PL231086B1 - Method for obtaining a projection in the EPRI method of imaging and the systems for the application of this method - Google Patents
Method for obtaining a projection in the EPRI method of imaging and the systems for the application of this methodInfo
- Publication number
- PL231086B1 PL231086B1 PL409951A PL40995114A PL231086B1 PL 231086 B1 PL231086 B1 PL 231086B1 PL 409951 A PL409951 A PL 409951A PL 40995114 A PL40995114 A PL 40995114A PL 231086 B1 PL231086 B1 PL 231086B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- input
- output
- frequency
- coils
- low
- Prior art date
Links
Landscapes
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem zgłoszenia patentowego są sposoby uzyskiwania projekcji w metodzie obrazowania EPRI oraz układy do stosowania tych sposobów.The subject of the patent application are methods of obtaining projections in an EPRI imaging method and systems for using these methods.
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 stanowi 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).EPR (Electron Paramagnetic Resonance) imaging can provide data on the spatial distribution and pharmacokinetics of free radicals and the oxygen concentration in tissues. The presence of oxygen in the tissues is very important information in the treatment of neoplasms in oncological therapy. Due to the fact that free radicals in the tissues are present in low concentrations, and their lifetimes are very short, it is assumed that at this stage of the research it is necessary to introduce a radical with a sufficiently long lifetime and appropriate concentration, the width of the EPR line in largely depends on the oxygen concentration in its environment. Due to the depth of penetration of electromagnetic radiation into the living matter and the potential effect of heating the tested object, standard EPR spectrometers operating at microwave frequencies are unsuitable for performing EPR imaging. Therefore, in practice, lower frequencies in the radio frequency (RF) range are used with a decrease in the signal-to-noise (S / N) ratio.
Do obrazowania niewielkich obiektów biologicznych w warunkach laboratoryjnych stosuje się obecnie metody impulsowe oraz metody z wykorzystaniem fali ciągłej (CW).Currently, impulse methods and continuous wave (CW) methods are used to image small biological objects in the laboratory.
Przydatność metod impulsowych ograniczona jest bardzo krótkim czasem relaksacji spin - spin T2 dla 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 charakteryzuje się niską rozdzielczością przestrzenną, szczególnie w przypadku większych obiektów wielkości człowieka.The usefulness of the pulse methods is limited by the very short relaxation time spin - spin T2 for most radicals. The related considerable widening of the width of the resonance lines makes these methods unsuitable for imaging in the EPR technique. An additional problem is the shortening of the T2 relaxation time due to the presence of a field gradient, which, with significant gradients, causes the free induction signal (FID) to disappear during the spectrometer dead time. This effect makes it difficult or even impossible to perform the measurement. In order to significantly reduce the effect of the dead time of the tomograph, it was proposed to use the Frank or Chu sequences, which allow for imaging. This method can only be used for radicals with long relaxation times. Images generated by this method are characterized by low spatial resolution, especially in the case of larger human-sized objects.
Stosowanie natomiast metod opartych na technice fali ciągłej CW pozbawione jest podobnych ograniczeń. W standardowym obrazowaniu 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 przestrzennowidmowa (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.On the other hand, the use of methods based on the CW continuous wave technique has no similar limitations. Standard imaging uses a magnetic field gradient that is constant during the sweep. After each measurement, the orientation of the gradient rotates by a constant angle depending on the number of projections, with the rotation angle varying from 0 ° to 180 ° for 2D imaging. The minimum measurement time for one projection is 1 + 2 s, and due to the low S / N ratio in the presence of a gradient, signal accumulation is required, which in vivo imaging extends the measurement time. The magnitude of the S / N parameter of the recorded projections is influenced by the value of the used amplitude II modulation, namely it increases with increasing amplitude II modulation. It should be noted that the obtained image shows only the spatial distribution of the radical, it does not give any information about the environment in which it is located. Due to the fact that the EPR method is much more sensitive to detecting changes in the local radical environment than the MRI (Magnetic Resonance Imaging) method, EPR imaging in some cases is more useful than MRI imaging. In order to be able to obtain information about the environment in which the radical resides, for each projection information should be obtained not only about the spatial but also about the spectral distribution of this radical. For this purpose, a separate spectral - spatial imaging technique is used for each projection. In practice, this means extending the measurement time several times by making at least a few additional measurements for each gradient orientation. An additional limitation is the necessity to use II modulation, the amplitude of which is less than 1/3 of the line width of the imaged radical. Otherwise, we will observe an unfavorable overmodulation effect, which significantly affects the low S / N ratio.
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).A method that allows for a significant acceleration of measurements is the use of the RS (Rapid Scan) magnetic field sweep method. This method does not use the second modulation, but only a fast sweep of the magnetic field (frequency 1-100 kHz), while sinusoidal or triangular sweeps can be used. The detection is performed directly, as a result, the absorption spectrum is obtained, and not its first derivative. The result is the shortening of the measurement time of one projection even to 5 μβ. In practice, due to the low signal-to-noise ratio, the recorded spectrum should be accumulated. Nevertheless, the discussed RS technique successfully displaces the traditionally used continuous wave method due to the significant reduction of the measurement time, which translates into a several hundred-fold increase in the signal-to-noise ratio (S / N).
PL 231 086 B1PL 231 086 B1
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 gradientu 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 1 kHz.Recently, the rotational gradient technique has been used for imaging using the RS technique, which significantly reduces the measurement time. This method uses gradient rotations during the sweep of the magnetic field, where the frequency of the gradient rotation should be at least 4 times the frequency of the sweep. This limitation in practice implies the use of relatively low 1 kHz sweep frequencies.
Ograniczeń dotyczących konieczności stosowania amplitudy modulacyjnej mniejszej niż 1/3 szerokości linii rodnika pozbawiona jest nowa metoda pomiaru projekcji w tomografii EPR wykorzystująca detekcję oraz analizę większej liczby harmonicznych częstotliwości szybkiej modulacji pola magnetycznego i proponowana w niniejszym rozwiązaniu.The new method of measuring the projection in EPR tomography, which uses the detection and analysis of a larger number of harmonics of the frequency of fast magnetic field modulation, does not have any limitations on the necessity to use a modulation amplitude smaller than 1/3 of the radical line width, and is proposed in this solution.
Celem wynalazku są sposoby uzyskiwania projekcji w metodzie obrazowania in-vitro i in-vivoThe present invention relates to in-vitro and in-vivo imaging methods
EPRI.EPRI.
Celem wynalazku są także urządzenia do stosowania tego sposobu, które wykorzystują tradycyjną technikę fali ciągłej EPR wraz ze zmodyfikowanymi komponentami stosowanymi w zakresie częstotliwości radiowych, umożliwiającymi detekcję wybranej liczby harmonicznych częstotliwości modulacji.The invention also relates to devices for implementing this method, which use the conventional continuous wave EPR technique with modified components used in the radio frequency range, enabling the detection of a selected number of harmonics of the modulation frequency.
Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że podczas oddziaływania na umieszczoną w rezonatorze próbkę wieloskładnikowym polem magnetycznym ustala się na podstawie analizy sygnałów EPR zarejestrowanych dla n harmonicznych częstotliwości szybkozmiennej modulacji pola magnetycznego, końcową nieprzemodulowaną postać projekcji poprzez odwrotną transformatę Fouriera zrekonstruowanej transformaty Fouriera projekcji danych, zarejestrowaną, w warunkach przemiatania, w obecności gradientu pola magnetycznego, uzyskując tym samym projekcję w metodzie obrazowania EPRI.The essence of the method according to the invention consists in the fact that when influencing the sample placed in the resonator with a multicomponent magnetic field, the final non-remodulated projection form of the reconstructed Fourier transform of the data projection is determined on the basis of the analysis of EPR signals recorded for n harmonics of the frequency of fast-varying magnetic field modulation, recorded under the sweeping conditions in the presence of a magnetic field gradient, thus obtaining a projection in the EPRI imaging method.
Istota wynalazku polega również na tym, że podczas oddziaływania na umieszczoną w rezonatorze próbkę wieloskładnikowym polem magnetycznym ustala się na podstawie sygnału EPR zmierzonego dla harmonicznych częstotliwości szybkozmiennej modulacji pola magnetycznego o amplitudzie większej niż 1/3 szerokości linii obrazowanego rodnika, projekcję w metodzie obrazowania EPRI.The essence of the invention also lies in the fact that when influencing the sample placed in the resonator with a multicomponent magnetic field, the projection in the EPRI imaging method is determined on the basis of the EPR signal measured for the harmonics of the frequency of fast-varying magnetic field modulation with an amplitude greater than 1/3 of the line width of the imaged radical.
Korzystnym jest gdy nieprzemodulowana postać projekcji oraz projekcja danych oznaczają k-tą pochodną widma absorpcji EPR.It is preferred that the non-overcodulated projection form and the data projection represent the kth derivative of the EPR absorption spectrum.
Korzystnym jest również gdy parametr k wyznacza się z przedziału od 0 do 999.It is also advantageous when parameter k is set within the range from 0 to 999.
Korzystnym jest gdy wieloskładnikowe pole magnetyczne stanowią zewnętrzne pole magnetyczne, wolnozmienne pole skanujące, pole gradientowe oraz szybkozmienne pole modulujące.Preferably, the multicomponent magnetic field comprises an external magnetic field, a slowly varying scanning field, a gradient field and a fast modulating field.
Korzystnym jest gdy wolnozmienne pole skanujące realizowane jest poprzez cewki generujące zewnętrzne pole magnetyczne.It is advantageous when the slowly changing scanning field is realized by coils generating an external magnetic field.
Korzystnym jest także gdy wolnozmienne pole skanujące generowane jest przez cewki skanujące.It is also advantageous if the slowly changing scanning field is generated by the scanning coils.
Również korzystnym jest gdy rejestrowane harmoniczne częstotliwości szybkozmiennej modulacji pola magnetycznego wyznacza się z przedziału od 1 do 999.It is also advantageous if the recorded harmonics of the frequency of the fast-varying magnetic field modulation are set within the range from 1 to 999.
Korzystnym jest gdy analizowane harmoniczne częstotliwości szybkozmiennej modulacji pola magnetycznego wyznacza się z przedziału od 1 do 999.It is advantageous when the analyzed harmonics of the frequency of fast-varying magnetic field modulation are set within the range from 1 to 999.
Korzystnym jest gdy projekcje oznaczają sygnał EPR zarejestrowany w obecności gradientu pola magnetycznego.Preferably, the projections mean an EPR signal recorded in the presence of a magnetic field gradient.
Korzystnym jest także gdy projekcje oznaczają sygnał EPR zarejestrowany w obecności gradientu pola magnetycznego po dekonwolucji z widmem zarejestrowanym bez gradientu.It is also preferred that the projections mean an EPR signal recorded in the presence of a magnetic field gradient after deconvolution with the spectrum recorded without the gradient.
Korzystnym jest gdy projekcje oznaczają sygnał EPR zarejestrowany w obecności gradientu pola magnetycznego po dekonwolucji z widmem wyznaczonym teoretycznie.It is advantageous when the projections mean an EPR signal recorded in the presence of a magnetic field gradient after deconvolution with the theoretically determined spectrum.
Korzystnym jest gdy projekcje oznaczają rzut gęstości rodnika na kierunek określony przez orientację przestrzenną wektora gradientu pola magnetycznego.Preferably, the projections represent the projection of the radical's density onto a direction determined by the spatial orientation of the magnetic gradient vector.
Ponadto korzystnym jest gdy wytwarzane pole gradientowe jest stałe w trakcie pomiaru harmonicznych sygnału absorpcji EPR.Moreover, it is preferred that the generated gradient field is constant during the measurement of the harmonics of the EPR absorption signal.
Korzystnym jest gdy wytwarzane pole gradientowe zmienia się w trakcie pomiaru harmonicznych sygnału absorpcji EPR.Preferably, the generated gradient field changes during the measurement of the harmonics of the EPR absorption signal.
Korzystnym jest także gdy amplituda modulacji szybkozmiennego pola magnetycznego jest mniejsza od 1/3 szerokości linii dla rejestrowanej pierwszej harmonicznej częstotliwości modulacji szybkozmiennego pola skanującego.It is also advantageous if the modulation amplitude of the fast-changing magnetic field is less than 1/3 of the line width for the registered first harmonic of the modulation frequency of the fast-changing scanning field.
Ponadto korzystnym jest gdy amplituda modulacji szybkozmiennego pola magnetycznego jest większa lub równa 1/3 szerokości linii dla rejestrowanej pierwszej harmonicznej częstotliwości modulacji szybkozmiennego pola skanującego.Moreover, it is advantageous if the amplitude of the modulation of the fast changing magnetic field is greater than or equal to 1/3 of the line width for the recorded first harmonic of the modulation frequency of the fast changing scanning field.
PL 231 086 B1PL 231 086 B1
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 przetwornik ADC, pamięć oraz zespół wzmacniaczy mocy, natomiast pierwsze wyjście mikroprocesorowego układu sterowania połączone jest z wejściem generatora niskiej częstotliwości, drugie z wejściem generatora wysokiej częstotliwości, z kolei wyjście generatora wysokiej częstotliwości jest przyłączone do wejścia wzmacniacza mocy, którego wyjście przyłączone jest do wejścia mostka, do którego wejścia/wyjścia jest dwukierunkowo przyłączony rezonator, natomiast wyjście mostka przyłączone jest do wejścia przedwzmacniacza wysokiej częstotliwości, którego wyjście przyłączone jest do wejściem detektora, którego wyjście przyłączone jest do pierwszego wejścia wzmacniacza i demodulatora niskiej częstotliwości, natomiast drugie wejście wzmacniacza i demodulatora niskiej częstotliwości przyłączone jest z pierwszym wyjściem generatora niskiej częstotliwości, następnie wyjście wzmacniacza i demodulatora niskiej częstotliwości przyłączone jest do wejścia przetwornika ADC, którego wyjście przyłączone jest do pamięci, natomiast drugie wyjście generatora niskiej częstotliwości przyłączone jest do drugiego wejścia zespołu wzmacniaczy mocy, którego pierwsze wyjście połączone jest z wejściem cewek drugiej modulacji, drugie wyjście połączone jest z wejściem cewek skanujących, trzecie wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu X, czwarte wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu Y, piąte wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu Z, natomiast szóste wyjście połączone jest z wejściem cewek pola głównego.The essence of the system according to the invention consists in the fact that the master control device is connected bidirectionally to the microprocessor control system, the input / output of which is bi-directionally connected to the ADC converter, memory and a set of power amplifiers, while the first output of the microprocessor control system is connected to the input of the low-frequency generator. , the second with the input of the high-frequency generator, in turn, the output of the high-frequency generator is connected to the input of the power amplifier, the output of which is connected to the input of the bridge, to the input / output of which is a bi-directional resonator, and the output of the bridge is connected to the input of the high-frequency preamplifier, the output of which is connected to the input of a detector whose output is connected to the first input of the amplifier and low-frequency demodulator, while the second input of the amplifier and low-frequency demodulator is connected to zone is with the first output of the low frequency generator, then the output of the low frequency amplifier and demodulator is connected to the input of the ADC whose output is connected to the memory, and the second output of the low frequency generator is connected to the second input of the power amplifier set, the first output of which is connected to with the input of the second modulation coils, the second output is connected to the input of the scanning coils, the third output is connected to the input of the X gradient coils, the fourth output is connected to the input of the Y gradient coils, the fifth output is connected to the input of the Z gradient coils, while the sixth output is connected to with main field coil input.
Korzystnym jest gdy w miejsce mostka oraz obwodu rezonansowego stosuje się Q-metr, którego wejście przyłączone jest do wyjścia wzmacniacza mocy, natomiast wyjście przyłączone jest do wejścia przedwzmacniacza wysokiej częstotliwości.It is advantageous to use a Q-meter instead of the bridge and the resonant circuit, the input of which is connected to the output of the power amplifier, while the output is connected to the input of the high-frequency preamplifier.
Korzystnym jest gdy drugie wyjście generatora wysokiej częstotliwości przyłączone jest do drugiego wejścia detektora.The second output of the high frequency generator is preferably connected to the second input of the detector.
Korzystnym jest gdy wyjście wzmacniacza mocy przyłączone jest z wejściem rezonatora, następnie wyjście drugiego rezonatora przyłączone jest do wejścia przedwzmacniacza wysokiej częstotliwości.Preferably, the output of the power amplifier is connected to the input of the resonator, then the output of the second resonator is connected to the input of the high frequency preamplifier.
Korzystnym jest również gdy 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 przetwornik ADC, pamięć oraz z zespołem wzmacniaczy mocy, natomiast pierwsze wyjście mikroprocesorowego układu sterowania połączone jest z wejściem generatora niskiej częstotliwości, drugie z wejściem generatora wysokiej częstotliwości, z kolei wyjście generatora wysokiej częstotliwości jest przyłączone do wejścia wzmacniacza mocy, którego wyjście przyłączone jest do wejścia mostka, do którego wejścia/wyjścia jest dwukierunkowo przyłączony rezonator, natomiast wyjście mostka przyłączone jest do wejścia przedwzmacniacza wysokiej częstotliwości, którego wyjście przyłączone jest do wejściem detektora, którego wyjście przyłączone jest do pierwszego wejścia wzmacniacza i demodulatora niskiej częstotliwości, natomiast drugie wejście wzmacniacza i demodulatora niskiej częstotliwości przyłączone jest z pierwszym wyjściem rozdzielacza, którego wejście przyłączone jest z pierwszym wyjściem generatora niskiej częstotliwości, następnie wyjście wzmacniacza i demodulatora niskiej częstotliwości przyłączone jest do pierwszego wejścia przetwornika ADC, którego wyjście przyłączone jest do pamięci, natomiast drugi rezonator przyłączony jest do wejścia przedwzmacniacza, którego wyjście przyłączone jest do wejścia detektora, którego wyjście przyłączone jest do pierwszego wejścia wzmacniacza i demodulatora niskiej częstotliwości, natomiast drugie wejście wzmacniacza i demodulatora niskiej częstotliwości przyłączone jest z drugim wyjściem rozdzielacza, natomiast wyjście wzmacniacza i demodulatora niskiej częstotliwości przyłączone jest do drugiego wejścia przetwornika ADC, natomiast drugie wyjście generatora niskiej częstotliwości przyłączone jest do drugiego wejścia zespołu wzmacniaczy mocy, którego pierwsze wyjście połączone jest z wejściem cewek drugiej modulacji, drugie wyjście połączone jest z wejściem cewek skanujących, trzecie wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu X, czwarte wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu Y, piąte wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu Z, natomiast szóste wyjście połączone jest z wejściem cewek pola głównego.It is also advantageous when the essence of the system according to the invention consists in the fact that the master control device is connected bidirectionally to a microprocessor control system, to the input / output of which is bidirectionally connected the ADC converter, memory and a set of power amplifiers, while the first output of the microprocessor control system is connected with the input of the low-frequency generator, the other with the input of the high-frequency generator, in turn the output of the high-frequency generator is connected to the input of the power amplifier, the output of which is connected to the input of the bridge, to the input / output of which the resonator is bidirectionally connected, while the output of the bridge is connected to high-frequency preamplifier input, the output of which is connected to the input of a detector, the output of which is connected to the first input of the amplifier and low-frequency demodulator, and the second input of the amplifier and demodulator and the low frequency is connected to the first output of the splitter whose input is connected to the first output of the low frequency generator, then the output of the low frequency amplifier and demodulator is connected to the first input of the ADC whose output is connected to the memory, while the second resonator is connected to the input preamplifier whose output is connected to the input of a detector whose output is connected to the first input of the amplifier and low frequency demodulator, while the second input of the amplifier and low frequency demodulator is connected to the second output of the splitter, while the output of the amplifier and low frequency demodulator is connected to the second input ADC converter, while the second output of the low-frequency generator is connected to the second input of the power amplifiers, the first output of which is connected to the input of the coils of the second of modulation, the second output is connected to the input of the scanning coils, the third output is connected to the input of the X gradient coils, the fourth output is connected to the input of the Y gradient coils, the fifth output is connected to the input of the Z gradient coils, and the sixth output is connected to the input of the coils main field.
Korzystnym jest również gdy istota układu według wynalazku polega na tym, że nadrzędne urządzenie sterujące jest przyłączone dwukierunkowo do mikroprocesorowego układu sterowania, do którego wyjścia/wyjścia jest dwukierunkowo przyłączony zespół przetworników ADC oraz pamięć, natomiast pierwsze wyjście mikroprocesorowego układu sterowania połączone jest z wejściem generatora niskiej częstotliwości, drugie z wejściem generatora wysokiej częstotliwości oraz trzecie z pierwszym wejściem zespołu wzmacniaczy mocy, z kolei wyjście generatora wysokiej częstotliwości jest przyłączone do wejścia wzmacniacza mocy, którego wyjście przyłączone jest do obwodu rezonansowego,It is also advantageous when the essence of the system according to the invention consists in the fact that the master control device is connected bidirectionally to the microprocessor control system, to the output / output of which is bidirectionally connected a set of ADC converters and memory, while the first output of the microprocessor control system is connected to the input of the low generator frequency, the second with the input of the high-frequency generator and the third with the first input of the power amplifiers, and the output of the high-frequency generator is connected to the input of the power amplifier, the output of which is connected to a resonant circuit,
PL 231 086 B1 natomiast drugi rezonator przyłączony jest do wejścia przedwzmacniacza wysokiej częstotliwości, którego wyjście przyłączone jest do wejściem detektora, którego wyjście przyłączone jest do pierwszego wejścia wzmacniacza i demodulatora niskiej częstotliwości, natomiast drugie wejście wzmacniacza i demodulatora niskiej częstotliwości przyłączone jest z pierwszym wyjściem generatora niskiej częstotliwości, następnie wyjście wzmacniacza i demodulatora niskiej częstotliwości przyłączone jest do wejścia zespołu przetworników ADC, którego wyjście przyłączone jest do pamięci, natomiast drugie wyjście generatora niskiej częstotliwości przyłączone jest do drugiego wejścia zespołu wzmacniaczy mocy, którego pierwsze wyjście połączone jest z wejściem cewek drugiej modulacji, drugie wyjście połączone jest z wejściem cewek skanujących, trzecie wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu X, czwarte wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu Y, piąte wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu Z, natomiast szóste wyjście połączone jest z wejściem cewek pola głównego.The second resonator is connected to the input of the high-frequency preamplifier, the output of which is connected to the input of a detector, the output of which is connected to the first input of the amplifier and low-frequency demodulator, and the second input of the amplifier and low-frequency demodulator is connected to the first output of the generator. low frequency, then the output of the low frequency amplifier and demodulator is connected to the input of the ADC set, the output of which is connected to the memory, while the second output of the low frequency generator is connected to the second input of the set of power amplifiers, the first output of which is connected to the input of the second modulation coils , the second output is connected to the input of the scanning coils, the third output is connected to the input of the X gradient coils, the fourth output is connected to the input of the Y gradient coils, the fifth output is connected to the the input of the Z gradient coils, while the sixth output is connected to the input of the main field coils.
Korzystnym jest również gdy istota układu według wynalazku polega na tym, że nadrzędne urządzenie sterujące jest przyłączone dwukierunkowo do mikroprocesorowego układu sterowania, do którego wyjścia/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 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 filtrów harmonicznych, do których drugiego wejścia przyłączony jest zespół generatorów niskiej częstotliwości, natomiast 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 X, trzecie wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu Y, czwarte wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu Z, piąte wyjście połączone jest z wejściem cewek skanujących, natomiast szóste wyjście połączone jest z wejściem cewek pola głównego.It is also advantageous when the essence of the system according to the invention consists in the fact that the master control device is connected bidirectionally to the microprocessor control system, to the output / output of which is bidirectionally connected the set of ADC converters and the memory, while the first output of the microprocessor control system is connected to the input of the set of generators. low-frequency, the second with the input of the high-frequency generator, in turn the output of the high-frequency generator is connected to the input of the power amplifier, the output of which is connected to the input of the bridge, to the input / output of which is connected a bidirectional resonator, and to the output of which the input of the high-frequency preamplifier is connected whose output is connected to the input of a detector whose output is connected to the input of the signal splitter, while n outputs of the signal splitter are connected to the inputs of n harmonic filters, to which of the first input, a set of low-frequency generators is connected, while the outputs of which are connected to the input of low-frequency amplifiers, whose outputs are connected through n independent inputs with a set of ADC converters, whose output is connected to the memory input, while the next output of the set of low-frequency generators is connected to the input of gradient power supplies, main field, scan and II modulation, the first output is connected to the input of the second modulation coils, the second output is connected to the input of the X gradient coils, the third output is connected to the input of the Y gradient coils, the fourth output is connected to the input Z gradient coils, the fifth output is connected to the input of the scanning coils, and the sixth output is connected to the input of the main field coils.
Korzystnym jest gdy liczba n układów filtrów harmonicznych przyłączonych do wzmacniaczy niskiej częstotliwości oznacza filtr pierwszej harmonicznej przyłączony do wejścia wzmacniacza niskiej częstotliwości, następnie filtr drugiej harmonicznej przyłączony do wejścia wzmacniacza niskiej częstotliwości, następnie filtr trzeciej harmonicznej przyłączony do wejścia wzmacniacza niskiej częstotliwości, następnie filtr n-tej harmonicznej przyłączony do wejścia wzmacniacza niskiej częstotliwości.Preferably n number of harmonic filter circuits connected to the low frequency amplifiers is the first harmonic filter connected to the input of the low frequency amplifier, then the second harmonic filter connected to the input of the low frequency amplifier, then the third harmonic filter connected to the input of the low frequency amplifier, then the n- this harmonic connected to the input of the low-frequency amplifier.
Korzystnym jest gdy liczba n mieści się w przedziale od 1 do 1000.It is advantageous when the number n is in the range from 1 to 1000.
Korzystnym jest również gdy drugie wyjście generatora wysokiej częstotliwości przyłączone jest do wejścia przesuwnika fazy, które przyłączone jest do wejścia detektora.It is also advantageous if the second output of the high-frequency generator is connected to the input of the phase-shifter which is connected to the input of the detector.
Korzystnym jest gdy do wyjścia mostka przyłączone jest wejście przedwzmacniacza wysokiej częstotliwości, którego wyjście przyłączone jest do wejścia detektora, którego wyjście przyłączone jest do wejścia rozdzielacza sygnału, natomiast n1 wyjść rozdzielacza sygnału przyłączonych jest do wejść n filtrów harmonicznych, do których drugiego wejścia przyłączony jest zespół generatorów niskiej częstotliwości, natomiast 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 dodatkowo do wyjścia/wyjścia mikroprocesorowego układu sterowania przyłączony jest dwukierunkowo zespół przetworników ADC oraz pamięć.It is advantageous when the output of the bridge is connected to the input of the high-frequency preamplifier, the output of which is connected to the input of the detector, the output of which is connected to the input of the signal splitter, and n1 outputs of the signal splitter are connected to the inputs of n harmonic filters, to the second input of which the set is connected low-frequency generators, while the outputs of which are connected to the input of low-frequency amplifiers, the outputs of which are connected via n independent inputs with a set of ADC converters, the output of which is connected to the memory input, and additionally to the output / output of the microprocessor control system, a set of converters is bi-directionally connected ADC and memory.
Korzystnym jest gdy liczba n1 układów filtrów harmonicznych przyłączonych do wzmacniaczy niskiej częstotliwości oznacza filtr pierwszej harmonicznej przyłączony do wejścia wzmacniacza niskiej częstotliwości, następnie filtr drugiej harmonicznej przyłączony do wejścia wzmacniacza niskiej częstotliwości, następnie filtr trzeciej harmonicznej przyłączony do wejścia wzmacniacza niskiej częstotliwości, następnie filtr n-tej harmonicznej przyłączony do wejścia wzmacniacza niskiej częstotliwości.It is preferred that the number n1 of the harmonic filter circuits connected to the low frequency amplifiers is the first harmonic filter connected to the input of the low frequency amplifier, then the second harmonic filter connected to the input of the low frequency amplifier, then the third harmonic filter connected to the input of the low frequency amplifier, then the n this harmonic connected to the input of the low-frequency amplifier.
Korzystnym jest również gdy drugie wyjście generatora wysokiej częstotliwości przyłączone jest do wejścia przesuwnika fazy, którego wyjście przyłączone jest do drugiego wejścia detektora.It is also advantageous if the second output of the high frequency generator is connected to the input of the phase shifter, the output of which is connected to the second input of the detector.
Przedstawiony sposób eliminuje dotychczas stosowane techniki, oparte na czasochłonnym obrazowaniu z wykorzystaniem projekcji rejestrowanych z amplitudą modulacji mniejszą niż 1/3 szerokościThe presented method eliminates the techniques used so far, based on time-consuming imaging with the use of projections recorded with modulation amplitude smaller than 1/3 of the width.
PL 231 086 B1 linii obrazowanego rodnika. Sposób ten pozwala jednoznacznie wyznaczyć kształt rejestrowanego sygnału EPR w obecności gradientu pola magnetycznego, bez niekorzystnego efektu wynikającego z przemodulowania, co przekłada się na zwiększenie S/N rejestrowanych obrazów oraz skrócenie czasu pomiaru.PL 231 086 B1 of the imaged radical. This method allows to unambiguously determine the shape of the recorded EPR signal in the presence of a magnetic field gradient, without the adverse effect of overmodulation, which translates into an increase in the S / N of the recorded images and shortening the measurement time.
Wynalazek zostanie bliżej opisany na podstawie układów do realizacji w postaci blokowej pokazanych na rysunkach, na których:The invention will be described in more detail on the basis of the block-based systems shown in the drawings, in which:
Fig. 1 przedstawia zaawansowaną wersję tomografu, gdzie demodulacja sygnału odbywa się cyfrowo (programowo). W układzie tym detekcja sygnału wielkiej częstotliwości odbywa się przy użyciu detektora amplitudowego. Następnie sygnał jest wzmacniany i konwertowany na postać cyfrową przy użyciu szybkiego przetwornika analogowo cyfrowego o możliwie dużej rozdzielczości. Dalsza obróbka sygnału następuje w nadrzędnej jednostce sterującej.Fig. 1 shows an advanced version of the tomograph, where signal demodulation is performed digitally (by software). In this system, the detection of the high frequency signal takes place using an amplitude detector. The signal is then amplified and digitized using a high-speed analog-to-digital converter with the highest possible resolution. The signal is further processed in the higher-level control unit.
Fig. 2 przedstawia zmodyfikowaną wersję z Fig. 1 tylko detekcja wielkiej częstotliwości odbywa się synchronicznie.Fig. 2 shows a modified version of Fig. 1 only high frequency detection is performed synchronously.
Fig. 3 przedstawia układ do detekcji w oparciu o cyfrową obróbkę sygnału z wykorzystaniem rezonatorów ortogonalnych. Demodulacja sygnału wielkiej częstotliwości odbywa się synchronicznie.Fig. 3 shows a detection system based on digital signal processing with orthogonal resonators. HF signal demodulation is performed synchronously.
Fig. 4 przedstawia układ do detekcji EPR w oparciu o cyfrową obróbkę sygnału z wykorzystaniem rezonatorów ortogonalnych, mostka. Układ wyposażono w niezależne kanały odbiorcze. Demodulacja sygnału wielkiej częstotliwości odbywa się amplitudowo.Fig. 4 shows an EPR detection system based on digital signal processing using orthogonal resonators, bridge. The system is equipped with independent receiving channels. HF signal demodulation is amplitude.
Fig. 5 przedstawia układ do detekcji w oparciu o cyfrową obróbkę sygnału z wykorzystaniem rezonatorów ortogonalnych. Demodulacja sygnału wielkiej częstotliwości odbywa się amplitudowo.Fig. 5 shows a detection system based on digital signal processing using orthogonal resonators. HF signal demodulation is amplitude.
Fig. 6 przedstawia układ do detekcji w oparciu o cyfrową obróbkę sygnału z wykorzystaniem układu typu Q-metr. Demodulacja sygnału wielkiej częstotliwości odbywa się amplitudowo.Fig. 6 shows a detection circuit based on digital signal processing with a Q-meter circuit. HF signal demodulation is amplitude.
Fig. 7 przedstawia układ do detekcji w oparciu o sprzętową obróbkę sygnału z wykorzystaniem mostka. Demodulacja sygnału wielkiej częstotliwości odbywa się synchronicznie.Fig. 7 shows a detection circuit based on hardware bridge processing of the signal. HF signal demodulation is performed synchronously.
Fig. 8 przedstawia układ do detekcji w oparciu o sprzętową obróbkę sygnału z wykorzystaniem mostka. Demodulacja sygnału wielkiej częstotliwości odbywa się amplitudowo.Fig. 8 shows a detection circuit based on hardware bridge processing of the signal. HF signal demodulation is amplitude.
Fig. 9 przedstawia układ do detekcji w oparciu o sprzętową obróbkę sygnału z wykorzystaniem układu Q-metr. Demodulacja sygnału wielkiej częstotliwości odbywa się amplitudowo.Fig. 9 shows a detection circuit based on hardware signal processing with a Q-meter circuit. HF signal demodulation is amplitude.
Fig. 10 przedstawia układ do detekcji w oparciu o sprzętową obróbkę sygnału z wykorzystaniem rezonatorów ortogonalnych. Demodulacja sygnału wielkiej częstotliwości odbywa się amplitudowo.Fig. 10 shows a detection circuit based on hardware signal processing with orthogonal resonators. HF signal demodulation is amplitude.
Fig. 11 przedstawia układ do detekcji EPR w oparciu o sprzętową obróbkę sygnału z wykorzystaniem rezonatorów ortogonalnych i mostka. Układ wyposażono w niezależne kanały odbiorcze. Demodulacja sygnału wielkiej częstotliwości odbywa się amplitudowo.Fig. 11 shows an EPR detection system based on hardware signal processing using orthogonal resonators and a bridge. The system is equipped with independent receiving channels. HF signal demodulation is amplitude.
Fig. 12 przedstawia układ do detekcji EPR w oparciu o sprzętową obróbkę sygnału z wykorzystaniem rezonatorów ortogonalnych i mostka. Układ wyposażono w niezależne kanały odbiorcze. Demodulacja sygnału wielkiej częstotliwości odbywa się synchronicznie.Fig. 12 shows an EPR detection system based on hardware signal processing using orthogonal resonators and a bridge. The system is equipped with independent receiving channels. HF signal demodulation is performed synchronously.
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.The test sample is placed in a multi-component magnetic field, which includes: a constant external magnetic field, a constant or variable gradient field, scanning a magnetic field of a sinusoidal, triangular or sawtooth shape changing with the period T and a fast modulating field.
Przykładowe rozwiązanie według wynalazku zostanie przedstawione poniżej. Transformata Fouriera zarejestrowanego n-ej harmonicznej widma EPR może być powiązana z transformatą Fouriera pierwszej pochodnej widma absorpcji EPR za pomocą procedury dekonwolucji danych w sprzężonej przestrzeni Fouriera w domenie u. Dzięki czemu transformata Fouriera n-ej harmonicznej w domenie u Hn(u) może być określona jako:An exemplary solution according to the invention will be presented below. The Fourier transform of the recorded nth harmonic of the EPR spectrum can be related to the Fourier transform of the first derivative of the EPR absorption spectrum by means of a data deconvolution procedure in coupled Fourier space in the u domain. Thus, the Fourier transform of the nth harmonic in the u domain Hn (u) can be defined as:
Hn(u) = Dn(u) * F(u) (1) gdzie F(u) jest transformatą Fouriera pierwszej pochodnej widma absorpcji EPR, natomiast człon filtrujący Dn(u) określa się jako:Hn (u) = Dn (u) * F (u) (1) where F (u) is the Fourier transform of the first derivative of the EPR absorption spectrum, while the filtering term Dn (u) is defined as:
«.(») = GMMtWt)) <2>«. (») = GMMtWt)) < 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:where A is the modulation amplitude of the fast changing magnetic field, and Jn + 1 and Jn-1 are Bessel functions of the first kind. In order to determine the form of the first derivative of the absorption spectrum, the deconvolution procedure is performed:
PL 231 086 B1PL 231 086 B1
F(u) = (3)F (u) = (3)
Jednakże ze względu na miejsca zerowe czynnika filtrującego znacząco wzmacniane są efekty związane z szumem. Jednakże miejsca cerowe członu filtrującego są w różnych miejscach domeny u dla różnych harmonicznych, przez co możliwe jest odtworzenie prawidłowych wartości F(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:However, due to the null sites of the filter medium, the noise effects are significantly enhanced. However, the cerium sites of the filter member are at different sites in the u-domain for different harmonics, thus it is possible to restore the correct F (u) values by applying formula (3) for different harmonics and for each u parameter value. Thus, the first derivative of the EPR absorption spectrum can be reconstructed by analyzing multiple harmonics of the EPR spectrum in the u domain using the equation:
F= %-(1 + i)K (4) gdzie, Η = Ση=ιχηΗη, Hn jest n-tą harmoniczną widma absorpcji EPR, xn jest współczynnikiem zespolonym dla n-tej harmonicznej, D = Ση=ιχηΡη, N maksymalną harmoniczną użytą w analizie, natomiast K jest parametrem pochodzącym od szumu. Wartość współczynników xn dobierana jest w taki sposób, aby zminimalizować wartość parametru K, poprzez równanie:F =% - (1 + i) K (4) where, Η = Ση = ι χ ηΗ η , Hn is the nth harmonic of the EPR absorption spectrum, xn is the complex factor for the nth harmonic, D = Ση = ι χ ηΡ η , N is the maximum harmonic used in the analysis, and K is a parameter derived from noise. The value of the xn coefficients is selected in such a way as to minimize the value of the K parameter through the equation:
Ση=1xn^n (5) gdzie, on jest odchyleniem standardowym określającym poziom zaszumienia rejestrowanych harmonicznych sygnału absorpcji EPR. Dzięki minimalizacji parametru K możliwe jest odtworzenie pierwszej pochodnej widma absorpcji poprzez odwrotną transformatę Fouriera funkcji F(u). W przypadku otrzymywania w wyniku analizy innej pochodnej widma absorpcji zmianie ulega człon filtrujący określony wzorem (2). Σ η = 1 x n ^ n (5) where, on is the standard deviation defining the noise level of the recorded harmonics of the EPR absorption signal. By minimizing the K parameter, it is possible to recreate the first derivative of the absorption spectrum through the inverse Fourier transform of the function F (u). In case of obtaining a different derivative of the absorption spectrum as a result of the analysis, the filtering element defined by the formula (2) changes.
Możliwe jest również zastosowanie rozwiązanie pozwalającemu na użycie amplitudy szybkiej modulacji pola magnetycznego większej od 1/3 szerokości linii obrazowanego rodnika. W proponowanej metodzie amplitudę modulacji dobiera się na podstawie szerokości linii EPR zarejestrowanej w obecności gradientu pola magnetycznego. Zastosowanie powyższego rozwiązania umożliwia rekonstruowanie obrazów EPR o poprawnych kształtach obrazowanego rozkładu rodnika. Jednakże detale o mniejszych wymiarach mogą ulec rozmyciu. W celu poprawienia parametrów rekonstruowanego obrazu korzystnie jest wykonać obrazowanie w obecności większej wartości gradientu pola magnetycznego oraz większej amplitudzie modulacji, a następnie cyfrowo przetworzyć obraz, lub poszczególne projekcje do wymaganych parametrów.It is also possible to use a solution that allows the use of a fast magnetic field modulation amplitude greater than 1/3 of the line width of the imaged radical. In the proposed method, the modulation amplitude is selected based on the EPR line width recorded in the presence of a magnetic field gradient. The application of the above solution enables the reconstruction of EPR images with the correct shapes of the depicted radical distribution. However, details of smaller dimensions may become blurred. In order to improve the parameters of the reconstructed image, it is advantageous to perform the imaging in the presence of a higher value of the magnetic field gradient and a higher modulation amplitude, and then digitally process the image or individual projections to the required parameters.
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.The sample is placed in a resonator, which is in the area of a permanent external magnetic field, a rapidly changing magnetic field, and a specific orientation of the magnetic field gradient. After creating a time-varying scanning field in the sample region, it becomes possible to detect harmonics of the EPR signal.
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.After finding the electron paramagnetic resonance signal in a known manner, all harmonics necessary to obtain the correct form of projection, i.e. the k-th derivative of the EPR absorption spectrum defined by the formula (4), recorded in the presence of the field gradient before or after the data deconvolution procedure, are registered. From the obtained time projections, an image of its distribution in 1D, 2D or 3D space, as well as spatial-spectral functional images 1D, 2D, 3D, or 4D are reconstructed in a known manner.
W układzie do realizacji sposobu według wynalazku, nadrzędne urządzenie sterujące 1 jest przyłączone dwukierunkowo do mikroprocesorowego układu sterowania 2, do którego wejścia/wyjścia jest dwukierunkowo przyłączony przetwornik ADC 10, pamięć 11 oraz zespół wzmacniaczy mocy 19, natomiast pierwsze wyjście mikroprocesorowego układu sterowania 2 połączone jest z wejściem generatora niskiej częstotliwości 12, drugie z wejściem generatora wysokiej częstotliwości 3, z kolei wyjście generatora wysokiej częstotliwości 3 jest przyłączone do wejścia wzmacniacza mocy 4, którego wyjście przyłączone jest do wejścia mostka 5, do którego wejścia/wyjścia jest dwukierunkowo przyłączony rezonatorIn the system for implementing the method according to the invention, the master control device 1 is connected bidirectionally to a microprocessor control system 2, to the input / output of which is bidirectionally connected the ADC converter 10, the memory 11 and the power amplifier unit 19, while the first output of the microprocessor control system 2 is connected with the input of the low-frequency generator 12, the second with the input of the high-frequency generator 3, in turn the output of the high-frequency generator 3 is connected to the input of the power amplifier 4, the output of which is connected to the input of the bridge 5, to the input / output of which is a bi-directional resonator
6, natomiast wyjście mostka 5 przyłączone jest do wejścia przedwzmacniacza wysokiej częstotliwości6, while the output of bridge 5 is connected to the input of the high frequency preamplifier
7, którego wyjście przyłączone jest do wejścia detektora 8, którego wyjście przyłączone jest do pierwszego wejścia wzmacniacza i demodulatora niskiej częstotliwości 9, natomiast drugie wejście wzmacniacza i demodulatora niskiej częstotliwości 9 przyłączone jest z pierwszym wyjściem generatora niskiej częstotliwości 12, następnie wyjście wzmacniacza i demodulatora niskiej częstotliwości 9 przyłączone jest do wejścia przetwornika ADC 10, którego wyjście przyłączone jest do pamięci 11, natomiast drugie wyjście generatora niskiej częstotliwości 12 przyłączone jest do drugiego wejścia zespołu wzmacniaczy7, the output of which is connected to the input of a detector 8, the output of which is connected to the first input of the low-frequency amplifier and demodulator 9, and the second input of the low-frequency amplifier and demodulator 9 is connected to the first output of the low-frequency generator 12, then the output of the amplifier and low-frequency demodulator frequency 9 is connected to the input of the ADC 10 converter, whose output is connected to the memory 11, while the second output of the low-frequency generator 12 is connected to the second input of the set of amplifiers
PL 231 086 B1 mocy 19, którego pierwsze wyjście połączone jest z wejściem cewek drugiej modulacji 13, drugie wyjście połączone jest z wejściem cewek skanujących 14, trzecie wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu X 15, czwarte wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu Y 16, piąte wyjście połączone jest z wejściem cewek gradientu Z 17, natomiast szóste wyjście połączone jest z wejściem cewek pola głównego 18 (Fig. 1).19, the first output is connected to the input of the second modulation coils 13, the second output is connected to the input of the scanning coils 14, the third output is connected to the input of the X gradient coils 15, the fourth output is connected to the input of the Y gradient coils 16 , the fifth output is connected to the input of the gradient coils Z 17, and the sixth output is connected to the input of the main field coils 18 (Fig. 1).
Po umieszczeniu próbki w rezonatorze 6, znajdującym się pomiędzy nabiegunnikami elektromagnesu 18, cewek gradientowych 15, 16,17 oraz cewek skanujących 14, następnie uruchamia się generator niskiej częstotliwości 12, który należy nastroić na środek pasma w jakim chce się przeprowadzić eksperyment i uzyskać harmoniczne sygnałów EPR defektowanych przy pomocy techniki II modulacji. Wyjście generatora 12 podłączone jest do cewek II modulacji 13, które są zasilane z zespołu wzmacniaczy mocy 19. Cewki modulują zewnętrzne pole magnetyczne B0 generowane przez cewki pola głównego 18, które jest znacznie większej częstotliwości niż pole magnetyczne wytwarzane przez cewki skanujące 13, który jest sterowany mikroprocesorowym układem 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 następnie wzmocniony przez wzmacniacz/demodulator niskiej częstotliwości 9 do poziomu optymalnego dla szybkiego przetwornika ADC 10 gdzie sygnał zostaje zamieniony na cyfrowy następnie zapamiętany w 11 przesłany do mikrokontrolera 2 oraz do komputera 1 gdzie nastąpi cyfrowa detekcja sygnałów EPR na częstotliwościach harmonicznych przy pomocy odpowiedniego oprogramowania.After placing the sample in the resonator 6, located between the pole pieces of the electromagnet 18, the gradient coils 15, 16, 17 and the scanning coils 14, then the low frequency generator 12 is started, which should be tuned to the middle of the band in which you want to conduct the experiment and obtain harmonics of the signals EPR defective using II modulation technique. The output of the generator 12 is connected to the modulation coils II 13, which are powered from the power amplifiers 19. The coils modulate the external magnetic field B0 generated by the main field coils 18, which is much higher in frequency than the magnetic field produced by the scanning coils 13, which is controlled The microprocessor circuit 2, which is controlled by the master device 1. At the same time, the microprocessor controller 2 programs the resonant frequency generated by the generator 3 then fed to the high-frequency power amplifier 4, which is connected to the bridge 5, which supplies the high-frequency signal to the resonant circuit where the tested object is located. Then the Electronic Paramagnetic Resonance signal generated in the resonator 6 goes to the bridge 5 then is amplified by a low noise high frequency preamplifier 7, detected in the detector 8 then amplified by the low frequency amplifier / demodulator 9 to the optimal level for a high-speed ADC 10 where the signal is converted on the digital one, then stored in 11, sent to the microcontroller 2 and to the computer 1, where the EPR signals will be digitally detected on harmonic frequencies with the use of appropriate software.
Oprócz powyżej opisanej metody detekcji sygnału, można zastosować jej zmodyfikowaną formę w układzie pokazanym na Fig. 2-12.In addition to the above-described signal detection method, a modified form thereof can be used in the circuit shown in Figs. 2-12.
Claims (64)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL409951A PL231086B1 (en) | 2014-10-28 | 2014-10-28 | Method for obtaining a projection in the EPRI method of imaging and the systems for the application of this method |
| PL414556A PL227260B1 (en) | 2014-10-28 | 2015-10-27 | The way of obtaining a projection in the method of visualization by means of electron paramagnetic resonance, using the analysis of several harmonics and the system for the application of this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL409951A PL231086B1 (en) | 2014-10-28 | 2014-10-28 | Method for obtaining a projection in the EPRI method of imaging and the systems for the application of this method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL409951A1 PL409951A1 (en) | 2016-05-09 |
| PL231086B1 true PL231086B1 (en) | 2019-01-31 |
Family
ID=55910486
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL409951A PL231086B1 (en) | 2014-10-28 | 2014-10-28 | Method for obtaining a projection in the EPRI method of imaging and the systems for the application of this method |
| PL414556A PL227260B1 (en) | 2014-10-28 | 2015-10-27 | The way of obtaining a projection in the method of visualization by means of electron paramagnetic resonance, using the analysis of several harmonics and the system for the application of this method |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL414556A PL227260B1 (en) | 2014-10-28 | 2015-10-27 | The way of obtaining a projection in the method of visualization by means of electron paramagnetic resonance, using the analysis of several harmonics and the system for the application of this method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (2) | PL231086B1 (en) |
-
2014
- 2014-10-28 PL PL409951A patent/PL231086B1/en unknown
-
2015
- 2015-10-27 PL PL414556A patent/PL227260B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL414556A1 (en) | 2016-05-09 |
| PL227260B1 (en) | 2017-11-30 |
| PL409951A1 (en) | 2016-05-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6255005B2 (en) | MR imaging using APT contrast enhancement and sampling at multiple echo times | |
| JP6554729B2 (en) | Reduced field magnetic resonance imaging system and method | |
| JP4149232B2 (en) | Method for measuring the position of an object in an MR device, and catheter and MR device for performing such a method | |
| US5229722A (en) | Nqr-imaging | |
| JP6581584B2 (en) | Phase-sensitive inversion recovery MRI using water / fat separation | |
| JP6684781B2 (en) | Zero echo time MR imaging | |
| US9110146B2 (en) | Method to determine electron relaxation times, T1, in EPR tomography | |
| EP3060116B1 (en) | Mr imaging with temperature mapping | |
| Subramanian et al. | A new strategy for fast radiofrequency CW EPR imaging: Direct detection with rapid scan and rotating gradients | |
| CN101530324B (en) | Method for generating a fat-reduced, spatially resolved magnetic resonance spectrum | |
| US9551773B2 (en) | Isolating active electron spin signals in EPR | |
| EP3256842B1 (en) | System and method for determining a quantity of magnetic particles | |
| EP2378281A1 (en) | A method to measure electron relaxation times T1 in EPR tomography and a system for applying the method | |
| JP2000262490A (en) | Magnetic resonance imaging method and magnetic resonance imaging device | |
| JPH0365971B2 (en) | ||
| JP5765715B2 (en) | Image acquisition method and image acquisition apparatus | |
| PL231086B1 (en) | Method for obtaining a projection in the EPRI method of imaging and the systems for the application of this method | |
| US9915713B2 (en) | Determining positions of a magnetic field probe in a magnetic resonance measurement | |
| PL241624B1 (en) | System for localization of neoplastic and atherosclerotic lesions by EPRI imaging | |
| WO2017074204A1 (en) | Electron paramagnetic resonance imaging using multiple harmonics | |
| PL232686B1 (en) | Manner of obtaining projection in the method of visualization by means of electron paramagnetic resonance (EPR) and the system for the application of this method | |
| Ewert | Modulated gradients: Software | |
| Yarnykh et al. | Analytical Method of Correction of B 1 Errors in Mapping of Magnetization Transfer Ratio in Highfield Magnetic Resonance Tomography | |
| Zur | 4893081 Driven equilibrium in magnetic resonance imaging | |
| JP2004267404A (en) | Nuclear magnetic resonance imaging device |