ЯМР в одном и двух измерениях - Эрнст Р.
ISBN 5-03-001394-6
Скачать (прямая ссылка):
Гл. 10. Интроскопия ЯМР
Чувствительная точка
б
90° -90° 90" -90° 90° -90° 90" -90° 90°
Рис. 10.2.1. Метод чувствительной точки: последовательность РЧ-импульсов со знакопеременными фазами (б) вызывает стационарное состояние намагниченности. Три зависящих от времени знакопеременных градиента [один из которых показан на рис. а] модулируют резонансные частоты всех элементов объема, за исключением чувствительной точки (на пересечении узловых плоскостей знакопеременных градиентов). Модуляция препятствует образованию стационарного состояния намагниченности, которое разрушается во всех частях образца, кроме чувствительной точки.
пользовать три несоразмерные модуляционные частоты, остается намагниченность только от чувствительной точки, которая и дает наблюдаемый сигнал.
Передвигая три узловые плоскости, можно систематически сканировать чувствительную точку через объект. В итоге получается поточечное изображение. Этот весьма простой метод дает хорошее качество изображения. Однако он является медленным: в частности, следует заметить, что прежде чем измерить следующую точку, после каждой измеренной точки необходимо выждать некоторое 10.2. Последовательная выборка по точкам
641
время, чтобы дать возможность разрушенной намагниченности восстановиться. Поэтому скорость выборки данных ограничивается примерно одной точкой за время релаксации Т\.
10.2.2. ЯМР с фокусирующим полем (PONAR) и локальный ЯМР
Дамадьян [10.16] предложил другую схему эксперимента для выделения «чувствительной точки». В этом методе, названном FONARli, статическое магнитное поле профилируется таким образом, что хорошая однородность получается только в одной единственной области. Как показано на рис. 10.2.2, однородная область располагается вблизи седловой точки.
Рис. 10.2.2. Распределение статического магнитного поля, применяемое в методе FONAR и локальном ЯМР. Достаточно однородной является область поля лишь вблизи седловой точки. Часть образца, находящаяся в этой области, дает узкие сигналы, а от остальных частей получают только широкие линии.
" Аббревиатура англ. слов Field Focusing Nuclear Magnetic Resonance (ЯМР с фокусирующим полем). — Прим. перев.
309—41 642
Гл. 10. Интроскопия ЯМР
Большая часть объекта дает вклад в широкий фоновый сигнал, в то время как область около седловой точки дает основной вклад на одной определенной частоте. При соответствующих условиях дополнительными вкладами в сигнал на этой же частоте можно пренебречь. Чувствительная точка фиксируется в пространстве, и поэтому для получения полного изображения объект необходимо перемещать.
При формировании изображения по этому способу трудно добиться достаточного пространственного разрешения, а для дальнейшего повышения избирательности могут понадобиться РЧ-поля соответствующей формы. Однако рассмотренный нами способ используется для получения спектральной информации (о химических сдвигах) в локализованной области внутри объекта. Этот метод известен под названием «локальный ЯМР» [10.53].
С помощью метода локального ЯМР можно регистрировать разрешенные ЯМР-спектры от выделенного органа в живом существе. Локальный резонанс является основой для изучения физиологических процессов с помощью неразрушающих и бесконтактных методов. Особенно полезным оказался метод ЯМР на ядре 31P при исследовании метаболизма [10.54 — 10.56]. Он позволяет измерять концентрации и pH в живых тканях. Для экспериментов этого типа требования к пространственному разрешению менее жесткие, чем для способов формирования изображения, и метод фокусировки поля часто является достаточным, хотя к настоящему времени предложено и много других методов. Для достижения пространственной селективности широко используются поверхностные катушки [10.57а] и импульсные последовательности, которые выделяют элементы объема [10.576].
10.3. Последовательная выборка по линиям
В методах последовательной выборки по линиям выделяется колонка из элементов объема. С помощью линейного градиента поля, приложенного вдоль осевой линии колонки, можно получить необходимый разброс частот. Один эксперимент после преобразования Фурье дает информацию одновременно обо всей линии. Используя преимущества мультиплексности фурье-спектроскопии, можно достичь существенной экономии времени по сравнению с методами чувствительной точки. Различные методы линейного сканирования, описанные в этом разделе, отличаются способами селективного возбуждения или регистрации «чувствительной линии». 10.2. Последовательная выборка по точкам
643
10.3.1. Метод чувствительной линии или множества чувствительных точек
Метод чувствительной линии или множества чувствительных точек, предложенный Хиншоу [10.15, 10.23], является прямым расширением метода чувствительной точки. Как показано на рис. 10.3.1, вместо трех зависящих от времени градиентов используются лишь два зависящих от времени градиента и градиент статического поля вдоль оси z. При помощи повторяющейся импульсной последовательности снова создается стационарная свободная прецессия. Для определения спиновой плотности вдоль выделенной линии анализируются частоты прецессии между двумя последовательными импульсами.
