本發明專利技術總體上涉及核磁共振頻譜分析（英語：Ｎｕｃｌｅａｒ ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ＮＭＲＳ），如其在此期間也用于檢查人體生化或新陳代謝過程的放射性診斷術中（所謂“活體內頻譜分析”）那樣。本發明專利技術特別涉及ＮＭＲ頻譜分析實驗的改進以及用于實施該實驗的裝置，該實驗在ＮＭＲ活性強敏感原子核類（Ｘ）的參與下將極化轉移用于改進對弱敏感原子核類（Ａ）的探測，其中，所有入射的ＨＦ脈沖順序地入射，即相互間以確定的時間間隔入射，從而在該序列的任何時間點上都沒有不同的ＨＦ脈沖同時地或者重疊地入射，其中，ＨＦ脈沖的順序序列實現兩個參與的原子核類（Ａ）、（Ｘ）的極化轉移。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術總體上涉及核磁共振頻譜分析(英語Nuclear MagneticResonance Spectroscopy，NMRS)，正如其在此期間也用于檢查人體中的生化或新陳代謝過程的放射性診斷術(稱為“活體內頻譜分析”)那樣。在此，本專利技術特別涉及磁共振頻譜分析(MRS)實驗的改進以及用于實施該實驗的裝置，該實驗為對待探測的不敏感原子核類進行信號放大而使用極化轉移。
技術介紹
磁共振頻譜分析同磁共振斷層造影頻譜學(MRT)一樣，也以1946年發現的核自旋共振效應為基礎，它在基礎研究中首先用于測量原子核的磁特性。人們在60年代才注意到，原子核的核共振信號(NMR信號)也受其化學環境的影響并可以將這種“化學位移”用于表征化學物質的特性，在試管內建立所謂“高分辨率的NMR”。這種高分辨率的NMR至今在物理、化學、生物化學和藥學研究和開發方面卓有成效地用于復雜大分子的分析或結構分析。80年代初期人們發現，核共振信號由于其對化學環境(含水組織或脂肪組織)的依賴性而作為醫學非侵入式成像技術的基礎，它作為磁共振斷層造影術(MRT)至今是醫學領域最重要的放射性檢查方法之一。然而不容忽視的是，磁共振斷層造影中的成像信號還含有化學信息，可以為檢查活體內的生化反應或新陳代謝過程而對其進行分析。與通常在實驗室中進行的試管內的“高分辨率NMR”相反，或與純成像的核磁共振斷層造影(MRT)相反，人們稱這種在活體生物體上或者活體器官上的空間分辨的頻譜分析為“活體內頻譜分析”或者“醫療磁共振頻譜分析”(MRS)。下面簡要介紹核自旋共振的物理原理無論是在MRS還是在MRT中，所要檢查的對象(患者或者器官)均承受恒定的強磁場。由此該對象內此前無規則取向的原子的核自旋對齊，從而產生離散的能量狀態。高頻波現在可以在這些能級之間產生躍遷。如果通過高頻脈沖達到例如這些狀態的均勻占據，那么在斷開觀察線圈內的高頻場后可以觀察到感應信號。通過使用由所謂的梯度線圈產生的不均勻磁場，可以選擇性地激勵測量對象并對這些信號進行空間編碼。記錄MRS中數據在所謂的時域內進行，MRT數據的記錄在所謂的k空間(同義詞頻率空間)內進行。頻域內的MR頻譜或所謂圖像空間內的MRT圖像借助于傅里葉變換與所測量數據相關聯。因此，在同時使用梯度線圈的情況下，借助于層選擇高頻脈沖進行對象內的體激勵。為激勵MRS內的長方體在三個正交的空間方向上采用三個層選擇高頻脈沖。一般情況下是三個正弦形、高斯形或者雙曲線形的HF脈沖，它們被同時利用矩形或者梯形梯度線圈入射到所要檢查的對象中。HF脈沖通過HF天線入射。通過組合剛才提到的脈沖，在所要檢查的對象中的一般情況下為矩形的確定范圍內入射特定于一個核類的共振頻率范圍內的頻譜。在所選擇范圍(英語Volume of Interest，VOI)內的各原子核在其一側以電磁響應信號(電動力，英語Electromotive force，emf)進行反應，這些信號以和信號(Free-Induction-Decay-Signal，FID信號，自由感應衰減信號)的形式或以(半)(自旋)回波信號的形式在所提到的HF天線的專用接收模塊內得到檢測。該模擬信號(FID或者回波)通過接通ADC(模數轉換器)進行掃描、數字化并在計算機單元內儲存或進行傅里葉變換，由此可以在可視化單元(監視器)上顯示所謂的“頻譜”。所測量的(FID或者回波)信號的兩個分量描述了在一個固定參照系(實驗室坐標系)的x-y平面上的核磁化矢量 的已經作為拉莫爾進動提到的時間上的振蕩特性的投影。通過T2加權的橫向馳豫(自旋-自旋馳豫)確定信號的時間衰減。橫向馳豫導致取決于時間的橫向磁化 消失，其中，時間T2——確切地說，在依據公式1T2*=1Tt2+γΔB0---(1)]]>考慮局部B0磁場的非均勻性△B0時是時間T2*——作為特征時間常數確定FID信號或者回波信號的衰減。在此，γ表示旋磁比，它說明各核對外部磁場的能量耦合常數，并對各個核類是不變的常數。復雜和取決于時間(也就是三維)的FID信號或者回波信號本身在一定程度上也是對此前入射到所要檢查的物質或所要檢查的組織內的一個或者多個圓極化高頻激勵脈沖的電磁響應。如果該物質僅由單一的核類(例如純水中的質子)組成并且HF激勵脈沖以一個精確對應于質子的拉莫爾頻率的頻率(在1.5特斯拉時為63.8MHz)入射，那么所測得的水質子FID或回波信號不包括諧波/周期部分(正弦和余弦形分量)，因為在(以63.8MHz)旋轉的參照系中不進行橫向磁化的進動/旋轉。(旋轉方向上的相對運動等于零)。單獨且唯一可測量的是表示未經調制的指數函數(圖2A中的虛曲線)的由馳豫造成的橫向磁化矢量的指數縮短。如果入射的HF激勵脈沖具有不精確地對應于水質子的頻率(例如63.8MHz+400Hz)，但由于其脈沖寬度卻又誘發質子的激勵，那么所測得的FID或回波信號，在一個等于HF脈沖的頻率的用于數據記錄的基準頻率下，包括400Hz的諧波部分，根據圖2A，該部分被調制成指數馳豫下降 一般情況下，所要檢查的物質或所要檢查的對象(醫學上為活體內的頻譜分析)一方面不僅包括一個核類(1H、31P、13C)，而且也包括多個要分析的核類。另一方面，相同核類的核由于其在不同分子(不同的化學環境)中的不同化學鍵具有彼此相對不同的共振(拉莫爾頻率)并可以被區分成所謂的代謝物。在(活體內的)質子頻譜分析中，信號的共振范圍在約63.8MHz下為10ppm，在(活體內的)磷頻譜分析中的頻譜寬度在26MHz時約為30ppm，而在(活體內的)13C頻譜分析中，頻譜中的共振在約16MHz時分布在200ppm的范圍內(這些數據適用于1.5特斯拉)。相對于以ppm(百萬分率)，也就是以共振頻率的百萬分之一為單位的系統頻率(HF中心頻率ν0)的共振頻率變化δ的數據依據公式δ=vSubstanz-v0v0·106---(4)]]>優選與磁場強度無關。一般情況下，FID或回波信號因此是一種取決于時間的響應信號——也稱為“時域信號表示”——在其指數曲線上，受激核的總共振(ωx，，x∈N)在各個代謝物上疊加地以頻率編碼的方式被調制。依據圖2A僅包括單一代謝物的頻率響應的FID依據圖2B僅給出一條共振線。圖3A示出包括例如三個不同代謝物的頻率響應的FID。可以看出，在圖3A中的FID信號或回波信號編碼明顯比圖2A中僅具有一個頻率的FID信號或回波信號的復雜。這種編碼可以通過傅里葉變換加密并根據各共振頻率分類，由此依據圖3B得到具有在ω0、ω1和ω2時的所謂共振線的三個分量的頻譜。FID或回波信號的傅里葉變換(圖2B、圖3B)一般稱為頻譜，也稱為“頻域信號表示”。雖然如已經提到的那樣，旋磁比γ(公式(1))為各個原子核類的不變常數(例如對質子來說γ/2π＝42.577MHz/T)，但是在所檢查的原子核構成不同分子內的NMR實驗中發現，在相同(恒定)的外部磁場下共振頻率略微不同。這是因為分子中影響化學鍵的電子。它們屏蔽外部磁場，從而原子核根據結合狀態“看到”不同的磁場(BK)，這起到使各個共振頻率產生已經提到的略微偏移的作用并本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種用于改進ＮＭＲ頻譜分析中弱敏感原子核類（Ａ）的探測的方法，它以ＮＭＲ活性強敏感原子核類（Ｘ）參與下的極化轉移為基礎，其特征在于，所有入射的高頻脈沖順序地，也就是彼此以確定的時間間隔入射，從而在該序列的任何時間點上都沒有（頻率）不同的高頻脈沖同時地或重疊地入射，其中，高頻脈沖的順序序列實現兩個參與的原子核類（Ａ）、（Ｘ）的極化轉移。
【技術特征摘要】
...
【專利技術屬性】
技術研發人員：尤維博特徹，斯蒂芬羅爾，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：發明
國別省市：DE[德國]
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。