DE3343625C2

DE3343625C2 - Meßkopf und Verfahren zur Aufnahme hochaufgelöster Kernspinresonanzsignale

Info

Publication number: DE3343625C2
Application number: DE3343625A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr.-Ing. 7500 Karlsruhe Zeiger
Original assignee: Bruker Medizintechnik GmbH
Current assignee: Bruker Biospin MRI GmbH
Priority date: 1983-11-19
Filing date: 1983-12-02
Publication date: 1986-10-23
Also published as: EP0202455B1; EP0145915B1; US4607226A; DE3517812A1; DE3517812C2; US4698594A; EP0145915A1; DE3343625A1; EP0202455A3; EP0202455A2

Abstract

Ein Meßkopf 12 dient zur Aufnahme hochauflösender Kernresonanzmessungen in kleinen definierten Bereichen organischen Gewebes von in einem homogenen Konstantmagnetfeld befindlichen menschlichen oder tierischen Körpern. Dabei wird auf den Körper eine Hochfrequenz-Sende- und Empfangseinrichtung aufgesetzt, die aus einer Wendelleitung 20 mit Abschirmung 23 besteht, wobei die Abschirmung 23 an mindestens einem Ende 25 offen und die Wendelleitung 20 an diesem Ende 25 mit der Abschirmung 23 verbunden ist und schließlich das offene Ende 25 die Aufseztebene 27 bildet. Weiterhin werden Verfahren zur Aufnahme hochaufgelöster Kernresonanzspektren mit einem derartigen Meßkopf 12 vorgeschlagen.

Description

so Die Erfindung geht ans vnti ?inem Meßkopf für hochauflösende Kernspinresonanzmessungen in definierten Bereichen organischen Gewebes von in einem homogenen Magnetfeld befindlichen menschlichen oder tierischen Körpern, mit einer auf den Körper aufsetzbaren Hochfrequenz-Sende- und Empfangseinrichtung. Sie geht ferner aus von Verfahren zur Aufnahme hochaufgelöster Kernspinresonanzsignale in derartigen Bereichen, bei denen die Anregung von Kernspinresonanzen

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einer Kernart durch Hochfrequenz-Flächenspulen er- lieh ist

folgen kann. Aus einem Aufsatz von Volino et aL in »Review of

Ein Meßkopf und Verfahren der eingangs genannten Scientific Instruments«, Band 39, Nr. 11.1968, S. 1660 bis

Art sind in einem Aufsatz von Alger et al ir> der Zeit- 1665 sind Wendelleitungs- oder Helix-Resonatoren für

schrift »Science«, Band 214, 6. November 1981, S. 660 5 Elektronenspinresonanz-Messungen bekannt, die im

bis 662 beschrieben. Mikrowellenbereich (X-Band) ausgeführt werden. Bei

Unter »definierten Bereichen« sollen im folgenden diesen Messungen wird ein Probenröhrchen, das den kleine Oberflächenbereiche oder oberfiächennahe Be- gesamten Innenraum der Helix ausfüllt, verwendet, es reiche der Körper verstanden werden, und zwar im Ge- kann aber auch die Helix insgesamt in eine Flüssigkeit gensatz zu den bekannten Ganzkörper-Messungen, wie io eingetaucht werden. Aufgrund der sich in der Helix ausman sie in der Kernspintomographie kennt Die Größe breitenden Wanderwelle ist praktisch der gesamte Indes »definierten Bereiches« wird dabei im wesentlichen nenraum der Helix mit Komponenten des elektrischen von der Geometrie des jeweils verwendeten Meßkopfes Feldes ausgefüllt, so daß das Einführen einer Probe eine bestimmt, weil Messungen nur in der Nähe der Aufsetz- drastische Verminderung der ohnehin schon niedrigen ebene des Meßkopfes auf den Körper vorgenommen 15 Güte des Helix-Resonators mit sich bringt Die Güte der werden. leeren Helix liegt nämlich schon eine Größenordnung

Es ist bekannt das Untersuchungsverfahren der unter derjenigen von üblichen Hohlraumresonatoren,

Kernspinresonanz und auch der hochauflösenden Kern- und der sich demzufolge einstellende Verlust an Emp-

spinresonanz für diagnostische Zwecke eii-zusetzen. findlichkeit kann beim Helix-Resonator nur teilweise

Dabei wird stets ein zu untersuchender Körper oder 20 dadurch kompensiert werden, daß durch vollständiges

Körperteil eines Patienten in ein Magnetsystem einge- Füllen des Innenraumes der Helix der Füllfaktor, vergli-

bracht, das in einem makroskopischen Bereich des Kör- chen mit einem Hohlraumresonator, erhöht wird. In je-

pers oder Körperteils ein hinreichend homogenes Kon- dem Falle ist es bei einem Helix-Resonator dieser Art

stantmagnetfeld erzeugt erforderlich, den gesamten Innenraum der Helix mit

Zum Anregen der Kernspinresonanz muß in senk- 25 Probenmaterial zu füllen. Diese Möglichkeit besteht bei

rechter Richtung zum Konstantmagnetfeld nun noch In-Vivo-Messungen am lebenden Körper jedoch nicht

ein Hochfrequenzmagnetfeld einer Frequenz einge- Außerdem ist bei dem bekannten Helix-Resonator eine

strahlt werden, die für unterschiedliche Kernarten im Ausnutzung des Außenfeldes nicht vorgesehen und eine

Verhältnis zur Stärke des Konstantmagnetfeldes als Na- Trennung von Bereichen magnetischen und elektri-

turkonstante feststeht 30 sehen Feldes weder vorgesehen, noch — für die hier

Bei den sogenannten Kernspintomographen wird das interessierenden Proben mit endlichen Abmessungen —

Hochfrequenzmagnetfeld durch große sattelförmige überhaupt möglich.

Spulen erzeugt, so daß die in der Kernspintomographie Aus einem Aufsatz von Fisk in der Zeitschrift QST, gewünschten Querschnittsbilder von Patientenkörpern Juni 1976, S. 11 bis 14, ist es bekannt, für Amateurfunkoder Körperteilen erzeugt werden können. 35 zwecke Helix-Resonatoren zu verwenden, bei denen die

Eine derartige großräumige Erzeugung von Hochfre- Helix oder Wendelleitung von einer koaxialen elekquenzmagnetfeldern kann es jedoch einmal mit sich trisch leitfähigen Abschirmung umgeben ist, die an beibringen, daß der Körper oder Körperteil des Patienten den Enden offen sein kann. Die an einem Ende der Wendurch die Hochfrequenzeinstrahlung zu sehr erwärmt delleitung bzw. Helix augebildete letzte Windung ist mit wird, andererseits haben die großräumigen Hochfre- 40 der Abschirmung über einen Anschluß elektrisch leitend quenz-Anordnungen den Nachteil, daß bei hohen Hoch- verbunden, während die Helix an ihrem anderen Ende frequenzfeldstärken einerseits Störstrahlung nach au- anschlußfrei ist. Es sind Abstimmanordnungen vorgeseßen dringen kann, die in der Nähe befindliche Meßgerä- hen, bei denen das von der Helix erzeugte elektrische te stört und andererseits auch Störstrahlung von außen Feld an einem axial definierten Ort belastet wird, oder in die Sattelspulenanordnung eindringen und Verfäl- 45 eine der Abstimmanordnungen von einem einstellbaren schungen des Meßergebnisses hervorrufen können. Kondensator gebildet ist. Bei diesen, ausschließlich als

Es ist daher, beispielsweise aus dem eingangs genann- Filter vorgesehenen Resonatoren, die demzufolge weten Zeitschriftenartikel, bekannt, anstelle von großräu- der über »Sende-«, noch »Empfangseigenschaften« vermigen Sattelspulen kleine Oberflächenspulen zu ver- fügen, wird jedoch, wie in der Funktechnik üblich, bewenden, die auf einen interessierenden Bereich des Kör- 50 sonderer Wert darauf gelegt, daß keinerlei Feldlinien in pers aufgelegt werden. Für tieferliegende Organe wird den Außenbereich des Resonators, der auch als /?/4-Rebei Tierversuchen z. B. das zu untersuchende Organ sonator ausgebildet sein kann, dringen. Hierzu wird ent-(z. B. die Leber) freigelegt und die Spule auf das Organ weder die Abschirmung an beiden Enden mit einem gelegt Häufig sind jedoch nur die Oberflächenbereiche leitenden Boden verschlossen, so daß sich die Helix in oder wenigstens die oberflächennahen Bereiche des zu 55 einem allseits geschlossenen leitenden Gehäuse befinuntersuchenden Körpers von Interesse, so daß die klei- det, oder es wird die koaxiale Abschirmung axial soweit nen Oberflächenspulen-Anordnungen ausreichend sind, über die Enden der Helix hinaus verlängert, daß nur die weder durch übermäßige Hochfrequenzeinstrah- noch vernachlässigbare Komponenten des Streufeldes lung den Patienten beeinträchtigen können noch über- der Helix nach außen dringen. Damit ist eine Anwenmäßige Störstrahlungen abstrahlen oder gegenüber 60 dung bei Oberflächenmessungen der eingangs genann-Störeinstrahlungen empfindlich sind. ten Art nicht möglich, weii bei diesen bekannten Hciix-

Derartige Oberflächenspulen werden daher stets Resonatoren bestimmungsgemäß keinerlei Feldlinien

dann verwendet, wenn eine Entnahme von Probensub- nach außen dringen und auch nicht dringen dürfen,

stanz nicht möglich ist und mit verhältnismäßig gerin- Betrachtet man Oberflächenspulen für Kernspinreso-

gem Aufwand am lebenden Körper (sogenannte In-Vi- 65 nanzmessungen der eingangs genannten Art näher, er-

vo-Messung) gemessen werden soll und wenn anderer- kennt man, daß diese Oberflächenspulen mehrere syste-

seits eine Einbringung des gesamten Körpers oder Kör- matische Nachteile aufweisen:

perteils in einen Probenkopf nicht erwünscht oder mög- Ein wesentlicher Nachteil besteht darin, daß bei der-

artigen einfachen Oberflächenspulen keine räumliche abgegeben wird, wodurch die Messungen gegenüber

Trennung zwischen elektrischem und magnetischem Störeinstrahlung von außen weitgehend unempfindlich

Feld besteht Der zu untersuchende Körperbereich sind.

braucht zur Anregung von Kernspinresonanzen jedoch Diese Aufgabe wird bei einem Meßkopf der eingangs

nur mit dem magnetischen Hochfrequenzfeld, nicht je- 5 genannten Art gemäß den Merkmalen des kennzeich-

doch mit dem elektrischen Hochfrequenzfeld beauf- nenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. '

schlagt zu werden, letzteres ist sogar deswegen uner- Der erfindungsgemäße Meßkopf hat damit den Vor- i.i

wünscht, weil aufgrund dielektrischer Verluste im Kör- teil, daß die Wendelleitung überwiegend magnetische '.'

per eine Beeinträchtigung der Empfindlichkeit des Meß- Feldlinien nach außen dringen läßt, während die elektri- tej

kopfes eintritt 10 sehen Feldlinien sich überwiegend zwischen der Wen- ]#

Ein weiterer Nachteil der Oberflächenspulen ist der, delleitung und der Abschirmung, das heißt in deren In- ψ, daß sie relativ schmalbandig sind, so daß zur Anregung nenraum schließen und damit nur in untergeordnetem jf unterschiedlicher Kernarten jeweils getrennte Meßköp- Umfange nach außen wirksam werden. Die elektrischen |r fe mit unterschiedlichen Oberflächenspulen verwendet Verluste im untersuchten Körperbereich treten damit werden müssen. Beim Wechsel des Probenkopfes tritt 15 nur in sehr geringem Umfange auf. Ein weiterer Vorteil ; jedoch in aller Regel, insbesondere bei unruhigen Pa- ist, daß eine Wendelleitung von ihrer Struktur her in j tienten, auch ein Wechsel des Meßortes ein, so daß bei mehreren Schwingungsmoden bei unterschiedlicher aufeinanderfolgenden Messungen mehrerer Kernarten Frequenz anregbar ist, so daß der erfindungsgemäße unter Umständen nicht mehr vergleichbare Meßergeb- Meßkopf in einem breiten Frequenzbereich einsetzbar nisse erzielt werden. Aufgrund dessen ist es auch nicht 20 ist, der das Anregen von Kernspinresonanzen untermöglich, bei einer ersten Kernart mit verhältnismäßig schiedlicher Kernarten möglich macht, ohne daß es erstarken Kernspinresonanzsignalen zunächst einen Ab- forderlich ist, den Meßkopf auszutauschen. Es können gleich der Apparatur vorzunehmen und alsdann bei ei- daher mit einmal auf den Körper aufgesetztem Meßner anderen Kernart das eigentlich interessierende kopf in unmittelbarer zeitlicher Folge Kernspinreso-Kernspinresonanzspektrum aufzunehmen. 25 nanzspektren unterschiedlicher Kernarten aufgenom-

Die bekannten Oberflächenspulen haben ferner den men werden. Damit ist einmal sichergestellt, daß für die

Nachteil, daß sie trotz ihrer geringeren Abmessungen, Spektren unterschiedlicher Kernarten exakt dieselben

verglichen mit den eingangs genannten Sattelspulen, im- Körperbereiche erfaßt werden und daß zum anderen

mer noch eine gewisse Restabstrahlung und damit auch die gesamte Messung innerhalb kürzester Zeit abge-

eine Empfindlichkeit gegenüber Störeinstrahlung auf- 30 schlossen werden kann. Dieser letztgenannte Vorteil

weisen. bringt auch erhebliche wirtschaftliche Vorteile mit sich, ⁽,

Es ist bekannt, daß bei der üblichen Kernspintomo- weil medizinisch-diagnostische Kernspinresonanzappa- '■ graphie, d. h. der Bilddarstellung von Körperquerschnit- rate sehr teuer in der Anschaffung sind und daher ein ten, eine Homogenität des Konstantmagnetfeldes von großes Interesse darin besteht, die Kosten für eine der-IO-⁵ ausreicht, während bei der eingangs genannten 35 artige Apparatur durch eine möglichst große Anzahl Verwendung von aufgesetzten Meßköpfen zur Aufnah- von Messungen zu amortisieren. Durch geeignete Dirne hochaufgelöster Kernspinresonanzspektren eine mensionierung des erfindungsgemäßen Meßkopfes Homogenität von mindestens ΙΟ-⁷ erforderlich ist. Es ist kann dieser z. B. in einen chirurgisch geöffneten Körper daher erforderlich, bei Aufnahme derartiger hochaufge- eingeführt und auf ein freigelegtes Organ aufgelegt löster Kernspinresonanzspektren vor Beginn der Mes- 40 werden. Auch kann z. B. im Tierversuch ein Organ so sung das Konstantmagnetfeld am Meßort, das heißt im freigelegt werden, daß es oben auf einen Meßkopfdekzu untersuchenden Bereich des Patientenkörpers oder kel aufgelegt werden kann.

Körperteils sorgfältig homogen einzustellen. Diese Ein- Schließlich hat der erfindungsgemäße Meßkopf noch

stellung sollte möglichst rasch möglich ein, um dem Pa- den wesentlichen Vorteil, daß aufgrund der die Wendel-

tienten keine überlange Untersuchungsdauer zuzumu- 45 leitung umgebenden Abschirmung einerseits praktisch

ten und um eine wirtschaftlich ausreichende Auslastung keine Störstrahlung nach außen dringt, insbesondere

der Apparatur zu ermöglichen. auch deswegen, weil sich die elektrischen Feldlinien in-

Es ist schließlich bekannt, daß man die Aussagekraft nerhalb der Abschirmung schließen und daß in entsprevon Kernspinresonanzspektren dadurch erhöhen kann, chender Weise auch keine von außen eindringende daß man bei Messung einer Kernart eine andere Kern- 50 Störstrahlung die Meßergebnisse verfälschen kann, weil art »entkoppelt«, das heißt gleichzeitig durch ein starkes insbesondere eine von außen wirkende elektrische An-Hochfrequenzfeld anregt bzw. sättigt Überlicherweise kopplung der geschlossenen Feldlinien innerhalb der werden Protonen entkoppelt und andere Kernarten ge- Abschirmung praktisch nicht möglich ist
messen. Zur Entkopplung sind jedoch hohe Hochfre- Ein vorteilhaftes, unter Verwendung des erfindungsquenzleistungen erforderlich, so daß bei den eingangs 55 gemäßen Meßkopfes durchgeführtes Verfahren besteht genannten bekannten Anordnungen mit Sattelspulen darin, daß zunächst ein höherfrequenter Schwingungsund aufgesetzten Flächenspulen eine erhöhte Gefahr modus in der Wendelleitung angeregt wird, bei dessen von Störungen elektrischer Natur besteht Es ist daher Frequenz Protonen(H')-Kernspinresonanzen auftreten, wünschenswert, auch bei aufgesetzten Meßköpfen der- daß unter Beobachtung einer Linie eines Protonenartige entkoppelte Experimente durchführbar zu ma- 60 Kernspinresonanzspektrums die Homogenität des Konchen, stantmagnetfeldes optimiert und alsdann auf die Anre-

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ei- gung eines niederfrequenten Schwingungsmodus übernen Meßkopf der eingangs genannten Art so auszuge- gegangen wird, bei dessen Frequenz Kernspinresonanstalten, daß der interessierende Körperbereich prak- zen anderer Kernarten, insbesondere C¹³, P³¹, Na²³ auftisch ausschließlich vom magnetischen Hochfrequenz- 65 treten und schließlich das Kernspinresonanzspektrum feld durchsetzt wird, ferner unterschiedliche Kernarten der anderen Kernart gemessen wird,
ohne Wechsel eines Meßkopfes gemessen werden kön- Man macht sich dabei mithin die vorteilhafte Eigennen und schließlich nur ein Minimum an Störstrahlung schaft des erfindungsgemäßen Meßkopfes zunutze, daß

eine breitbandige Anregung in unterschiedlichen Schwingungsmoden, gegebenenfalls unter individueller Frequenzabstimmung der einzelnen Schwingungsmoden, möglich ist, so daß durch einfaches elektrisches Umschalten der Anregungsfrequenz von Protonen-Resonanz auf die Resonanz einer anderen Kernart umgeschaltet werden kann. Protonen-Spektren eignen sich dabei besonders gut zum Homogenisieren des Magnetfeldes, weil die zunehmende Homogenität des Magnetfeldes sich unmittelbar in der Linienform der Spektren auswirkt, und bei starken Signalen das Spektrum nach jeder einzelnen Anregung beobachtet — und damit das Magnetfeld kontinuierlich homogenisiert — werden kann. Dies ist gegenüber der Feldhomogenisierung bei anderen Kernarten von wesentlichem Vorteil, weil zur Aufnahme eines Kernspinresonanzspektrums einer anderen Kernart eine Meßdauer von beispielsweise einigen Minuten erforderlich ist, so daß eine Nachstellung des Konstantmagnetfeldes im Sinne einer Homogenisierung immer nur im Takt von mehreren Minuten möglich ist und sich insgesamt eine sehr lange Abgleichzeit für die Gesamtapparatur ergäbe.

Ein weiteres vorteilhaftes, unter Verwendung des erfindungsgemäßen Meßkopfes durchgeführtes Verfahren, bei dem die Anregung von Kernspinresonanzen einer Kernart durch Hochfrequenz-Flächenspulen erfolgt, besteht darin, daß durch die Hochfrequenz-Flächenspulen eine Anregung von Protonen-Kernspinresonanzen erfolgt und daß der Meßkopf zur Messung der Kernspinresonanzen anderer Kernarten derart auf den Körper aufgesetzt wird, daß das von ihm erzeugte Hochfrequenzmajnetfeld senkrecht an demjenigen der Hochfrequenz-Flächenspulen ausgerichtet ist.

Diese Maßnahme macht sich somit die günstigen Abmessungen des erfindungsgemäßen Meßkopfes zunutze, indem der erfindungsgemäße Meßkopf in einfacher Weise in einen üblichen Kernspintomographen eingeführt und zusätzlich zu den dort vorgesehenen Sattelspulen in senkrechter Ausrichtung zu diesen aufgesetzt wird. Durch die räumlich um 90° gedrehte Anordnung der jeweiligen Spulenachsen und die besonderen Abschirmeigenschaften des erfindungsgemäßen Meßkopfes ist dabei gewährleistet, daß eine Störeinstrahlung von den Sattelspuien in den Meßkopf nicht oder praktisch nicht eintritt

Das dem die Aufsetzebene bildenden offenen Ende gegenüberliegende Ende der Abschirmung kann unterschiedlich ausgebildet sein. Bei einer sogenannten Λ/2-Anordnung läge beispielsweise eine klappsymmetrische Struktur vor, bei der das der Aufsetzebene entgegengesetzte Ende identisch mit der Aufsetzebene ausgebildet wäre. Es ist jedoch eine Ausführungsform bevorzugt bei der eine sogenannte >i/4-Struktur verwendet wird und in der folglich das dem offenen Ende gegenüberliegende Ende der koaxialen Abschirmung geschlossen ist Diese Ausführungsform ist deswegen besonders vorteilhaft, weil eine weitere Verbesserung der Abschirmeigenschaften durch das Schließen der Abschirmung am entgegengesetzten Ende eintritt Außerdem ist diese Anordnung in axialer Richtung besonders kurz, was deswegen von besonderem Vorteil ist weil der erfindungsgemäße Meßkopf senkrecht zur Richtung des Konstantmagnetfeldes, das heißt senkrecht zur Achse eines SoIenoid-Magnetsystems auf den zu untersuchenden Körper aufgesetzt werden muß. In dieser Koordinatenrichtung senkrecht zur Achse des Konstantmagnetfeldes ist jedoch im Inneren des Solenoid-Magnetsystems verhältnismäßig wenig Raum.

Weiterhin ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der das die Aufsetzebene bildende offene Ende der Abschirmung mit einem Deckel aus elektrisch nichtleitendem Material bedeckt ist, wobei der Deckel mit einer Vielzahl radial verlaufender Leiterbahnen versehen ist, deren äußere Enden mit einem die Abschirmung bildenden Gehäuse elektrisch leitend verbunden sind, und deren innere Enden im Bereich des Zentrums des Deckels zusammenlaufen, ohne einander zu berühren.

ίο Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß das geringe noch verbleibende elektrische Hochfrequenzstreufeld oberhalb der Aufsetzebene durch die Leiterbahnen kurzgeschlossen wird. Dies ergibt eine weitere Verminderung der dielektrischen Verluste im Meßkörper sowie eine weitere Verminderung der Störungen durch abgestrahlte bzw. eingefangene Störstrahlung.

Vorteilhaft ist ferner eine erste Abstimmanordnung vorgesehen, bei der der Abstand des anschlußfreien Endes der Wendelleitung von dem geschlossenen Ende der koaxialen Abschirmung variierbar ist.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß in besonders einfacher Weise die Abstimmung auf die gewünschte Resonanzfrequenz bei Anwendung eines /?/4-Resonators, das heißt bei niedrigst möglicher Resonanzfrequenz des Grund-Schwingungsmodus möglich ist.

Die erste Abstimmanordnung besteht vorteilhaft aus einem mit einem leitfähigen Belag versehenen, der radialen Querschnittsform der Abschirmung entsprechenden Boden, der in ein die Abschirmung bildendes Gehäuse einschraubbar ist.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß eine zweite oder dritte Abstimmanordung vorgesehen ist, bei der das von der Wendelleitung erzeugte elektrische Feld an einem axial definierten Ort, an dem das elektrische Feld nur bei einem vorbestimmten Schwingungsmodus ein Maximum aufweist, belastet wird.

Diese Maßnahme hat den besonderen Vorteil, daß eine Frequenzabstimmung der einzelnen Schwingungsmoden unabhängig voneinander möglich ist. Ein Schwingungsmodus einer höheren Frequenz weist beispielsweise mehrere Maxima der elektrischen Feldstärke auf, das heißt also auch Maxima an Orten, an denen ein Schwingungsmodus niedrigerer Frequenz keine Maxima aufweist. Durch Belastung am Orte dieser nur bei Schwingungsmoden höherer Frequenz auftretenden Maxima kann die Frequenz des höheren Schwingungsmodus beispielsweise vermindert werden, ohne daß hierdurch die Resonanzfrequenz des niedrigeren Schwingungsmodus beeinflußt wird. Auf diese Weise ist es möglich, das Verhältnis der Frequenzen der verschiedenen Schwingungsmoden abweichend von den sich theoretisch ergebenden ungeradzahligen Vielfachen so einzustellen, daß sich unterschiedliche Resonanzfrequenzen im Meßkopf ergeben, die den Kernspinresonanz-Frequenzen unterschiedlicher Kernarten entsprechen, wobei das Frequenzverhältnis unterschiedlicher Kernarten eine Naturkonstante ist und bekanntlich nicht ungeradzahligen Vielfachen entspricht

Zweckmäßigerweise kann die Abstimmanordnung dann so ausgebildet sein, daß sie zwischen der Wendelleitung und der Abschirmung angeordnet ist, derart daß sie aus einer elektrisch leitenden Fahne besteht deren eines Ende mit einem die Abschirmung bildenden Gehäuse elektrisch leitend verbunden und deren anderes Ende radial auslenkbar ist Auf diese Weise kann eine Belastung eines Maximums der elektrischen Feldstärke durch einfaches Verdrehen einer Schraube erfolgen.

9 10

Eine weitere Möglichkeit für eine derartige selektive F i g. 5 eine Draufsicht auf das in F i g. 3 dargestellte Abstimmung eines Maximums der elektrischen Feld- Ausführungsbeispiel des Meßkopfes,
stärke besteht darin, daß die Abstimmanordnung im In- In F i g. 1 bezeichnet 10 insgesamt ein Magnetsystem, nenraum der Wendelleitung angeordnet ist, und dabei das in einem Raum mit den Raumkoordinaten x, y, ζ aus einer offenen, einseitig mit einem die Abschirmung 5 angeordnet ist Die Raumkoordinate ζ fällt mit der Achbildenden Gehäuse elektrisch leitend verbundenen se des Magnetsystems 10 zusammen. In der Achse ζ Schleife mit quer zur Ache der Wendelleitung angeord- befindet sich ein schematisch angedeuteter Meßkörper neter Ebene besteht. 11, beispielsweise gesamthaft ein Körper eines Patien-

Diese letztgenannte Abstimmanordnung eignet sich ten oder ein Körperteil, beispielsweise ein Arm oder ein

besonders zum Einstellen einer fest vorgegebenen 10 Bein, mit einem darauf aufgesetzten Meßkopf 12. Es

Grundbelastung. versteht sich jedoch, daß der Meßkopf auch bei nichtor-

Zur Optimierung der Anpassung des Meßkopfes an ganischen Proben sowie bei Einzelproben von leben-

die Zuleitung ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei dem oder nichtlebendem Gewebe Verwendung finden

der in der Verbindung der Wendelleitung an die Ab- kann.

schirmung eine vierte Abstimmanordnung, bevorzugt in 15 Vom Meßkopf 12 führt eine Zuleitung 13 zu einer in Form eines einstellbaren Kondensators, vorgesehen ist. F i g. 1 nicht dargestellten Elektronik.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die Zuleitung, die Das Magnetsystem 10 ist lediglich schematisch angeisoliert durch das Abschirmgehäuse hindurchgeführt deutet und besteht aus einer sogenannten doppelten wird, an der Wendelleitung unmittelbar angelötet wer- Helmholtz-Anordnung mit zwei Paaren von Helmholtzden kann und die Feinabstimmung der Ankopplung 20 Spulen 14. Die Helmholtz-Spulen 14 erzeugen im Innedann über den einstellbaren Kondensator erfolgt, so daß ren ein Konstantmagnetfeld hoher Homogenität in allen eine exakte Anpassung auf beispielsweise 50 Ω Wellen- drei Raumkoordinaten x, y, z. Durch Einstrahlung eines widerstand möglich ist magnetischen Hochfrequenzfeldes auf den Meßkörper

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung 11 in einer Richtung senkrecht zur Koordinate ζ kann

ist die Wendelleitung mit einem Hochfrequenzsender 25 eine Kernspinresonanz im gesamten Homogenitätsbe-

einstellbarer Amplitude verbunden. reich hervorgerufen werden.

Diese Maßnahme hat den folgenden Vorteil: F i g. 2 zeigt die Feldverteilung in dem Meßkopf 12.

Diejenigen Feldlinien des magnetischen Hochfrequenz- Der Meßkopf 12 enthält eine Wendelleitung 20, die in

feldes, die vom offenen Ende des Meßkopfes ausgehend de^achliteratur auch als »Helix« bezeichnet wird. Von

in den zu untersuchenden Körper eintreten, führen zu 30 der Wendelleitung 20 sind der Übersichtlichkeit halber

einer Feldstärkeverteilung des hochfrequenten Magnet- in F i g. 2 nur die Windungen 21 und 22 an ihren Enden

feldes im zu untersuchenden Körper, bei der die Intensi- vollständig dargestellt. Das zweite wesentliche Element

tat des magnetischen Hochfrequenzfeldes von der des Meßkopfes 12 ist eine geerdete Abschirmung 23, die

Oberfläche des Körpers nach innen abnimmt Durch sich koaxial um die Wendelleitung 20 herum erstreckt.

Einstellen der Amplitude des magnetischen Hochfre- 35 Die Abschirmung 23 mit einer Längsachse 24 weist ein

quenzfeldes kann nun bewirkt werden, daß in definierter offenes Ende 25 sowie diesem gegenüberliegend ein ge-

Tiefe unterhalb der Oberfläche des zu untersuchenden schlossenes Ende 26 auf. Die Lage der Wendelleitung 20

Körpers eine magnetische Hochfrequenzfeldstärke des- in der Längsachse 24 ist derart, daß die mit der Abschir-

jenigen Betrages vorliegt bei der exakt die sogenannte mung 23 über einen Anschluß 28 elektrisch leitend ver-

90°-Bedingung erfüllt ist, das heißt eine maximale Si- 40 bundene letzte Windung 21 sich etwa in der Ebene des

gnalausbeute vorliegt weil die Spins der zu untersu- offenen Endes 25 der Abschirmung 23 befindet und dort

chenden Kernart bei Anlegen des magnetischen Hoch- eine Aufsetzebene 27 bildet das heißt eine Ebene, in der

frequenzfeldes um 90° aus ihrer Ruhelage herausge- der Meßkopf 12 auf den zu untersuchenden Meßkörper

dreht werden. Andere Bereiche des zu untersuchenden 11 aufgesetzt wird.

Körpers werden hingegen mit einem magnetischen 45 Elektrisch gesehen bedeutet dies, daß die Wendellei-Hochfrequenzfeld beaufschlagt das in etwa der söge- tung 20 mit der Abschirmung 23 an deren offenen Ende nannten 180°-Bedingung genügt, so daß von diesen Be- 25 über den Anschluß 28 mit Masse verbunden ist, währeichen so gut wie kein Signal ausgeht. rend sie an ihrem anderen Ende an ihrer Windung 22 im

Demzufolge kann durch Einstellen der Amplitude des Abstand vom geschlossenen Ende 26 der Abschirmung

magnetischen Hochfrequenzfeldes eine Selektion des 50 23 elektrisch offen ist

untersuchten Körperabschnittes in der Tiefe vorgenom- Damit ergibt sich eine Feldverteilung, wie sie in

men werden. F i g. 2 in der Hälfte links von der Längsachse 24 für die

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung magnetischen Feldlinien mit B und in der Hälfte rechts

und der Zeichnung. von der Längsachse 24 für die elektrischen Feldlinien

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der 55 mit E bezeichnet ist Man erkennt, daß sich die magne-Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden tischen Feldlinien B in einer in F i g. 2 gezeigten Schnitt-Beschreibung näher erläutert Es zeigt ebene der Wendelleitung 20 schließen und insbesondere

Fi g. 1 eine schematische räumliche Darstellung einer oberhalb des offenen Endes 25 der Abschirmung 23 in

Spektrometeranordnung, in der der erfindungsgemäße den freien Raum hinein erstrecken. Setzt man den Meß-

Meßkopf Verwendung findet; 60 kopf 12 in der Aufsetzebene 27 auf den Meßkörper 11

Fig.2 eine Prinzipdarstellung des Meßkopfes im auf, ergibt sich damit eine Verteilung der magnetischen

Querschnitt zur Erläuterung der sich einstellenden Feld- Feldlinien B, derart, daß die Intensität des Magnetfeldes

verteilung; längs einer Koordinate d in F i g. 2 zum Inneren des

F i g. 3 eine Schnittdarstellung eines praktischen Aus- Meßkörpers 11 hin abnimmt

führungsbeispiels des Meßkopfes in Verbindung mit den 65 Die elektrischen Feldlinien E hingegen verlaufen im

erforderlichen elektronischen Auswertegeräten; wesentlichen im Zwischenraum zwischen Wendellei-

F i g. 4 eine Ansicht des Ausführungsbeispiels gemäß tung 20 und Abschirmung 23, so daß sie nach außen hin

F i g. 3 von oben in der Ebene I-II; praktisch nicht in Erscheinung treten. Im Bereich ober-

halb der Aufsetzebene 27 sind kaum Streufelder der elektrischen Feldlinien E zu beobachten. Die f-Feldliniendichte nimmt außerdem von der Windung 22 zur Windung 21 ab.

Das elektrisch-schematische Bild gemäß F i g. 2 stellt einen sogenannten /ί/4-Resonator dar, bei dem das Ende 26 der Abschirmung 23 geschlossen ist. Es versteht sich, daß antelle der in F i g. 2 dargestellten Anordnung auch eine sogenannte /ί/2-Anordnung Verwendung finden kann, bei der die Anordnung gemäß F i g. 2 etwa in der Ebene der Windung 22 der Wendelleitung 20 in radialer Richtung abgeschnitten ist und an den verbleibenden oberen Teil der Anordnung gemäß F i g. 2 klappsymmetrisch ein identischer Teil nach unten angeschlossen wird, der dann nach unten in einer Konfiguration endet, die mit dem offenen Ende 25 der Abschirmung 23 übereinstimmt. Wie man jedoch leicht erkennt, ist die Anordnung gemäß F i g. 2 mit einem /Z/4-Resonator wesentlich kürzer und überdies nach unten vollständig abgeschirmt, so daß sie im allgemeinen für die Aufnahme von Kernspinresonanzspektren innerhalb eines Magnetsystems 10 zweckmäßiger sein dürfte.

F i g. 3 zeigt eine praktische Ausführung eines Meßkopfes 12, wie er in Fig.2 bereits schematisch dargestellt wurde. Als Abschirmung 23 dient beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 ein becherförmiges Gehäuse 30 aus leitendem Material. In der Nähe des oberen Randes des Gehäuses 30 ist isoliert eine Leitung 31 durch dessen Wand hindurchgeführt und an die Wendelleitung 20 angeschlossen, beispielsweise angelötet. Die Leitung 31 ist mit einer Meßelektronik verbunden, die in F i g. 3 insgesamt mit 32 angedeutet ist. Zur Meßelektronik 32 gehört zunächst ein Steuergerät 33, das die unterschiedlichen Sende- und Empfangsvorgänge, die Datenverarbeitung sowie die Ausgabe der Meßergebnisse steuert. So steuert das Gerät 33 beispielsweise einen Hochfrequenzsender 34, dessen Ausgangsleitung über einen Abschwächer 35 oder eine regelbare Leistungs-Endstufe einstellbar ist. Hingegen ist im Empfangsteil ein Eingangsverstärker 36 vorgesehen, dessen Ausgang zum Steuergerät 33 führt. Schließlich ist das Steuergerät 33 noch an ein Anzeigegerät, wie z. B. einen Schreiber 37 oder einen Bildschirm, angeschlossen.

Wie man, insbesondere auch in Verbindung mit Fig.4, erkennt, sind am Meßkopf 12 insgesamt vier Abstimmanordnungen vorgesehen.

Die erste Abstimmanordnung 38 besteht im wesentlichen aus einem Boden 39 aus elektrisch nichtleitendem Material, der jedoch mit einem elektrisch leitenden Belag 40 versehen ist An der Unterseite des Bodens 39 befindet sich eine Gewindestange 41, die mit dem Belag 40 leitend verbunden ist und durch eine Gewindebohrung im Boden des Gehäuses 30 nach außen zu einem Rad 42 führt das von Hand gedreht werden kann, so daß durch Eindrehen der Gewindestange 41 in den Boden des Gehäuses 30 sich der elektrisch leitende Belag 40 des Bodens 39 in axialer Richtung des Gehäuses 30 bewegt Der Abstand h, des elektrisch leitenden Belages vom anschlußfreien Ende 43 der Wendelleitung 20 führt zu einer Abstimmung der Resonanzfrequenz des Grund-Schwingungsmodus, das heißt der tiefsten Frequenz, bei dem der Meßkopf resonanzfähig ist

Eine zweite Abstimmanordnung 50 besteht aus einer elektrisch leitfähigen Fahne 51, die mit ihrem einen Ende 52 elektrisch leitend mit der Innenseite des Gehäuses 30 verbunden, beispielsweise verlötet ist Durch Eindrehen einer radial angeordneten Schraube 53 durch das Gehäuse 30 hindurch kann nun der mittlere Bereich bzw. das freie Ende der Fahne 51 in radialer Richtung ausgelenkt werden.

Die Schraube 53 befindet sich in einem Abstand h₂ von der Oberkante des Gehäuses 30.

Im gleichen Abstand A₂ von der Oberkante des Gehäuses 30 ist eine dritte Abstimmanordnung 55 wirksam, die aus einer offenen Schleife 56 in einer Radialebene zur Wendelleitung 20 besteht. Über eine axial verlaufende Leitung 57 und eine abgeknickte, radial verlaufende Leitung 58 ist die offene Schleife 56 fest mit der Innenseite des Gehäuses 30 verbunden, insbesondere verlötet, und damit geerdet.

Das aus der Wendelleitung 20 und dem Gehäuse 30 gebildete System ist bei unterschiedlichen Schwingungsmoden resonanzfähig. Neben dem bereits genannten Grundmodus gibt es noch eine Vielzahl höherer Schwingungsmoden mit entsprechend höherer Resonanzfrequenz. Bei diesen höheren Schwingungsmoden tritt eine Vielzahl von Maxima der elektrischen Feldstärke entlang der Längsachse des Gehäuses 30 bzw. der Wendelleitung 20 auf. Diese zusätzlichen Maxima sind jedoch bei niedrigeren Schwingungsmoden, insbesondere dem Grundmodus nicht vorhanden. Der Abstand hi entspricht nun demjenigen Abstand, den ein Maximum der elektrischen Feldstärke in axialer Richtung von der Oberkante des Gehäuses 30 hat Mittels der zweiten Abstimmanordnung 50 kann nun das Maximum des höheren Schwingungsmodus durch Eindrehen der Schraube 53 kontinuierlich belastet werden, während die dritte Abstimmanordnung 55 eine konstante Belastung darstellt Durch eine oder beide der Abstimmanordnungen 50, 55 kann demzufolge die Resonanzfrequenz des höheren Schwingungsmodus so vermindert werden, daß sich zwischen der Resonanzfrequenz des höheren Schwingungsmodus und derjenigen des Grundmodus ein Verhältnis ergibt, das von dem theoretischen Wert eines ungeradzahligen Vielfachen abweicht. Das Verhältnis kann zum Beispiel so eingestellt werden, daß es dem Verhältnis der Kernspinresonanzfrequenzen unterschiedlicher Kernarten, beispielsweise von Protonen einerseits und dem Isotop C¹³ des Kohlenstoffs andererseits entspricht, also etwa 80 MHz für Hi und 20,1 MHz für C¹³.

Wie bereits erwähnt, erfolgt die Ankopplung der Wendelleitung 20 über die gegenüber dem Gehäuse 30 isolierte Leitung 31, deren freies Ende an die letzte Windung 21 der Wendelleitung 20 angelötet ist Wie man am besten aus F i g. 4 erkennt, sind der Anschlußpunkt der Leitung 31 und der Anschlußpunkt des Anschlusses 28 um einen bestimmten Winkel über den Umfang der letzten Windung 21 gegeneinander versetzt. Da mit der Definition dieses Winkels nur eine verhältnismäßig grobe Abstimmung möglich ist, kann mit einer vierten Abstimmanordnung 60, die insbesondere aus einem einstellbaren Kondensator in dem Anschluß 28 bestehen kann, eine Feinabstimmung vorgenommen werden, so daß von außen in die Leitung 31 hineingesehen ein definierter Abschlußwiderstand, beispielsweise ein Wellenwiderstand von 50 Ω, vorliegt Es versteht sich, daß statt eines einzelnen Kondensators als vierte Abstimmanordnung 60 auch mehrere Kondensatoren in Parallelschaltung verwendet werden können, die für die verwendete Hochfrequenz praktisch einen Kurzschluß darstellen.

Schließlich erkennt man aus F i g. 3 und F i g. 5 noch, daß das offene Ende 25 der Abschirmung 23 (vgl. F i g. 2) mit einem Deckel 62 verschlossen werden kann, der im wesentlichen aus einer Kunststoffplatte 63 besteht Auf die Kunststoffplatte 63, die elektrisch nichtleitend ist

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sind Leiterbahnen 64 aufgebracht, die, wie man aus art C¹³ umgeschaltet Die C¹³-Messung wird demzufolge F i g. 5 erkennt, einen sternfönnigen, das heißt radialen bei einer besonders guten Homogenität durchgeführt Verlauf haben. Die Leiterbahnen 64 sind am äußeren Schließlich kann ein weiteres Meßverfahren darin beRand über Lötsteller. 65 mit dem elektrisch leitenden stehen, daß der Meßkopf 12 in F i g. 1 bei gleichzeitiger Gehäuse 30 verbunden und erstrecken sich vom äuße- 5 Anwesenheit von Sattelspulen als Hochfrequenz-Flären Rand nach innen zum Zentrum, ohne dieses zu errei- chenspulen auf den Meßkörper 11 aufgesetzt wird. Dachen oder einander zu berühren. bei stehen die magnetischen Feldlinien des Konstantma-

Betrachtet man die rechte Hälfte von F i g. 2 zusam- gnetfeldes, des Hochfrequenzfeldes vom Meßkopf men mit F i g. 5, erkennt man sofort, daß die Leiterbah- sowie des Hochfrequenzfeldes von den Sattelspulen jenen 64 die in den Außenraum der Abschirmung 23 noch ίο weils aufeinander senkrecht Mittels der Sattelspulen hineinreichenden elektrischen Feldlinien £des Streufei- kann nun ein Entkopplungsfeld, beispielsweise für Prodes kurzschließen. Der Deckel 62 mit den Leiterbahnen tonen, auf den Meßkörper 11 eingestrahlt werden, wäh-64 bewirkt daher, daß praktisch überhaupt kein elektri- rend mit dem Meßkopf 12 selbst gleichzeitig beispielssches Streufeld oberhalb der Aufsetzebene 27 mehr auf- weise ein (protonen-entkoppeltes) C¹³-Kernspinresotreten kann. is nanzspektrum aufgenommen wird. Aufgrund der senk-

Mit Hilfe des vorstehend im einzelnen erläuterten rechten Orientierung der jeweiligen Hochfrequenz-Meßkopfes 12 kann in unterschiedlicher Weise gearbei- Feldrichtungen von Entkopplungsfeld einerseits und tet werden: Meßfeld andererseits ergibt sich eine besonders niedri-

Das grundsätzliche Meßverfahren besteht darin, daß ge Störeinstrahlung von den Sattelspulen in den Meßentsprechend F i g. 1 der Meßkörper 11 in das Innere 20 kopf 12, insbesondere auch deshalb, weil die praktisch des Magnetsystems 10 gebracht und der Meßkopf 12 allseitige Abschirmung 23 zusätzlich für eine scharfe aufgesetzt wird. Die magnetischen Feldlinien B entspre- Trennung von Entkopplungskreis und Meßkreis sorgt

chend F i g. 2, linke Hälfte dringen nun in den Meßkör-

per 11 ein und erzeugen, sofern sie senkrecht zur Ko- Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

ordinatenrichtung ζ verlaufen, Kernspinresonanzen. 25

Durch geeignete Einstellung des Verhältnisses von Stärke des Konstantmagnetfeldes zu eingestrahlter Meßfrequenz können unterschiedliche Kernarten angeregt werden.

Durch die auftretende Kernspinresonanz trifft eine Signalspannung im Hochfrequenzkreis des Meßkopfes 12 ein, die im Einpfangskreis mit dem Eingangsverstärker 36 der Meßelektronik 32 verstärkt und in entsprechende Spektrensignale umgewandelt wird, wie dies im einzelnen bekannt ist

Durch Einstellen des Abschwächers 35 kann nun die Intensitätsverteilung des magnetischen Hochfrequenzfeldes innerhalb des Meßkörpers 11 eingestellt werden in der Weise, daß in einer bestimmten Tiefe d unterhalb der Aufsetzebene 27 im Körper 11 eine Stärke des magnetischen Hochfrequenzfeldes vorliegt, bei der die gemessenen Spins gerade um 90° ausgelenkt werden. Man erkennt daß durch Einstellen des Abschwächers 35 eine Selektion der Meßebene in Richtung der Koordinate d erzielt werden kann.

Ein weiteres Meßverfahren besteht darin, daß mittels der Abstimmanordnungen 38,50 und 55 der Meßkopf so abgeglichen wird, daß er sowohl bei einer höheren Frequenz, die beispielsweise der Resonanzfrequenz von Protonen entspricht, wie auch bei einer niedrigeren Meßfrequenz, die beispielsweise der Resonanzfrequenz von C¹³ entspricht resonanzfähig ist.

Nun wird zunächst der Meßkopf 12 auf den Meßkörper U aufgesetzt und eine Protonen-Kernspinresonanz angeregt Aufgrund der hohen Intensität von Protonen-Signalen kann das Protonen-Spektrum nach jeder einzelnen Anregung betrachtet werden. Durch in F i g. 1 nicht dargestellte Mittel zum Homogenisieren des Konstantmagnetfeldes, nämlich durch sogenannte Shim-Spulen mit zugehörigen Netzgeräten, kann das Kon- eo stantmagnetfeld unter gleichzeitiger Beobachtung des Protonen-Spektrums so nachgestellt werden, daß sich die Linienbreite im Protonen-Spektrum bis zu einem Minimalwert vermindert Bei diesem Minimalwert ist die Homogenität des Konstantmagnetfeldes besonders es gut Nun wird, während der Meßkopf 12 in seiner Aufsetzstellung am Meßkörper 11 verbleibt, die Meßelektronik 32 auf eine niedrigere Meßfrequenz für die Kern-

Claims

Patentansprüche:

1. Meßkopf für hochauflösende Kernspinresonanzmessungen in definierten Bereichen organischen Gewehes von in einem homogenen Konstantmagnetfeld oefindlichen menschlichen oder tierischen Körpern (11) mit einer auf den Körper (11) aufsetzbaren Hochfrequenz-Sende- und Empfangseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung als Wendelleitung (20) mit einer sie koaxial umhüllenden, elektrisch leitfähigeu, geerdeten Abschirmung (23) ausgebildet ist, daß die Abschirmung (23) an mindestens einem Ende (25) offen ist, daß die an einem Ende der Wendelleitung (20) ausgebildete letzte Windung (21) mit der Abschirmung (23) an deren offenem Ende (25) über einen Anschluß (28) elektrisch leitend verbunden ist, und dabei das offene Ende (25) der Abschirmung (23), die letzte Windung (21) der Wendelleitung (20) und den Anschluß (28) in einer Ebene (27) liegen, in der der Meßkopf (12) auf den Körper (11) aufgesetzt ist, und daß die Wendelleitung (20) an ihrem anderen Ende (43) anschlußfrei ist

2. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dem offenen Ende (25) gegenüberliegende Ende (26) der Abschirmung (23) geschlossen ist, so daß der Meßkopf (12) einen i/4-Resonator bildet

3. Meßkopf nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Ende (25) der Abschirmung (23) mit einem Deckel (62) aus elektrisch nichtleitendem Material bedeckt ist, wobei der Deckel (62) mit einer Vielzahl radial verlaufender Leiterbahnen (64) versehen ist, deren äußere Enden mit einem die Abschirmung (23) bildenden Gehäuse (30) elektrisch leitend verbunden sind, und deren innere Enden im Bereich des Zentrums des Deckels (62) zusammenlaufen, ohne einander zu berühren.

4. Meßkopf nach Anspruch 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Abstimmanordnung (38) vorgesehen ist, bei der der Abstand h\ des anschlußfreien Endes (43) der Wendelleitung (20) von dem geschlossenen Ende (26) der Abschirmung (23) variierbar ist.

5. Meßkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Abstimmanordnung (38) aus einem mit einem leitfähigen Belag (40) versehenen, der radialen Querschnittsform der Abschirmung (23) entsprechenden Boden (39) besteht, der in ein die Abschirmung (23) bildendes Gehäuse (30) einschraubbar ist

6. Meßkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite oder dritte Abstimmanordnung (50, 55) vorgesehen ist, bei der das von der Wendelleitung (20) erzeugte elektrische Feld E an einem axial definierten Ort, an dem das elektrische Feld E nur bei einem vorbestimmten Schwingungsmodus ein Maximum aufweist, belastet wird.

7. Meßkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Abstimmanordnung (50) zwischen der Wendelleitung (20) und der Abschirmung (23) angeordnet ist, wobei die zweite Abstimmanordnung (50) aus einer elektrisch leitfähigen Fahne (51) besteht, deren eines Ende (52) mit einem die Abschirmung (23) bildenden Gehäuse (30) elektrisch leitend verbunden und deren anderes Ende radial auslenkbar ist

8. Meßkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Abstimmanordnung (55) im Innenraum der Wendelleitung (20) angeordnet ist, die aus einer offenen, einseitig mit einem die Abschirmung (23) bildenden Gehäuse (30) elektrisch leitend verbundenen Schleife (56) mit quer zur Achse der Wendelleitung (20) angeordneten Ebene besteht

9. Meßkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine vierte Abstimmanordnung (60) in dem Anschluß (28) der Wendelleitung (20) an die Abschirmung (23) angeordnet ist

10. Meßkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Abstimmanordnung (60) von einem einstellbaren Kondensator gebildet ist

11. Meßkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendelleitung (20) mit einem Hochfrequenzsender (34) einstellbarer Amplitude verbunden ist

12. Verfahren zur Aufnahme hochaufgelöster Kernspinresonanzsignale in definierten Bereichen organischen Gewebes von in einem homogenen Konstantmagnetfeld befindlichen menschlichen oder tierischen Körpern (11) unter Verwendung eines Meßkopfes (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein höherfrequenter Schwingungsmodus in der Wendelleitung

(20) angeregt wird, bei dessen Frequenz Protonen-Kernspinresonanzen auftreten, daß unter Beobachtung einer Linie eines Protonen-Kernspinresonanzspektrums die Homogenität des Konstantmagnetfeldes optimiert und alsdann auf die Anregung eines niederfrequenten Schwingungsmodus übergegangen wird, bei dessen Frequenz Kernspinresonanzen anderer Kernarten, insbesondere C¹³, P³¹, Na²³, auftreten und schließlich das Kernspinresonanzsignal der anderen Kernart gemessen wird.

13. Verfahren zur Aufnahme hochaufgelöster Kernresonanzsignale in definierten Bereichen organischen Gewebes von in einem homogenen Konstantmagnetfeld befindlichen menschlichen oder tierischen Körpern (11) bei dem die Anregung von Kernspinresonanzen einer Kernart durch Hochfrequenz-Flächenspulen erfolgt, unter Verwendung eines Meßkopfes (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Hochfrequenz-Flächenspulen eine Anregung von Protonen-Kernspinresonanzen erfolgt, und daß der Meßkopf (12) zur Messung der Kernspinresonanzen anderer Kernarten derart auf den Körper (11) aufgesetzt wird, daß das von ihm erzeugte Hochfrequenzmagnetfeld senkrecht zu demjenigen der Hochfrequenz-Flächenspulen ausgerichtet ist.