【摘 要】
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核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)波谱作为一种重要的检测技术,可以高效无损伤地为物质成分分析和分子结构解析等提供化学位移、J偶合常数、谱峰裂分及谱峰裂分积分面积等相关谱学信息。核磁共振波谱技术中氢核的化学位移频率范围一般在0~10 ppm,并且氢核谱峰往往包含J偶合裂分,因此当实验检测样品的物质含量较为丰富时,氢谱常常会发生谱峰拥挤甚至重叠,所以无法获得正确谱
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(11675135,U1632274,11474236和61601386); 福建省重点科技项目(2017H0040); 中央高校基础研究基金(20720180067);
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核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)波谱作为一种重要的检测技术,可以高效无损伤地为物质成分分析和分子结构解析等提供化学位移、J偶合常数、谱峰裂分及谱峰裂分积分面积等相关谱学信息。核磁共振波谱技术中氢核的化学位移频率范围一般在0~10 ppm,并且氢核谱峰往往包含J偶合裂分,因此当实验检测样品的物质含量较为丰富时,氢谱常常会发生谱峰拥挤甚至重叠,所以无法获得正确谱图信息。除此之外,谱线增宽也会致使谱图信息丢失。故而如何消除谱图拥挤和磁场不均匀增宽的干扰而得到高分辨谱图成为了 NMR领域科研人员持之以恒钻研探讨的课题之一。纯化学位移波谱技术能够有效消除J偶合裂分效应而保留单峰化学位移的信息,谱图具有更高的分辨率。分子间多量子相干(iMQC)技术,因其独特的信号性质致其能够对磁场的变化免疫,故而可在不均匀磁场下恢复出高分辨波谱信息。本文的研究工作基于能消除谱峰拥挤的纯化学位移技术和能消除磁场不均匀的iMQC技术,通过设计新的脉冲序列来开展相应的高分辨NMR波谱技术研究,并探讨其在实际方面的应用,主要内容包括:一、首先简单回顾了NMR现象的发展历程,然后介绍了几种常见的磁共振定域波谱技术,如 PRESS(Point-RESolved Spectroscopy)、STEAM(STimulated Echo Acquisition Mode)及 ISIS(Image Selected In vivo Spectroscopy),对其优劣性及适用性进行简要分析;接着介绍了纯化学位移概念及相关技术发展并列举了几种主要的技术,如PSYCHE和ZS。最后对分子间多量子相干及其相关技术应用做出分析和总结。二、通过将ISIS定域模块技术与PSYCHE纯化学位移技术进行相互结合,我们提出一种基于纯化学位移的磁共振定域波谱技术,即ISIS-PSYCHE方法,可获得一维相敏纯化学位移定域谱。我们将该方法应用于7.0 T小动物MRI成像仪用简单化学样品和脑代谢物溶液样品来探讨该方法的定域效果;并通过猪脑和葡萄果肉生物组织样品验证该实验方法在实际样品组织中定域和去偶方面的应用。该纯化学位移定域谱方法在实现精准定位选择体素的同时,保留了纯化学位移单个谱峰信息,免于多重峰的拥堵干扰。三、基于分子间双量子相干(iDQC)信号演化模块、J调制采样模块以及延时采样技术的结合,我们提出了快速高分辨二维J分解谱的方法,其基于iDQC信号演化可以从不均匀场中获取高分辨谱图,同时J调制采样模块以及延时采样技术的结合能够保证该方法快速实现信号采样。通过理论推导来证实该方法的可行性,并在非均匀磁场下用化学样品和非均相葡萄果肉样品进行实验检测。与常规二维J分解谱方法相比,该方法可快速在非均匀磁场环境下恢复高分辨率核磁共振信息。
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