主题：【第九届原创】关于“核磁共振”你不知道的那些事

关于“核磁共振”你不知道的那些事

前言：
核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，简称NMR）是指具有固定磁矩的原子核，在恒定磁场与交变磁场的作用下，以电磁波的形式吸收或释放能量，发生原子核的跃迁，同时产生核磁共振信号，即原子核与射频区电磁波发生能量交换的现象。目前应用较多的是以氢核（¹H）为研究对象的核磁共振技术。

低场核磁共振（Low field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）是指磁场强度在0.5T以下的核磁共振，可通过弛豫信号的变化反映样品内部氢质子所处物理化学环境及存在状态的不同。核磁在各个领域均有广泛应用。

一、核磁共振分析
由于本人一直从事食用油脂的研究，下面就简单的说说核磁在油脂品质检测中的应用吧。
1、核磁检测过程：
在对油脂品质进行检测时，一般采用理化分析方法，检测其过氧化值、酸价等理化指标。操作复杂且使用大量有机试剂，对人体和环境有潜在危害。而利用低场核磁共振仪器（以MesoMR23-060H为例）检测油脂时，无需任何前处理，只需将样品置于核磁试管中进行检测。

具体检测步骤为：
1）打开纽迈分析应用软件→设置采样参数→打开射频单元和梯度单元开关→放入标准油样→单击，单采10s→点击，自动寻找中心频率→单击，自动寻找90°、180°脉冲。
2）放入实测样品→设置采样参数→重复采样→单击，设置采样参数进行反演。

实验中，为保证结果的可靠性，每个样品均重复采样三次，可得其衰减曲线，整个实验过程只需花费1分钟左右的时间。

衰减曲线

2、数据处理：
2.1采样结束后，单击工具栏中图标，弹出设置反演参数对话框，反演采样数据。

反演结束后，可以excel表格的形式导出样品的弛豫信息，如下：

样品编号：	10-1-1.1.t2cm						10-1-2.1.t2cm
	峰序号	峰起始时间	峰顶点时间	峰结束时间	峰面积	峰比例	峰序号	峰起始时间	峰顶点时间	峰结束时间	峰面积	峰比例
	1	37.649	75.646	174.753	6093.881	0.661	1	37.649	86.975	174.753	6084.842	0.660
	2	200.923	305.386	464.159	3128.318	0.339	2	200.923	305.386	464.159	3134.242	0.340
	面积总和				9222.207		面积总和				9219.084

2.2根据每一个样品的信息，每个样品的不同峰信息整理出如下格式：

	第一个峰									第二个峰
样品编号：	峰起始时间	峰顶点时间	峰结束时间	峰面积	峰比例	峰起始时间平均值	峰起始标准偏差	峰比例平均值	峰比例标准偏差	峰起始时间	峰顶点时间	峰结束时间	峰面积	峰比例	峰起始时间平均值	峰起始标准偏差
10-1-1	37.649	75.646	174.753	6093.889	0.661	37.649	0	66.080	0	200.923	305.386	464.159	3128.318	0.339	200.923	0
10-1-2	37.649	86.975	174.753	6084.842	0.660					200.923	305.386	464.159	3134.242	0.340
10-1-3	37.649	86.975	174.753	6060.9171	0.658					200.923	305.386	464.159	3152.077	0.342
10-2-1	37.649	86.975	174.753	6248.629	0.664					200.923	305.386	533.67	3166.477	0.336
10-2-2	37.649	75.646	174.753	6210.439	0.660					200.923	305.386	464.159	3197.078	0.340
10-2-3	37.649	86.975	174.753	5953.888	0.663					200.923	305.386	533.67	3198.120	0.340
10-3-1	37.649	86.975	174.753	5953.888	0.663					200.923	305.386	533.67	3021.116	0.337
10-3-2	37.649	75.646	174.753	5909.661	0.659					200.923	305.386	464.159	3056.316	0.341
10-3-3	37.649	86.975	174.753	5902.275	0.659					200.923	305.386	464.159	3057.387	0.341

2.3根据整理出的表格绘制其弛豫图谱：

由弛豫图谱可知，新鲜的食用油在低场核磁中仅存在两个峰，说明新鲜食用油中存在两种状态的氢质子。由图谱可知，样品三次重复的弛豫图谱基本重合，说明核磁的重复性较高，实验结果较准确。且实验发现，相比新鲜油脂，煎炸油、地沟油等劣质油脂在弛豫图谱中出现新的小峰，且可根据小峰的有无及其峰面积大小来判断油脂的优劣。
数据处理中发现，将反演导出的数据一一整理，费时又费力且容易出错，以此为出发点，最近公司自主开发了一种新的数据处理方法-批量数据处理软件。
3、数据处理新方法：
使用此软件可省略数据整合的步骤，直接导入即可得出样品峰起始时间及峰面积等各种信息，显著缩短了数据处理时间，提高了实验效率。

二、核磁共振成像
各位看官看到这里，是不是觉得低场核磁作为一种快检技术特别合格呢，并且自主研发的软件也特别好用。哈哈，其实核磁除了分析功能，成像功能也是很不错呢。只需三步即可完成整个成像过程：

核磁成像界面

 

同时，经纽迈自主研发的图像处理软件，具有多种功能，可显著提高成像效果。
如其具有的像素点提取功能，能直接得出各部位的像素值，以具体数值的形式比较其灰度值的大小。而伪彩功能可增强图像的对比度，更直观的看出不同部位差异大小。

裸鼠肿瘤模型造影

且目前，除了二维成像技术，公司3D重建技术也日渐成熟。

花菜的3D成像图

4、总结：
LF-NMR操作简单，对样品无破坏性、测量重复性高，可快速的对样品进行检测，且可通过弛豫图谱和核磁成像监控样品中氢质子的存在状态及数量变化情况。