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核磁共振成像技術(shù)的生物學(xué)研究
更新時(shí)間：2016-05-25 點(diǎn)擊次數(shù)：2401次
核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技術(shù)，是一種生物磁自旋成像技術(shù)，利用原子核自旋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，在外加磁場(chǎng)內(nèi)，經(jīng)射頻脈沖激后產(chǎn)生信號(hào)，用探測(cè)器檢測(cè)并輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)處理轉(zhuǎn)換在屏幕上顯示圖像。核磁共振作為一種分析手段廣泛應(yīng)用于物理、化學(xué)、生物等領(lǐng)域，到1973年才將它用于醫(yī)學(xué)臨床檢測(cè)。核磁共振成像儀就是因這項(xiàng)技術(shù)而產(chǎn)生的儀器。它是繼CT后醫(yī)學(xué)影像學(xué)的又一重大進(jìn)步。自80年代應(yīng)用以來(lái)，它以極快的速度得到發(fā)展。為了避免與核醫(yī)學(xué)中放射成像混淆，把它稱為核磁共振成像術(shù)(MRI)。
1.化學(xué)位移同一種核在分子中因所處的化學(xué)環(huán)境不同，使共振頻率發(fā)生位移的現(xiàn)象。化學(xué)位移產(chǎn)生的原因是分子中運(yùn)動(dòng)的電子在外磁場(chǎng)下對(duì)核產(chǎn)生的磁屏蔽。屏蔽作用的大小可用屏蔽因子σ來(lái)表示。一般來(lái)說(shuō)屏蔽因子σ是一個(gè)二階張量，只有在液體中由于分子的快速翻滾，化學(xué)位移的各向異性被平均，屏蔽因子才表現(xiàn)為一常量。核磁共振的共振頻率：實(shí)際測(cè)定中化學(xué)位移是以某一參考物的譜線為標(biāo)準(zhǔn)，其他譜線都與它比較，即以一無(wú)因次的量δ表示化學(xué)位移的大小。常用參考物是四甲基硅(TMS)。H參考，H樣品分別是使參考物和被測(cè)樣品共振的磁場(chǎng)強(qiáng)度，Ho是儀器工作的磁場(chǎng)強(qiáng)度。v參考，v樣品分別是參考物和被測(cè)樣品的共振頻率Vo是儀器的工作頻率，化學(xué)位移的單位是(ppm百萬(wàn)分之一)。化學(xué)位移的大小受鄰近基團(tuán)的電負(fù)性、磁各向異性、芳環(huán)環(huán)流、溶劑、pH值、氫鍵等許多因素的影響。其中有3種效應(yīng)常被用于生物學(xué)研究。
①環(huán)流效應(yīng)：生物分子中常有含大π共軛電子云的芳環(huán)或芳雜環(huán)，如Phe、His、Tyr、Trp、嘌呤、嘧啶以及卟啉環(huán)。原子核相對(duì)于這些環(huán)的距離，方位不同，受大π電子云產(chǎn)生的附加磁場(chǎng)的影響不同，對(duì)各核化學(xué)位移的影響亦不同。環(huán)流效應(yīng)常用于生物分子的溶液構(gòu)象研究。
②順磁效應(yīng)：Fe2(高自旋態(tài))、CO2、Mn2等順磁離子及有機(jī)自由基（自旋標(biāo)記化合物）中的不成對(duì)電子對(duì)周圍核的化學(xué)位移及弛豫過(guò)程會(huì)有很大的影響，利用這個(gè)效應(yīng)可研究順磁離子周圍基團(tuán)的狀況。
③pH滴定效應(yīng)：在不同pH條件下，各解離基團(tuán)的解離狀況不一，造成附近基團(tuán)有不同的化學(xué)環(huán)境，從而使得化學(xué)位移隨pH變化。
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