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三分鐘了解低場核磁共振技術

來源：時間：2022-12-05 10:49:42 瀏覽：11682次

說好的三分鐘，以下內容全是精華，沒有一個字的廢話，一個字一個字碼出來的，沒有大段的復制粘貼。本篇主要圍繞以下幾個問題回答。

低場核磁、高場核磁（波譜）、磁共振成像有什么區別？
很少聽說低場核磁，它都應用在哪些地方？
列舉一些應用實例

一、低場核磁、高場核磁（波譜）、磁共振成像有什么區別？

從磁場強度來說，三者當中低場核磁場強最低（一般是1T以下），因此可以采用永磁體，好處就是無需液氮液氦、無需屏蔽房，場強穩定且成本低，占地面積小。（了解高場核磁的應該都清楚其一年的維護成本大概在20萬以上，且很多對場地有要求只能裝在一樓）。

從功能來說：雖然都是核磁，原理也都是原子核的躍遷理論，但是在應用上核磁三兄弟各有分工。核磁共振波譜主要利用不同樣品分子的局部結構（如官能團、分子構象）上電子的屏蔽效應不同，從而根據譜圖確定出化合物中不同元素的特征結構。主要應用在高分子材料、有機化合物當中。

磁共振成像毫無疑問一般指醫院的核磁，主要用于疾病（例如腫瘤）的診斷。正常組織彼此之間具有不同的弛豫時間，基于此可以做結構和定位成像。此外，基于正常組織和病變組織的弛豫時間不同（尤其是腫瘤），這是利用MRI進行疾病診斷的基礎。

低場核磁共振也叫時域核磁，主要獲得分子間的相互作用，例如液態水和冰，H原子的弛豫時間顯著不同，顯然冰中H原子相互作用更強，弛豫時間更短。關于什么是弛豫？

當然，水存在于不同的環境之中，例如大孔隙、小孔隙中，其弛豫時間也有顯著區別，因此利用這個特性研究孔隙結構、水分遷移等等。因此時域核磁除了可以定量分析之外（例如大豆芝麻的含油率等），更多的是定性分析，即以水分子作為探針，研究目標體系的狀態變化。

除了弛豫分析，低場核磁共振也有成像功能，在生命科學領域用于臨床前的科研，例如在小動物（小白鼠等）體內研究造影劑及腫瘤；在食品、巖土石油領域用于樣品內部品質檢測，水油空間分布遷移等。

二、很少聽說低場核磁，它都應用在哪些地方？

很少聽說主要是因為低場核磁主要應用在科研和工業中（科研占據90%），再加上本身應用的時間不長，因此知道的人不太多。

低場核磁共振技術主要應用在科研和工業領域

【石油勘探開發領域】

核磁共振技術在測井領域應用的算是非常早的，1960年，第一支地磁場NML測井儀器（雪佛龍公司）誕生。到60多年后的今天，核磁共振測井已經是一種非常成熟的技術，目前在石油勘探開發領域主要應用在以下幾個方向：

儲層物性分析、非常規能源、油氣藏開發評價這三個方向，篇幅所限，這里不展開了。

【食品農業】

在眾多應用領域之中，食品農業應該是低場核磁共振技術應用最廣泛的領域了，從國家標準的油料種子含油含水率的測定及固體脂肪含量SFC測定，再到農產品、果蔬、畜肉、海產品、乳制品等等，低場核磁共振技術都有應用。如果問低場核磁共振技術是用來研究什么的，用一個詞來總結就是“水分相態”，水分相態將之前大家對水分的研究（之前主要是含水率、水分活度等）擴展到了水分存在狀態。

中國農業科學院農產品加工所魏益民教授對低場核磁共振給出提綱挈領的總結：

“核磁技術在食品領域最大的意義就是區分水分存在的狀態，看到水分的運移過程，以此來研究水分的運移規律。” 魏益民教授說，“核磁技術用于食品中水分的研究，能提供的不僅僅是含量，而且能夠在分子水平上觀察水分子的運動規律。這項研究非常有價值。”—《儀器信息網》

【生命科學】

生命科學領域可是核磁共振的老本行，是不是在磁共振成像中選擇磁場越高的儀器最好呢？答案不絕對，毋庸置疑場強越高圖像越清晰，但是核磁共振成像主要是看成像的清晰度和對比度。

諸多實驗表明（紐邁客戶曾做過對比實驗），將紐邁1.0T的核磁共振成像分析儀，與醫院的1.5T和3.0T的人體核磁做對比，以同一只小鼠做實驗，在1.0T下，小鼠的各個組織差異就能很清楚的對比出來，圖像的分辨率和清晰度已經足夠滿足實驗要求。此外3T的設備比1T在價格上可不是高3倍，有可能幾十倍，所以對于臨床前科研而言，0.5T-1.0T的設備才是性價比首選。