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第19章

19-01
磁共振在化学领域内的应用

概述
石油、煤分析
管道中的流体分析
分析钻探岩芯
塑料、聚合物分析
液晶材料分析
制药领域
水泥、混凝土分析
木浆造纸领域
易爆物质分析
皮革、橡胶材料分析
固态物质成像分析
19-02
磁共振在生物学中的应用

食品领域
农业、林业、环境领域
19-03
蛋白质和蛋白质工程

19-04
计算机应用及模式识别技术

19-05
无损检测


19-03 蛋白质和蛋白质工程

生物化学领域内的最新成就使从零开始构建蛋白质成为可能,理论上是可以创造一个分子来完成一个特殊的任务。因为蛋白质的功能取决于它的结构,所以获得结构的精确信息至关重要。能获取蛋白质结构信息的方法不多,高分辨核磁共振技术就是其中之一。

磁共振可以为帮助蛋白质组学确定生物大分子的结构,磁共振为代谢组学研究提供更多信息。

核磁共振波谱可以揭示分子中每个原子的相邻原子的信息。即使是只含有几百个原子的小分子蛋白质,所面临的主要问题依然是磁共振技术提供的信息量太大。波谱学家可以通过设计出只得到一些必要的信息的核磁共振实验,根据核磁共振数据,再通过计算机程序分子模拟就可以构建蛋白质三维结构。这种研究策略在新抗菌剂、x-射线和磁共振对比剂的开发过程中应用非常广泛。


19-04 计算机应用及模式识别技术

众多的组织参数,使得磁共振成像可以产生多种多样的图像对比且具有区分组织甚至是区分不同的器官的强大理论潜能。与其他成像技术相比,这是磁共振成像技术最大的优势,但是,从另一方面来看,这也是磁共振成像的劣势,因为有不同参数的加权(质子密度加权、T1加权、T2加权、注射对比剂之前和之后),所以不得不获取体内同一区域的几个系列图像。

这样导致一个检查很容易产生数百张图像,而主治医师必须一张一张地查看。看图和解图主要基于两点:(a)形态学分析,和(b)信号特征分析。总体来说,磁共振成像是一种定性的、主观性检查,存在很多不确定性。

对于常规临床成像,最好能尽可能地简化诊断过程。这既能减少时耗和费用,也能减少诊断的不确定性。而且,在医师看图之前,模式识别技术就可以给出初步的诊断,这样可以提高诊断效能。通过计算弛豫时间来区别和表征不同组织的方案是行不通的。因此,必须借助于其他方法。其他方法可以从以下几个角度进行斟酌:(a)磁共振成像拥有众多物理参数;(b)计算和利用这些参数还相当困难;(c)尽可能设计出一个多变量测试(模式识别技术),这样将会降低诊断的不确定性并提升诊断效能。

通常,磁共振图像是未经处理的图像,存在着几何构型的变形、强度变形、噪音,所以不能直接使用模式识别技术处理这种原始图像。有些初步结果显示,计算机能够识别某些正常结构并能将正常组织与病态组织区分开来。工业中,借助磁共振成像或者其他成像技术确保产品质量时,也可以使用这些方法。


19-05 无损检测

之前已经介绍过使用核磁共振技术进行的无损伤检测了,例如,检测塑料和陶瓷的组成。这里介绍的无损检测有着更为广泛的应用或者潜在的新应用更为广泛。磁共振成像,尤其是扩散研究,被用于无损伤检测,比如陶瓷。化学、包括制药和饮食、原材料的质量保证都可使用核磁共振无损伤检测。

空间科技将利用核磁共振技术研究微重力、加速度、振动等对原料的影响及其可能的降解。在太空飞行前后均可进行监测,如果有合适的仪器在太空中也能进行监测。

借助磁共振技术或者与其他技术,如色谱技术联合可以实现质量保证监控。现在已有了小巧但功能强大的核磁共振仪器,如果价格合理,也有顾客定制的、拥有特殊用途的仪器。现在已有了为不间断操作设计的高通量换样器。

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