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三分鐘了解低場核磁共振技術(shù)

來源：時間：2022-12-05 10:49:42 瀏覽：12800次

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

低場核磁、高場核磁（波譜）、磁共振成像有什么區(qū)別？
很少聽說低場核磁，它都應(yīng)用在哪些地方？
列舉一些應(yīng)用實(shí)例

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，主要用于疾病（例如腫瘤）的診斷。正常組織彼此之間具有不同的弛豫時間，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原子的弛豫時間顯著不同，顯然冰中H原子相互作用更強(qiáng)，弛豫時間更短。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，其弛豫時間也有顯著區(qū)別，因此利用這個特性研究孔隙結(jié)構(gòu)、水分遷移等等。因此時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。

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)用在以下幾個方向：

儲層物性分析、非常規(guī)能源、油氣藏開發(fā)評價這三個方向，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)動規(guī)律。這項(xiàng)研究非常有價值。”—《儀器信息網(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、動態(tài)遷移、損傷及裂縫研究。

上一篇：簡述氣相色譜中對擔(dān)體的分類介紹以及要求

下一篇：關(guān)于核磁共振波譜NMR的知識（原理、用途、分析、問題）

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