ЯМР в одном и двух измерениях - Эрнст Р.
ISBN 5-03-001394-6
Скачать (прямая ссылка):
Гл. 10. Интроскопия ЯМР
10.4.3. Метод подтягивания спинов
Фурье-интроскопия оказалась наиболее надежным методом, реализованным в промышленных ЯМР-томографах. В видоизмененном варианте, известном под названием «метод подтягивания спинов», он является в настоящее время одним из наиболее часто применяемых методов.
Метод подтягивания спинов, предложенный Хатчисоном с сотр. [10.61, 10.62], отличается от обычной фурье-интроскопии тем, что длина периода эволюции фиксируется, а величина прикладываемых градиентов магнитного поля нарастает от эксперимента к эксперименту. Преимущество метода состоит в том, что в течение периода экволюции h релаксационные эффекты сохраняются неизменными во всех экспериментах. Согласно принятой в разд. 8.3.2 терминологии, мы здесь имеем дело с экспериментом постоянной длительности, и достижимое разрешение не зави'сит от релаксации.
Схема эксперимента в методе подтягивания спинов, приведенная на рис. 10.4.6, включает в себя некоторые дополнительные усовершенствования по отношению к основной схеме метода фурье-интроскопии. Возбуждение выполняется с помощью селективного
Azzzzzzzzzzzzn
і-----------,
Sy I-----------1
_EZZZZZZZZZZZZ
(не меняется)
Рис. 10.4.6. Схема эксперимента в методе подтягивания спинов. В противоположность методу фурье-интроскопии (рис. 10.4.4) фаза свободной прецессии в конце периода эволюции изменяется путем увеличения амплитуды gy-градиента, а не удлинением периода эволюции. 10.4. Методы последовательной выборки по плоскостям
655
РЧ-импульса в присутствии gr-градиента. Для рефокусировки возбужденной намагниченности в течение периода эволюции прикладывается градиент противоположного знака -gx. В это же самое время, чтобы дифференцировать элементы объема вдоль оси у, включается ^-градиент с изменяемой амплитудой. Наконец, в ходе наблюдения используется ^-градиент, чтобы различать элементы объема в направлении z. Градиенты можно включать и выключать плавно, сохраняя неизменной форму градиентного импульса во всей серии измерений и тем самым исключая неблагоприятные эффекты.
Метод подтягивания спинов нетрудно обобщить на случай трех измерений [10.62]. Его можно также комбинировать с измерениями химических сдвигов.
10.4.4. ЯМР-интроскопия во вращающейся системе координат
Один из вариантов фурье-интроскопии, предложенный Хоултом [10.49], объединяет в одном и том же интервале периоды подготовки и эволюции. Поперечная составляющая намагниченности возбуждается с помощью линейно неоднородного РЧ-поля. Таким образом в РЧ-поле с ^-градиентом спины различных плоскостей будут поворачиваться на различные углы ?(x) (рис. 10.4.7). Систематическое изменение длительности импульса от эксперимента к эксперименту создает характерную амплитудную модуляцию результирующего сигнала, которая несет информацию вдоль оси х. Регистрация производится в присутствии gy-градиента статического поля.
ЯМР-интроскопия во вращающейся системе координат полностью эквивалентна методу фурье-интроскопии, за исключением лишь того, что градиент статического поля заменяется градиентом РЧ-поля. Требуется та же самая обработка данных. Преимуществом ЯМР-интроскопии во вращающейся системе координат является то, что нет необходимости в переключаемых градиентах статического поля. Дело в том, что переключаемые градиенты могут оказать нежелательное влияние на человеческий организм. Однако получить абсолютно линейный градиент РЧ-поля труднее, чем создать линейный градиент статического поля.
10.4.5. Плоскостные и многоплоскостные методы интроскопии
Мэнсфилд с сотр. [10.44] предложили два усовершенствованных метода получения выборки по плоскостям. Оба этих метода являются 656
Гл. 10. Интроскопия ЯМР
jV
-t 1---h --
Рис. 10.4.7. ЯМР-иитроскопия во вращающейся системе координат: в течение периода эволюции на спины образца действует импульс неоднородного РЧ-поля с gx-градиентом. Длительность импульса систематически увеличивается, что приводит к модуляции сигнала по амплитуде в зависимости от х-координаты элемента объема.
расширенными вариантами линейного сканирования (см. разд. 10.3.2).
На рис. 10.4.8 представлена визуализация принципа плоскостного (планарного) метода интроскопии. Вначале с помощью специального сигнала возбуждения при наличии ^-градиента насыщают все части объекта, за исключением одной единственной плоскости. В противоположность линейному сканированию с помощью специального многочастотного импульса в присутствии ^.-градиента возбуждаются одновременно параллельные колонки элементов объема. После этого наблюдаются спады свободной индукции при наличии подобранных с определенными весами градиентов gy и gz, создающих суммарный наклонный градиент в плоскости ху.
Важно то, что возбуждаются достаточно узкие полосы в выделенной плоскости (рис. 10.4.9). Это позволяет с помощью наклон- 10.4. Методы последовательной выборки по плоскостям
657
UJ -- UJ --
Рис. 10.4.8. В плоскостной (планарной) интроскопии при наличии градиента вдоль оси X прикладывается специальная последовательность импульсов, так что спектр РЧ-поля является по существу белым всюду, кроме провала на одной частоте (ср. с рис. 10.3.3). Следовательно, насыщаются все элементы объема, за исключением плоскости, перпендикулярной оси X. Затем при наличии градиента вдоль оси у прикладывается другая последовательность РЧ-импульсов со специально подобранным спектром возбуждения с дискретными боковыми полосами (например, последовательность равноотстоящих импульсов). На конечном этапе сигнал наблюдается при наличии градиентов вдоль осей у и z с заданным отношением амплитуд.
