核磁共振技术医学论文

灰狼兄。。 = =

也就是核磁共振成像，英文全称是：nuclear magnetic resonance imaging，之所以后来不称为核磁共振而改称磁共振，是因为日本科学家提出其国家备受核武器伤害，为表示尊重，就把核字去掉了。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(MR)。MR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。MR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。MR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。MR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MR的检查，另外价格比较昂贵。磁共振成像是断层成像的一种，它利用磁共振现象从人体中获得电磁信号,并重建出人体信息。1946年斯坦福大学的Flelix Bloch和哈佛大学的Edward Purcell各自独立的发现了核磁共振现象。磁共振成像技术正是基于这一物理现象。1972年Paul Lauterbur 发展了一套对核磁共振信号进行空间编码的方法，这种方法可以重建出人体图像。磁共振成像技术与其它断层成像技术（如CT）有一些共同点，比如它们都可以显示某种物理量（如密度）在空间中的分布；同时也有它自身的特色，磁共振成像可以得到任何方向的断层图像，三维体图像，甚至可以得到空间－波谱分布的四维图像。像PET和SPET一样，用于成像的磁共振信号直接来自于物体本身，也可以说，磁共振成像也是一种发射断层成像。但与PET和SPET不同的是磁共振成像不用注射放射性同位素就可成像。这一点也使磁共振成像技术更加安全。从磁共振图像中我们可以得到物质的多种物理特性参数，如质子密度，自旋－晶格驰豫时间T1，自旋－自旋驰豫时间T2，扩散系数，磁化系数，化学位移等等。对比其它成像技术（如CT 超声 PET等）磁共振成像方式更加多样，成像原理更加复杂，所得到信息也更加丰富。因此磁共振成像成为医学影像中一个热门的研究方向。核磁共振成像原理：原子核带有正电，许多元素的原子核，如1H、19FT和31P等进行自旋运动。通常情况下，原子核自旋轴的排列是无规律的，但将其置于外加磁场中时，核自旋空间取向从无序向有序过渡。自旋系统的磁化矢量由零逐渐增长，当系统达到平衡时，磁化强度达到稳定值。如果此时核自旋系统受到外界作用，如一定频率的射频激发原子核即可引起共振效应。在射频脉冲停止后，自旋系统已激化的原子核，不能维持这种状态，将回复到磁场中原来的排列状态，同时释放出微弱的能量，成为射电信号，把这许多信号检出，并使之能进行空间分辨，就得到运动中原子核分布图像。原子核从激化的状态回复到平衡排列状态的过程叫弛豫过程。它所需的时间叫弛豫时间。弛豫时间有两种即T1和T2，T1为自旋-点阵或纵向驰豫时间T2，T2为自旋-自旋或横向弛豫时间。磁共振最常用的核是氢原子核质子（1H），因为它的信号最强，在人体组织内也广泛存在。影响磁共振影像因素包括：(a)质子的密度；(b)弛豫时间长短；(c)血液和脑脊液的流动；(d)顺磁性物质(e)蛋白质。磁共振影像灰阶特点是，磁共振信号愈强，则亮度愈大，磁共振的信号弱，则亮度也小，从白色、灰色到黑色。各种组织磁共振影像灰阶特点如下；脂肪组织，松质骨呈白色；脑脊髓、骨髓呈白灰色；内脏、肌肉呈灰白色；液体，正常速度流血液呈黑色；骨皮质、气体、含气肺呈黑色。核磁共振的另一特点是流动液体不产生信号称为流动效应或流动空白效应。因此血管是灰白色管状结构，而血液为无信号的黑色。这样使血管很容易软组织分开。正常脊髓周围有脑脊液包围，脑脊液为黑色的，并有白色的硬膜为脂肪所衬托，使脊髓显示为白色的强信号结构。核磁共振已应用于全身各系统的成像诊断。效果最佳的是颅脑，及其脊髓、心脏大血管、关节骨骼、软组织及盆腔等。对心血管疾病不但可以观察各腔室、大血管及瓣膜的解剖变化，而且可作心室分析，进行定性及半定量的诊断，可作多个切面图，空间分辨率高，显示心脏及病变全貌，及其与周围结构的关系，优于其他X线成像、二维超声、核素及CT检查。在对脑脊髓病变诊断时，可作冠状、矢状及横断面像。检查目的：颅脑及脊柱、脊髓病变，五官科疾病，心脏疾病，纵膈肿块，骨关节和肌肉病变，子宫、卵巢、膀胱、前列腺、肝、肾、胰等部位的病变。优点：1．MRI对人体没有损伤；2．MRI能获得脑和脊髓的立体图像，不像CT那样一层一层地扫描而有可能漏掉病变部位；3．能诊断心脏病变，CT因扫描速度慢而难以胜任；4．对膀胱、直肠、子宫、阴道、骨、关节、肌肉等部位的检查优于CT。缺点:1．和CT一样，MRI也是影像诊断，很多病变单凭MRI仍难以确诊，不像内窥镜可同时获得影像和病理两方面的诊断；2．对肺部的检查不优于X线或CT检查，对肝脏、胰腺、肾上腺、前列腺的检查不比CT优越，但费用要高昂得多；3．对胃肠道的病变不如内窥镜检查；4．体内留有金属物品者不宜接受MRI。5. 危重病人不能做6.妊娠3个月内的7.带有心脏起搏器的核磁共振检查的注意事项由于在核磁共振机器及核磁共振检查室内存在非常强大的磁场，因此，装有心脏起搏器者，以及血管手术后留有金属夹、金属支架者，或其他的冠状动脉、食管、前列腺、胆道进行金属支架手术者，绝对严禁作核磁共振检查，否则，由于金属受强大磁场的吸引而移动，将可能产生严重后果以致生命危险。一般在医院的核磁共振检查室门外，都有红色或黄色的醒目标志注明绝对严禁进行核磁共振检查的情况。身体内有不能除去的其他金属异物，如金属内固定物、人工关节、金属假牙、支架、银夹、弹片等金属存留者，为检查的相对禁忌，必须检查时，应严密观察，以防检查中金属在强大磁场中移动而损伤邻近大血管和重要组织，产生严重后果，如无特殊必要一般不要接受核磁共振检查。有金属避孕环及活动的金属假牙者一定要取出后再进行检查。有时，遗留在体内的金属铁离子可能影响图像质量，甚至影响正确诊断。在进入核磁共振检查室之前，应去除身上带的手机、呼机、磁卡、手表、硬币、钥匙、打火机、金属皮带、金属项链、金属耳环、金属纽扣及其他金属饰品或金属物品。否则，检查时可能影响磁场的均匀性，造成图像的干扰，形成伪影，不利于病灶的显示；而且由于强磁场的作用，金属物品可能被吸进核磁共振机，从而对非常昂贵的核磁共振机造成破坏；另外，手机、呼机、磁卡、手表等物品也可能会遭到强磁场的破坏，而造成个人财物不必要的损失。近年来，随着科技的进步与发展，有许多骨科内固定物，特别是脊柱的内固定物，开始用钛合金或钛金属制成。由于钛金属不受磁场的吸引，在磁场中不会移动。因此体内有钛金属内固定物的病人，进行核磁共振检查时是安全的；而且钛金属也不会对核磁共振的图像产生干扰。这对于患有脊柱疾病并且需要接受脊柱内固定手术的病人是非常有价值的。但是钛合金和钛金属制成的内固定物价格昂贵，在一定程度上影响了它的推广应用。编辑词条开放分类：医疗、医学影像参考资料：1.医学影像技术贡献者：wtrecamel、yo不动、waterone83、袖吞乾坤小武侯、dairui725本词条在以下词条中被提及：海洛因、肌肉萎缩性脊髓侧索硬化症、原发性肝癌“MRI”在英汉词典中的解释(来源:百度词典)：. = Magnetic Resonance Imaging 【医】磁共振造影2. = Machine Readable Information 【电脑】机读信息

核磁共振(NMR)波谱技术不仅在结构分析中具有强大的功能，而且在动态过程研究方面也具有显著的优势。本论文运用NMR方法对几种有机小分子在溶液中处于平衡状态以及非平衡状态下的一些动态过程进行了研究，涉及的方法有一维核磁共振谱，同核二维核磁共振谱，异核二维核磁共振谱，动态交换谱等。 本文研究内容主要包括以下三个方面：一、甲基-4-苯基-2-(2，4，6-三异丙基)苯磺酰胺基-丁-3-烯酸酯(MPSN)是一种含氮化合物，常被用作Aza-Diels-Alder(ADAR)反应前体。本课题运用1HNMR、13CNMR、COSY、gHMBC、gHSQC、NOESY等一系列核磁共振技术解析了其结构，并对其1H、13C化学位移进行了全归属。通过1H和13C的共振信号研究发现该化合物在溶液中存在两种构象(a和b)，这两种构象存在着化学位移范围内的慢交换。运用不同温度下的1HNMR和EXSY谱分析计算得到构象交换过程的动力学及热力学参数，并推导出构象交换可能是由C=N键的旋转引起的。 二、三唑并嘧啶类杂环衍生物由于其分子结构中同时含有三唑和嘧啶这两类重要的活性结构单元，因而表现出了广泛的生物活性。研究表明1，2，4-三唑并[1，5-a]嘧啶类化合物在碱催化下能够发生开环反应，但是其开环活性部位尚不清楚。本课题用核磁共振技术研究了三唑并嘧啶化合物BMTP在碱催化条件下的氢氘交换过程，并研究了温度和碱浓度对BMTP氢氘交换的影响。结果显示随着温度或者碱浓度的升高，潜在开环活性部位的质子发生氢氘交换的速率都是增大的；但是在相同的条件下，它们的氢氘交换速率各不相同，这为开环反应机制的的研究提供了重要依据。 三、水合红菲绕啉二磺酸钠(DSBPNa2)，常作为水溶性金属配合物的配体使用。然而，在市面上该化合物通常标示为同分异构体形式出售。人们对这类由于异构体混合物而合成的其他金属配合物的化学性质和结构都很少关注。针对这种现象我们合成了一系列含有二磺酸根邻菲啰啉(DSBP2-)的双环金属化铱配合物，他们分别是Ir(L)2DSBPNa，L=2-phenylpyridine(ppy)，2，4-difluorophenylpyridine(fppy)和l-phenylisoquinoline(piq)，这些化合物是新型水溶性电化学发光物质。运用1HNMR、13C NMR、COSY、gHMBC、gHSQC、NOESY等一系列核磁共振技术解析了其结构，并对其1H、13C化学位移进行了全归属，指认出磺酸根在这些配体中的位置，很好的表征了含有二磺酸根邻菲哕啉配体的金属配合物。 四、金属钯催化C-N偶联反应是构建碳氮键最有效的方法之一，它已经被广泛用于具有活性的生物医药中间体的合成。

同志，可能不是很全面但是中间一些可以参考一下，核磁共振谱峰的面积(积分高度) 正比于相应质子数, 这不仅用于结构的分析中, 同样可用于定量分析. 用NMR 定量分析的最大优点, 是不需要引进任何校正因子或绘制工作曲线, NMR 可以用于多组分混合物分析、元素(如H、F) 的分析、有机物中活泼氢及重氢试剂的分析等. 其中, 混合物的定量分析更是广泛应用到各个领域, 如: 最早的药物APC 药剂中阿斯匹灵、非那西汀、咖啡因的含量分析; 有机合成中复杂产物和副产物的组成分析; 对于元素分析而言, 若仪器的积分装置精密度较高, 则氢含量的测定甚至比元素分析(燃烧法) 更为精确, 又有全部回收样品的优点. NMR 定量分析的方法分为内标法和外标法, 内标法准确性更好, 操作更方便. 用这两种方法也可以间接求出物质的分子量.药物被人体吸收进入血液后会与在血清中的生物分子（如脂蛋白与白蛋白等）相互作用，形成分子配合物。而这种结合的效率和稳定性严重影响药物的分布、转运、药效、毒性和代谢。阐述药物与血清中生物分子的结合特性及其与药物分子结构的关系，无论对于探索生命体系中的生物物理过程和化学过程，还是新药开发和药理学研究都具有重要的意义。本项成果的主要工作是发展了一系列适用于生物样品分析的液体高分辨核磁共振（NMR）新技术，并应用发展的技术研究了药物与血液中生物分子的相互作用中的一些基本问题，如药物布洛芬抗血脂蛋白氧化机理的研究等。本工作拓展了液体高分辨NMR在生物样品分析中的应用范围，在用磁共振波谱分析方法直接研究生物体系的组成、生物分子间的相互作用和动力学过程及其影响因素等研究中取得了一批具有重要理论意义和应用价值的成果。这些成果作为杰出青年科学基金的主要内容，在基金委组织的结题验收中被评为优秀。1、建立了一系列用于研究血液中生物分子的扩散、弛豫等动力学特性测定、以及生物分子NMR谱表征和分子间相互作用的波谱学新方法从理论上讲，核磁共振(NMR)参数包含着丰富的分子结构、相互作用、动力学性质等信息。但是，在体温条件下，直接测定血液（清）中生物分子的NMR参数，进而用于研究药物与其相互作用，需要克服NMR谱峰重叠、热对流、水峰抑制等困难。 建立了用于在较高温度下准确测定生物样品中分子自扩散系数的双重双向梯度场多重回波实验方法（DMSE）：生物分子的运动行为（可用其扩散系数表征）与其所处的环境、状态和分子间的相互作用密切相关，在体温条件下测定的扩散系数更能反应生物分子的本征特性。但是，当样品温度超过室温时，热对流的存在会影响扩散系数的准确测定。我们提出的DMSE方法能够有效地消除热对流和背景梯度场对分子自扩散系数测量的影响。理论和实验结果都表明，在?50?C的温度下该方法能够可靠测定生物样品中分子自扩散系数(Clark et al, Rapid Commun Mass Sp 16(15) 2002; Shapiro et al, JACS 124 2003; Perez-Mendez et al, Macromolecules 36(21) 2003)。此外DMSE方法还具有NMR谱编辑的功能(Lucas et al, Anal Chem 75(93) 2003; de Graaf et al, Anal Chem 75(9) 2003)，可以用于区分和选择性检测生物样品（如血清）中蛋白质等大分子与小分子代谢物的NMR谱，研究大分子和小分子之间的相互作用。(Anal. Chem. 2001, 73: 3528-3534)。b). 与溶剂峰具有相同和相近化学位移的信号峰的恢复方法（RECUR）：生物样品都以水为溶剂，其中水质子的浓度比样品的浓度高约5个数量级。因此，生物NMR研究首先需要抑制溶剂（水）峰。但是，在溶剂峰被抑制后，与溶剂峰具有相同或相近化学位移的其它物质的共振峰也会被抑制，相应的信息将随之消失。我们提出的RECUR方法通过极化转移的原理将与溶剂峰具有相同或相近化学位移的其它物质的共振峰高效率地恢复。该方法还能同时实现分子内和分子间的极化转移。利用该方法可以观测血清样品中蛋白质上结合水的信号，并能测定与水具有相近化学位移的共振信号的弛豫时间。(J. Magn. Reson., 2001, 153: 133-137)。c). 发展了用二维最高量子相关谱测量生物分子T1弛豫时间和J偶合常数的方法：生物分子中原子核自旋的弛豫时间包含着丰富的分子结构、动力学、以及分子间相互作用等重要信息。虽然测定纵向弛豫时间的一维NMR方法很多，但是都不适用于共振峰严重重叠的生物样品。我们根据最高量子相干法（MAXY）能够区分和编辑不同类型的质子（甲基、亚甲基和次亚甲基）的共振峰的特点，建立了用二维最高量子相关谱测量核自旋纵向弛豫时间和多量子偶合常数分解谱的新方法，并将该方法应用于了胆固醇类分子中各种质子的弛豫时间的测定以及丙氨酸甲基的四个多量子相干态的纵向弛豫时间的同时或选择性测定。(J. Magn. Reson., 2000, 146: 277-282；Mol Phys. 2001, 99: 1701-1707)。2、人血清中脂蛋白的NMR表征与测定人血清白蛋白（HSA）和脂蛋白是人血清中大量存在的可与药物相互作用的生物分子。血清脂蛋白是由血清脂质和载脂蛋白组成的水溶性的生物分子颗粒，根据其密度的不同可细分为高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)和非常低密度脂蛋白(VLDL)等。血脂和脂蛋白代谢异常与动脉粥样硬化关系密切。研究表明，动脉粥样硬化的发病率与血液LDL水平，特别是氧化的LDL (Oxidized LDL, ox-LDL)水平呈明显的正相关，与HDL水平呈负相关。准确测定人血清中各类脂蛋白的含量对动脉粥样硬化的诊断和防治具有重要意义。目前还没有一种快速简便的能够对各类蛋白质进行同时测定的方法。通过物理或化学方法分离脂蛋白费时且价格昂贵。我们发展了在不进行任何物理和化学分离的条件下，以扩散加权NMR为手段定量分离、分析血清中各种脂蛋白的新方法。该方法以甲基(?)和亚甲基(?)的共振峰为特征峰，结合谱峰拟合技术，可得到血清中不同组分的NMR子（亚）谱。测定这些子谱（组份）在不同梯度场强度下的衰减，发现它们明显可分为4类，即HDL、LDL、HSA和VLDL。从信号的衰减速度可以计算出各种蛋白的自扩散系数。各个组份NMR峰的面积与其在血清中的含量成正比关系，扩散系数的大小与其动力学性质有关，从而达到表征血清脂蛋白的目的，为血清蛋白质的全分析以及研究药物与脂蛋白的相互作用打下了基础。本研究成果的论文应邀发表在Magnetic Resonance in Chemistry 2002, 40, S83-S88,特辑。3、药物布洛芬（IBP）抗血脂蛋白氧化的机理研究最新研究表明药物（IBP）具有抗血脂蛋白氧化的作用，在治疗血管粥样硬化上具有潜在用途。但目前IBP抗氧化作用的机理还不明确。我们应用扩散加权核磁共振波谱方法再没有任何物理分离的条件下，研究了IBP在血清中与脂蛋白的相互作用。结果表明在血清中加入IBP后：1）脂蛋白颗粒中不饱和脂分子中烯键及其相邻基团上的质子的化学位移发生变化，表明IBP与脂蛋白中的不饱和脂发生了亲脂性相互作用；2) 脂蛋白颗粒中的鞘磷脂(SM)和卵磷脂(PC)的极性基团-N+(CH3)3的化学位移发生变化，可能是由IBP的羧基(-COO-)与-N+(CH3)3发生亲电性相互作用而引起的，鞘磷脂的作用强度大于卵磷脂；基于这些实验结果，我们推测布洛芬的抗氧化作用可能机理是：布洛芬被结合到脂蛋白颗粒表面富不饱和脂的部位，保护不饱和脂不被自由基攻击，从而起到抗氧化作用。(Anal. Biochem. 2004, 324, 292-297)。4、药物IBP与血清中生物分子相互作用的动力学特性研究药物IBP在进入血液后，它不仅仅与脂蛋白相互作用结合，还有可能与其它药物或者体内其它的蛋白（如HSA）结合。为了研究IBP与HSA的结合对IBP抗血脂蛋白氧化功效的影响以及在两种或以上药物同时存在时IBP与HSA的相互作用，我们研究了IBP、水杨酸(SAL)和HSA组成的三元体系中IBP与蛋白间的相互作用。结果表明IBP和SAL在HSA上不仅具有各自特征的结合点，还具有相同的结合位点（共同结合点）；两种药物与HAS的结合既存在共结合，也存在竞争结合。（J. Pharmceut. Biomed. Anal., 2004, 34:247）在实验结果的基础上，我们建立了用于描述药物与蛋白相互作的竞争结合模型，并根据这个模型得到了两种配体（IBP和SAL）与白蛋白结合的离解常数以及二者在蛋白上总共的结合点数。我们还用托美丁、SAL和HSA的三元体系验证了这个模型，得到了这两种药物在白蛋白上的特征结合位点数和共有结合位点数。（J. Pharmceut. Biomed. Anal., in press）。