1、核磁共振（核磁共振（NMRNMR）技术）技术 及其应用及其应用 生命科学学院生命科学学院 生物工程生物工程20032003级级 031404003031404003 王王 丹丹更多相关内容更多相关内容w排列、干扰、驰豫是核磁共振的基本内容。但就象所有科学领域一样，这只是一个庞大、复杂且有趣的故事的开头。数名科学家已经因为在某些细节方面的研究而获得了“诺贝尔奖”。 核磁共振适合于液体、固体。如今的高分辨技术，还将核磁用于了半固体及微量样品的研究。核磁谱图已经从过去的一维谱图（1D）发展到如今的二维（2D）、三维（3D）甚至四维（4D）谱图，陈旧的实验方法被放弃，新的实验方法迅速发展，它们将分子结
2、构和分子间的关系表现得更加清晰。 在世界的许多大学、研究机构和企业集团，都可以听到核磁共振这个名词，包括我们在日常生活中熟悉的大集团。而且它在化工、石油、橡胶、建材、食品、冶金、地质、国防、环保、纺织及其它工业部门用途日益广泛。 在中国，其应用主要在基础研究方面，企业和商业应用普及率不高，主要原因是产品开发不够、使用成本较高。但在石油化工、医疗诊断方法应用较多。一些实际的应用v分子结构的测定v化学位移各向异性的研究v金属离子同位素的应用v动力学核磁研究v质子密度成像vT1T2成像v化学位移成像v其它核的成像v指定部位的高分辨成像v元素的定量分析v有机化合物的结构解析v表面化学v有机化合物中异构
3、体的区分和确定v大分子化学结构的分析v生物膜和脂质的多形性研究v脂质双分子层的脂质分子动态结构v生物膜蛋白质脂质的互相作用v压力作用下血红蛋白质结构的变化v生物体中水的研究v生命组织研究中的应用v生物化学中的应用v在表面活性剂方面的研究v原油的定性鉴定和结构分析v沥青化学结构分析v涂料分析v农药鉴定v食品分析v药品鉴定例一确定分子结构确定分子结构。 l 用核磁共振法得到乙基苯的核磁共用核磁共振法得到乙基苯的核磁共振谱图如图振谱图如图8所示。由图可见位于所示。由图可见位于乙基苯中不同的化学集团乙基苯中不同的化学集团(甲基甲基)(次次甲基甲基)(苯基苯基)中的氢核，因其化学环中的氢核，因其化学环境
4、不同而有不同的化学位移，依次境不同而有不同的化学位移，依次为为1.22ppm,2.63ppm和和7.18ppm，而标准物质而标准物质TMS的。图中显示出：的。图中显示出：不同化学集团处有不同的峰值数，不同化学集团处有不同的峰值数，这是由于不同化学集团间核的自旋这是由于不同化学集团间核的自旋耦合作用引起的能级分裂而造成的。耦合作用引起的能级分裂而造成的。谱线还有一定的宽度，吸收峰的面谱线还有一定的宽度，吸收峰的面积正比于相应化学集团中氢核的数积正比于相应化学集团中氢核的数目。因而对吸收曲线所包围面积进目。因而对吸收曲线所包围面积进行积分，便可知各化学集团中包含行积分，便可知各化学集团中包含氢核的
5、数目。核磁共振仪中配置的氢核的数目。核磁共振仪中配置的电子积分器，可把谱线强度画成阶电子积分器，可把谱线强度画成阶梯式的线，以阶梯的高度代表峰面梯式的线，以阶梯的高度代表峰面积的相对值。由图积的相对值。由图8可知，乙基苯可知，乙基苯三个化学集团中氢核的数目比为三个化学集团中氢核的数目比为5:2:3。例二核磁共振核磁共振CTCT l核磁共振成像（核磁共振成像（NMR成像）被广泛地用于医疗成像）被广泛地用于医疗诊断上，其中最常用是平面成象，即获取样品诊断上，其中最常用是平面成象，即获取样品平面（断面）上的分布信息，称作核磁共振计平面（断面）上的分布信息，称作核磁共振计算机断层成象，也就是常说的核磁
6、共振算机断层成象，也就是常说的核磁共振CT(computed topography)。就人体而言，。就人体而言，体内的大部分体内的大部分(75%)物质都是水，且不同组织物质都是水，且不同组织中水的含量也不同。用核磁共振中水的含量也不同。用核磁共振CT手段可测定手段可测定生物组织中含水量分布的图像，这实际上就是生物组织中含水量分布的图像，这实际上就是质子密度分布的图像。当体内遭受某种疾病时，质子密度分布的图像。当体内遭受某种疾病时，其含水量分布就会发生变化，利用氢核的核磁其含水量分布就会发生变化，利用氢核的核磁共振就能诊断出来。图共振就能诊断出来。图9所示的人体成像装置所示的人体成像装置核磁共振
7、成像系统由磁体系统、谱仪系统、计核磁共振成像系统由磁体系统、谱仪系统、计算机系统和图象显示系统组成。磁体系统由主算机系统和图象显示系统组成。磁体系统由主磁体、梯度线圈、垫补线圈和与主磁场正交的磁体、梯度线圈、垫补线圈和与主磁场正交的射频线圈组成，是核磁共振发生和产生信号的射频线圈组成，是核磁共振发生和产生信号的主体部分。谱仪系统是产生磁共振现象并采用主体部分。谱仪系统是产生磁共振现象并采用磁共振信号的装置，主要由梯度场发生器和控磁共振信号的装置，主要由梯度场发生器和控制系统、制系统、MR信号接收和控制等部分组成。计信号接收和控制等部分组成。计算机图象重建系统要求配备大容量计算机和高算机图象重建
8、系统要求配备大容量计算机和高分辨的模数转换器（分辨的模数转换器（analog/difital converter, A/D），以完成数据采集、累加、傅里叶转换、），以完成数据采集、累加、傅里叶转换、数据处理和图象显示。数据处理和图象显示。 l 过去诊断人体内部的病变只能靠计算机辅助过去诊断人体内部的病变只能靠计算机辅助X射线层析技射线层析技术（术（CT）。今天，核磁共振层析术已成为医学上一种普）。今天，核磁共振层析术已成为医学上一种普遍使用的重要诊断手段。图遍使用的重要诊断手段。图10是人的头部纵剖面的是人的头部纵剖面的NMR像，它显示了像，它显示了X射线成像看不到的细节。射线成像看不到的细节。NMR成像还有一成像还有一个好处，就是对病人无辐射危害。因此，这一技术存在着个好处，就是对病人无辐射危害。因此，这一技术存在着广阔的应用前景。广阔的应用前景。The End！Thank YouThank You！
