Hochfrequenzpulse sind das wichtigste Instrument, um den Zustand und die Dynamik von Kernspinsystemen zu beeinflussen. Durch die Entwicklung spezifischer Pulse ist es möglich geworden, komplexe Techniken der kernmagnetischen Resonanz, wie z. B. scheibenförmige Anregung, Polarisations- und Kohärenztransfer und Spin-Entkopplung, routinemäßig durchzuführen. Bei Anwendungen in vivo müssen allerdings die gesetzlichen Regelungen zur Energieaufnahme von Geweben (spezifische Absorptionsrate, SAR) und die begrenzte Leistungsfähigkeit der Apparatur besonders berücksichtigt werden, was am besten durch die Verwendung so genannter adiabatischer Pulse gelingt. Diese Pulse sind frequenz- und amplitudenmoduliert, können über beliebig große Bandbreiten unter Gleichverteilung der Pulsenergie wirken und kommen mit relativ niedriger Spitzenleistung aus. Die Entwicklung neuer adiabatischer Pulse ist besonders wichtig für Bildgebung und Spektroskopie in vivo im Hoch- und Ultrahochfeld.
Erzeugung einer Klasse von adiabatischen Inversionspulsen, die ein Abwägen von Bandbreite, Spitzenleistung, Pulslänge, Inversionsgüte und Weite des Übergangsbereichs invertierte/nicht-invertierte Magnetisierung ermöglichen.
Die Spitzenamplitude des Pulses kann von 910 Hz (linke Seite) auf 724 Hz (rechte Seite) auf Kosten der Weite des Übergangsbereichs reduziert werden (Bandbreite 8 kHz, Pulslänge 9 ms, Adiabatischer Parameter 3). Die Konturlinien zeigen 97,5% (innere), 50% (mittlere) und 2,5% (äußere) Inversion in der Simulation.
Mehr dazu unter: L. Mitschang, Magn. Reson. Med. 53, 1217 - 1222 (2005),
DOI 10.1002/mrm.20454
Entwicklung eines adiabatischen Pulses zur Populationsinversion über eine vorgegebene Bandbreite mit besonders niedriger Spitzenleistung. Die Pulsform kann ausschließlich numerisch bestimmt werden und ist
hier abladbar.
Zur Inversion (auf das Gleichgewicht normierte longitudinale Komponente der Magnetisierung) des Isochromaten in der Mitte des Frequenzbandes sind beim bekannten sech/tanh Puls (gestrichene Linie) wesentlich höhere Spitzenlamplituden notwendig als beim neu entwickelten Puls (kontinuierliche Linie).
Mehr dazu unter: L. Mitschang, B. Ittermann, F. Schubert, and H. Rinneberg, J. Magn. Reson. 168, 103 - 109 (2004),
DOI 10.1016/j.jmr.2004.02.003
Modellierung der Funktionsweise adiabatischer Pulse außerhalb der adiabatischen Näherung durch "average Hamiltonian theory" unter Ableitung des Schwellwertes für den adiabatischen Parameter.
Stufenförmige Erweiterung der Inversionsbandbreite in Abhängigkeit vom reziproken Wert des adiabatischen Parameters für 95% (Kreuze) und 99% (Punkte) Inversion.
Mehr dazu unter: L. Mitschang and H. Rinneberg, J. Chem. Phys. 118 (12), 5496 - 5505 (2003),
DOI 10.1063/1.1554737
Methode zur Verbesserung adiabatischer Spindynamik durch Anwendung von Spin-Locking in rotierenden Koordinatensystemen höherer Ordnung

Adiabatische Pulse können so bestimmt werden, daß in einem geeigneten Koordinatensystem (rechte Seite) die Magnetisierung (dünne Linie) dem effektiven Feld (dicke Linie) eng folgt und damit die adiabatische Näherung gut erfüllt ist, während im üblichen rotierenden Koordinatensystem (linke Seite) starke Abweichungen vorliegen und somit hier die adiabatische Näherung nicht möglich ist.
Mehr dazu unter: Offenlegungsschrift DPMA,
DE 101 12 625 A1
Druckansicht,