第十三章 核磁共振波谱分析PPT课件

2020/7/18
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。
❖ （测定有机化合物的结构，1HNMR──氢原子的位置、环境以 及官能团和C骨架上的H原子相对数目）
❖ 在强磁场中，原子核发生能级分裂(能级极小：在1.41T磁场中， 磁能级差约为2510-3J)，当吸收外来电磁辐射(10-9-10-10nm,4900MHz)时，将发生核能级的跃迁----产生所谓NMR现象。
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核磁共振成像技术的最大优点是能够在对身体没 有损害的前提下，快速地获得患者身体内部结构的高 精确度立体图像。利用这种技术，可以诊断以前无法 诊断的疾病，特别是脑和脊髓部位的病变；可以为患 者需要手术的部位准确定位，特别是脑手术更离不开 这种定位手段；可以更准确地跟踪患者体内的癌变情 况，为更好地治疗癌症奠定基础。此外，由于使用这 种技术时不直接接触被诊断者的身体，因而还可以减 轻患者的痛苦 .
第十三章
核磁共振波谱分析法
nuclear magnetic resonance spectroscopy; NMR
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整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
一、概述
❖ NMR是研究原子核对射频辐射(Radio-frequency Radiation)的吸 收，它是对各种有机和无机物的成分、结构进行定性分析的最 强有力的工具之一，有时亦可进行定量分析。
❖ 射频辐射─原子核(强磁场下，能级分裂)-----吸收──能级跃迁 ──NMR
❖ 与UV-vis和红外光谱法类似，NMR也属于吸收光谱，只是研究 的对象是处于强磁场中的原子核对射频辐射的吸收。
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历史：
1924年Pauli预言了NMR的基本理论：有些核同时具有自旋 和磁量子数，这些核在磁场中会发生分裂；
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核磁共振是当前应用于诊断早期病变的临床医学影像 技术，这种检查对患者和检查者都是安全可靠的 .核磁共振 成像技术是一种非介入探测技术，相对于X-射线透视技术 和放射造影技术，MRI对人体没有辐射影响，相对于超声 探测技术，核磁共振成像更加清晰，能够显示更多细节， 此外相对于其他成像技术，核磁共振成像不仅仅能够显示 有形的实体病变，而且还能够对脑、心、肝等功能性反应 进行精确的判定。在帕金森氏症、阿尔茨海默氏症、癌症 等疾病的诊断方面，MRI技术都发挥了非常重要的作用。
目前核磁共振成像仪在全世界得到初步普及，已 成为最重要的诊断工具之一。２００２年，全世界使 用的核磁共振成像仪共有２．２万台，利用它们共进 行了约６０００万人次的检查。
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C作程序是这样的：它根据人 体不同组织对X线的吸收与透过率的不同，应用灵敏度极 高的仪器对人体进行测量，然后将测量所获取的数据输入 电子计算机，电子计算机对数据进行处理后，就可摄下人 体被检查部位的断面或立体的图像，发现体内任何部位的 细小病变。如颅内各种病变，采用颅脑CT扫描，由于其 组织密度不同，对X线吸收高于脑实质则表现为增白高密 度阴影，如钙化、出血、肿瘤等。对X线吸收低于脑实质 表现为黑色低密度阴影，如坏死、水肿、囊肿、脓肿、肿 瘤等。还有病变对X线吸收和脑实质相似的，则表现密度 相同。为了提高CT扫描的分辨率，可给病人静脉注射含 碘造影剂（成人可给泛影葡胺100毫升），增加病 变组织 和正常组织间的密度相比，提高诊断率。
1991年诺贝尔化学奖授予R.R. Ernst教授，以表彰他对二维 核磁共振理论及傅里叶变换核磁共振的贡献。这两次诺贝尔奖 的授予，充分地说明了核磁共振的重要性。
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核磁共振在仪器、实验方法、理论和应用等方面有着飞 跃的进步。谱仪频率已从30MHz发展到900MHz。1000MHz 谱仪亦在加紧试制之中。仪器工作方式从连续波谱仪发展到 脉冲-傅里叶变换谱仪。随着多种脉冲序列的采用，所得谱图 已从一维谱到二维谱、三维谱甚至更高维谱。所应用的学科 已从化学、物理扩展到生物、医学等多个学科。核磁共振成 像技术还可以与断层扫描技术(CT)结合为临床诊断和生理学 、医学研究提供重要数据,总而言之，核磁共振已成为最重要 的仪器分析手段之一。
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红外线的生理作用和治疗作用
人体对红外线的反射和吸收 红外线照射体表后，一部分被反 射，另一部分被皮肤吸收。皮肤对红外线的反射程度与色素沉 着的状况有关，用波长0.9微米的红外线照射时，无色素沉着 的皮肤反射其能量约60％；而有色素沉着的皮肤反射其能量约 40％。长波红外线（波长1.5微米以上）照射时，绝大部分被 反射和为浅层皮肤组织吸收，穿透皮肤的深度仅达0.05～2毫 米，因而只能作用到皮肤的表层组织；短波红外线（波长1.5 微米以内）以及红色光的近红外线部分透入组织最深，穿透深 度可达10毫米，能直接作用到皮肤的血管、淋巴管、神经末梢 及其他皮下组织. 红外线红斑 足够强度的红外线照射皮肤时，可出现红外线 红斑，停止照射不久红斑即消失。大剂量红外线多次照射皮肤 时，可产生褐色大理石样的色素沉着，这与热作用加强了血管 壁基底细胞层中黑色素细胞的色素形成有关。
1946年，Harvard 大学的Purcel和Stanford大学的Bloch各自 首次发现并证实NMR现象，并于1952年分享了Nobel奖；
1953年Varian开始商用仪器开发，并于同年做出了第一台高 分辨NMR仪。1956年，Knight发现元素所处的化学环境对 NMR信号有影响，而这一影响与物质分子结构有关。