本发明专利技术总体上涉及核磁共振频谱分析（英语：Ｎｕｃｌｅａｒ ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｎａｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ＮＭＲＳ），如其在此期间也用于检查人体生化或新陈代谢过程的放射性诊断术中（所谓“活体内频谱分析”）那样。本发明专利技术特别涉及ＮＭＲ频谱分析实验的改进以及用于实施该实验的装置，该实验在ＮＭＲ活性强敏感原子核类（Ｘ）的参与下将极化转移用于改进对弱敏感原子核类（Ａ）的探测，其中，所有入射的ＨＦ脉冲顺序地入射，即相互间以确定的时间间隔入射，从而在该序列的任何时间点上都没有不同的ＨＦ脉冲同时地或者重叠地入射，其中，ＨＦ脉冲的顺序序列实现两个参与的原子核类（Ａ）、（Ｘ）的极化转移。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体上涉及核磁共振频谱分析(英语Nuclear MagneticResonance Spectroscopy，NMRS)，正如其在此期间也用于检查人体中的生化或新陈代谢过程的放射性诊断术(称为“活体内频谱分析”)那样。在此，本专利技术特别涉及磁共振频谱分析(MRS)实验的改进以及用于实施该实验的装置，该实验为对待探测的不敏感原子核类进行信号放大而使用极化转移。
技术介绍
磁共振频谱分析同磁共振断层造影频谱学(MRT)一样，也以1946年发现的核自旋共振效应为基础，它在基础研究中首先用于测量原子核的磁特性。人们在60年代才注意到，原子核的核共振信号(NMR信号)也受其化学环境的影响并可以将这种“化学位移”用于表征化学物质的特性，在试管内建立所谓“高分辨率的NMR”。这种高分辨率的NMR至今在物理、化学、生物化学和药学研究和开发方面卓有成效地用于复杂大分子的分析或结构分析。80年代初期人们发现，核共振信号由于其对化学环境(含水组织或脂肪组织)的依赖性而作为医学非侵入式成像技术的基础，它作为磁共振断层造影术(MRT)至今是医学领域最重要的放射性检查方法之一。然而不容忽视的是，磁共振断层造影中的成像信号还含有化学信息，可以为检查活体内的生化反应或新陈代谢过程而对其进行分析。与通常在实验室中进行的试管内的“高分辨率NMR”相反，或与纯成像的核磁共振断层造影(MRT)相反，人们称这种在活体生物体上或者活体器官上的空间分辨的频谱分析为“活体内频谱分析”或者“医疗磁共振频谱分析”(MRS)。下面简要介绍核自旋共振的物理原理无论是在MRS还是在MRT中，所要检查的对象(患者或者器官)均承受恒定的强磁场。由此该对象内此前无规则取向的原子的核自旋对齐，从而产生离散的能量状态。高频波现在可以在这些能级之间产生跃迁。如果通过高频脉冲达到例如这些状态的均匀占据，那么在断开观察线圈内的高频场后可以观察到感应信号。通过使用由所谓的梯度线圈产生的不均匀磁场，可以选择性地激励测量对象并对这些信号进行空间编码。记录MRS中数据在所谓的时域内进行，MRT数据的记录在所谓的k空间(同义词频率空间)内进行。频域内的MR频谱或所谓图像空间内的MRT图像借助于傅里叶变换与所测量数据相关联。因此，在同时使用梯度线圈的情况下，借助于层选择高频脉冲进行对象内的体激励。为激励MRS内的长方体在三个正交的空间方向上采用三个层选择高频脉冲。一般情况下是三个正弦形、高斯形或者双曲线形的HF脉冲，它们被同时利用矩形或者梯形梯度线圈入射到所要检查的对象中。HF脉冲通过HF天线入射。通过组合刚才提到的脉冲，在所要检查的对象中的一般情况下为矩形的确定范围内入射特定于一个核类的共振频率范围内的频谱。在所选择范围(英语Volume of Interest，VOI)内的各原子核在其一侧以电磁响应信号(电动力，英语Electromotive force，emf)进行反应，这些信号以和信号(Free-Induction-Decay-Signal，FID信号，自由感应衰减信号)的形式或以(半)(自旋)回波信号的形式在所提到的HF天线的专用接收模块内得到检测。该模拟信号(FID或者回波)通过接通ADC(模数转换器)进行扫描、数字化并在计算机单元内储存或进行傅里叶变换，由此可以在可视化单元(监视器)上显示所谓的“频谱”。所测量的(FID或者回波)信号的两个分量描述了在一个固定参照系(实验室坐标系)的x-y平面上的核磁化矢量 的已经作为拉莫尔进动提到的时间上的振荡特性的投影。通过T2加权的横向驰豫(自旋-自旋驰豫)确定信号的时间衰减。横向驰豫导致取决于时间的横向磁化 消失，其中，时间T2——确切地说，在依据公式1T2*=1Tt2+γΔB0---(1)]]>考虑局部B0磁场的非均匀性△B0时是时间T2*——作为特征时间常数确定FID信号或者回波信号的衰减。在此，γ表示旋磁比，它说明各核对外部磁场的能量耦合常数，并对各个核类是不变的常数。复杂和取决于时间(也就是三维)的FID信号或者回波信号本身在一定程度上也是对此前入射到所要检查的物质或所要检查的组织内的一个或者多个圆极化高频激励脉冲的电磁响应。如果该物质仅由单一的核类(例如纯水中的质子)组成并且HF激励脉冲以一个精确对应于质子的拉莫尔频率的频率(在1.5特斯拉时为63.8MHz)入射，那么所测得的水质子FID或回波信号不包括谐波/周期部分(正弦和余弦形分量)，因为在(以63.8MHz)旋转的参照系中不进行横向磁化的进动/旋转。(旋转方向上的相对运动等于零)。单独且唯一可测量的是表示未经调制的指数函数(图2A中的虚曲线)的由驰豫造成的横向磁化矢量的指数缩短。如果入射的HF激励脉冲具有不精确地对应于水质子的频率(例如63.8MHz+400Hz)，但由于其脉冲宽度却又诱发质子的激励，那么所测得的FID或回波信号，在一个等于HF脉冲的频率的用于数据记录的基准频率下，包括400Hz的谐波部分，根据图2A，该部分被调制成指数驰豫下降 一般情况下，所要检查的物质或所要检查的对象(医学上为活体内的频谱分析)一方面不仅包括一个核类(1H、31P、13C)，而且也包括多个要分析的核类。另一方面，相同核类的核由于其在不同分子(不同的化学环境)中的不同化学键具有彼此相对不同的共振(拉莫尔频率)并可以被区分成所谓的代谢物。在(活体内的)质子频谱分析中，信号的共振范围在约63.8MHz下为10ppm，在(活体内的)磷频谱分析中的频谱宽度在26MHz时约为30ppm，而在(活体内的)13C频谱分析中，频谱中的共振在约16MHz时分布在200ppm的范围内(这些数据适用于1.5特斯拉)。相对于以ppm(百万分率)，也就是以共振频率的百万分之一为单位的系统频率(HF中心频率ν0)的共振频率变化δ的数据依据公式δ=vSubstanz-v0v0·106---(4)]]>优选与磁场强度无关。一般情况下，FID或回波信号因此是一种取决于时间的响应信号——也称为“时域信号表示”——在其指数曲线上，受激核的总共振(ωx，，x∈N)在各个代谢物上叠加地以频率编码的方式被调制。依据图2A仅包括单一代谢物的频率响应的FID依据图2B仅给出一条共振线。图3A示出包括例如三个不同代谢物的频率响应的FID。可以看出，在图3A中的FID信号或回波信号编码明显比图2A中仅具有一个频率的FID信号或回波信号的复杂。这种编码可以通过傅里叶变换加密并根据各共振频率分类，由此依据图3B得到具有在ω0、ω1和ω2时的所谓共振线的三个分量的频谱。FID或回波信号的傅里叶变换(图2B、图3B)一般称为频谱，也称为“频域信号表示”。虽然如已经提到的那样，旋磁比γ(公式(1))为各个原子核类的不变常数(例如对质子来说γ/2π＝42.577MHz/T)，但是在所检查的原子核构成不同分子内的NMR实验中发现，在相同(恒定)的外部磁场下共振频率略微不同。这是因为分子中影响化学键的电子。它们屏蔽外部磁场，从而原子核根据结合状态“看到”不同的磁场(BK)，这起到使各个共振频率产生已经提到的略微偏移的作用并本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于改进ＮＭＲ频谱分析中弱敏感原子核类（Ａ）的探测的方法，它以ＮＭＲ活性强敏感原子核类（Ｘ）参与下的极化转移为基础，其特征在于，所有入射的高频脉冲顺序地，也就是彼此以确定的时间间隔入射，从而在该序列的任何时间点上都没有（频率）不同的高频脉冲同时地或重叠地入射，其中，高频脉冲的顺序序列实现两个参与的原子核类（Ａ）、（Ｘ）的极化转移。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：尤维博特彻，斯蒂芬罗尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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