ЯМР в одном и двух измерениях - Эрнст Р.
ISBN 5-03-001394-6
Скачать (прямая ссылка):
ного градиента проецировать спиновую плотность таким образом, что спектры различных колонок не перекрываются.
Следовательно, с помощью одного эксперимента можно получать изображение целой плоскости (или по крайней мере семейства узких полос этой плоскости). Изображения с помощью планарного метода интроскопии можно получать с исключительно высокой 309—42 658
Гл. 10. Интроскопия ЯМР
Рис. 10.4.9. В планарном методе интроскопии (см. рис. 10.4.8) градиенты вдоль осей у и z, прикладываемые в период эволюции, должны быть подобраны таким образом, чтобы косые проекции отдельных колонок не перекрывались. Хорошее разрешение может быть получено только в том случае, когда колонки являются узкими (l/q < I), т. е. если прикладываемая в присутствии .у-градиента импульсная последовательность состоит из хорошо разделенных боковых полос. (Из работы [10.50].)
скоростью. Весь секрет здесь в том, что проецирование изображения целой плоскости на единственную линию приводит к сокращению размерности.
Хотя в этом методе используется остроумная идея, он не лишен недостатков. Чувствительность метода достаточно низка, поскольку в плоскости должны регистрироваться очень узкие полоски. Кроме того, из-за вытянутой формы различаемых элементов объема (рис. 10.4.8) разрешающая способность сильно ограничена.
В более расширенном варианте этого метода Мэнсфилд и Модели [10.44] предложили получать объемное изображение всего трехмерного объекта с помощью специального селективного возбуждения узких колонок, распределенных равномерно по объекту. Таким способом можно добиться двукратного сокращения размерности. Этот метод, называемый многоплоскостным методом интроскопии, имеет в еще более выраженной форме те же самые недостатки и преимущества, что и планарный метод.
10.4.6. Эхо-планарный метод инстроскопии
Эхо-планарный метод интроскопии, также предложенный Мэнс-филдом [10.46], можно рассматривать как еще одну модификацию 10.4. Методы последовательной выборки по плоскостям
659
фурье-интроскопии, в которой все эксперименты, необходимые для восстановления изображения всей плоскости, выполняются последовательно в течение одного спада свободной индукции. Он имеет также много общего с планарным методом, но в отличие от последнего в нем не требуется селективного возбуждения узких полос.
Сначала, например, селективным импульсом при наличии градиента магнитного поля gz возбуждается вся плоскость элементов объема. Как показано на рис. 10.4.10, сигнал наблюдается в присутствии слабого статического gr-градиента поля и сильного переключаемого ^-градиента поля. Это дает серию эхо-сигналов благодаря рефокусирующему эффекту, обусловленному изменением направления градиента поля на обратное.
Чтобы понять принципы и уловить связь с фурье-интроскопией, этот метод можно рассматривать как последовательность экспериментов, каждый из которых длится от одного максимума эхо-сигнала до следующего максимума. При этом сигнал от элемента объема с координатами (х, у) в л-м эксперименте (следующий за л-м эхо-сигналом) записывается в виде
s(nT, t2) = 5(0, 0)exp{—iyxgxnT — іyygyt2} , (10.4.4)
РЧ
t
х-грэдиент іФІІІ^І; 9* ІііііііііУ1
Рис. 10.4.10. Эхо-планарный метод интроскопии: намагниченность избирательно возбуждается прн наличии г-градиента, а затем регистрируется в присутствии слабого статического Jr-граднента и переключаемого _у-градиента. 660
Гл. 10. Интроскопия ЯМР
где h = 0 в момент максимума л-го эхо-сигнала. Эффекты, обусловленные ^.-градиентом в течение предыдущих периодов, все уже рефокусированы, и фаза в момент л-го эхо-сигнала полностью определяется локальным полем ygy. Сигнал, описываемый выражением (10.4.4), точно такой же, как в выражении (10.4.2), соответствующем фурье-интроскопии.
В эхо-планарном методе для восстановления изображения также требуется двумерное фурье-преобразование сигнала s(nT, t2). Этот метод является одним из наиболее быстрых и наиболее чувствительных из известных в настоящее время, поскольку в течение одного спада свободной индукции мы имеем достаточное количество информации о целой плоскости.
10.5. Сравнительный анализ чувствительности и быстродействия различных методов ЯМР-интроскопии
В работе [10.50] приводится сравнительный анализ различных известных к настоящему времени методов. В этом разделе мы подведем итоги некоторых главных результатов, касающихся как 2М-, так и ЗМ-интроскопии. В трехмерном случае различие между методами демонстрируется более четко, а их индивидуальные особенности проявляются наиболее показательно.
Чтобы представить численные результаты, выберем отношение времен релаксации равным Т1/Т2 = 3. Мы предполагаем, что по каждому из двух или трех измерений объекта должны быть разрешены одинаковые количества элементов объема п = 32. Чувствительность различных методов произвольно нормируется по отношению к наиболее чувствительному методу, а именно методу восстановления по проекциям, в предположении, что его чувствительность при минимальном времени выполнения эксперимента равна единице. Суммарные характеристики методов двумерной и трехмерной интроскопии представлены на рис. 10.5.1 и 10.5.2.
