核磁共振?

发布网友 发布时间：2022-04-26 08:51

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热心网友 时间：2022-06-26 03:06

核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance即NMR）是处于静磁场中的原子核在另一交变电磁场作用下发生的物理现象。通常人们所说的核磁共振指的是利用核磁共振现象获取分子结构、人体内部结构信息的技术。 并不是是所有原子核都能产生这种现象，原子核能产生核磁共振现象是因为具有核自旋。原子核自旋产生磁矩，当核磁矩处于静止外磁场中时产生进动核和能级*。在交变磁场作用下，自旋核会吸收特定频率的电磁波，从较低的能级跃迁到较高能级。这种过程就是核磁共振。 核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。是继CT后医学影像学的又一重大进步。自80年代应用以来，它以极快的速度得到发展。其基本原理：是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成像。 核磁共振是一种物理现象，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域，到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆，把它称为核磁共振成像术(MRI)。 MRI是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激后产生信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。 MRI提供的信息量不但大于医学影像学中的其他许多成像术，而且不同于已有的成像术，因此，它对疾病的诊断具有很大的潜在优越性。它可以直接作出横断面、矢状面、冠状面和各种斜面的体层图像，不会产生CT检测中的伪影；不需注射造影剂；无电离辐射，对机体没有不良影响。MRI对检测脑内血肿、脑外血肿、脑肿瘤、颅内动脉瘤、动静脉血管畸形、脑缺血、椎管内肿瘤、脊髓空洞症和脊髓积水等颅脑常见疾病非常有效，同时对腰椎椎间盘后突、原发性肝癌等疾病的诊断也很有效。 MRI也存在不足之处。它的空间分辨率不及CT，带有心脏起搏器的患者或有某些金属异物的部位不能作MRI的检查，另外价格比较昂贵。

热心网友 时间：2022-06-26 03:07

一、 核磁共振基本原理
1、原子核的磁矩
核磁共振研究的对象是具有核磁的原子核。原子核是由质子和中子组成的带正电的粒子，其自旋运动将产生磁矩。但并非所有同位素的原子核都具有自旋运动，只有存在自旋运动的原子核才具有磁矩。
原子核的自旋运动与自旋量子数I相关。量子数学和实验均已证明，I与原子核的质量（A），核电荷数（Z）有关。I为零，半整数，整数。当质子数和质量数均为偶数时，I=0，当质量数为偶数而质子数为奇数时，I=0，1，2，…，当质量数为奇数时，I=n/2（n=1，3，5…）。
I≠0的原子核，都具有自旋现象，其自旋角动量（P）为：
P=h/∏[I（I+1）]½
具有自旋角动量的原子核也具有磁矩µ，µ与P的关系如下:
µ=r*P
式中，r为磁旋比。同一种核，r为一常数。R可正可负。
2、核磁共振
（1）、实现核磁共振，必须有一个恒定的外磁场B0及一个与B0和总磁距m所组成的平面相垂直的旋转磁场B1，当B1的角频率等于w0时，旋转磁场的能量为ΔΕ= w0h，则核吸收此旋转的能量，实现能级间的跃迁，即发生核磁共振.
（2）、研究核磁共振的方法
研究核磁共振的基本方法有两种：一是连续波或称稳态方法，是用连续的射频场作用到核系统上，观察到核对频率的的响应信号。另一种是用脉冲法，用射频脉冲作用到核系统上，观察到核对时间的响应信号。脉冲法有较高的灵敏度，测量速度快，但需要进行快速傅立叶变换，技术要求比较高，以观察信号区分，可分观察色散信号或信号，但一般观察吸收信号，因为比较容易分析理解，从信号的检测来分，可分为感应法，平衡法和吸收法。测量共振时，核磁距吸收射频场能量而在附近线圈中感应到的信号，称为感应法；测量由于共振使电桥失去平衡而输出的电压即为平衡法；直接测量由于共振信使射频震荡线圈中负载发生变化的方法称为吸收法。
3、 弛豫过程
当电磁波的能量（hv）等于样品分子的某种能级差ΔΕ时，分子可以吸收能量，由低能态跃迁高能态。高能态的粒子可以通过自发放出的能量，回到低能态，其几率与两能级能量差成正比。一般吸收光谱的ΔΕ较大，自发辐射相当有效，能维持Boltzmann分布。但是在核磁共振波谱中，ΔΕ非常小，自发辐射的几率几乎为零。要想维持NMR信号的检测，必须要有某种过程，这个过程就是弛豫过程。即高能态的的核以非辐射的形式放出能量回到低能态，重建Boltzmann过程。
有两种弛豫过程，自旋-晶格弛豫和自旋-自旋弛豫。
4、 核磁共振的谱线宽度
ΔΕ*Δt≈h
Δv≈1/ T2
二、 核磁共振氢谱解析及应用
1、 氢谱解析的一般程序
（1） 识别干扰峰的及活泼氢峰
解析一张未知物的氢谱，要识别溶剂的干扰峰，识别强峰的旋转边带（只有当主峰很强或磁场非常不均匀时才出现）；识别杂质峰（判断是否杂质峰往往要根据积分强度、样品来源、处理途径等具体分析）识别活泼氢的吸收峰。
（2） 推导可能的基团
解析氢谱之前，若已知化合物的分子式，应先计算UN，判断是否含有苯环，C=O,C=C或N=O等。若无分子式，应先由MS测得精确分子量或由低分辨MS测得分子离子峰，在与元素分析配合求的分子式。
① 计算各组峰的质子最简比
② 判断相互偶合的峰
③ 判断自旋系统
④ 识别特别基团的吸收峰
（3） 确定化合物的结构