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第 05 章

05-01
化学位移

05-02
磷谱

05-03
其他核的活体波谱

氢谱
碳谱
氟谱
钠谱和钾谱
05-04
活体波谱的定位技术

受激回波波谱
点分辨波谱
成像选择性活体波谱
05-05
化学位移成像


05-04  活体波谱的定位技术

传统的化学分析型NMR谱仪中,样品被放进线圈里,检测的是来自整个样品的信号。只要样品有足够的均匀性,这种采样方法是行得通的。但是,要从动物或人体中获取信号,这种方法得到的信号就是线圈可检测范围内不同组织的所有信号。因此,要想得到一个特定区域的信号,就必须对所要采集的部位进行限制或定位。

最简单的定位技术是使用表面线圈。信号采集的部位取决于线圈的尺寸和容积。虽然这种技术很简单而且可以得到很好的信噪比,但是它有很多缺点,比如,体表组织的干扰、信号随深度增加而降低、被激发样品中偏转角变化很大。减小样品中偏转角的变化有两种方法:一是用标准射频线圈激发待测样品,而表面线圈只用来接受所定位区域内样品的信号;二是用一个特殊的(绝热的)射频脉冲。

另一种定位技术是借助于得到的图像来定位,这样可以降低其他组织的干扰。用局部匀场方式对待测区域的磁场进行优化。体积越小越便于匀场,但是,信号是与体积大小成正比的,除氢谱之外,体积太小对其他核是不现实的。在采集其他核的波谱之前,最好先采集一张待测部位的氢谱,因为其他核的灵敏度太低不利于局部匀场。提出的定位技术有很多种,我们这里只讨论应用最为广泛的四种定位技术。

关于波谱技术的详细讨论请参见Matson、Weiner、Sauter等人的论文[⇒ Matson; ⇒ Sauter]。脉冲序列,如相位编码,将在第6章中进行详细讨论。


05-04-01  受激回波波谱

受激回波是由3个90度射频脉冲序列产生的五个回波之一。如果这三个脉冲发自三个相互垂直的平面,受激回波只能从三个平面交叉处产生。在第二和第三个脉冲之间信号随着T1衰减而减小,在另外两个脉冲间隔间信号随着T2衰减而减小。信号随T2衰减而减小,使得整个技术适合于氢谱,而非磷谱,因为磷核T2值太小。

许多首字母缩写词被用来表示各种脉冲序列,比如,图05-07中STEAM [⇒ Frahm],还有STEV [⇒ Kimmich]和VOSY。

同理,利用相同的三个脉冲序列也可以产生一个自旋回波信号。




图05-07
用STEAM技术获取的氢谱:(a) 正常人大脑;(b) 缺氧患者大脑;(c) Alzheimer患者大脑。
缩写的含义参见表05-01


05-04-02  点分辨波谱

点分辨波谱定位技术(PRESS)是由一个自旋回波串和2个180度脉冲所组成。每一个脉冲都是在正交梯度存在的条件下发射的,所以,可以在样品中选取一个待测体积。PRESS需要相对较长的回波时间。


05-04-03  成像选择性活体波谱

ISIS(Image Selected In Vivo Spectroscopy)序列包括8个步骤[⇒ Ordidge]。每一个步骤中,都要用一系列选择性反转脉冲和紧随其后的非选择性激发脉冲。每一个步骤中,反转脉冲和接收相位的组合都是独特的。把8次信号的结果按正确的方式汇总,待测体积内的组织的信号就产生了,待测体积之外的组织的信号就被相互抵消了。观测到的是FID信号而非回波,不存在T2衰减。因此,ISIS技术非常适合磷谱。

用ISIS技术获取氢谱时,必须对ISIS序列进行修改以压制待测体积之外的水的信号,以避免动态范围问题。OSIRIS(ISIS序列的一种变通序列)就用噪音脉冲来压制待测体积之外的信号。因为ISIS技术需要8个步骤,任何一个变动都会导致待测体积之外的组织的信号不能被完全压制,因此,该技术容易受到运动伪影的影响。因为需要等待磁化矢量的完全恢复,所以,只有当TR足够长时,ISIS技术才有效。



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