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三分鐘了解低場核磁共振技術(shù)
來源: 時(shí)間:2022-12-05 10:49:42 瀏覽:8115次

說好的三分鐘,以下內(nèi)容全是精華,沒有一個(gè)字的廢話,一個(gè)字一個(gè)字碼出來的,沒有大段的復(fù)制粘貼。本篇主要圍繞以下幾個(gè)問題回答。

  1. 低場核磁、高場核磁(波譜)、磁共振成像有什么區(qū)別?

  2. 很少聽說低場核磁,它都應(yīng)用在哪些地方?

  3. 列舉一些應(yīng)用實(shí)例

低場、中場、高場核磁的區(qū)分(按照磁場強(qiáng)度劃分)

一、低場核磁、高場核磁(波譜)、磁共振成像有什么區(qū)別?

從磁場強(qiáng)度來說,三者當(dāng)中低場核磁場強(qiáng)最低(一般是1T以下),因此可以采用永磁體,好處就是無需液氮液氦、無需屏蔽房,場強(qiáng)穩(wěn)定且成本低,占地面積小。(了解高場核磁的應(yīng)該都清楚其一年的維護(hù)成本大概在20萬以上,且很多對場地有要求只能裝在一樓)。

從功能來說:雖然都是核磁,原理也都是原子核的躍遷理論,但是在應(yīng)用上核磁三兄弟各有分工。核磁共振波譜主要利用不同樣品分子的局部結(jié)構(gòu)(如官能團(tuán)、分子構(gòu)象)上電子的屏蔽效應(yīng)不同,從而根據(jù)譜圖確定出化合物中不同元素的特征結(jié)構(gòu)。主要應(yīng)用在高分子材料、有機(jī)化合物當(dāng)中。

磁共振成像毫無疑問一般指醫(yī)院的核磁,主要用于疾?。ɡ缒[瘤)的診斷。正常組織彼此之間具有不同的弛豫時(shí)間,基于此可以做結(jié)構(gòu)和定位成像。此外,基于正常組織和病變組織的弛豫時(shí)間不同(尤其是腫瘤),這是利用MRI進(jìn)行疾病診斷的基礎(chǔ)。

低場核磁共振也叫時(shí)域核磁,主要獲得分子間的相互作用,例如液態(tài)水和冰,H原子的弛豫時(shí)間顯著不同,顯然冰中H原子相互作用更強(qiáng),弛豫時(shí)間更短。關(guān)于什么是弛豫?

當(dāng)然,水存在于不同的環(huán)境之中,例如大孔隙、小孔隙中,其弛豫時(shí)間也有顯著區(qū)別,因此利用這個(gè)特性研究孔隙結(jié)構(gòu)、水分遷移等等。因此時(shí)域核磁除了可以定量分析之外(例如大豆芝麻的含油率等),更多的是定性分析,即以水分子作為探針,研究目標(biāo)體系的狀態(tài)變化。

基于核磁共振技術(shù)的國家標(biāo)準(zhǔn)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

除了弛豫分析,低場核磁共振也有成像功能,在生命科學(xué)領(lǐng)域用于臨床前的科研,例如在小動(dòng)物(小白鼠等)體內(nèi)研究造影劑及腫瘤;在食品、巖土石油領(lǐng)域用于樣品內(nèi)部品質(zhì)檢測,水油空間分布遷移等。

1.0T磁共振成像研究小鼠腫瘤生長過程

二、很少聽說低場核磁,它都應(yīng)用在哪些地方?

很少聽說主要是因?yàn)榈蛨龊舜胖饕獞?yīng)用在科研和工業(yè)中(科研占據(jù)90%),再加上本身應(yīng)用的時(shí)間不長,因此知道的人不太多。

低場核磁共振技術(shù)主要應(yīng)用在科研和工業(yè)領(lǐng)域

【石油勘探開發(fā)領(lǐng)域】

核磁共振技術(shù)在測井領(lǐng)域應(yīng)用的算是非常早的,1960年,第一支地磁場NML測井儀器(雪佛龍公司)誕生。到60多年后的今天,核磁共振測井已經(jīng)是一種非常成熟的技術(shù),目前在石油勘探開發(fā)領(lǐng)域主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方向:

儲(chǔ)層物性分析、非常規(guī)能源、油氣藏開發(fā)評(píng)價(jià)這三個(gè)方向,篇幅所限,這里不展開了。

【食品農(nóng)業(yè)】

在眾多應(yīng)用領(lǐng)域之中,食品農(nóng)業(yè)應(yīng)該是低場核磁共振技術(shù)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域了,從國家標(biāo)準(zhǔn)的油料種子含油含水率的測定及固體脂肪含量SFC測定,再到農(nóng)產(chǎn)品、果蔬、畜肉、海產(chǎn)品、乳制品等等,低場核磁共振技術(shù)都有應(yīng)用。如果問低場核磁共振技術(shù)是用來研究什么的,用一個(gè)詞來總結(jié)就是“水分相態(tài)”,水分相態(tài)將之前大家對水分的研究(之前主要是含水率、水分活度等)擴(kuò)展到了水分存在狀態(tài)。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工所魏益民教授對低場核磁共振給出提綱挈領(lǐng)的總結(jié):

“核磁技術(shù)在食品領(lǐng)域最大的意義就是區(qū)分水分存在的狀態(tài),看到水分的運(yùn)移過程,以此來研究水分的運(yùn)移規(guī)律?!?魏益民教授說,“核磁技術(shù)用于食品中水分的研究,能提供的不僅僅是含量,而且能夠在分子水平上觀察水分子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。這項(xiàng)研究非常有價(jià)值?!薄秲x器信息網(wǎng)》

【生命科學(xué)】

生命科學(xué)領(lǐng)域可是核磁共振的老本行,是不是在磁共振成像中選擇磁場越高的儀器最好呢?答案不絕對,毋庸置疑場強(qiáng)越高圖像越清晰,但是核磁共振成像主要是看成像的清晰度和對比度。

諸多實(shí)驗(yàn)表明(紐邁客戶曾做過對比實(shí)驗(yàn)),將紐邁1.0T的核磁共振成像分析儀,與醫(yī)院的1.5T和3.0T的人體核磁做對比,以同一只小鼠做實(shí)驗(yàn),在1.0T下,小鼠的各個(gè)組織差異就能很清楚的對比出來,圖像的分辨率和清晰度已經(jīng)足夠滿足實(shí)驗(yàn)要求。此外3T的設(shè)備比1T在價(jià)格上可不是高3倍,有可能幾十倍,所以對于臨床前科研而言,0.5T-1.0T的設(shè)備才是性價(jià)比首選。

【高分子材料】

這里所說的高分子材料主要包括:彈性體材料(如橡膠)、非金屬復(fù)合材料(如玻璃纖維、碳纖維、有機(jī)纖維等)、功能膜材料、納米顆粒、凝膠等多孔材料。檢測范圍主要分為定量和定性研究。

其中定量包括:交聯(lián)密度、橡膠及增塑劑含量、軟硬段比例、氟含量等。

定性包括:硫化、固化、老化過程、降解過程、吸濕過程等。此外還有性能研究:顆粒聚合物相容性、顆粒表面改性、材料吸附性能、聚合物競爭性吸附、親疏水表征等、分散性能等。

【巖石土壤】

主要研究巖石、土壤(含凍土)水泥基材料當(dāng)中水的的含量、水分分布、動(dòng)態(tài)遷移、損傷及裂縫研究。

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文字是人類用符號(hào)記錄表達(dá)信息以傳之久遠(yuǎn)的方式和工具?,F(xiàn)代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產(chǎn)生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國家和民族的書面表達(dá)的方式和思維不同。文字使人類進(jìn)入有歷史記錄的文明社會(huì)。
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