PL227260B1

PL227260B1 - Sposób uzyskiwania projekcji w metodzie obrazowania elektronowym rezonansem paramagnetycznym z wykorzystaniem analizy wielu harmonicznych oraz układ do stosowania tego sposobu

Info

Publication number: PL227260B1
Application number: PL414556A
Authority: PL
Inventors: Tomasz Czechowski; Mikołaj Baranowski
Original assignee: Novilet Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2017-11-30
Also published as: PL409951A1; PL231086B1; PL414556A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób uzyskiwania projekcji w metodzie obrazowania elektronowym rezonansem paramagnetycznym z wykorzystaniem analizy wielu harmonicznych oraz układ do stosowania tego sposobu zwłaszcza w badaniu organizmów żywych.

Obrazowanie metodą EPR (Electron Paramagnetic Resonance) może dostarczyć danych o przestrzennym rozkładzie oraz farmakokinetyce wolnych rodników i stężeniu tlenu w tkankach. Stwierdzenie obecności tlenu w tkankach może stanowić bardzo ważną informację przy leczeniu nowotworów w terapii onkologicznej. W związku z faktem, że wolne rodniki w tkankach występują w małych stężeniach, natomiast ich czasy życia są bardzo krótkie, przyjmuje się, że na tym etapie badań należy wprowadzić z zewnątrz rodnik o wystarczająco długim czasie życia oraz odpowiedniej koncentracji, którego szerokość linii EPR w znacznym stopniu zależy od stężenia tlenu w jego otoczeniu. Ze względu na głębokość wnikania promieniowania elektromagnetycznego w materię ożywioną oraz potencjalny efekt podgrzewania badanego obiektu standardowe spektrometry EPR pracujące na częstotliwościach mikrofalowych są nieprzydatne do wykonywania obrazowania EPR. Z tego względu w praktyce stosuje się niższe częstotliwości z zakresu radiowego (RF), co pociąga za sobą spadek stosunku sygnału do szumu (S/N).

Do obrazowania niewielkich obiektów biologicznych w warunkach laboratoryjnych stosuje się obecnie metody impulsowe oraz metody z wykorzystaniem fali ciągłej (CW).

Przydatność metod impulsowych ograniczona jest bardzo krótkim czasem relaksacji spin-spin T₂dla większości rodników. Związane z tym znaczne poszerzenie szerokości linii rezonansowych, powoduje nieprzydatność tych metod do obrazowania w technice EPR. Dodatkowym problemem jest skrócenie czasu relaksacji T2 wynikające z racji obecności gradientu pola, który przy znacznych gradientach powoduje zanik sygnału indukcji swobodnej (FID) zachodzącym w czasie martwym spektrometru. Efekt ten utrudnia, a wręcz uniemożliwia wykonanie pomiaru. W celu znaczącego skrócenia efektu czasu martwego tomografu zaproponowano zastosowanie sekwencji Franka lub Chu, które pozwalają na wykonanie obrazowania. Sposób ten może być stosowany jedynie dla rodników o długich czasach relaksacji. Obrazy generowane tą metodą charakteryzują się niską rozdzielczością przestrzenną, szczególnie w przypadku większych obiektów wielkości człowieka.

Stosowanie natomiast metod opartych na technice fali ciągłej CW pozbawione jest podobnych ograniczeń. W technice CW wykorzystuje się detekcję fazoczułą, która pozwala na wyodrębnienie sygnałów użytecznych z szumu. W tym celu moduluje się z określoną częstotliwością parametr, od którego zależy detektowany sygnał (np. pole magnetyczne, częstotliwość...). Określenie wielkości i kształtu sygnału odbywa się w wyniku demodulacji sygnału o częstotliwości modulacyjnej lub jego harmonicznych. Technika ta pozwala na zastosowanie filtrów pasmowoprzepustowych o znacznej dobroci o częstotliwości środkowej dobranej do częstotliwości modulacji. Uzyskuje się dzięki temu znaczące zawężenie pasma i poprawienie stosunku sygnału do szumu S/N. W standardowym obrazowaniu techniką CW wykorzystuje się stały w czasie przemiatania gradient pola magnetycznego. Po każdym pomiarze orientacja gradientu ulega obrotowi o stały kąt, zależny od ilości projekcji, przy czym kąt obrotu zmienia się w zakresie od 0° do 180° dla obrazowania 2D. Minimalny czas pomiaru jednej projekcji waha się w granicach 1-2 s, przy czym ze względu na niski stosunek S/N w obecności gradientu wymagana jest akumulacja sygnału, która w obrazowaniu in vivo wydłuża czas pomiaru. Na wielkość parametru S/N rejestrowanych projekcji wpływa wartość użytej amplitudy II modulacji, mianowicie wzrasta on wraz ze wzrostem amplitudy II modulacji Należy zaznaczyć, że uzyskany obraz pokazuje jedynie przestrzenne rozmieszczenie rodnika, nie daje żadnych informacji o otoczeniu w jakim się on znajduje. Z uwagi na to, że metoda EPR jest znacznie czulsza na wykrycie zmian w lokalnym środowisku rodników, aniżeli metoda MRI (Magnetic Resonance Imaging), obrazowanie metodą EPR w niektórych przypadkach jest bardziej użyteczne niż obrazowanie techniką MRI.

Aby było możliwe uzyskanie informacji na temat otoczenia, w którym znajduje się rodnik, należy dla każdej projekcji uzyskać informacje nie tylko o przestrzennym, ale również o widmowym rozkładzie tego rodnika. W tym celu stosowana jest dodatkowa dla każdej projekcji osobna technika obrazowania przestrzenno-widmowa (spectral-spatial). W praktyce oznacza to kilkukrotne wydłużenie czasu pomiaru przez wykonanie, co najmniej kilku dodatkowych pomiarów dla każdej orientacji gradientu. Dodatkowym ograniczeniem jest konieczność stosowania II modulacji, której amplituda jest mniejsza niż 1/3 szerokości linii obrazowanego rodnika. W przeciwnym przypadku zaobserwujemy niekorzystny efekt przemodulowania, co znacząco wpływa na niski stosunek S/N.

PL 227 260 B1

Sposobem pozwalającym na znaczne przyśpieszenie wykonywania pomiarów jest wykorzystanie metody szybkiego przemiatania pola magnetycznego RS (Rapid Scan). W metodzie tej nie stosuje się drugiej modulacji, a jedynie szybkie przemiatanie pola magnetycznego (o częstotliwości 1-100 kHz), przy czym można stosować przemiatanie sinusoidalne bądź trójkątne. Detekcja wykonywana jest bezpośrednio w efekcie otrzymuje się widmo absorpcyjne, a nie jego pierwszą pochodną. Wynikiem tego jest skrócenie czasu pomiaru jednej projekcji nawet do 5 μβ. W praktyce ze względu na mały stosunek sygnału do szumu rejestrowane widmo należy akumulować. Mimo to omawiana technika RS z powodzeniem wypiera tradycyjnie stosowaną metodę fali ciągłej, ze względu na znaczące skrócenie czasu pomiaru, co przekłada się na kilkusetkrotne zwiększenie stosunku sygnału do szumu (S/N).

W ostatnim czasie wykorzystana została technika rotacyjnego gradientu do obrazowana z wykorzystaniem techniki RS, która w znacznym stopniu skraca czas pomiaru. W metodzie tej wykorzystuje się rotacje gradientów w czasie przemiatania pola magnetycznego, przy czym częstotliwość rotacji gradientu powinna być przynajmniej 4 razy większa od częstotliwości przemiatania. To ograniczenie w praktyce implikuje używanie relatywnie niskich częstotliwości przemiatania rzędu 1kHz.

Ograniczeń dotyczących konieczności stosowania amplitudy modulacyjnej mniejszej niż 1/3 szerokości linii rodnika jest pozbawiona nowa metoda pomiaru projekcji w tomografii EPR wykorzystująca detekcję oraz analizę większej liczby harmonicznych częstotliwości szybkiej modulacji pola magnetycznego i proponowana w niniejszym rozwiązaniu.

Celem wynalazku są sposoby uzyskiwania projekcji w metodzie obrazowania in-vitro i in-vivo

EPRI.

Celem wynalazku jest także urządzenie do stosowania tego sposobu, które wykorzystuje tradycyjną technikę fali ciągłej EPR wraz ze zmodyfikowanymi komponentami stosowanymi w zakresie częstotliwości radiowych, umożliwiającymi detekcję wybranej liczby harmonicznych częstotliwości modulacji.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że projekcję uzyskuje się według następujących kroków:

a) ustala się harmoniczne sygnałów EPR, korzystnie za pomocą generatorów odniesienia dla detektorów fazoczułych z filtrami częstotliwości odpowiadających harmonicznym sygnałów absorpcji EPR, zarejestrowanych podczas skanowania próbki okresowo zmiennym polem magnetycznym o kształcie korzystnie sinusoidalnym, trójkątnym albo piłokształtnym, w obecności szybkozmiennej modulacji pola magnetycznego i w obecności gradientu pola magnetycznego;

b) na podstawie zmierzonych harmonicznych określa się k-tą pochodną sygnału absorpcji EPR na podstawie wzoru:

pk — ^H n ck gdzie P^k - jest transformatą Fouriera k-tej pochodnej widma absorpcji EPR uzyskaną z analizy „n” harmonicznych, Hn - sumą transformat Fouriera zarejestrowanych n harmonicznych przemnożonych przez odpowiednio dobrany współczynnik zespolony, przy czym liczba „n” mieści się w przedziale od 1 do 1000, zaś parametr „k” w przedziale od 0 do 999, C^k - jest sumą funkcji filtrujących dla „n” harmonicznych w celu uzyskania k-tej pochodnej widma absorpcji zależnych od wartości amplitudy szybkozmiennej modulacji pola magnetycznego przemnożony przez odpowiednio dobrany współczynnik zespolony;

c) wyznacza się końcową, nie przemodulowaną postać projekcji poprzez odwrotną transformatę Fouriera projekcji P^k uzyskanej z analizy n harmonicznych;

d) wykonuje się procedurę dekonwolucji odwrotnej transformaty Fouriera projekcji P^k uzyskanej z analizy n harmonicznych w celu uzyskania projekcji korzystnie rzutu gęstości rodnika lub rodników na kierunek określony przez orientację przestrzenną wektora gradientu pola magnetycznego.

Korzystnym jest, gdy wieloskładnikowe pole magnetyczne składa się z zewnętrznego pola magnetycznego, wolnozmiennego pola skanującego, pola gradientowego wytwarzanego przez układ cewek gradientowych oraz szybkozmiennego pola modulującego.

Korzystnym jest także, gdy wolnozmienne pole skanujące jest realizowane poprzez cewki generujące zewnętrzne pole magnetyczne.

Następnie korzystnym jest, gdy wolnozmienne pole skanujące realizowane jest poprzez cewki skanujące.

PL 227 260 B1

Korzystnym jest również, gdy sumę transformat Fouriera zarejestrowanych n harmonicznych Hn realizuje się poprzez wykonanie sumy transformat Fouriera korzystnie przefiltrowanych zarejestrowanych n harmonicznych.

Dalej korzystnym jest, gdy rejestrowane i/lub analizowane harmoniczne częstotliwości szybkozmiennej modulacji pola magnetycznego wyznacza się z przedziału od 1 do 999.

Korzystnym jest także, gdy projekcje oznaczają sygnał EPR zarejestrowany w obecności gradientu pola magnetycznego po dekonwolucji z widmem zarejestrowanym bez gradientu.

Korzystnym jest również, gdy projekcje oznaczają sygnał EPR zarejestrowany w obecności gradientu pola magnetycznego po dekonwolucji z widmem wyznaczonym teoretycznie.

Dalej korzystnym jest, gdy wytwarzane pole gradientowe jest stałe w trakcie pomiaru harmonicznych sygnału absorpcji EPR.

Korzystnym jest także, gdy wytwarzane pole gradientowe zmienia się w trakcie pomiaru harmonicznych sygnału absorpcji EPR.

Ponadto korzystnym jest gdy amplitudę modulacji szybkozmiennego pola magnetycznego wyznacza się z przedziału od 0,001 mT do 1000 mT.

Istota układu według wynalazku polega na tym, że nadrzędne urządzenie sterujące jest przyłączone dwukierunkowo do mikroprocesorowego układu sterowania, do którego wejścia/wyjścia jest dwukierunkowo przyłączony zespół przetworników ADC oraz pamięć, natomiast pierwsze wyjście mikroprocesorowego układu sterowania połączone jest z wejściem zespołu generatorów niskiej częstotliwości, drugie z wejściem generatora wysokiej częstotliwości, z kolei pierwsze wyjście generatora wysokiej częstotliwości przyłączone jest do wejścia przesuwnika fazy, które przyłączone jest do pierwszego wejścia detektora, natomiast drugie wyjście generatora wysokiej częstotliwości jest przyłączone do wejścia wzmacniacza mocy, którego wyjście przyłączone jest do wejścia mostka, do którego wejścia/wyjścia przyłączony jest dwukierunkowo rezonator oraz do którego wyjścia przyłączone jest wejście przedwzmacniacza wysokiej częstotliwości, którego wyjście przyłączone jest do wejściem detektora, którego wyjście przyłączone jest do wejścia rozdzielacza sygnału, natomiast „n” wyjść rozdzielacza sygnału przyłączonych jest do wejść „n” detektorów fazoczułych z filtrami harmonicznych, do których drugiego wejścia przyłączony jest zespół generatorów niskiej częstotliwości, zaś do których wyjścia podłączone jest wejście wzmacniaczy niskich częstotliwości, których wyjścia przyłączone są poprzez n niezależnych wejść z zespołem przetworników ADC, którego wyjście przyłączone jest do wejścia pamięci, natomiast kolejne wyjście zespołu generatorów niskiej częstotliwości przyłączone jest do wejścia zasilaczy gradientów, pola głównego, skanowania i II modulacji, którego pierwsze wyjście połączone jest z wejściem cewek drugiej modulacji, drugie wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu Gx, trzecie wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu Gy, czwarte wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu Gz piąte wyjście połączone jest z wejściem cewek skanujących, natomiast szóste wyjście połączone jest z wejściem cewek pola głównego Bo.

Korzystnym jest, gdy liczba „n” detektorów fazowych z filtrami harmonicznych przyłączonych do wzmacniaczy niskiej częstotliwości obejmuje detektor fazoczuły z filtrem pierwszej harmonicznej przyłączony do wejścia wzmacniacza niskiej częstotliwości, następnie detektor fazoczuły z filtrem drugiej harmonicznej przyłączony do wejścia wzmacniacza niskiej częstotliwości, następnie detektor fazoczuły z filtrem trzeciej harmonicznej przyłączony do wejścia wzmacniacza niskiej częstotliwości, oraz detektor fazoczuły z filtrem n-tej harmonicznej przyłączony do wejścia wzmacniacza niskiej częstotliwości.

Wynalazek zostanie bliżej opisany na podstawie układu do realizacji w postaci blokowej pokazanym na Fig. 1, który przedstawia układ do detekcji w oparciu o sprzętową obróbkę sygnału z wykorzystaniem mostka. Demodulacja sygnału wielkiej częstotliwości odbywa się synchronicznie.

Badaną próbkę umieszcza się w wieloskładnikowym polu magnetycznym, w skład którego wchodzi: stałe zewnętrzne pole magnetyczne, stałe bądź zmienne pole gradientowe, skanujące pole magnetyczne o kształcie sinusoidalnym, trójkątnym lub piłokształtnym zmieniające się z okresem T oraz szybkozmienne pole modulujące.

Transformata Fouriera zarejestrowanego n-tej harmonicznej widma EPR może być powiązana z transformatą Fouriera k-tej pochodnej widma absorpcji EPR za pomocą procedury dekonwolucji danych w sprzężonej przestrzeni Fouriera w domenie u. Dzięki czemu transformata Fouriera n-tej harmonicznej w domenie u Hn(u) może być określona jako:

Hn (u) = C (u)· P^k (u) (¹) gdzie P^k(u) jest transformatą Fouriera k-tej pochodnej widma absorpcji EPR, natomiast człon filtrujący C^k(u)dla analizy pierwszej pochodnej widma absorpcji (k = 1) określa się jako:

PL 227 260 B1

(2) gdzie A jest amplitudą modulacji szybkozmiennego pola magnetycznego, a Jn+1 i Jn-1 funkcjami Bessela pierwszego rodzaju. W celu określenia postaci pierwszej pochodnej widma absorpcji wykonuje się procedurę dekonwolucji:

Hn (U ) c (u) (3)

Jednakże ze względu na miejsca zerowe czynnika filtrującego znacząco wzmacniane są efekty związane z szumem. Jednakże miejsca zerowe członu filtrującego są w różnych miejscach domeny u dla różnych harmonicznych, przez co możliwe jest odtworzenie prawidłowych wartości P^k(u), poprzez zastosowanie wzoru (3) dla różnych harmonicznych i dla każdej wartości parametru u. Przez co pierwszą pochodną widma absorpcji EPR można rekonstruować analizując wiele harmonicznych widma EPR w domenie u, wykorzystując równanie:

Hn (u ) c (u) (l + i)R (4)

ΣΝ x H , Hn jest n-tą harmoniczną widma absorpcji EPR, xn jest współczynnikiem n=1 ^{n n}

N zespolonym dla n-tej harmonicznej, C‘ = E xC_t N maksymalną harmoniczną użytą w analizie, naⁿ _{n =1} ^{n n} tomiast R jest parametrem pochodzącym od szumu. Wartość współczynników xn dobierana jest w taki sposób, aby zminimalizować wartość parametru R, poprzez równanie:

R=

ΣΝ n=

ΚΣΝ.

xD (5) gdzie, σ_η jest odchyleniem standardowym określającym poziom zaszumienia rejestrowanych harmonicznych sygnału absorpcji EPR. Dzięki minimalizacji parametru R możliwe jest odtworzenie k-tej pochodnej widma absorpcji poprzez odwrotną transformatę Fouriera funkcji P^k(u). W przypadku otrzymywania w wyniku analizy innej pochodnej widma absorpcji zmianie ulega człon filtrujący określony wzorem (2).

Próbkę umieszcza się w rezonatorze, który znajduje się w obszarze stałego zewnętrznego pola magnetycznego, szybkozmiennego pola magnetycznego, oraz określonej orientacji gradientu pola magnetycznego. Po wytworzeniu w obszarze próbki zmieniającego się w czasie pola skanującego możliwa staje się detekcja harmonicznych sygnału EPR.

Po znalezieniu w znany sposób sygnału elektronowego rezonansu paramagnetycznego następuje rejestracja wszystkich harmonicznych niezbędnych do otrzymania poprawnej postaci projekcji, czyli k-tej pochodnej widma absorpcji EPR określonej wzorem (4) zarejestrowanej w obecności gradientu pola będącej przed lub po procedurze dekonwolucji danych. Z otrzymanych projekcji czasu, w znany sposób rekonstruuje się obraz jego rozkładu w przestrzenni 1D, 2D lub 3D, jak również obrazy funkcyjne przestrzenno-widmowe 1D, 2D, 3D lub 4D.

W układzie do realizacji sposobu według wynalazku, nadrzędne urządzenie sterujące 1 jest przyłączone dwukierunkowo do mikroprocesorowego układu sterowania 2, do którego wyjścia/wyjścia jest dwukierunkowo przyłączony zespół przetworników ADC 17 oraz pamięć 20, natomiast pierwsze wyjście mikroprocesorowego układu sterowania 2 połączone jest z wejściem zespołu generatorów niskiej częstotliwości 19, drugie z wejściem generatora wysokiej częstotliwości 3, z kolei pierwsze wyjście generatora wysokiej częstotliwości 3 przyłączone jest do wejścia przesuwnika fazy 28, które przyłączone jest do pierwszego wejścia detektora 8, natomiast drugie wyjście generatora wysokiej częstotliwości 3 jest przyłączone do wejścia wzmacniacza mocy 4, którego wyjście przyłączone jest do wejścia mostka 5, do którego wejścia/wyjścia przyłączony jest dwukierunkowo rezonator 6 oraz do którego wyjścia przyłączone jest wejście przedwzmacniacza wysokiej częstotliwości 7, którego wyjście przyłączone jest do wejściem detektora 8, którego wyjście przyłączone jest do wejścia rozdzielacza sygnału 18, natomiast n wyjść rozdzielacza sygnału 18 przyłączonych jest do wejść n detektorów fazowych z filtrami harmonicznych 9, 10, 11, 12, do których drugiego wejścia przyłączony jest zespół generatorów niskiej częstotliwości 19, do których wyjścia podłączone jest wejście wzmacniaczy niskich częstotliwości 13, 14, 15, 16, których wyjścia przyłączone są poprzez n niezależnych wejść

PL 227 260 B1 z zespołem przetworników ADC 17, którego wyjście przyłączone jest do wejścia pamięci 20, natomiast kolejne wyjście zespołu generatorów niskiej częstotliwości 19 przyłączone jest do wejścia zasilaczy gradientów, pola głównego, skanowania i II modulacji 21, którego pierwsze wyjście połączone jest z wejściem cewek drugiej modulacji 22 drugie wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu G_x 23, trzecie wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu G_y 24, czwarte wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu G_z 25, piąte wyjście połączone jest z wejściem cewek skanujących 26, natomiast szóste wyjście połączone jest z wejściem cewek pola głównego B₀ 27 (Fig. 1).

Po umieszczeniu próbki w rezonatorze 6, znajdującym się pomiędzy nabiegunnikami elektromagnesu 27, cewek gradientowych 23, 24, 25 oraz cewek skanujących 26, następnie uruchamia się zespół generatorów niskiej częstotliwości 19, który należy nastroić na środek pasma w jakim chce się przeprowadzić eksperyment i uzyskać harmoniczne sygnałów EPR detektowanych przy pomocy tec hniki II modulacji. Wyjście zespołu generatorów niskiej częstotliwości 19 podłączone jest do cewek II modulacji 22, które są zasilane z zespołu wzmacniaczy mocy 21. Cewki modulują zewnętrzne pole magnetyczne B_o generowane przez cewki pola głównego 27, które jest znacznie większej częstotliwości niż pole magnetyczne wytwarzane przez cewki skanujące 26, który jest sterowny mikroprocesorowym układem sterowania 2, który jest sterowany urządzeniem nadrzędnym 1. Równocześnie mikroprocesorowy sterownik 2 programuje częstotliwość rezonansową wytwarzaną przez generator 3 następnie doprowadzoną do wzmacniacza mocy wielkiej częstotliwości 4, która podłączona do mostka 5, który doprowadza sygnał wielkiej częstotliwości do obwodu rezonansowego, gdzie znajduje się badany obiekt. Następnie sygnał Elektronowego Rezonansu Paramagnetycznego generowany w rezonatorze 6 przechodzi do mostka 5 następnie jest wzmacniany przy pomocy niskoszumnego przedwzmacniacza wielkiej częstotliwości 7, poddany detekcji w detektorze 8 przy użyciu sygnału generowanego przez generator wysokiej częstotliwości 3 po korekcie fazy w przesuwniku fazy 28 następnie podzielony na n sygnałów w rozdzielaczu sygnału 18. Następnie uzyskane w rozdzielaczu sygnału 18 sygnały są filtrowane w n równoległych detektorach fazowych z filtrami odpowiadających n harmonicznym sygnału 9-12, sterowane za pomocą zespołu generatorów niskiej częstotliwości 19, po czym wzmacniane przez wzmacniacze niskiej częstotliwości 13-16 do poziomu optymalnego dla szybkiego zespołu przetworników ADC 17, gdzie sygnał zostaje zamieniony na cyfrowy następnie zapamiętany w pamięci 20 przesłany do mikrokontrolera 2 oraz do komputera 1, gdzie nastąpi cyfrowa detekcja i analiza sygnałów EPR na częstotliwościach harmonicznych przy pomocy odpowiedniego oprogramowania.

Claims

1. Sposób uzyskiwania projekcji w metodzie obrazowania elektronowym rezonansem paramagnetycznym z wykorzystaniem analizy wielu harmonicznych, polegającej na pomiarze sygnału EPR podczas oddziaływania na umieszczoną w rezonatorze próbkę wieloskładnikowym polem magnetycznym, znamienny tym, że projekcję uzyskuje się według następujących kroków:

gdzie P^k - jest transformatą Fouriera k-tej pochodnej widma absorpcji EPR uzyskaną z analizy „n” harmonicznych, H_n - sumą transformat Fouriera zarejestrowanych n harmonicznych przemnożonych przez odpowiednio dobrany współczynnik zespolony, przy czym liczba „n” mieści się w przedziale od 1 do 1000, zaś parametr „k” w przedziale od 0 do 999, C^k - jest sumą funkcji filtrujących dla „n” harmonicznych w celu uzyskania k-tej pochodnej widma absorpcji zależnych od wartości amplitudy szybkozmiennej modulacji pola magnetycznego przemnożony przez odpowiednio dobrany współczynnik zespolony;

PL 227 260 B1

c) wyznacza się końcową, nieprzemodulowaną postać projekcji poprzez odwrotną transformatę Fouriera projekcji P^k uzyskanej z analizy n harmonicznych;

d) wykonuje się procedurę dekonwolucji odwrotnej transformaty Fouriera projekcji P^kuzyskanej z analizy n harmonicznych w celu uzyskania projekcji korzystnie rzutu gęstości rodnika lub rodników na kierunek określony przez orientację przestrzenną wektora gradientu pola magnetycznego.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wieloskładnikowe pole magnetyczne składa się ze zewnętrznego pola magnetycznego, wolnozmiennego pola skanującego, pola gradientowego wytwarzanego przez układ cewek gradientowych oraz szybkozmiennego pola modulującego.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wolnozmienne pole skanujące realizowane jest poprzez cewki generujące zewnętrzne pole magnetyczne.

4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wolnozmienne pole skanujące realizowane jest poprzez cewki skanujące.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sumę transformat Fouriera zarejestrowanych n harmonicznych Hn realizuje się poprzez wykonanie sumy transformat Fouriera korzystnie przefiltrowanych zarejestrowanych n harmonicznych.

6. Sposób według zastrz. 1 albo 5, znamienny tym, że rejestrowane i/lub analizowane harmoniczne częstotliwości szybkozmiennej modulacji pola magnetycznego wyznacza się z przedziału od 1 do 999.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że projekcje oznaczają sygnał EPR zarejestrowany w obecności gradientu pola magnetycznego po dekonwolucji z widmem zarejestrowanym bez gradientu.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że projekcje oznaczają sygnał EPR zarejestrowany w obecności gradientu pola magnetycznego po dekonwolucji z widmem wyznaczonym teoretycznie.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wytwarzane pole gradientowe jest stałe w trakcie pomiaru harmonicznych sygnału absorpcji EPR.

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wytwarzane pole gradientowe zmienia się w trakcie pomiaru harmonicznych sygnału absorpcji EPR.

11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że amplitudę modulacji szybkozmiennego pola magnetycznego wyznacza się z przedziału od 0,001 mT do 1000 mT.

12. Układ do rejestrowania projekcji w metodzie obrazowania elektronowym rezonansem paramagnetycznym, zawierający urządzenie sterujące, mikroprocesorowy układ sterowania, zespół przetworników ADC, pamięć, zespół generatorów niskiej częstotliwości, generator wysokiej częstotliwości, zespół wzmacniaczy mocy, rezonator, przedwzmacniacza wysokiej częstotliwości, detektor, rozdzielacza sygnału, filtrów harmonicznych, wzmacniacza niskiej częstotliwości, zespół przetworników ADC, cewki II modulacji, cewki skanujące, cewki gradientu Gx cewki gradientu Gy, cewki gradientu Gz, cewki pola głównego, oraz układ detekcyjny i sterujący, znamienny tym, że nadrzędne urządzenie sterujące (1) jest przyłączone dwukierunkowo do mikroprocesorowego układu sterowania (2), do którego wejścia/wyjścia jest dwukierunkowo przyłączony zespół przetworników ADC (17) oraz pamięć (20), natomiast pierwsze wyjście mikroprocesorowego układu sterowania (2) jest połączone z wejściem zespołu generatorów niskiej częstotliwości (19), zaś drugie wyjście układu sterowania (2) jest połączone z wejściem generatora wysokiej częstotliwości (3), z kolei pierwsze wyjście generatora wysokiej częstotliwości (3) przyłączone jest do wejścia przesuwnika fazy (28), które przyłączone jest do pierwszego wejścia detektora (8), natomiast drugie wyjście generatora wysokiej częstotliwości (3) jest przyłączone do wejścia wzmacniacza mocy (4), którego wyjście przyłączone jest do wejścia mostka (5), do którego wejścia/wyjścia przyłączony jest dwukierunkowo rezonator (6) oraz do którego wyjścia przyłączone jest wejście przedwzmacniacza wysokiej częstotliwości (7), którego wyjście przyłączone jest do wejściem detektora (8), którego wyjście przyłączone jest do wejścia rozdzielacza sygnału (18), natomiast „n wyjść rozdzielacza sygnału (18) przyłączonych jest do wejść „n” detektorów fazoczułych z filtrami pierwszej, drugiej, trzeciej i n-tej harmonicznej (9, 10, 11, 12), do których drugiego wejścia przyłączony jest zespół generatorów niskiej częstotliwości (19), oraz do których wyjścia podłączone jest wejście wzmacniaczy niskich częstotliwości (13, 14, 15, 16),

PL 227 260 B1 których wyjścia przyłączone są poprzez „n” niezależnych wejść z zespołem przetworników

ADC (17), którego wyjście przyłączone jest do wejścia pamięci (20), natomiast kolejne wyjście zespołu generatorów niskiej częstotliwości (19) przyłączone jest do wejścia zasilaczy gradientów, pola głównego, skanowania i II modulacji (21), którego pierwsze wyjście połączone jest z wejściem cewek drugiej modulacji (22), drugie wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu G_x (23), trzecie wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu G_y (24), czwarte wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu G_z (25), piąte wyjście połączone jest z wejściem cewek skanujących (26), natomiast szóste wyjście połączone jest z wejściem cewek pola głównego B₀ (27).

13. Układ według zastrz. 12, znamienny tym, że liczba „n detektorów fazowych z filtrami harmonicznych przyłączonych do wzmacniaczy niskiej częstotliwości obejmuje detektor fazoczuły z filtrem pierwszej harmonicznej (9), który jest przyłączony do wejścia wzmacniacza niskiej częstotliwości (13), następnie detektor fazoczuły z filtrem drugiej harmonicznej (10), który jest przyłączony do wejścia wzmacniacza niskiej częstotliwości (14), następnie detektor fazoczuły z filtrem trzeciej harmonicznej (11), który jest przyłączony do wejścia wzmacniacza niskiej częstotliwości (15), oraz detektor fazoczuły z filtrem n-tej harmonicznej (12), który jest przyłączony do wejścia wzmacniacza niskiej częstotliwości (16).