WO1995003550A1 - Nuclear magnetic resonance process and device for imaging the body - Google Patents

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WO1995003550A1
WO1995003550A1 PCT/AT1994/000096 AT9400096W WO9503550A1 WO 1995003550 A1 WO1995003550 A1 WO 1995003550A1 AT 9400096 W AT9400096 W AT 9400096W WO 9503550 A1 WO9503550 A1 WO 9503550A1
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Josef Constantin Szeles
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Josef Constantin Szeles
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28—Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/32—Excitation or detection systems, e.g. using radio frequency signals
    • G01R33/323—Detection of MR without the use of RF or microwaves, e.g. force-detected MR, thermally detected MR, MR detection via electrical conductivity, optically detected MR
    • G01R33/326—Detection of MR without the use of RF or microwaves, e.g. force-detected MR, thermally detected MR, MR detection via electrical conductivity, optically detected MR involving a SQUID

Definitions

  • the invention relates to a method for forming an image of a body using the nuclear magnetic resonance, the body to be imaged being exposed to a homogeneous static magnetic field with a superimposed gradient and a high-frequency field and by the nuclear magnetic resonance of in the examined body located excited atoms of the signal are detected and fed to form a data processing device.
  • the method according to the invention of the type mentioned at the outset is characterized in that the change in the static magnetic moment formed by nuclear magnetic resonance, which results from the change in nuclear spin of different orientations in the amount of excited atoms in the examined body results, is detected with a magnetometer highly sensitive in the low frequency range.
  • the training of the method enables the above-mentioned objective to be met well. It is a particular advantage that a magnetic field with an average field strength of approximately 10 to 100 millitesla can be used and a high spatial resolution of the image can be achieved. It is preferably provided that a magnetometer provided with a so-called SQUID is used to record the change in the static magnetic moment. In this way, a particularly high sensitivity, which is also important for achieving a high resolution of the image, can be achieved.
  • a SQUID is a known superconducting quantum interference device.
  • a gradiometric, i.e. Detector responsive to the field gradient preferably a third order gradiometric detector, with a magnetometer used.
  • Magnetometers equipped with SQUID devices are already known. These are devices which are intended for biomagnetic measurements, such as magnetic cardiograms and magnetic encephalograms.
  • the change in the static magnetic moment is detected with a magnetometer which is highly sensitive in the low frequency range.
  • a range from direct current to approximately 10 kHz is to be regarded as the low-frequency range.
  • the sensitivity of the magnetometer should be lower at high frequencies. If the sensitivity of the magnetometer used is too high at high frequencies, this can be remedied by appropriate frequency filtering.
  • a related embodiment of the method according to the invention is characterized in that the output signal of the magnetometer for frequency filtering Elimination of high-frequency signal components, in particular of signal components with the frequency corresponding to the high-frequency field, is subjected.
  • an amplitude of the high-frequency field to which the body to be imaged is exposed is constant over the volume of the body. It is further preferred that a frequency variation of the high-frequency field to which the body to be imaged is exposed lies between the limits caused by the resonance conditions of the atoms or, respectively, for the formation of the image at the various locations of the body to be imaged. Isotopes are given, this frequency variation is controlled synchronously with the gradient of the magnetic field.
  • the invention also relates to a device for forming an image of a body using the nuclear magnetic resonance, which device comprises a magnet for a static homogeneous magnetic field with a superimposed gradient, a high-frequency feed coil and an associated high-frequency generator, a magnetic field sensor which can detect the the magnetic field changes generated by magnetic resonance are detected, and has a data processing device to which a signal supplied by the magnetic field sensor is fed to form an image of a body arranged in the magnetic field.
  • the device according to the invention is characterized in that a magnetometer which is highly sensitive in the low frequency range is provided as the magnetic field sensor.
  • An advantageous embodiment of the device according to the invention which is particularly advantageous with regard to the suppression of unwanted or disruptive signals or signal components, is characterized in that the magnetometer has an input coil system which is insensitive to high-frequency signals and to sources distant from signals is provided.
  • a particularly preferred embodiment of the device according to the invention is characterized in that the magnetometer is provided with a superconducting quantum interferometer (SQUID).
  • SQUID superconducting quantum interferometer
  • the frequency of the high-frequency generator can be controlled and wobbled and that the output amplitude in the working area is frequency-independent.
  • a number of the aforementioned advantages of the method according to the invention and the device according to the invention come in an embodiment of the device according to the invention, which is characterized in that the magnetic fields to which the body to be imaged is exposed provide a spatial resolution of the depicted area in the submillimeter range are sized, especially for carrying.
  • a particularly preferred embodiment of the last-mentioned embodiment of a device according to the invention is characterized in that the device is dimensioned for imaging areas lying just below the skin surface of the human body and for determining the position of receptor areas lying just below the skin surface using a Imaging of these areas is provided with a position-controllable marking device acting on the skin surface, the control of which is connected to the data processing device and / or imaging device of the device.
  • a magnet 1 is provided for generating a static homogeneous magnetic field to which the body 2 to be examined is exposed and which has a superimposed gradient.
  • the magnet 1 is supplied with power in a controlled manner by a feed device 3.
  • the body 2 is further exposed to a high-frequency field, which is generated by a high-frequency feed coil 4 or such a coil arrangement, which is fed by a controllable high-frequency generator 5.
  • the magnetic field changes generated by nuclear magnetic resonance in atoms of the body 2 are detected by a magnetic field sensor 6, which is provided with a detector coil pair 7 which responds to the field gradient and further contains a SQUID device 8 to which the signals supplied by the coil pair 7 are added be performed.
  • the active components of the magnetic field sensor 6, but at least the SQUID device 8 thereof, are in one housed by the double-walled design of the housing of the magnetic field sensor schematically indicated cryostat, which maintains the low temperature required for superconductivity.
  • the output signal of the SQUID device 8 is fed to a low-pass filter 9 in which high-frequency components of the signal are filtered out, and to an amplifier 10; the signal thus processed then arrives at a data processing device 11, which produces an image signal corresponding to an image of an area of the body 2 from the signals arriving in succession, which is converted into an image in an imaging unit 12.
  • a control unit 13 which coordinates the mode of operation of the feed device 3 and the high-frequency generator 4 for the desired production of an image of an area of the body 2.
  • the control unit 13 is provided with corresponding operating elements for the selection of the parameters determining the image and also has an auxiliary input 14 for connection to the data processing device 11, with this auxiliary input being used for data signals which are in the data processing device from the Aus ⁇ output signal of the magnetic field sensor have been derived, the control unit 13 can be supplied.

Abstract

A nuclear magnetic resonance process and device for imaging the body are disclosed. The change in the static magnetic moment due to nuclear magnetic resonance which results from the change in the nuclear spin of various orientations in a number of excited atoms in the examined body (2) is detected with a magnetometer (6, 7, 8) which is highly sensitive in the low frequency range. A magnetometer provided with a SQUID (8) is preferably provided. In addition, the magnetometer is preferably provided with a gradiometric detector (7), i.e. a field gradient-sensitive detector, in particular a third-order gradiometric detector. In a preferred embodiment of the device, the magnetic fields to which the body (2) to be imaged is exposed are dimensioned to provide a spatial resolution of the imaged area in the submillimeter range.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bildung einer Abbildung von einem Körper unter Ausnützung der KernspinresonanzMethod and device for forming an image of a body using nuclear magnetic resonance
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bildung einer Abbildung von einem Körper unter Ausnützung der Kernspin¬ resonanz, wobei der abzubildende Körper einem homogenen stati¬ schen Magnetfeld mit überlagertem Gradienten und einem Hochfre¬ quenzfeld ausgesetzt wird und ein durch die Kernspinresonanz von im untersuchten Körper befindlichen angeregten Atomen entstehen¬ des Signal erfaßt und zur Bildung einer Abbildung einer Daten¬ verarbeitungseinrichtung zugeführt wird.The invention relates to a method for forming an image of a body using the nuclear magnetic resonance, the body to be imaged being exposed to a homogeneous static magnetic field with a superimposed gradient and a high-frequency field and by the nuclear magnetic resonance of in the examined body located excited atoms of the signal are detected and fed to form a data processing device.
Bei herkömmlichen Verfahren vorgenannter Art ergeben sich insbesondere dann, wenn man eine hohe räumliche Auflösung der Abbildung anstrebt, beträchtliche Schwierigkeiten, welche zu einem großen Teil in der hohen Feldstärke des Magnetfeldes lie¬ gen, welche man zum Erzielen einer hohen Auflösung der Abbildung anwendet. Es ist zum einen sehr schwierig, geeignete Felder mit einer magnetischen Feldstärken von 2 Tesla und mehr herzustel¬ len, insbesondere dann, wenn ein solches Feld über ein größeres Volumen homogen sein soll, und es erfordert die Herstellung solch einer hohen Feldstärke einen beträchtlichen baulichen Auf¬ wand, und man muß unter Umständen supraleitende Magnete zum Ein¬ satz bringen. Überdies wirken sich bei derartig hohen Feldstär¬ ken die bei der Abbildung von elektrisch leitenden Körpern auf¬ tretenden Wirbelströme nachteilig aus, und es können solche nachteiligen Wirkungen, die zu einem nachteiligen Hintergrund¬ signal führen, auch mit größerem Aufwand nur unzureichend gemin¬ dert werden.In conventional methods of the aforementioned type, considerable difficulties arise, particularly when one seeks a high spatial resolution of the image, which is largely due to the high field strength of the magnetic field, which is used to achieve a high resolution of the image. On the one hand, it is very difficult to produce suitable fields with a magnetic field strength of 2 Tesla and more, especially if such a field is to be homogeneous over a larger volume, and the production of such a high field strength requires a considerable construction ¬ wall, and one may have to use superconducting magnets. Moreover, with such high field strengths, the eddy currents which occur when imaging electrically conductive bodies have a disadvantageous effect, and such adverse effects which lead to a disadvantageous background signal can only be inadequately mitigated even with greater effort .
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren eingangs erwähnter Art zu schaffen, bei dem die Nachteile, wel¬ che bei bekannten Verfahren dieser Art auftreten, und zwar ins¬ besondere dann, wenn mit dem Verfahren eine hohe räumliche Auf¬ lösung erzielt werden soll, zu beheben.It is an object of the present invention to provide a method of the type mentioned at the outset in which the disadvantages which occur in known methods of this type, in particular when the method is intended to achieve a high spatial resolution to fix.
Das erfindungsgemäße Verfahren eingangs erwähnter Art ist dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Kernspinresonanz ge¬ bildete Veränderung des statischen magnetischen Momentes, welche sich aus der Veränderung des Kernspins verschiedener Orientie¬ rung in der Menge der angeregten Atome im untersuchten Körper ergibt, mit einem im Niederfrequenzbereich hochempfindlichen Magnetometer erfaßt wird. Durch diese Ausbildung des Verfahren kann der vorstehend angeführten Zielsetzung gut entsprochen wer¬ den. Es ist besonderer Vorteil, daß mit einem Magnetfeld von mittlerer Feldstärke von etwa 10 bis 100 Millitesla gearbeitet werden kann und dabei eine hohe räumliche Auflösung der Abbil¬ dung erzielt werden kann. Man sieht dabei vorzugsweise vor, daß ein mit einem sogenannten SQUID versehenes Magnetometer zur Er¬ fassung der Veränderung des statischen magnetischen Momentes verwendet wird. Es kann auf diese Weise eine besonderes hohe Empfindlichkeit, welche auch für das Erzielen einer hohen Auflö¬ sung der Abbildung von Bedeutung ist, erreicht werden. Ein SQUID ist eine bekannte supraleitende Quanten-Interferenzeinrichtung.The method according to the invention of the type mentioned at the outset is characterized in that the change in the static magnetic moment formed by nuclear magnetic resonance, which results from the change in nuclear spin of different orientations in the amount of excited atoms in the examined body results, is detected with a magnetometer highly sensitive in the low frequency range. The training of the method enables the above-mentioned objective to be met well. It is a particular advantage that a magnetic field with an average field strength of approximately 10 to 100 millitesla can be used and a high spatial resolution of the image can be achieved. It is preferably provided that a magnetometer provided with a so-called SQUID is used to record the change in the static magnetic moment. In this way, a particularly high sensitivity, which is also important for achieving a high resolution of the image, can be achieved. A SQUID is a known superconducting quantum interference device.
Es wird weiter bevorzugt, daß ein mit einem gradiometri¬ schen, d.h. auf den Feldgradienten ansprechenden Detektor, vor¬ zugsweise einem gradiometrischen Detektor dritter Ordnung, ver¬ sehenes Magnetometer verwendet wird. Durch eine solche Ausfüh¬ rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf einfache und vorteilhafte Weise ein nachteiliger Einfluß der bei Kernspinre¬ sonanz-Einrichtungen vorliegenden hohen Feldstärken der Magnet¬ felder auf den zum Erfassen geringer Feldstärkevariationen aus¬ gebildeten Magnetfeldsensor weitgehend ausgeschaltet werdern und es werden ebenso auch unerwünschte Einflüsse störender äuße¬ rer Magnetfelder ausgeblendet.It is further preferred that a gradiometric, i.e. Detector responsive to the field gradient, preferably a third order gradiometric detector, with a magnetometer used. With such an embodiment of the method according to the invention, a disadvantageous influence of the high field strengths of the magnetic fields present in nuclear magnetic resonance devices on the magnetic field sensor designed to detect small field strength variations can be largely eliminated, and so will, in a simple and advantageous manner undesired influences of disturbing external magnetic fields are hidden.
Mit SQUID-Einrichtungen versehene Magnetometer sind bereits bekannt. Es handelt sich dabei um Geräte, welche für biomagneti¬ sche Messungen, wie Magnet-Cardiogramme und Magnet-Encephalo- gramme bestimmt sind.Magnetometers equipped with SQUID devices are already known. These are devices which are intended for biomagnetic measurements, such as magnetic cardiograms and magnetic encephalograms.
Wie vorstehend ausgeführt wird beim erfindungsgemäßen Ver¬ fahren die Veränderung des statischen magnetischen Momentes mit einem im Niederfrequenzbereich hochempfindlichen Magnetometer erfaßt. Als Niederfrequenzbereich ist dabei ein Bereich vom Gleichstrom bis etwa 10 kHz anzusehen. Bei hohen Frequenzen soll die Empfindlichkeit des Magnetometers geringer sein. Sofern die Empfindlichkeit des eingesetzten Magnetometers bei hohen Fre¬ quenzen zu groß ist, kann dem durch entsprechende Frequenz¬ filterung abgeholfen werden. Eine diesbezügliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Magnetometers einer Frequenzfilterung zur Ausscheidung hochfrequenter Signalkomponenten, insbesondere von Signalkomponenten mit der dem Hochfrequenzfeld entsprechenden Frequenz, unterworfen wird.As explained above, in the method according to the invention the change in the static magnetic moment is detected with a magnetometer which is highly sensitive in the low frequency range. A range from direct current to approximately 10 kHz is to be regarded as the low-frequency range. The sensitivity of the magnetometer should be lower at high frequencies. If the sensitivity of the magnetometer used is too high at high frequencies, this can be remedied by appropriate frequency filtering. A related embodiment of the method according to the invention is characterized in that the output signal of the magnetometer for frequency filtering Elimination of high-frequency signal components, in particular of signal components with the frequency corresponding to the high-frequency field, is subjected.
Man sieht beim erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise vor, daß eine über das Volumen des Körpers gesehen konstante Amplitu¬ de des Hochfrequenzfeldes, dem der abzubildende Körper ausge¬ setzt wird, vorgesehen wird. Weiter ist bevorzugt, daß eine Fre¬ quenzvariation des Hochfrequenzfeldes, dem der abzubildende Kör¬ per ausgesetzt wird, zwischen den Grenzen, die durch die Reso¬ nanzbedingungen der für die Bildung der Abbildung an den ver¬ schiedenen Stellen des abzubildenden Körpers vorliegenden Atome bzw. Isotope gegeben sind, vorgenommen wird, wobei diese Fre¬ quenzvariation synchron zum Gradienten des Magnetfeldes gesteu¬ ert wird.In the method according to the invention, provision is preferably made for an amplitude of the high-frequency field to which the body to be imaged is exposed to be constant over the volume of the body. It is further preferred that a frequency variation of the high-frequency field to which the body to be imaged is exposed lies between the limits caused by the resonance conditions of the atoms or, respectively, for the formation of the image at the various locations of the body to be imaged. Isotopes are given, this frequency variation is controlled synchronously with the gradient of the magnetic field.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Bildung einer Abbildung von einem Körper unter Ausnützung der Kernspinresonanz, welche Vorrichtung einen Magneten für ein sta¬ tisches homogenes Magnetfeld mit überlagertem Gradienten, eine Hochfrequenzeinspeisespule und einen zugehörigen Hochfrequenz¬ generator, einen Magnetfeldsensor, der die durch die Kernspinre¬ sonanz erzeugten Magnetfeldänderungen erfaßt, und eine Datenver¬ arbeitungseinrichtung aufweist, der ein vom Magnetfeldsensor geliefertes Signal zur Bildung einer Abbildung eines im Magnet¬ feld angeordneten Körpers zugeführt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß als Magnetfeldsesor ein im Niederfrequenzbereich hochempfindlichen Magnetometer vorgesehen ist.The invention also relates to a device for forming an image of a body using the nuclear magnetic resonance, which device comprises a magnet for a static homogeneous magnetic field with a superimposed gradient, a high-frequency feed coil and an associated high-frequency generator, a magnetic field sensor which can detect the the magnetic field changes generated by magnetic resonance are detected, and has a data processing device to which a signal supplied by the magnetic field sensor is fed to form an image of a body arranged in the magnetic field. The device according to the invention is characterized in that a magnetometer which is highly sensitive in the low frequency range is provided as the magnetic field sensor.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor¬ richtung, welche vor allem hinsichtlich der Ausblendung uner¬ wünschter bzw. störender Signale bzw. Signalkomponenten von Vor¬ teil ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetometer mit einem gegenüber hochfrequenten Signalen und gegenüber Signalen entfernter Quellen unempfindlichen Eingangsspulensystem versehen ist.An advantageous embodiment of the device according to the invention, which is particularly advantageous with regard to the suppression of unwanted or disruptive signals or signal components, is characterized in that the magnetometer has an input coil system which is insensitive to high-frequency signals and to sources distant from signals is provided.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsge¬ mäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetome¬ ter mit einem supraleitenden Quanten-Interferometer (SQUID) ver¬ sehen ist.A particularly preferred embodiment of the device according to the invention is characterized in that the magnetometer is provided with a superconducting quantum interferometer (SQUID).
Hinsichtlich des Hochfrequenzgenerators, der in der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen ist, sieht man vorteilhaft vor, daß die Frequenz des Hochfrequenzgenerators steuerbar und wobbelbar ist und die Ausgangsamplitude im Arbeitsbereich fre¬ quenzunabhängig ist.With regard to the high-frequency generator, which is If the device according to the invention is provided, it is advantageously provided that the frequency of the high-frequency generator can be controlled and wobbled and that the output amplitude in the working area is frequency-independent.
Eine Reihe der vorerwähnten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommen bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Magnetfelder, denen der ab¬ zubildende Körper ausgesetzt wird, für eine im Submillimeterbe- reich liegende räumliche Auflösung des abgebildeten Bereiches bemessen sind, besonders zum Tragen.A number of the aforementioned advantages of the method according to the invention and the device according to the invention come in an embodiment of the device according to the invention, which is characterized in that the magnetic fields to which the body to be imaged is exposed provide a spatial resolution of the depicted area in the submillimeter range are sized, especially for carrying.
Eine besonders bevorzugte Ausbildung der letzterwähnten Aus¬ führungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Abbilden von dicht unter der Hautoberfläche des menschlichen Körpers liegenden Bereichen bemessen und zur Bestimmung der Lage von dicht unter der Haut¬ oberfläche liegenden Rezeptorenbereichen anhand einer Abbildung dieser Bereiche mit einer auf die Hautoberfläche wirkenden posi¬ tionssteuerbaren Markiereinrichtung versehen ist, deren Steue¬ rung mit der Datenverarbeitungseinrichtung und/oder Abbildungs- einrichtung der Vorrichtung in Verbindung steht.A particularly preferred embodiment of the last-mentioned embodiment of a device according to the invention is characterized in that the device is dimensioned for imaging areas lying just below the skin surface of the human body and for determining the position of receptor areas lying just below the skin surface using a Imaging of these areas is provided with a position-controllable marking device acting on the skin surface, the control of which is connected to the data processing device and / or imaging device of the device.
Die Erfindung wird nun anhand eines in der Zeichnung schema¬ tisch dargestellten Beispiels weiter erläutert.The invention will now be further explained on the basis of an example schematically shown in the drawing.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Magnet 1 zur Erzeugung eines statischen homogenen Magnetfeldes, dem der zu untersuchen¬ de Körper 2 ausgesetzt wird, und welches einen überlagerten Gradienten hat, vorgesehen. Der Magnet 1 wird von einer Speise¬ einrichtung 3 gesteuert mit Strom versorgt. Der Körper 2 wird weiter einem Hochfrequenzfeld ausgesetzt, welches von einer Hochfrequenzeinspeisespule 4 bzw. einer solchen Spulenanordnung, die von einem steuerbaren Hochfrequenzgenerator 5 gespeist wird, erzeugt wird. Die durch Kernspinresonanz in Atomen des Körpers 2 erzeugten Magnetfeldänderungen werden von einem Magnetfeldsensor 6 erfaßt, der mit einem auf den Feldgradienten ansprechenden De¬ tektorspulenpaar 7 versehen ist und weiter eine SQUID-Einrich¬ tung 8 enthält, dem die vom Spulenpaar 7 gelieferten Signale zu¬ geführt werden. Die aktiven Bauteile des Magnetfeldsensors 6, mindestens aber die SQUID-Einrichtung 8 desselben, sind in einem durch doppelwandige Ausbildung des Gehäuses des Magnetfeldsen¬ sors schematich angedeuteten Cryostaten untergebracht, der die für die Supraleitung erforderliche tiefe Temperatur aufrechter¬ hält.In the embodiment of a device according to the invention shown in the drawing, a magnet 1 is provided for generating a static homogeneous magnetic field to which the body 2 to be examined is exposed and which has a superimposed gradient. The magnet 1 is supplied with power in a controlled manner by a feed device 3. The body 2 is further exposed to a high-frequency field, which is generated by a high-frequency feed coil 4 or such a coil arrangement, which is fed by a controllable high-frequency generator 5. The magnetic field changes generated by nuclear magnetic resonance in atoms of the body 2 are detected by a magnetic field sensor 6, which is provided with a detector coil pair 7 which responds to the field gradient and further contains a SQUID device 8 to which the signals supplied by the coil pair 7 are added be performed. The active components of the magnetic field sensor 6, but at least the SQUID device 8 thereof, are in one housed by the double-walled design of the housing of the magnetic field sensor schematically indicated cryostat, which maintains the low temperature required for superconductivity.
Das Ausgangssignal der SQUID-Einrichtung 8 wird einem Tief¬ paßfilter 9 in welchem hochfrequente Komponenten des Signals ausgefiltert werden, und einem Verstärker 10 zugeführt; das so aufbereitete Signal gelangt dann zu einer Datenverarbeitungsein¬ richtung 11, welche aus den nacheinander einlangenden Signalen ein einer Abbildung eines Bereiches des Körpers 2 entsprechendes Bildsignal herstellt, welches in einer Abbildungseinheit 12 zu einer Abbildung umgeformt wird.The output signal of the SQUID device 8 is fed to a low-pass filter 9 in which high-frequency components of the signal are filtered out, and to an amplifier 10; the signal thus processed then arrives at a data processing device 11, which produces an image signal corresponding to an image of an area of the body 2 from the signals arriving in succession, which is converted into an image in an imaging unit 12.
Zur Steuerung der Vorrichtung ist eine Steuereinheit 13 vor¬ gesehen, welche die Arbeitsweise der Speiseeinrichtung 3 und des Hochfrequenzgenerators 4 für die angestrebte Herstellung einer Abbildung eines Bereiches des Körpers 2 koordiniert. Die Steuer¬ einheit 13 ist mit entsprechenden Bedienungselementen zur Aus¬ wahl der die Abbildung bestimmenden Parameter versehen und hat auch einen Hilfseingang 14 zur Verbindung mit der Datenverarbei¬ tungseinrichtung 11, wobei über diesen Hilfseingang Datensigna¬ le, welche in der Datenverarbeitungseinrichtung aus dem Aus¬ gangssignal des Magnetfeldsensors hergeleitet worden sind, der Steuereinheit 13 zugeführt werden können. To control the device, a control unit 13 is provided, which coordinates the mode of operation of the feed device 3 and the high-frequency generator 4 for the desired production of an image of an area of the body 2. The control unit 13 is provided with corresponding operating elements for the selection of the parameters determining the image and also has an auxiliary input 14 for connection to the data processing device 11, with this auxiliary input being used for data signals which are in the data processing device from the Aus¬ output signal of the magnetic field sensor have been derived, the control unit 13 can be supplied.

Claims

Patentansprüche: Claims:
1. Verfahren zur Bildung einer Abbildung von einem Körper unter Ausnützung der Kernspinresonanz, wobei der abzubildende Körper einem homogenen statischen Magnetfeld mit überlagertem Gradienten und einem Hochfrequenzfeld ausgesetzt wird und ein durch die Kernspinresonanz von im untersuchten Körper befindli¬ chen angeregten Atomen entstehendes Signal erfaßt und zur Bil¬ dung einer Abbildung einer Datenverarbeitungseinrichtung zuge¬ führt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Kernspin¬ resonanz gebildete Veränderung des statischen magnetischen Mo¬ mentes, welche sich aus der Veränderung des Kernspins verschie¬ dener Orientierung in der Menge der angeregten Atome im unter¬ suchten Körper ergibt, mit einem im Niederfrequenzbereich hoch¬ empfindlichen Magnetometer erfaßt wird.1. A method for forming an image of a body using nuclear magnetic resonance, the body to be imaged being exposed to a homogeneous static magnetic field with a superimposed gradient and a high-frequency field and a signal generated by the nuclear magnetic resonance of excited atoms located in the examined body being detected and used Formation of an image of a data processing device is supplied, characterized in that the change in the static magnetic moment formed by the nuclear magnetic resonance, which results from the change in the nuclear spin in a different orientation in the amount of the excited atoms in the lower ¬ sought body results, is detected with a magnetometer highly sensitive in the low frequency range.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem sogenannten SQUID versehenes Magnetometer zur Erfas¬ sung der Veränderung des statischen magnetischen Momentes ver¬ wendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a magnetometer provided with a so-called SQUID is used to detect the change in the static magnetic moment.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem gradiometrischen, d.h. auf den Feldgradienten ansprechenden, Detektor, vorzugsweise einem gradiometrischen De¬ tektor dritter Ordnung, versehenes Magnetometer verwendet wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that one with a gradiometric, i.e. magnetometer responsive to the field gradient, preferably a third order gradiometric detector, is used.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Ausgangssignal des Magnetometers einer Fre¬ quenzfilterung zur Ausscheidung hochfrequenter Signalkomponen¬ ten, insbesondere von Signalkomponenten mit der dem Hochfre¬ quenzfeld entsprechenden Frequenz, unterworfen wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized gekenn¬ characterized in that the output signal of the magnetometer a Fre¬ frequency filtering for the elimination of high-frequency signal components, in particular signal components with the frequency corresponding to the Hochfre¬ frequency field is subjected.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß eine über das Volumen des Körpers gesehen konstan¬ te Amplitude des Hochfrequenzfeldes, dem der abzubildende Körper ausgesetzt wird, vorgesehen wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized gekenn¬ characterized in that a constant over the volume of the body seen te amplitude of the radio frequency field to which the body to be imaged is provided.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß eine Frequenzvariation des Hochfrequenzfeldes, dem der abzubildende Körper ausgesetzt wird, zwischen den Grenzen, die durch die Resonanzbedingungen der für die Bildung der Abbil¬ dung an den verschiedenen Stellen des abzubildenden Körpers vor¬ liegenden Atome bzw. Isotope gegeben sind, vorgenommen wird, wobei diese Frequenzvariation synchron zum Gradienten des Magnetfeldes gesteuert wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized gekenn¬ characterized in that a frequency variation of the radio frequency field to which the body to be imaged is exposed, between the limits caused by the resonance conditions for the formation of the image at the various points of the given atoms or isotopes in the body to be imaged, this frequency variation being controlled synchronously with the gradient of the magnetic field.
7. Vorrichtung zur Bildung einer Abbildung von einem Körper unter Ausnützung der Kernspinresonanz, welche Vorrichtung einen Magneten (1) für ein statisches homogenes Magnetfeld mit überla¬ gertem Gradienten, eine Hochfrequenzeinspeisespule (4) und einen zugehörigen Hochfrequenzgenerator (5) , einen Magnetfeldsensor7. Device for forming an image of a body using the nuclear magnetic resonance, which device a magnet (1) for a static homogeneous magnetic field with superimposed gradient, a high-frequency feed coil (4) and an associated high-frequency generator (5), a magnetic field sensor
(6), der die durch die Kernspinresonanz erzeugten Magnetfeldän¬ derungen erfaßt, und eine Datenverarbeitungseinrichtung (11) aufweist, der ein vom Magnetfeldsensor geliefertes Signal zur Bildung einer Abbildung eines im Magnetfeld angeordneten Körpers (2) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Magnetfeld¬ sensor (6) ein im Niederfrequenzbereich hochempfindlichen Magnetometer vorgesehen ist.(6), which detects the magnetic field changes generated by nuclear magnetic resonance, and has a data processing device (11) to which a signal supplied by the magnetic field sensor is supplied to form an image of a body (2) arranged in the magnetic field, characterized in that as a magnetic field ¬ sensor (6) a magnetometer which is highly sensitive in the low frequency range is provided.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetometer ( 6) mit einem gegenüber hochfrequenten Signalen und gegenüber Signalen entfernter Quellen unempfindlichen Eingangs¬ spulensystem (7) versehen ist.8. The device according to claim 7, characterized in that the magnetometer (6) is provided with an input coil system (7) which is insensitive to high-frequency signals and to sources remote from signals.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetometer (6) mit einem supraleitenden Quanten-In- terferometer (SQUID) (8) versehen ist.9. Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the magnetometer (6) is provided with a superconducting quantum interferometer (SQUID) (8).
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Frequenz des Hochfrequenzgenerators (5) steuerbar und wobbelbar ist und die Ausgangsamplitude im Ar¬ beitsbereich frequenzunabhängig ist.10. Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that the frequency of the high-frequency generator (5) is controllable and wobble and the output amplitude in the working range is frequency-independent.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Magnetfelder, denen der abzubildende Kör¬ per ausgesetzt wird, für eine im Submillimeterbereich liegende räumliche Auflösung des abgebildeten Bereiches bemessen sind.11. The device according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the magnetic fields to which the body to be imaged is exposed are dimensioned for a spatial resolution of the area shown in the submillimeter range.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Abbilden von dicht unter der Hautoberfläche des menschlichen Körpers liegenden Bereichen bemessen und zur Bestimmung der Lage von dicht unter der Hautoberfläche liegenden Rezeptorenbereichen anhand einer Abbildung dieser Bereiche mit einer auf die Hautoberfläche wirkenden positionssteuerbaren Mar¬ kiereinrichtung versehen ist, deren Steuerung mit der Datenver¬ arbeitungseinrichtung und/oder Abbildungseinrichtung der Vor¬ richtung in Verbindung steht. 12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the device is dimensioned for imaging areas lying just below the skin surface of the human body and for determining the position of receptor areas lying just below the skin surface based on an image of these areas with a position-controllable acting on the skin surface Marking device is provided, the control of which is connected to the data processing device and / or imaging device of the device.
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