eristetään kasvaimet ja vaimennetaan muut aineet.

Edellisissä sovellutuksissa projektiokuva aikaansaatiin peräkkäisessä järjestyksessä. Käytettäessä selostettua 20 vaihtogradientti- ja sekoituskäsittelytekniikkaa voidaan koko tilavuus kerätä samanaikaisesti ja siten parantaa SNRrää. Myös ylimääräisiä NMR-spektroskopiaan liittyviä NMR-para-metrejä voidaan, kuten edellä on selostettu, käyttää suu-.. . remman materiaalin valikoivuuden saavuttamiseksi. Lisäksi 25 käyttäen jälleen spektrografista tietoa, voidaan tehdä valikoivia projektiokuvia, jotka osoittavat tiettyjä fysiologisia ominaisuuksia, kuten ischemiaa. Kuten edellä, voidaan käyttää joko yhtä, kahta tai kolmea vaihtogradienttia ke-ruuprosessissa. Projektiokuvat voidaan siten saada suoraan 30 tai luoda missä tahansa ulottuvuudessa kolmiulotteisesta käsitellystä informaatiosta.

Kaikissa tutkimuksissa tähän mennessä on käytetty sinimuotoisia aaltomuotoja vaihtogradienttisignaalien aikaansaamiseksi. Nämä ovat edullisia laitenäkökulmasta käsin, 35 koska ne ovat suhteellisen helppoja muodostaa. Resonanssi-piirejä käyttämällä niitä voidaan käyttää myös suhteellisen 37 3 8 076 pienellä teholla. Tämä on edullista suorakaideaaltogradient-tisignaaleilla, joita on käytetty edellä viitatussa P.

Mansfieldin heijastustasojärjestelmässä.

Selostettu yleinen järjestelmä, jonka avulla kaikki 5 pisteet voidaan kuvata, ei rajoitu näiden sinimuotoisten aaltomuotojen käyttöön. Voidaan käyttää yleistä gradientti-modulaatioaaltomuotoa G(t), kuten edempänä on osoitettu, missä 10 9m — = —tn{iu>q + iyiG(l) - l/Tt} missä gradientti G on x-suunnassa havainnollistamistarkoi-tuksessa 15

«rM I

m = m0exp -iw0f - %ηχ J G{t)dt - t/T2 S

tt I

20 — m0exp{ - ίω0/ - nzD(t) - t/T2 } missä : 25 ««+« D(t) = / G(t)dt .

- : *i

Jos G(t) on jaksollinen kulmataajuudella ja m(t) : : : 30 demoduloidaan ja integroidaan, kuten edellä on osoitettu, oo | ryn x on paikantamisfunktio muotoa f] — , missä g -arvot •-1 { «wm n ovat jaksollisen aaltomuodon G(t) harmoninen sisältö, jonka 35 peruskulmanopeus on 0>m. Käytettäessä kuitenkin sekoitussig-naalia 55, joka on muotoa 38 3 8 076 v = exp{icj,/ + iAD{t)} saadaan suodatettu sekoitettu antosignaali 56, joka on muotoa 5 v = m0exp{ - i(u0-ui)t + i{A-~iz)D(t) - t/T2 }

Demoduloituna ja integroituna, kuten edellä aikaisemminkin 2 saadaan sama J^-avaruusavaste, kuten ennenkin lukuun otta-10 matta sitä, että se on keskittynyt kohtaan x + £ . Siten ei-sinimuotoisen signaalin vaihemodulaatioindeksin A valinta määrää jälleen halutun paikannuksen.

On tärkeää ymmärtää, että gradienttisignaalin G(t) ja siihen liittyvän integraalin D(t) ei tarvitse olla jak-15 Soilista. Edellä oleva analyysi pätee yhtä hyvin ei-jaksol-liseen gradienttimodulaatioon. Esimerkiksi gradienttisignaa-lit ja kuvioissa 2 ja 3 voivat olla ortogonaalisia satunnaisia kohinasignaaleja. SEkoitus- tai kertojasignaali 55 voisi silloin olla kantoaaltotaajuinen V^:n ja V,.:n in-20 tegraalien vaihemoduloima signaali, jossa kuten edellä vai-hemodulaation syvyys määrittäisi, mikä piste on eristyksissä. Myös näitä ei-jaksollisia gradienttijärjestelmiä voidaan käyttää aikaisemmin selostetuissa NMR-spektroskopian ja vir-tauksen sovellutuksissa.

i 25 Eräs erityisen mielenkiintoinen ei-jaksollinen suori tusmuoto on esitetty kuviossa 10. Aluksi oletetaan, että radiotaajuinen herätys koostuu signaalijakson 40 edusta-masta laajakaistaisesta purskeesta, kuten edellä. Tämä toimii herättääkseen koko tilavuuden. Tämä voidaan myös toteut-30 taa kapeakaistaisella purskeella z-gradientin signaalijakson 43 poissaollessa. Vastaanotettaessa FIDsiä, signaalijakso 41, kohdistuu x- ja y-gradientteihin V3 ja parabolinen ja pengerfunktio 91 ja 92. Nämä aikaansaavat taajuusmuutok-siä, jotka vaihtuvat ajan suhteen. Pengerfunktio johtaa kvad-35 ratuuriseen vaihefunktioon, joka on klassinen "uikutus"-kuvio, jota käytetään monissa sovellutuksissa sen edullisten 39 88076 ominaisuuksien vuoksi. Eräs näitä edullisia ominaisuuksia on terävä autokorrelaatiohuippu, joka auttaa dekoodauksessa. Edelleen z-gradientti on vakio, signaali 90, niin että kukin z-taso on koodattu eri taajuudella, kuten edellä 5 viitatussa herkkyysviivajärjestelmässä. Tämä aikaansaa signaalin 31, joka on muotoa m = m0exp{-tu;0{ - i^Zxl* - i^Wyi1 - i^Vzt - t/T2} 10 Mikä tahansa piste avaruudessa voidaan eristää käyttäen sekoitussignaalia 55, joka on muotoa v = exp{iu/|i + iAxt3 - iByl2 - iCt) 15 missä A, B ja C määräävät eristetyn pisteen x-, y- ja z-koor-dinaatit avaruudessa integroinnin avulla.

Kuten edellä on selostettu, voidaan käyttää useita rinnakkaisia käsittelyjä signaalin 31 hajottamisen yksinkertaistamiseksi ja nopeuttamiseksi kolmiulotteiseksi kuva-20 informaatioksi. Eräs mielenkiintoinen suoritusmuoto on esitetty kuviossa 11. Siinä sekoittaja aluksi valitsee tietyn x-arvon, jossa signaali 55 on muotoa v = βχρ{ίω,/ + iAxt*} . 25 missä A määrää x-tason. Valitun tason hajottamiseksi y- ja z-arvoiksi käytetään uikutuskonvoluuttoreiden tai -korre-. . laattoreiden 93-96 ryhmää. Näitä käytetään laajasti signaa- • / linkäsittelyssä ja ne voivat olla joko SAW-laitteita (pinta- akustisia laitteita) tai CCD-laitteita (varaussiirtorekiste-30 reitä) tai ne voidaan toteuttaa digitaalisesti. Kussakin tapauksessa signaali 97 konvoloidaan eritaajuisten muotoa : exp{-iByt } olevan neliöllisen vaihetekijän kanssa, missä kullakin lohkolla 93-96 on eri B:n arvo.

Kunkin lohkon anto edustaa siten ery y:n arvoa. Kui-35 tenkin, koska kukin z-arvo edustaa eri taajuutta, kunkin annon aika määrää z-arvon. Siten kukin annoista 33 edustaa 4o 88076 tiettyä y-arvoa, jolla on peräkkäinen z-arvojen x ryhmä, siten täyttäen valitun tason. Muuttamalla A signaalissa 55 voidaan valita mikä tahansa taso.

Kuvioissa 10 ja 11 selostettu menetelmä käsittää koko 5 tilavuuden 10 samanaikaisen keruun. Jos tulee kerätä yksittäisiä tasoja, voi purske 40 olla kapeakaistainen herättäen vain halutun z-tason. Tässä tapauksessa z-gradienttisignaali 90 poistetaan funktioilla 91 ja 92 koodaamalla tason x- ja y-paikat. Dekoodaus on sama ilman z-funktiota.

10 Mitä tahansa edellä esitettyä ei-jaksollista orto- gonaalista funktiota voidaan käyttää ajan suhteen muuttuvissa gradienttisignaaleissa. Kuviossa 10 esitetyt signaalit ovat orotgonaalisten polynomien yksinkertaisia esimerkkejä. Laajaa joukkoa muita polynomeja voidaan käyttää modu-15 laatiofunktioina niin kauan kuin ne ovat täysin ortogonaa-lisia.

Monia muita yhdistelmäsuoritusmuotoja voidaan rakentaa samaan perustaan pohjautuen. Yleisesti ottaen Hinshaw'n esittämää herkkyyspistemenetelmää on käytetty vain kuvaamaan 20 nolla-aluetta. Esillä olevassa keksinnössä on esitetty uusia käsittelymenetelmiä, joissa kaikki kiinnostuksen kohteena olevat alueet voidaan kuvata yhdestä tiedon keruun sarjasta. Sekoituskäsittelymenetelmä oleellisesti kehittää käsiteltyjä ; kuvapisteitä spektritiedon ryhmistä. Tämä poikkeaa oleelli- 25 sesti P. Mansfieldin heijastustasojärjestelmästä, jossa kukin kuvapiste kehitetään taajuusspektrin tietystä osasta, mikä johtaa suhteellisen rajoittuneeseen järjestelmään.

Siten tieto kustakin kuvapisteestä on esillä olevassa keksinnössä kehitetty taajuusspektrin useista komponenteista.

30 Jaksollisessa tapauksessa näitä erottaa gradienttimodulaa-tion taajuus lukuun ottamatta nolla-alueella olevan yhden '·: pisteen degeneroitunutta tapausta, joka on kehitetty vain kantoaallosta.

Edellä selostettujen monien muiden etujen lisäksi 35 esillä olevalla menetelmällä on se huomattava etu, että se on suuressa määrin immuuni magneettikentän epähomogeenisuu- 41 88076 della. Suurkenttäjärjestelmät, erityisesti spektroskopiassa käytetyt, vahingoittuvat merkittävästi pienistä magneettikentän epähomogeenisuuksista. Tämä johtuu siitä, että kukin keruu edustaa suurta aluetta, kuten viivaa, tasoa tai tila-5 vuutta. Käytettäessä kuitenkin ajan suhteen muuttuvia gra-dientteja on keruu voimakkaasti paikallistunut. Tässä tapauksessa ollaan vain tietoisia staattisen kentän muutoksesta läheisyydessä paikallistuneen alueen läheisyydessä, mikä vain siirtää koko spektriä. Viivan leviäminen epähomo-10 geenisuudesta johtuen on minimoitu, koska kentässä on vain merkityksetön muutos paikallistuneessa alueessa.

Haluttaessa voidaan käyttää järjestelmiä korjaamaan spektrin siirtyminen. Eräs lähetymistapa on mitata vallitseva taajuus paikallistuneessa alueessa ja käyttää sitä 15 demodulaatiossa. Toinen lähetymistapa spektroskopiassa on ristikorreloida spektriapproksiomaationa tunnetulla spektrillä ja etsiä ristikorrelaatiohuippua.

Ensimmäisessä lähetymistavassa käytetään taajuuden arviointijärjestelmää, kuten laskuria, määrittämään vallit-20 seva taajuus. Tätä taajuutta käytetään sen jälkeen demoduloimaan signaalia. Siten, jos paikallinen magneettikenttä muuttuu epähomogeenisuuden johdosta, on järjestelmä itse-kompensoituva. Yksinkertaisena esimerkkinä kuvion 3 signaa-Iin 56 taajuus voidaan mitata ja sitä voidaan käyttää kehit-..·. 25 tämään demoduloitu vertailusignaali demodulaattorille 53.

Kuten aikaisemmin on osoitettu, suodatettu anto on keskit-. . tynyt taajuudella (ä>q— «»ij) . Jos epähomogeenisuudesta johtuen ‘ kiinnostavalla alueella paikalliskenttä on siirtynyt ΔΒ:η verran, siirtyy taajuus arvoon (Mq+VAB-C^). Jos tämä kes-- - 30 kitaajuus mitataan, sitä voidaan käyttää demodulaattorin 53 tahdistetuissa ilmaisutoiminnoissa järjestelmän tekemiseksi immuuniksi epähomogeenisuudelle.

Toisessa lähestymistavassa spektroskopiassa on an-tospektri, joka on saatu muuntamalla signaali 33 kuviossa 35 3, siirtynyt määrän ΎΔΒ. Spektri on edelleen koskematon, koska viivan leviäminen on merkityksetöntä avaruudellisesta 42 88076 paikallistumisesta johtuen. Tämä spektri voidaan ristikor-reloida tutkittavan aineen tunnetun spektrin kanssa. Vaikka tuntemattomaan spektriin kohdistuisikin pieniä vaihteluita, se säilyttää saman yleisen muotonsa. Siksi ristikorrelaa-5 tiohuippu esiintyy taajuussiirrolla ΎΑΒ. Tätä käytetään silloin korjaamaan spektriä niin, että yksilölliset viivat voidaan oikein identifioida.

Claims (20)

43 88076

1. Menetelmä tilavuudessa (10) olevien pisteiden NMR-aktiivisuuden mittaamiseksi, tunnettu siitä, 5 että se käsittää vaiheet: tilavuuden herättäminen radiotaajuisella herätys-signaalilla (40); tilavuudesta ajan suhteen muuttuvien magneettikent-tägradienttien läsnäollessa emittoituneiden signaalien 10 (41) vastaanottaminen; ja vastaanotettujen signaalien (29) käsitteleminen tilavuudessa olevien pisteiden NMR-aktiivisuutta koskevan informaation kehittämiseksi käyttäen vastaanotetun signaalin taajuuspektrin useita komponentteja kutakin pistettä 15 koskevan informaation kehittämiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsittelymenetelmä sisältää seuraavat vaiheet: vastaanotetun signaalin kertominen ajan suhteen 20 muuttuvan magneettikenttägradientin funktiona vaihemodu- loidulla sekoitussignaalilla sekoitetun signaalin aikaansaamiseksi; sekoitetun signaalin demoduloiminen; ja demoduloidun signaalin integroiminen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se sisältää seuraavat vaiheet: vastaanotetun signaalin taajuusspektrin konvolointi ajan suhteen muuttuvan magneettikenttägradientin funktiona vaihemoduloidun sinimuotoisen signaalin taajuusspektrillä; 30 ja konvoloidun signaalin kantoaaltotaajuisen kompo nentin amplitudin mittaaminen.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se käsittää seuraavat vaiheet: vastaanotetun signaalin taajuusspektrin kunkin mer-.35 kittävän komponentin painottaminen ennalta määrätyllä sar- 44 8 8 O 7 6 jalla painoarvoja, jotka edustavat ajan suhteen muuttuvan gradienttimodulaatiosignaalin funktiona vaihemoduloidun sinikäyrän sivukaistan amplitudeja, jotka määräävät tilavuudessa olevan pisteen paikan; ja 5 painotettujen komponenttien summaaminen.

5. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että gradienttisignaali on jaksollinen ja että menetelmä käsittää sekoitetun signaalin si-vukaistojen demoduloimisen, jotka eroavat kantoaallosta 10 gradienttimodulaatiotaajuuden monikertojen verran ja demoduloitujen sivukaistan signaalien painotettujen määrien lisäämisen integroituun signaaliin, jolloin saadaan kehitettyä paikallistuneempi avaruusvastefunktio.

6. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, 15 tunnettu siitä, että gradienttisignaali on jaksollinen ja että menetelmä sisältää konvoloidun signaalin kantoaaltotaajuuden slvukalstojen amplitudin mittaamisen, Jotka eroavat kantoaallosta gradienttimodulaatiotaajuuden monikertojen verran ja sivukaistan amplitudien painotettu- 20 jen määrien lisäämisen kantoaaltotaajuuden komponentin amplitudiin, jolloin saadaan kehitettyä paikallistuneempi avaruusvastefunktio.

7. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että gradienttisignaali on jaksol- 25 linen ja että menetelmä sisältää vaiheina vastaavasti vastaanotetun signaalin taajuusspektrin painottamisen käyttäen ennalta määrätyn painoarvojen sarjan muunnettua versiota ja muunnetun painotetun spektrin yhdistämisen painotettuun spektriin siten, että saadaan aikaan paikallistu- 30 neempi avaruusvastefunktio.

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tilavuuden herätysvaihe sisäl-tää vaiheena tilavuuden taso-osan herättämisen ja signaalien vastaanottamisen vaihe sisältää vaiheena signaalien 35 vastaanottamisen ajan suhteen muuttuvien kenttägradient- I I «s 8 8076 tien läsnäollessa, jotka ovat yhdensuuntaisia taso-osaan nähden.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tilavuuden herätysvaihe sisäl-5 tää mielenkiinnon kohteena olevan tilavuuden samanaikaisen herätyksen vaiheen ja että signaalien vastaanottovaihe sisältää vaiheena signaalien vastaanottamisen ajan suhteen muuttuvien kenttägradienttien läsnäollessa, jotka ovat oleellisesti keskenään kohtisuorassa.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vastaanotetun signaalin käsittelyvaihe sisältää vaiheena signaalin hajottamisen hieno-taajuuskomponentteihinsa tutkittavan aineen NMR-spektrin kehittämiseksi tilavuudessa olevissa pisteissä.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se sisältää vastaanotetun signaalin kehittämisen tilavuudessa liikkuvaa ainetta koskevan informaation kehittämiseksi.

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että se sisältää vastaanotetun signaalin käsittelyn tilavuuden NMR-aktiviteetin projektioku-vien muodostamiseksi.

13. Menetelmä NMR spektri-informaation hankkimiseksi tilavuudessa olevista pisteistä, tunnettu siitä, ;·; 25 että se käsittää vaiheet: ____ tilavuuden herättäminen radiotaajuisella herätys- signaalilla; signaalien vastaanottaminen tilavuudesta jaksottaisen ajan mukana muuttuvan magneettikenttägradientin läsnä-"·' 30 ollessa; ja vastaanotetun signaalin käsitteleminen NMR-spektri-informaation saamiseksi tilavuudessa olevista pisteistä.

14. Laite tilavuuden NMR-aktiviteetin mittaamiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää: 35 laitteen (21, 22) tilavuuden herättämiseksi radio- « 88076 taajuisella herätyskentällä; laitteen (21, 22) ajan suhteen muuttuvien gradient-tikenttien läsnäollessa tilavuudesta emittoituneiden signaalien vastaanottamiseksi; ja 5 laitteen (29) vastaanotetun signaalin käsittelemi seksi tilavuudessa olevien kaikkien pisteiden NMR-aktivi-teettia koskevan informaation kehittämiseksi käyttäen vastaanotetun signaalin taajuusspektrin useita komponentteja.

15. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laite, t u n -10 n e t t u siitä, että käsittelylaite sisältää: laitteen (50) vastaanotetun signaalin kertomiseksi sekoitussignaalilla, joka on vaihemoduloitu ajan suhteen muuttuvan magneettikenttägradienttisignaalin funktiona sekoitetun signaalin aikaansaamiseksi; 15 laitteen (53) sekoitetun signaalin demoduloimisek- si; ja laitteen (54) sekoitetun signaalin integroimiseksi.

16. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laite, tunnettu siitä, että gradienttimodulaatiosignaali on jak- 20 sollinen ja että se sisältää laitteen sekoitetun signaalin sivukaistojen demoduloimiseksi, joita erottaa kantoaallosta gradienttlmodulaatiotaajuuden monikerrat ja että se lisää demoduloitujen sivukaistan signaalien painotettuja määriä integroituun signaaliin, jolloin saadaan kehitettyä ... 25 paikallistuneempi avaruusvastefunktio.

17. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että käsittelylaite sisältää: laitteen vastaanotetun signaalin taajuusspektrin konvoloimiseksi ajasta muuttuvan magneettikenttägradient-30 tisignaalin funktiona vaihemoduloidun sinimuotoisen sig naalin taajuusspektrin kanssa; ja laitteen konvoloidun signaalin kantoaaltotaajuuden komponentin amplitudin mittaamiseksi.

18. Patenttivaatimuksen 16 mukainen laite, t u n -35 n e t t u siitä, että gradienttimodulaatiosignaali on jak- 47 88 076 sollinen ja sisältää laitteen konvoloidun signaalin kantoaaltotaajuuden sivukaistojen amplitudin mittaamiseksi, joka eroaa kantoaallosta gradienttimodulaatiotaajuuden kantoaallon monikertojen verran ja että se lisää näiden 5 sivukaistan amplitudien painotettuja määriä kantoaaltotaajuuden komponentin amplitudiin, jolloin saadaan kehitettyä paikallistuneempi avaruusvastefunktio.

19. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laite, tunnettu siitä, että käsittelylaite sisältää: 10 laitteen vastaanotetun signaalin taajuusspektrin kunkin merkittävän komponentin painottamiseksi käyttäen ennalta määrättyä painoarvojen sarjaa, jotka edustavat gradienttimodulaatiosignaalin funktiona vaihemoduloidun sinikäyrän sivukaistan amplitudeja, joka määrää pisteen 15 paikan tilavuudessa? ja laitteen painotettujen spektrikomponenttien summaamiseksi .

20. Laite NMR aktiviteetin kuvaamiseksi alueella, tunnettu siitä, että se käsittää: 20 laitteen tilavuuden herättämiseksi radiotaajuisella herätyssignaalilla; gradienttikenttäkäämin (18, 19), joka on osa reso-nanssipiiriä; laitteen (21, 22) signaalien vastaanottamiseksi 25 resonanssipiiriin syötetyn sinimuotoisen gradienttikenttä- signaalin läsnäollessa; ja laitteen (29) vastaanotetun signaalin käsittelemiseksi NMR-informaation saamiseksi tilavuudessa olevista pisteistä. 30 48 88076