DE69332560T2 - Verfahren zur bildgebung der verteilung von paramagnetischem material in loesung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhalten von Bildern, welche die Verteilung paramagnetischen Materials, einschließlich freier Radikale, in einer Lösung repräsentieren. Die Erfindung lässt sich inter alia bei der Bestimmung der Verteilung von freien Radikalen anwenden, die zuvor in lebendes Gewebe injiziert worden sein können.
• Bildgebung mittels Elektronenspinresonanz (EPR - electron paramagnetic resonance), wobei Verfahren angewandt werden, die analog zu den bei der Bildgebung mittels Kernresonanz (NMR - nuclear magnetic resonance) eingesetzten sind, jedoch wesentlich höhere Nutationsfrequenzen verwenden, ist bekannt. Angesichts der starken Magnetfeldgradienten, die erforderlich sind, um eine gute räumliche Auflösung zu erreichen, war die EPR- Bildgebung bislang jedoch auf kleine Proben beschränkt.
• Es ist ebenfalls bekannt, dass, wenn die Atomkerne eines Lösungsmittels, in dem paramagnetisches Material gelöst ist, auf Kernresonanz angeregt werden und die NMR-Resonanz beobachtet wird, eine dramatische Verstärkung des beobachteten NMR-Signals erreicht werden kann, wenn das paramagnetische Material gleichzeitig auf EPR-Resonanz angeregt wird. Dieses Phänomen, das als Protonen-Elektronen-Doppelresonanz-Bildgebung (PEDRI - Proton- Electron Double-Resonance Imaging) bekannt ist, kann dazu genutzt werden, Bildinformationen betreffend die räumliche Verteilung paramagnetischen Materials in einer Lösung zu erhalten, wobei unser US-Patent Nr. 4 891 593 ein Verfahren zum Erhalten von die Verteilung paramagnetischen Materials in einer Lösung repräsentierenden Bildinformationen offenbart, das die Schritte des Anwendens von Hochfrequenzstrahlung zum Anregen von EPR-Resonanz in dem gelösten Stoff und des Erhaltens eines NMR-Bildsignals von ausgewählten Atomkernen (bevorzugt Protonen) des Lösungsmittels umfasst, wobei das Signal von den ausgewählten Atomkernen verstärkt wird, die mit den durch die Hf-Strahlung angeregten Elektronen in Wechselwirkung stehen.
• Es versteht sich, dass die Lösung, auf die dieses Verfahren angewandt wird, inhomogen in einer Probe, beispielsweise aus lebendem Gewebe, verteilt sein kann, wobei die verstärkten Abschnitte des erhaltenen NMR-Bildes dann die räumliche Verteilung des paramagnetischen Materials in der Gewebeprobe darstellen.
• Die NMR-Signalverstärkung, die in Bereichen der Probe auftritt, in denen paramagnetisches Material vorhanden ist und die NMR- Protonenrelaxationsrate beeinflusst, und die in dem endgültigen Bild als eine örtlich erhöhte Intensität des Bildes erscheint, kann als E = Az/Ao definiert werden, wobei Az und Ao die NMR- Signale mit und ohne EPR-Bestrahlung sind. Es ist bekannt, dass E von der Konzentration des gelösten paramagnetischen Stoffes und von dem Quadrat des EPR-Bestrahlungs-Hochfrequenzmagnetfeldes abhängt, welches wiederum proportional zur Stärke der EPR-Bestrahlung ist. Wenn die Leitfähigkeit der Probe als konstant angenommen wird, kann die Stärke der zur Erzeugung eines gegebenen Wertes von E erforderlichen EPR-Bestrahlung proportional zum Quadrat der EPR-Bestrahlungsfrequenz dargestellt werden.
• Da ein Anteil der angewandten Hochfrequenzenergie immer durch die Probe absorbiert wird, ist es erwünscht, die angewandte Energie zu minimieren und gleichzeitig eine ermittelbare Verstärkung beizubehalten. Es ist daher erwünscht, einen möglichst niedrigen Wert des polarisierenden Magnetfeldes Bo zu verwenden, da die EPR-Frequenz proportional zu dem Bo-NMR-Magnetfeld ist. In Anbetracht des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR - signal-to-noise ratio) des NMR-Bildes, ist es jedoch bekannt, dass das SNR bei abnehmendem Bo rasch abnimmt. Daher sollte der Wert von Bo maximiert werden, um das SNR zu optimieren, wodurch wiederum die Empfindlichkeit der Ermittlung der paramagnetischen Art verbessert wird. Es gibt daher offensichtlich widersprüchliche Anforderungen hinsichtlich der Auswahl des Wertes von Bo.
• In der internationalen Patentanmeldung WO 92/04640 haben wir beschrieben wie diese augenscheinlich widersprüchlichen Anforderungen hinsichtlich der Stärke des NMR-Magnetfeldes Bo erfüllt werden können und der augenscheinliche Widerspruch gelöst werden kann, indem das NMR-Signal durch Verwendung des NMR- Verfahrens erhalten wird, das als Magnetfeld-Durchlauf-NMR bekannt ist. Das Magnetfeld-Durchlauf-NMR-Verfahren, das als Verfahren zum Studieren der NMR-Relaxation und anderer Phänomene bei extrem niedrigen Feldstärken bekannt ist (F. Noack, Prog. NMR Spectrosc. 18. 171(1986)), hat drei unterschiedliche Perioden, während jeder von denen Bo einen unterschiedlichen Wert haben kann: Polarisation bei B (hohes Feld), Evolution bei Boe (niedriges Feld) und Detektion bei Bod (mittleres oder hohes Feld), wobei, wie in der genannten internationalen Anmeldung offenbart, das EPR-Bestrahlungs-Magnetfeld zum Anregen der EPR-Resonanz, und dadurch Verstärken der NMR-Signale von Atomkernen, die mit den angeregten Elektronen des paramagnetischen Materials in Wechselwirkung stehen, nur während der Evolutionsperiode jedes Zyklus angewandt wird, wenn der Boe-Feldwert niedrig ist und die erforderliche Frequenz und Stärke der EPR- Bestrahlung entsprechend niedrig sind.
• Dieses Verfahren, das das PEDRI-Doppelresonanzverfahren mit dem Felddurchlaufverfahren kombiniert, kann die Summe der Hf- Energie, die das untersuchte Objekt während jeder NMR-Anregung absorbiert, wirkungsvoll minimieren, wenn das Verfahren jedoch zur Erzeugung eines PEDRI-NMR-Bildes mit 32 · 32 Pixeln verwendet wird, sind mindestens 32 Perioden von EPR-Bestrahlung erforderlich, wobei jede dieser Perioden von Hf-Bestrahlung zu der von dem untersuchten Objekt absorbierten Gesamtenergie beiträgt. Es ist immer erwünscht, eine möglichst hohe Verstärkung des NMR-Signales zu erreichen, um die Empfindlichkeit von PEDRI für die Ermittlung geringer Konzentrationen freier Radikaler zu verbessern, so dass im allgemeinen die höchste tolerierbare Hf-Energie verwendet wird. Daher wird in vielen Fällen die ultimative Empfindlichkeit durch den zulässigen angewandten Energiepegel beschränkt. Ein Weg die durchschnittlich angewandte Energie zu reduzieren besteht darin, einfach die Zeitdauer jeder Bildgebungspulssequenz zu verlängern und somit den Arbeitszyklus der Hf-Bestrahlung zu verkürzen, wodurch jedoch die gesamte Bildgebungsdauer leicht über akzeptable Grenzen hinaus erhöht werden kann, insbesondere wenn Bilder mit 128 · 128 oder 256 · 256 Pixeln aufgenommen werden.
• In der internationalen Patentanmeldung WO 90/13047 ist ein Magnetresonanzverfahren beschrieben, das im wesentlichen durch Elektronenspinresonanz verstärkte Magnetresonanzbildgebung (MRI) mit Echoplanar-Bildgebung kombiniert. Die Möglichkeit von Felddurchlaufen wird nicht erwähnt.
• In der europäischen Patentanmeldung Nr. 409 292 wird die Bereitstellung einer Strahlungsquelle zum Anregen von Elektronenspinübergängen gekoppelt mit Kernspinübergängen angeregter Atomkerne beschrieben.
• In der britischen Patentanmeldung Nr. 2,220,269 ist ein Bildgebungssystem beschrieben, bei dem ein Kernspinsystem indirekt durch direkte Anregung eines Elektronenspinsystems gekoppelt mit den Atomkernen in Anwesenheit eines ersten polarisierenden Magnetfeldes angeregt wird, wobei das NMR-Signal in Anwesenheit eines zweiten polarisierenden Feldes ermittelt wird, das sich von dem ersten unterscheidet.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem die durchschnittlich angewandte Hf-Energie reduziert werden kann, wobei diese Aufgabe dadurch erreicht wird, dass in der NMR-Detektionsperiode, die auf eine einzelne EPR-Anregungsperiode folgt, eine Mehrzahl von NMR-Abfragesignalen auf das untersuchte Objekt angewandt wird und eine entsprechende Mehrzahl von NMR-Bildsignalen erhalten wird. Diese Mehrfach-NMR-Abfrageversion des PEDRI-Verfahrens wird mit dem oben ausgeführten Felddurchlauf-NMR-Verfahren kombiniert.
• Erfindungsgemäß ist daher ein Verfahren zur Protonen- Elektronen-Doppelresonanz-Magnetresonanz-Bildgebung bereitgestellt, das die in Anspruch 1 ausgeführten Schritte umfasst.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen genauer beschrieben. Es zeigt:
• Fig. 1 eine Darstellung der Magnetisierungsspulen und eine NMR-Sende-/Empfangsspule einer Ganzkörper-NMR-Abtasteinrichtung bekannter Art unter Hinzufügung eines EPR- Resonators,
• Fig. 2 die NMR-Sende-/Empfangsspule und den EPR-Resonator aus Fig. 1 in einem größeren Maßstab zusammen mit einem Behälter für eine zu untersuchende Probe,
• Fig. 3 ein Diagramm, das die relative Ablaufsteuerung von Ereignissen während eines Zyklus des Felddurchlauf-NMR- Verfahrens darstellt, das mittels der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung angewandt werden kann und in der internationalen Patentanmeldung WO 92/04640 offenbart ist, und
• Fig. 4 ein entsprechendes Diagramm von Ereignissen während eines Zyklus des erfindungsgemäßen Verfahrens, das Felddurchlaufen umfasst.
• Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst die Ganzkörper-NMR-Abtastvorrichtung der bekannten Art vier koaxial angeordnete Spulen zum Erzeugen eines beständigen vertikalen Bo-Magnetfeldes, nämlich ein Paar große Hauptspulen 11 und eine kleineres Paar äußere Spulen 12, zusammen mit Gradientenspulen (nicht im Detail dargestellt), die in bekannter Weise an einem Gradientenspulenrohr 13 angeordnet sind, dessen Achse senkrecht zu der der Spulen 11 und 12 verläuft. Zur Anpassung dieser bekannten Anordnung zur Durchführung von Felddurchlauf-NMR ist ein weiteres Paar kleinerer Spulen 14 bereitgestellt, das koaxial zu den Spulen 11 und 12 ist und symmetrisch zwischen den Spulen 11 angeordnet ist.
• Im Zentrum der Vorrichtung, d. h. wo die Achse des Gradientenspulenrohres 13 die der Spulen 11 und 12 kreuzt, ist eine Sende-/Empfangs-NMR-Signalspule 15 koaxial zu dem Gradientenspulenrohr 13 angeordnet, und ein Rohr 16 zur Aufnahme einer zu untersuchenden Probe ist, wie in Fig. 2 gezeigt, koaxial in der Spule 15 angeordnet. Das Rohr 16 ist von einem EPR- Resonator 17 umgeben, der aus zwanzig Schleifen besteht, die parallel an Energieversorgungsleitungen 18 angeschlossen sind, welche mit einem EPR-Anregungssignalgenerator (nicht gezeigt) verbunden sind, der einen synthetisierten Mikrowellenfrequenzgenerator umfasst, der einen Breitbandverstärker antreibt, an dessen Ausgang die Leitungen 18 angeschlossen sind. Geeignete Abgleichkondensatoren (nicht gezeigt) sind integriert um den Resonator 17 auf die geeignete EPR-Frequenz abzustimmen und ihn an die Leitungen 18 anzupassen. Der dargestellte Resonator 17 könnte, wenn gewünscht, durch einen sogenannten Birdcage- Resonator oder Schleifenabstand-Resonator oder Alderman-Grant- Resonator bekannter Art ersetzt werden.
• Bei einer bestimmten Ausführungsform der vorstehend beschriebenen Vorrichtung, die zur Durchführung des in der vorstehend genannten internationalen Patentanmeldung offenbarten Verfahrens und des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wurde, wurden die Spulen 11 und 12, die mit Energie versorgt werden, so dass ihre Felder additiv sind, so angeordnet, dass sie ein beständiges Bo-Magnetfeld von 0,01 T im Zentrum der Vorrichtung bereitstellen, wodurch eine Protonen-NMR-Frequenz von 425 kHz erhalten wird. Die Spule 15, die einen Durchmesser von 85 mm hat, wurde zum Senden und Empfangen auf dieser Frequenz verwendet und ist mit einem geeigneten Hf-Sender-Empfänger über einen passiven Sende-/Empfangsschalter verbunden. Die Spulen 14, die elektrisch in Reihe geschaltet und so gewickelt sind, dass ihre Magnetfelder additiv sind (jedoch den durch die Spulen 11 und 12 erzeugten entgegengesetzt sind, wie nach folgend erläutert), waren hohl und wassergekühlt und hatten einen Innendurchmesser von 220 mm und eine Induktivität von 24 mH. Jede der Spulen 14 hatte 188 Windungen aus Kupferdraht von 2,5 mm Durchmesser und wenn sie mit einem Strom von 3,67 A versorgt wurden, erzeugten sie ein Magnetfeld von 0,0049 T im Zentrum der Vorrichtung. Sie wurden durch eine Konstantstromquelle mit einem wählbaren Dauerstrom versorgt, wobei der Strom unter Verwendung von durch die Pulsprogrammiereinrichtung der NMR-Vorrichtung gesteuerte MOSFET-Transistoren an- und abgeschaltet wurde, wie nachfolgend beschrieben. Die Schaltzeit betrug weniger als 10 ms.
• Bei der Durchführung des in der vorstehend genannten internationalen Patentanmeldung beschriebenen Verfahrens mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird die NMR-Vorrichtung im Felddurchlaufmodus betrieben, wobei jeder Zyklus eine Polarisationsperiode umfasst, auf welche eine Evolutionsperiode folgt, auf die wiederum eine Detektionsperiode folgt. Durch das Rohr 16, das eine zu untersuchende Probe fasst, die eine möglicherweise inhomogen verteilte Lösung paramagnetischen Materials in einem Lösungsmittel enthält, welches Wasserstoffatomkerne (Protonen) enthält, baut sich die nukleare Magnetisierung der Protonen während der Polarisationsperiode unter dem Einfluss des Bo-Magnetfeldes von 0,01 T auf, das allein von den Spulen 11 und 12 erzeugt wird, d. h. die Spulen 14 werden nicht mit Energie versorgt. Alternativ könnten die Spulen 14 während der Polarisationsperiode mit Energie versorgt werden, um in derselben Richtung ein Feld zu erzeugen wie bei dem durch die Spulen 11 und 12 erzeugten Feld, um ein Nutzmagnetfeld an der Probe zu erzeugen, das größer als 0,01 T ist, wodurch wiederum die Protonenmagnetisierung erhöht wird. Dann werden die Spulen 14 mit Energie versorgt, um ein Feld zu erzeugen, das dem durch die Spulen 11 und 12 erzeugten Feld entgegengesetzt ist, so dass (wie durch die oberste Linie in Fig. 3 gezeigt) die Nutzgröße des Bo-Feldes schnell von 0,01 T auf (bei einem bestimmten Fall) nur 0,0051 T fällt, auf welchem Pegel es dann während der Evolutionsperiode des Zyklus verbleibt.
• Während dieser Evolutionsperiode, wie durch die zweite Linie in Fig. 3 gezeigt, wird ein EPR-Anregungssignal auf den EPR- Resonator 17 angewandt. Bei einem speziellen Fall, in dem die untersuchte Probe ein Phantom mit einer 2 mM wässrigen Lösung des freien Nitroxid-Radikals TEMPOL (4-Hydroxy-2,2,6,6- tetramethylpiperidin-I-oxyl) bei Raumtemperatur war, wurde die EPR-Bestrahlungsfrequenz auf 160 MHz bei einem Energiepegel von 1 Watt festgelegt, wobei die Untersuchung durch Bestrahlung einer der charakteristischen EPR-Linien des Nitroxidtripletts durch geführt wurde, welches bei Bo-Werten von 0,0037 T, 0,0051 T und 0,0072 T beobachtet wurde, wobei diese Werte von Boe durch geeignete Wahl des auf die Spulen 14 angelegten Dauerstromes erhalten wurden. Die mittlere Resonanz von 0,0051 T wurde für die meisten Experimente verwendet.
• Die Evolutionsperiode wird dann durch Abschalten sowohl des EPR-Resonators als auch der Spulen 14 beendet, so dass das Bo-Feld schnell seinen Wert von 0,01 T für die nachfolgende Detektionsperiode des Zyklus wieder annimmt. Alternativ könnte der den Spulen zugeführte Strom reduziert, statt vollständig abgeschaltet werden, um so während der Detektionsperiode ein Feld Bd bereitzustellen, das größer als das Feld Boe der Evolutionsperiode ist, aber immer noch kleiner als das Feld Bot das während der anfänglichen Polarisationsperiode bereitgestellt wird.
• Während der Detektionsperiode wird in normaler NMR-Manier ein Hochfrequenz-NMR-Abfragesignal auf die Spule 15 (durch die dritte Linie in Fig. 3 dargestellt) und Gradientenfeldsignale auf die Gradientenspulen (durch die nächsten drei Linien in Fig. 3 dargestellt) angewandt. Dies führt zu einem Ausgangs- NMR-Bildsignal (durch die siebte Linie in Fig. 3 dargestellt), das durch die Spule 15 detektiert wird. Wie bereits erwähnt, werden Abschnitte dieses Signals verstärkt, die auf Protonen zurückzuführen sind, die mit benachbartem angeregten paramagnetischen Material in Wechselwirkung gestanden haben, so dass die entsprechenden Abschnitte des erhaltenen endgültigen Bildes ebenfalls von erhöhter Intensität sind und das endgültige Bild dann die Verteilung von angeregtem paramagnetischen Material in der untersuchten Probe zeigt.
• Es versteht sich, dass durch Durchführen der EPR-Anregung ausschließlich während der Evolutionsperiode, während der das Bo seinen niedrigen Wert von Boe hat, der erforderliche Energiepegel der EPR-Anregungsbestrahlung minimiert wird und dass dies ohne Verschlechterung des Ausgangsbildsignal-SNR erreicht wird, das durch den höheren Wert des Bo-Feldes während der anderen Perioden des Zyklus bestimmt wird.
• Im Prinzip könnte die Reduktion des Bo-Feldes während der Evolutionsperiode durch Reduzieren des Versorgungsstromes der Spulen 11 und 12 erreicht werden, in der Praxis würde dies jedoch wahrscheinlich, aufgrund der hohen Induktivität der Spulen, inakzeptable Anforderungen an die Spulenstromversorgung und Spulenisolierung stellen. Es ist daher bevorzugt, das vorstehend beschriebene "Feldkompensationsverfahren" anzuwenden, bei dem die Spulen 11 und 12 auf Dauerstrom gehalten werden und das Feld durch An- und Abschalten lediglich der wesentlich kleineren Spulen 14 variiert wird. Die Spulen 14 werden bevorzugt während der Detektionsperiode abgeschaltet statt bei reduziertem Strom betrieben zu werden, da das Bo-Feld dann während der Detektionsperiode nur durch die Spulen 11 und 12 bereitgestellt wird, wenn die größten Anforderungen an die räumliche Homogenität und temporale Stabilität des Magnetfeldes an der Probe gestellt werden. Die Homogenität des Magnetfeldes während der Evolutionsperiode muss nur gut genug sein, um die interessierende EPR-Linie über die gesamte Probe zu bestrahlen: Bei den vorstehend beschriebenen Bedingungen betrug die Linienbreite mehr als 4 MHz bei einer EPR-Frequenz von 160 MHz, so dass eine Variation von Bc von mehr als ±1% über das Probenvolumen toleriert werden könnte, während die berechnete Homogenität der Spulen 14 besser als ±1000 ppm über das Probenvolumen war. Der Nachteil der Feldkompensation liegt in der unausweichlichen Wechselwirkung zwischen den Spulen 11 und 14, die durch deren große Nähe verursacht wird: Es hat sich gezeigt, dass dies zu einer Instabilität des Magnetfeldes führte, verursacht durch die Spulen 11 und 12, wenn der Strom in den Spulen 14 geschaltet wurde. Der Effekt wurde noch gravierender, als die Feldstärken erhöht wurden, was der Grund dafür war, warum die Werte von Bop und Bod auf eine Obergrenze von 0,01 T beschränkt wurden.
• Es versteht sich, dass ein Zyklus des vorstehend beschriebenen Verfahrens zur Bildung eines vollständigen NMR-Bildes unzureichende Daten liefert und dass es zum Erreichen eines Bildes mit beispielsweise 32 · 32 Pixeln notwendig ist, zumindest 32 Zyklen des Verfahrens durchzuführen. Dies umfasst 32 Bestrahlungsperioden des zu untersuchenden Objekts mit dem EPR- Anregungs-Hf-Signal während der 32 Evolutionsperioden. Wenn ein Bild mit höherer Auflösung aufgenommen werden soll, beispielsweise mit 128 · 128 oder 256 · 256 Pixeln, wird die Anzahl der Zyklen (und somit die Anzahl der EPR-Anregungsbestrahlungen) entsprechend erhöht.
• Gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, das unter Verwendung der unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 beschriebenen Vorrichtung durchgeführt werden kann, folgt jedoch auf jede EPR-Bestrahlung eine ganze Reihe von NMR-Abfragen und daraus resultierenden NMR-Bildsignalen, die benötigt werden, um das vollständige Bild zu erstellen. Dies ist in Fig. 4 dargestellt, die sich auf das bei der Erfindung angewandte Felddurchlaufen bezieht. Demgemäß sind die linken Seiten der Fig. 3 und 4 identisch und zeigen eine anfängliche Polarisationsperiode während der das Bo-Feld seinen höheren Wert von Bp hat, worauf die einzelne Evolutionsperiode der EPR-Bestrahlung folgt, welche über ein Zeitintervall te von typischerweise 1-2 s andauert, während dem das Bo-Feld seinen reduzierten Wert von Boe hat. Dann jedoch, nach einer kurzen Verzögerung von typischerweise 10 ms, während der das Bo-Feld wieder auf einen höheren Wert Bod gebracht wird, umfasst die Detektionsperiode eine ganze Reihe von NMR-Hochfrequenz-Abfragesignalen, von denen jedes seinem eigenen geeigneten Gc-Gradientenfeld zugeordnet ist, um all die NMR-Bildsignale zu erzeugen, die zum Erstellen des vollständigen NMR-Bildes notwendig sind. Für ein 32 · 32 Bild wird der Detektionszyklus 32mal während der Detektionsperiode mit einer Wiederholungszeit Tr von 5-20 ms wiederholt.
• Vorausgesetzt, dass alle Bilddaten innerhalb einer Zeitdauer in der Größenordnung der Periode T&sub1; des untersuchten Objekts erhalten werden können, beeinflusst der Abfall der Verstärkung während der Datenakquisition die Bilder nicht nachteilig. Da die meisten der Bildinformationen in den Daten enthalten sind, die bei den Null- und Schwach-Phasenkodier-Datenakquisitionen erhalten werden, die den niedrigen räumlichen Frequenzen in dem untersuchten Objekt entsprechen, ist es vorteilhaft mit der Null-Phasenkodier-Akquisition zu beginnen und im Anschluss daran, die Amplitude des Phasenkodiergradientenpluses zu erhöhen, wobei das Vorzeichen gewechselt wird. In der Praxis hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Detektionszyklus öfter als unbedingt erforderlich zu wiederhohlen, wobei die ersten paar (typischerweise fünf) Zyklen als Pseudo-NMR-Anregungen behandelt werden, von denen keine Ausgangs-NMR-Signale aufgenommen werden, um sicherzustellen dass ein dynamisches Gleichgewicht oder stabiler Zustand erreicht worden ist bevor mit der Datenakquisition begonnen wird.
• Da die Datenakquisition für ein Bild sehr schnell stattfindet, kann eine erhebliche Wartezeit (von einigen Minuten, sofern gewünscht) toleriert werden. Es ist daher vorstellbar, relativ große momentane Energiepegel der EPR-Hochfrequenz-Bestrahlung einzusetzen, die während der Evolutionsperiode angewandt werden, um die Verstärkung zu maximieren, ohne Gefahr zu laufen, das untersuchte Objekt zu überhitzen.
• Es versteht sich, dass, wie bei dem unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschriebenen Verfahren, das erfindungsgemäße Verfahren auch die zusätzlichen Schritte des Erhaltens eines unverstärkten NMR-Bildsignales durch die vorstehend beschriebene Vorgehensweise, jedoch ohne anregende EPR-Resonanz, und des anschließenden Ableitens von Bildinformationen, die den Unterschied zwischen den verstärkten und unverstärkten Bildsignalen darstellen, umfassen kann.
• Ein Vorteil der Anwendung des Felddurchlaufens bei der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass, da nur ein Zyklus des Felddurchlaufens pro vollständigem Bild erforderlich ist, es möglich sein kann, im Vergleich zu dem was zur Durchführung des in Fig. 3 gezeigten Felddurchlaufverfahrens benötigt wird, vereinfachte Energieversorgungseinrichtungen für den Felddurchlaufmagneten zu verwenden. Dies könnte bei einem Ganzkörper- Bildgeber, bei dem das Felddurchlaufen aufgrund der erhöhten Feldenergie der verwendeten großen Magneten wesentlich schwieriger ist, von großem Vorteil sein.
• Es wird darauf hingewiesen, dass das Prinzip der vorliegenden Erfindung, die wir Schnappschuss-PEDRI nennen (d. h. die Anwendung von nur einer EPR-Bestrahlung pro Bild), unter Verwendung eines beliebigen kürzlich entwickelten Schnappschuss- Bildgebungsverfahrens (FLASH, RARE, etc.) angewandt werden kann.

Claims (3)

1. Verfahren zur Protonen-Elektronen-Doppelresonanz- Magnetresonanz-Bilderzeugung, mit den Schritten:

- Aussetzen einer paramagnetisches Material enthaltenden Probe einem polarisierenden Magnetfeld (Bö) während einer Polarisationsperiode,

- Aussetzen der Probe, während einer auf die Polarisationsperiode folgenden Evolutionsperiode, einem weiteren polarisierenden Magnetfeld (Boe), wobei der Wert des polarisierenden Magnetfeldes (Boe) während der Evolutionsperiode niedriger als der Wert des polarisierenden Magnetfeldes (Bop) während der Polarisationsperiode ist, und einer Hochfrequenzstrahlung bei einer Frequenz, die für das weitere polarisierende Magnetfeld (Boe) geeignet ist, um so die Elektronenspinresonanz in dem paramagnetischen Material anzuregen,

- Aussetzen der Probe, während einer Detektionsperiode nach der Evolutionsperiode, noch einem weiteren polarisierenden Magnetfeld (Bod), wobei der Wert des polarisierenden Magnetfeldes (Bod), das während der Detektionsperiode angewandt wird, größer als der Wert des Feldes (Boe) ist, das während der Evolutionsperiode angewandt wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

- nur eine einzelne Polarisationsperiode und Evolutionsperiode angewandt wird, die Detektionsperiode jedoch eine Reihe von Detektionszyklen umfasst,

- die Probe während jedem der Detektionszyklen einem Kernresonanz-Abfragesignal ausgesetzt wird, eine entsprechende Mehrzahl von Kernresonanz-Bildsignalen während der Detektionsperiode von der Probe abgeleitet wird und diese Mehrzahl von Kernresonanz-Bildsignalen zu einem kompletten Kernresonanzbild kombiniert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des polarisierenden Magnetfeldes (Bod), das während der Detektionsperiode angewandt wird, identisch mit dem Wert des polarisierenden Magnetfeldes (Bop) während der Polarisationsperiode ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des polarisierenden Magnetfeldes (Bod), das während der Detektionsperiode angewandt wird, geringer als der Wert des polarisierenden Magnetfeldes (Bop) während der Polarisationsperiode ist.