Mıknatıslanma aktarımı - Magnetization transfer

NMR ve MRI'da manyetizasyon transferi (MT), nükleer spin polarizasyonunun ve / veya spin tutarlılığının bir çekirdek popülasyonundan başka bir çekirdek popülasyonuna transferini ve bu fenomeni kullanan teknikleri ifade eder. Mıknatıslanma transferinin kesin tanımıyla ilgili bazı belirsizlikler vardır, ancak yukarıda verilen genel tanım daha spesifik kavramları kapsar. Sıfır olmayan dönüşe sahip NMR aktif çekirdekler, belirli koşullar altında enerjik olarak birbirine bağlanabilir. Nükleer spin enerji kuplajının mekanizmaları kapsamlı bir şekilde karakterize edilmiş ve aşağıdaki makalelerde açıklanmıştır: Açısal momentum kuplajı , Manyetik dipol – dipol etkileşimi , J kuplajı , Artık dipolar kuplaj , Nükleer Overhauser etkisi , Spin – spin gevşemesi ve Spin doygunluk transferi . Alternatif olarak, bir kimyasal sistemdeki bazı çekirdekler kararsızdır ve eşdeğer olmayan ortamlar arasında değiş tokuş edilir. Bu durumun daha spesifik bir örneği, Kimyasal Değişim Mıknatıslanma transferi bölümünde sunulmuştur .

Her iki durumda da, manyetizasyon transfer teknikleri, idealize edilmiş bir NMR deneyinde popülasyonlar arasındaki enerji alışverişinin indüklenip ölçülebildiği ölçüde, iki veya daha fazla ayırt edilebilir çekirdek popülasyonu arasındaki dinamik ilişkiyi araştırır.

Kimyasal Değişim Mıknatıslanma transferi

Olarak , manyetik rezonans görüntüleme ve NMR , protein çözeltileri gibi makromoleküler örnekler, söz konusu en az iki su molekülü türleri, serbest (dökme) ve bağlı (hidratlanma), bulunmaktadır. Yığın su molekülleri birçok mekanik serbestlik derecesine sahiptir ve bu tür moleküllerin hareketi bu nedenle istatistiksel olarak ortalama davranış sergiler. Bu tekdüzelik nedeniyle, çoğu serbest su protonunun rezonans frekansları, tüm bu tür protonların ortalama Larmor frekansına çok yakındır. Uygun şekilde edinilmiş bir NMR spektrumunda bu, dar bir Lorentzian çizgisi olarak görülür (4.8 ppm, 20 ° C'de). Yığın su molekülleri ayrıca manyetik alanı bozan makromoleküllerden nispeten uzaktır, öyle ki serbest su protonları daha homojen bir manyetik alan yaşar, bu da daha yavaş enine mıknatıslanma dephasing ve daha uzun bir T 2 * ile sonuçlanır . Tersine, hidrasyon suyu molekülleri, yerel makromoleküller ile kapsamlı etkileşimler tarafından mekanik olarak kısıtlanır ve bu nedenle manyetik alan homojenliklerinin ortalaması alınmaz, bu da daha geniş rezonans hatlarına yol açar. Bu, NMR sinyalini ve çok daha kısa T 2 değerlerini (<200 μs) üreten manyetizasyonun daha hızlı deplasmanına neden olur . Çünkü , T 2 değerleri çok kısadır, NMR bağlı suyun protonlardan sinyal tipik olarak MR gözlenmez.

Bununla birlikte, bağlı (hidrasyon) popülasyondaki protonları ışınlamak için rezonans dışı bir doygunluk darbesinin kullanılması, hareketli (serbest) proton havuzunun NMR sinyali üzerinde saptanabilir bir etkiye sahip olabilir. Bir spin popülasyonu, makroskopik manyetizasyon vektörünün büyüklüğü sıfıra yaklaşacak şekilde doygun hale geldiğinde, NMR sinyali üretmek için geriye kalan spin polarizasyonu yoktur. Boyuna gevşeme, T1 ile tanımlanan bir oranda meydana gelen boylamasına spin polarizasyonunun geri dönüşünü ifade eder. Hidrasyon suyu moleküllerinin sayısı, gözlemlenebilir bir sinyal üretmek için yetersiz olabilse de, hidrasyon ve yığın popülasyonu arasındaki su moleküllerinin değişimi, hidrasyon popülasyonunun karakterizasyonuna ve moleküllerin yığın ve bağlı alanlar arasında değişme hızının ölçülmesine izin verir. Bu tür deneyler genellikle doygunluk transferi veya kimyasal değişim doygunluk transferi (CEST) olarak adlandırılır , çünkü hidrasyon popülasyonu doygun olduğunda toplu su sinyalinin azaldığı gözlemlenir. Bu tekniklerin tersi bir bakış açısıyla düşünüldüğünde, manyetizasyonun (yani spin polarizasyonunun) dökme sudan spinle doymuş hidrasyon popülasyonuna aktarılması, kimyasal değişim yöntemlerini çekirdek popülasyonları arasında manyetizasyonu aktaran diğer tekniklerle kavramsal olarak birleştirmeye izin verir. Sinyal bozulmasının boyutu serbest ve hidrasyon suyu arasındaki değişim oranına bağlı olduğundan, MT, T 1 , T 2 ve proton yoğunluğu farklılıklarına ek olarak alternatif bir kontrast yöntemi sağlamak için kullanılabilir .

MT'nin, görüntülenen dokunun yapısal bütünlüğünün spesifik olmayan bir göstergesi olduğuna inanılmaktadır.

MT'nin bir uzantısı olan manyetizasyon transfer oranı (MTR), beyin yapılarındaki anormallikleri vurgulamak için nöroradyolojide kullanılmıştır . (MTR, ( M o - M t ) / M o .)

Doyma darbesi için hassas frekans kaymasının sistematik bir modülasyonu, bir "Z-spektrumu" oluşturmak için serbest su sinyaline karşı çizilebilir. Bu teknik genellikle "Z-spektroskopi" olarak adlandırılır.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar

  • Demiyelinizan Bozukluklarda Geleneksel Olmayan MRG Tekniklerinin Rolü
  • Spin Echo Mıknatıslanma Transfer Dizisi Kullanılarak Amiyotropik Lateral Sklerozda Manyetik Rezonans Bulguları
  • Wolff SD ve Balaban RS. In vivo manyetizasyon transfer kontrastı (MTC) ve doku suyu proton gevşemesi. Tıpta Manyetik Rezonans. 1989; 10 (1): 135-144.
  • Mehta RC, Pike GB, Enzmann DR. Mıknatıslanma transfer manyetik rezonans görüntüleme: klinik bir inceleme. Manyetik Rezonans Görüntülemede Konular. 1996; 8 (4): 214-30.
  • Tanabe JL, Ezekiel F, Jagust WJ, vd. Subkortikal İskemik Vasküler Demansta Beyaz Madde Hiperintensitelerinin Mıknatıslanma Transfer Oranı. AJNR Am J Neuroradiol. 1999; 20 (5): 839–844.
  • Symms M, Jäger HR, Schmierer K, Yousry TA. Yapısal manyetik rezonans nörogörüntülemenin bir incelemesi. J Neurol Neurosurg Psikiyatri. 2004 Eyl; 75 (9): 1235-44. Gözden geçirmek. PMID   15314108
  • Lepage M, McMahon K, Galloway GJ, De Deene Y, Back SÅJ, Baldock C, 2002. Polimer jel dozimetrisi için manyetizasyon transfer görüntüleme. Phys. Med. Biol. 47 1881-1890.