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NMR是一种物理现象,1946年被Bloch和Purcell等分别发现,作为一种分析手段广泛应用于物理、化学等领域,用于研究物质的分子结构。在NMR现象发现以来的短短60多年里,NMR在物理、化学、生物及医学领域获得了5次诺贝尔奖,彰显了NMR极大的生命力和广阔的应用前景。近几十年来,核磁共振成像(MRI)技术也得了巨大的发展,广泛应用于医学、生物学、化学、材料、物理等领域。定域核磁共振波谱(MRS),作为MRI技术的补充工具在活体组织中有着重要的应用。MRS能够在活体上选择性地、无创地定量测量组织内化学成分与结构、化学环境变化和分子的存在状态,这是以往任何成像技术所无法实现的,是联系生化变化与疾病病理之间重要的桥梁。MRS与MRI组合使用能够提供“活体系统”的解剖结构、病理功能和生化信息等方面的重要信息。
二维定域谱能在一定程度上解决一维定域谱中存在的谱峰拥挤、分辨率较低和归属难等问题,然而却受到实验时间长等问题的限制。因此本论文对二维定域谱的快速方法展开研究,以获得更多、更好的实际应用,主要工作归纳如下:
一、在核磁共振发展的半个世纪以来,定域谱和Hadamard波谱技术越来越受到关注,本论文对MRS的空间定位技术和水峰压制技术,以及Hadamard矩阵、多色组合脉冲、Hadamard编解码过程,一维与二维Hadamard波谱进行了简要的描述。
二、一维1HMRS受到代谢物谱峰拥挤、分辨率较低和归属难等困扰,二维MRS的引入在很大程度上解决了这个问题。本论文分析和讨论了几种主要的二维MRS方法,并对这些方法在它们在脑部、肌肉、乳腺、前列腺等活体组织中的应用进行了归纳和总结。
三、二维定域相关谱(L-COSY)实验时间长的问题极大限制了其在活体应用上的发展,我们结合Hadamard技术,设计了一种新的脉冲序列(HL-COSY)以解决这个问题,实现了快速的二维定域谱的检测,并在实验中验证了其可行性。