《核磁共振医学》PPT课件

《《核磁共振医学》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、核磁共振(1H-NMR)核磁共振NuclearMagneticResonanceSpectroscopy,简称NMR。核磁共振(1H-NMR)在化学中的应用己有五十年了。NMR的理论基础是量子光学和核磁感应理论。按观察的核不同，有1H、13C、31P、19F-NMR。按独立频率变量个数可分为一维谱、二维谱、三维谱。核磁共振分析能够提供三种结构信息：化学位移δ、偶合常数J、各种核的信号强度比。通过分析这些信息，可以了解特定原子(如1H、13C等)的化学环境、原子个数、邻接基团的种类及分子的空间构型。NMR己经成为现代结构

2、分析中十分重要的手段。NMR可以提供多种结构信息，不破坏样品，应用很广泛。NMR也可以作定量分析，但误差较大，不能用于痕量分析。NMR在化学、生物学、医学和材料科学等领域的应用日趋广泛。4.1NMR的基本原理4.1.1原子核的自旋原子核有自旋现象，自旋时将产生磁矩μ。按自旋量子数的不同，可以将核分成几类：I=0，没有核磁矩，μ=0。如12C、16O、32S等。不能用NMR测出。I不等于0，有核磁矩，μ≠0。I=1/2，核是电荷均匀分布的旋转球体。是NMR测试的主要对象，如1H、13C、19F、29Si、31P。I≥1，

3、绕主轴旋转的椭球体。电荷分布不均匀，有电四极矩存在，如27Al、17O等。NMR信号复杂。表4-1核的自旋与核磁共振、、、、、、、、、、、、、、、、质量数原子序数自旋量子数自旋形状NMR信号原子核偶偶0非自旋球体无12C,16O,28Si,32S奇奇或偶1/2自旋球体有1H、13C、19F、29Si、31P奇奇或偶3/2、5/2、7/2自旋椭球体有11B,17O,33S,35Cl,偶奇1、2、3自旋椭球体有2H,10B,14N自旋量子数是1/2的核，如1H、13C、19F、29Si、31P等是NMR测试的主要对象

4、。I≠0的核理论上都有核磁共振现象。原子核置于外加磁场中，核有不同的自旋取向。自旋量子数为I的核，共有2I+1个自旋取向。每个自旋取向用磁量子数m表示，则m=I,I-1,I-2,0-I。所以I=1的2H核为例，则其共有2I+1=21+1=3个自旋取向，即m=1,0,-l。P==h为普朗克常数；=h/2，为角动量的单位。自旋不为零的原子核都有磁矩，其数值用表示：=P叫旋磁比，它是核磁矩与自旋角动量之比=/P。自旋产生的角动量P不是任意数值，是由自旋量子数决定的，根据量子力学理论，原子核的总角动量

5、P的值为：4.1.2核磁共振:1H原子核自旋量子数I=1/2。磁量子数m有两个值，m=+1/2、m=-1/2。在外加磁场B0中，1H有两个自旋取向。核磁矩在Z轴上的投影Z，其值为：Z=PZ=m核磁矩与磁场的相互作用能为E。E=-ZB0=-mB0当m=-1/2时：E(-1/2)=-(-1/2)B0=(1/2)B0当m=+1/2时：E(+1/2)=-(+1/2)B0=(-1/2)B0发生跃迁的能量差为：E=E(-1/2)-E(+1/2)=B0磁场中核磁矩方向与外加磁场成一定的角度，

6、核一方面自旋，自旋的核受到一个外力矩的作用，使氢核在自旋的同时还绕顺磁场方向的一个假想轴回旋进动，叫拉莫尔（Larmor）进动。回旋频率υ1与外加磁场成正比：υ1=B0式中：-旋磁比，B0-外加磁场在磁场中1H有二个能级，若在B0的垂直方向用电磁波照射，核可以吸收能量从低能级跃迁到高能级。吸收的电磁波的能量等于E，频率为υ2：hυ2=E=B0=hB0磁共振的基本关系式为：υ=B0同一种核，为一常数；磁场B0强度增大，共振频率υ也增大。不同的核不同，共振频率也不同。如B0=2.3TG(1TG=104高斯)时

7、，1H共振频率为100MHZ，13C为25MHZ，31P为40.5MHZ。所以测定一种核时其他核无信号.也就是说在外加磁场中，当υ1=υ2时，核会吸收射频的能量，由低能级跃迁到高能级，这种现象叫核磁共振。吸收的电磁波的频率为：υ2=B04.1.3饱和与弛豫:核有两种能级状态，两者之间能量差很小，低能级核的总数仅有很少的多数。低能级与高能级核数目之比为：eE/KT=eHh/2KT=l·0000099饱和:若高能级的核没有其他途径回到低能级，没有过剩的低能级核可以跃迁，NMR讯号将消失，这个现象叫饱和。弛豫:在测试过

8、程中，高能级的核可以不用幅射的方式回到低能级，这个现象叫弛豫。(2）自旋-自旋弛豫，又叫横向弛豫。高能级核把能量传递给邻近一个低能级核。在此弛豫过程前后，各种能级核的总数不变。其半衰期用T2表示。（1）自旋晶格弛豫，又叫纵向弛豫。核与环境(又叫晶格)进行能量交换，高能级的核把能量以热运动的形式传递出去，由高能级返回低能级。这个弛豫