Nüvə maqnit rezonansı (NMR) bütün fiziki elmlərdə və sənayedə geniş istifadə olunan nüvə spektroskopiyasıdır. üçün NMR-də atom nüvələrinin daxili spin xassələrinin araşdırılması böyük bir maqnit istifadə olunur. Hər hansı bir spektroskopiya kimi, enerji səviyyələri (rezonans) arasında keçid yaratmaq üçün elektromaqnit şüalanmasından (VHF diapazonunda radiotezlik dalğaları) istifadə edir. Kimyada NMR kiçik molekulların quruluşunu təyin etməyə kömək edir. Təbabətdə nüvə maqnit rezonansı maqnit rezonans görüntüləmədə (MRT) tətbiq tapdı.
Açılış
NMR 1946-cı ildə Harvard Universitetinin alimləri Purcell, Pound və Torrey, Bloch, Hansen və Packard tərəfindən Stanfordda kəşf edilmişdir. Onlar müşahidə etdilər ki, 1 H və 31 P nüvələri (proton və fosfor-31) gücü hər bir atoma xas olan maqnit sahəsinə məruz qaldıqda radiotezlik enerjisini udmaq qabiliyyətinə malikdir. Udulmuş zaman, hər bir element öz tezliyində rezonans yaratmağa başladı. Bu müşahidə molekulun strukturunu ətraflı təhlil etməyə imkan verdi. O vaxtdan bəri NMR bərk cisimlərin, mayelərin və qazların kinetik və struktur tədqiqatlarında tətbiq tapdı və nəticədə 6 Nobel mükafatı verildi.
Spin və maqnit xüsusiyyətləri
Nüvə neytron və proton adlanan elementar hissəciklərdən ibarətdir. Onların spin adlanan öz bucaq momentumları var. Elektronlar kimi, nüvənin spini də I kvant nömrələri ilə və m maqnit sahəsində təsvir edilə bilər. Cüt sayda proton və neytron olan atom nüvələrinin spini sıfır, digərlərinin isə sıfırdan fərqli spini var. Bundan əlavə, spini sıfır olmayan molekullar μ = γ maqnit momentinə malikdirlər I, burada γ giromaqnit nisbətidir, hər bir atom üçün fərqli olan maqnit dipol momenti ilə bucaq anı arasındakı mütənasiblik sabitidir.
Nüvənin maqnit momenti onun özünü kiçik bir maqnit kimi aparmasına səbəb olur. Xarici bir maqnit sahəsi olmadıqda, hər bir maqnit təsadüfi olaraq istiqamətləndirilir. NMR təcrübəsi zamanı nümunə B0 xarici maqnit sahəsinə yerləşdirilir ki, bu da aşağı enerjili ştrix maqnitlərin B0 istiqamətində, yüksək enerjili ştrixli maqnitlərin isə əks istiqamətdə hizalanmasına səbəb olur. Bu vəziyyətdə, maqnitlərin spininin oriyentasiyasında dəyişiklik baş verir. Bu olduqca mücərrəd konsepsiyanı başa düşmək üçün NMR təcrübəsi zamanı nüvənin enerji səviyyələrini nəzərə almaq lazımdır.
Enerji səviyyələri
Fırını çevirmək üçün tam sayda kvant tələb olunur. İstənilən m üçün 2m + 1 enerji səviyyəsi var. Spin 1/2 nüvəsi üçün yalnız 2 nüvə var - aşağı, B0 ilə uyğunlaşdırılmış spinlər və yüksək, B0-a qarşı düzülmüş spinlərlə işğal olunur. Hər bir enerji səviyyəsi E = -mℏγB 0 ifadəsi ilə müəyyən edilir, burada m maqnit kvant nömrəsidir, bu halda +/- 1/2. Dördqütblü nüvələr kimi tanınan m > 1/2 üçün enerji səviyyələri daha mürəkkəbdir.
Səviyyələr arasındakı enerji fərqi bərabərdir: ΔE = ℏγB 0, burada ℏ Plank sabitidir.
Göründüyü kimi, maqnit sahəsinin gücü böyük əhəmiyyət kəsb edir, çünki o olmadıqda səviyyələr pozulur.
Enerji keçidləri
Nüvə maqnit rezonansının baş verməsi üçün enerji səviyyələri arasında fırlanma baş verməlidir. İki vəziyyət arasındakı enerji fərqi nüvələrin enerji səviyyələrini dəyişməsinə səbəb olan elektromaqnit şüalanmanın enerjisinə uyğundur. Çoxları üçün NMR spektrometrləri B 0 1 Tesla (T), γ isə 10 7 dərəcəsindədir. Buna görə tələb olunan elektromaqnit şüalanması 10 7 Hz səviyyəsindədir. Fotonun enerjisi E = hν düsturu ilə təmsil olunur. Odur ki, udulma üçün tələb olunan tezlik: ν= γB 0 /2π.
Nüvə mühafizəsi
NMR-nin fizikası maddənin strukturunu təyin etməyə imkan verən nüvə qoruyucu konsepsiyasına əsaslanır. Hər bir atom nüvənin ətrafında fırlanan və onun maqnit sahəsinə təsir edən elektronlarla əhatə olunmuşdur ki, bu da öz növbəsində enerji səviyyələrində kiçik dəyişikliklərə səbəb olur. Buna ekranlama deyilir. Yerli elektron qarşılıqlı təsirlərlə əlaqəli müxtəlif maqnit sahələrini yaşayan nüvələrə qeyri-ekvivalent deyilir. Döndürmə üçün enerji səviyyələrinin dəyişdirilməsi NMR spektrində yeni bir zirvə yaradan fərqli bir tezlik tələb edir. Skrininq Furye transformasiyasından istifadə edərək NMR siqnalını təhlil edərək molekulların struktur müəyyənləşdirilməsinə imkan verir. Nəticə, hər biri fərqli kimyəvi mühitə uyğun gələn bir sıra zirvələrdən ibarət spektrdir. Pik sahəsi nüvələrin sayı ilə düz mütənasibdir. Ətraflı struktur məlumatı tərəfindən çıxarılır NMR qarşılıqlı əlaqəsi, spektrin müxtəlif yollarla dəyişdirilməsi.
İstirahət
Relaksasiya nüvələrin özlərinə qayıtması fenomeninə aiddir termodinamik olaraq daha yüksək enerji səviyyələrinə həyəcanlandıqdan sonra sabit olan vəziyyətlər. Bu, aşağı səviyyədən daha yüksək səviyyəyə keçid zamanı udulmuş enerjini buraxır. Bu, müxtəlif zaman çərçivələrində baş verən olduqca mürəkkəb bir prosesdir. Ən çox ikisi ümumi relaksasiya növləri spin-torlu və spin-spindir.
İstirahəti başa düşmək üçün bütün nümunəni nəzərdən keçirmək lazımdır. Əgər nüvələr xarici maqnit sahəsinə yerləşdirilirsə, onlar Z oxu boyunca həcm maqnitləşməsi yaradacaqlar.Onların spinləri də koherentdir və siqnalın aşkarlanmasına imkan verir. NMR toplu maqnitləşməni Z oxundan XY müstəvisinə köçürür, burada görünür.
Spin-torlu relaksasiya Z oxu boyunca həcmin maqnitləşməsinin 37%-ni bərpa etmək üçün tələb olunan T 1 vaxtı ilə xarakterizə olunur.Relaksasiya prosesi nə qədər səmərəli olarsa, T 1 o qədər aşağı olar. Bərk cisimlərdə molekullar arasında hərəkət məhdud olduğundan, relaksasiya müddəti uzun olur. Ölçmələr adətən impuls metodlarından istifadə etməklə aparılır.
Spin-spin relaksasiyası T 2 qarşılıqlı uyğunluq vaxtının itirilməsi ilə xarakterizə olunur. T1-dən az və ya ona bərabər ola bilər.
Nüvə maqnit rezonansı və onun tətbiqi
NMR-nin son dərəcə vacib olduğu iki əsas sahə tibb və kimyadır, lakin hər gün yeni tətbiqlər hazırlanır.
Daha çox maqnit rezonans görüntüləmə (MRT) kimi tanınan nüvə maqnit rezonans görüntüləmə mühüm tibbi diaqnostika vasitəsidir, insan bədəninin funksiyalarını və quruluşunu öyrənmək üçün istifadə olunur. O, bütün mümkün müstəvilərdə istənilən orqanın, xüsusən də yumşaq toxumaların ətraflı təsvirlərini əldə etməyə imkan verir. Ürək-damar, nevroloji, kas-iskelet sistemi və onkoloji görüntüləmə sahələrində istifadə olunur. Alternativ kompüter görüntüləməsindən fərqli olaraq, maqnit rezonans görüntüləmə ionlaşdırıcı şüalanmadan istifadə etmir və buna görə də tamamilə təhlükəsizdir.
MRT zamanla baş verən incə dəyişiklikləri aşkar edə bilir. NMR görüntüləmə xəstəliyin gedişi zamanı baş verən struktur anormallikləri, onların sonrakı inkişafa necə təsir etdiyini və onların inkişafının pozğunluğun psixi və emosional aspektləri ilə necə əlaqəli olduğunu müəyyən etmək üçün istifadə edilə bilər. MHİ sümüyü yaxşı görmədiyi üçün kəllədaxili və kəllədaxili gözəl görüntülər yaradır intravertebral məzmun.
Diaqnostikada nüvə maqnit rezonansından istifadə prinsipləri
MRT proseduru zamanı xəstə kütləvi, içi boş silindrik maqnit içərisində yatır və güclü, davamlı maqnit sahəsinə məruz qalır. Bədənin skan edilmiş hissəsindəki müxtəlif atomlar müxtəlif sahə tezliklərində rezonans yaradır. MHİ ilk növbədə kiçik bir maqnit sahəsinə malik fırlanan proton nüvəsini ehtiva edən hidrogen atomlarının vibrasiyasını aşkar etmək üçün istifadə olunur. MRT-də fon maqnit sahəsi toxumadakı bütün hidrogen atomlarını sıralayır. Arxa fon sahəsindən fərqli yönümlü ikinci maqnit sahəsi saniyədə bir neçə dəfə açılır və sönür. Müəyyən bir tezlikdə atomlar rezonans yaradır və ikinci bir sahə ilə düzülür. Sönəndə atomlar arxa plana uyğunlaşaraq geri sıçrayır. Bu, qəbul edilə və görüntüyə çevrilə bilən bir siqnal yaradır.
İnsan bədənində suyun bir hissəsi kimi mövcud olan çox miqdarda hidrogen olan toxumalar parlaq bir görüntü yaradır və az miqdarda hidrogen olan və ya heç olmayan (məsələn, sümüklər) qaranlıq görünür. MRT-nin parlaqlığı xəstələrin prosedurdan əvvəl qəbul etdiyi gadodiamid kimi bir kontrast maddə ilə gücləndirilir. Bu agentlər görüntü keyfiyyətini yaxşılaşdıra bilsələr də, prosedurun həssaslığı nisbətən məhdud olaraq qalır. MRT-nin həssaslığını artırmaq üçün üsullar hazırlanır. Ən perspektivlisi, maqnit sahələrinə çox həssas olan unikal molekulyar spin xüsusiyyətlərinə malik hidrogen forması olan parahidrogenin istifadəsidir.
MRT-də istifadə edilən maqnit sahələrinin xüsusiyyətlərinin təkmilləşdirilməsi çox spesifik toxuma xüsusiyyətlərini təsvir etmək üçün nəzərdə tutulmuş diffuziya və funksional MRT kimi yüksək həssas görüntüləmə üsullarının inkişafına səbəb olmuşdur. Bundan əlavə, qanın hərəkətini təsvir etmək üçün maqnit rezonans angioqrafiya adlı MRT texnologiyasının unikal formasından istifadə olunur. Bu, iynələrə, kateterlərə və ya kontrast maddələrə ehtiyac olmadan arteriya və venaları vizuallaşdırmağa imkan verir. MRT-də olduğu kimi, bu üsullar biotibbi tədqiqat və diaqnostikada inqilab etməyə kömək etdi.
Qabaqcıl kompüter texnologiyası radioloqlara MRT skanerləri tərəfindən alınan rəqəmsal kəsiklərdən üçölçülü holoqramlar yaratmağa imkan verib ki, bu da zərərin dəqiq yerini müəyyən etmək üçün istifadə olunur. Tomoqrafiya beyin və onurğa beyni, həmçinin sidik kisəsi və sümük sümüyü kimi çanaq orqanlarının müayinəsində xüsusilə qiymətlidir. Metod tez və aydın şəkildə şişin zədələnmə dərəcəsini müəyyən edə və insultdan yarana biləcək zərəri qiymətləndirə bilər, bu da həkimlərə vaxtında müvafiq müalicəni təyin etməyə imkan verir. MRT əsasən artroqrafiyanı, qığırdaq və ya bağların zədələnməsini vizuallaşdırmaq üçün oynağa kontrast material yeritmək ehtiyacını və onurğa beyni və ya fəqərəarası disk anormallıqlarını vizuallaşdırmaq üçün onurğa kanalına kontrast materialın yeridilməsi miyeloqrafiyanı əvəz etdi.
Kimyada tətbiq
Bu gün bir çox laboratoriyalar mühüm kimyəvi və bioloji birləşmələrin strukturlarını müəyyən etmək üçün nüvə maqnit rezonansından istifadə edirlər. NMR spektrlərində fərqli zirvələr xüsusi kimyəvi mühit və atomlar arasındakı bağlar haqqında məlumat verir. Ən çox ümumi Maqnit rezonans siqnallarını aşkar etmək üçün istifadə olunan izotoplar 1 H və 13 C-dir, lakin bir çox başqaları uyğun gəlir, məsələn, 2 H, 3 He, 15 N, 19 F və s.
Müasir NMR spektroskopiyası biomolekulyar sistemlərdə geniş tətbiq tapıb və struktur biologiyada mühüm rol oynayır. Metodologiya və vasitələrin inkişafı ilə NMR biomakromolekulların təhlili üçün ən güclü və çox yönlü spektroskopik üsullardan birinə çevrildi ki, bu da onların və komplekslərinin 100 kDa ölçüsünə qədər xarakteristikasına imkan verir. X-ray kristalloqrafiyası ilə birlikdə bu birdir onların strukturunu təyin etmək üçün iki aparıcı texnologiyadan atom səviyyəsində. Bundan əlavə, NMR dərmanların inkişafında mühüm rol oynayan zülal funksiyası haqqında unikal və vacib məlumat verir. İstifadələrdən bəziləri NMR spektroskopiyası aşağıda verilmişdir.
- Bu, sulu məhlullarda biomakromolekulların atom quruluşunu təyin etmək üçün yeganə üsuldur. fiziolojişərtlər və ya membranı təqlid edən mühitlər.
- Molekulyar dinamika. Bu ən güclüdür biomakromolekulların dinamik xassələrinin kəmiyyətcə təyini üsulu.
- Protein qatlanması. NMR spektroskopiyası açılmamış zülalların və qatlanan mediatorların qalıq strukturlarını təyin etmək üçün ən güclü vasitədir.
- İonlaşma vəziyyəti. Metod biomakromolekullardakı funksional qrupların kimyəvi xassələrinin, məsələn, ionlaşmanın müəyyən edilməsində effektivdir. fermentlərin aktiv sahələrinin ionlaşan qruplarının vəziyyəti.
- Nüvə maqnit rezonansı makrobiomolekullar arasında zəif funksional qarşılıqlı təsirləri (məsələn, mikromolyar və millimolyar diapazonlarda dissosiasiya sabitləri ilə) öyrənməyə imkan verir ki, bunu digər üsullardan istifadə etməklə etmək mümkün deyil.
- Protein nəmləndirilməsi. NMR daxili suyu və onun biomakromolekullarla qarşılıqlı təsirini aşkar etmək üçün bir vasitədir.
- Bu unikaldır birbaşa qarşılıqlı əlaqənin aşkarlanması üsulu hidrogen bağları.
- Skrininq və dərman inkişafı. Xüsusilə, nüvə maqnit rezonansı dərmanları müəyyən etmək və fermentlər, reseptorlar və digər zülallarla əlaqəli birləşmələrin konformasiyalarını təyin etmək üçün xüsusilə faydalıdır.
- Doğma membran proteini. Bərk dövlət NMR potensialına malikdir membran zülal domenlərinin atom strukturlarının təyini doğma membranın mühitində, o cümlədən bağlı ligandlarla.
- Metabolik analiz.
- Kimyəvi analiz. Sintetik və təbii kimyəvi maddələrin kimyəvi identifikasiyası və konformasiya analizi.
- Material Elmləri. Polimer kimyası və fizikasının öyrənilməsində güclü vasitədir.
Digər Proqramlar
Nüvə maqnit rezonansı və onun tətbiqləri tibb və kimya ilə məhdudlaşmır. Metod iqlim sınaqları, neft sənayesi, prosesə nəzarət, Yer sahəsi NMR və maqnitometrlər kimi digər sahələrdə çox faydalı olduğunu sübut etdi. Qeyri-dağıdıcı sınaq bahalı bioloji nümunələrə qənaət edir, daha çox sınaq tələb olunarsa, təkrar istifadə oluna bilər. Geologiyada nüvə maqnit rezonansı süxurların məsaməliliyini və yeraltı mayelərin keçiriciliyini ölçmək üçün istifadə olunur. Maqnitometrlər müxtəlif maqnit sahələrini ölçmək üçün istifadə olunur.
Nüvə maqnit-rezonans spektroskopiyası üzvi birləşmələrin strukturunu təyin etmək üçün ən çox yayılmış və çox həssas üsullardan biridir, təkcə keyfiyyət və kəmiyyət tərkibi haqqında deyil, həm də atomların bir-birinə nisbətən yerləşməsi haqqında məlumat əldə etməyə imkan verir. Müxtəlif NMR üsulları maddələrin kimyəvi quruluşunu, molekulların təsdiq vəziyyətlərini, qarşılıqlı təsirin təsirlərini və molekuldaxili çevrilmələri təyin etmək üçün bir çox imkanlara malikdir.
Nüvə maqnit rezonans metodu bir sıra fərqli xüsusiyyətlərə malikdir: optik molekulyar spektrlərdən fərqli olaraq, elektromaqnit şüalanmanın maddə tərəfindən udulması güclü vahid xarici maqnit sahəsində baş verir. Bundan əlavə, NMR tədqiqatını aparmaq üçün təcrübə NMR spektroskopiyasının ümumi prinsiplərini əks etdirən bir sıra şərtlərə cavab verməlidir:
1) NMR spektrlərinin qeydə alınması yalnız öz maqnit momenti və ya proton və neytronların sayı izotop nüvələrinin kütləvi sayı tək olan maqnit nüvələri adlanan atom nüvələri üçün mümkündür. Tək kütləli bütün nüvələr spin I-ə malikdir, dəyəri 1/2-dir. Beləliklə, 1 H, 13 C, l 5 N, 19 F, 31 R nüvələri üçün spin dəyəri 1/2-ə, 7 Li, 23 Na, 39 K və 4 l R nüvələri üçün spin 3/2-ə bərabərdir. . Kütləvi ədədi cüt olan nüvələrin nüvə yükü cüt olduqda, ya heç spini olmur, ya da yük təkdirsə, tam spin dəyərlərinə malikdir. Yalnız spini I 0 olan nüvələr NMR spektrini yarada bilər.
Spinin olması nüvə ətrafında atom yükünün dövranı ilə əlaqələndirilir, buna görə də maqnit momenti yaranır. μ . Bucaq momenti J olan fırlanan yük (məsələn, proton) μ=γ*J maqnit momenti yaradır. . Bucaq nüvə impulsu J və fırlanma zamanı yaranan maqnit momenti μ vektor kimi göstərilə bilər. Onların sabit nisbətinə giromaqnit nisbəti γ deyilir. Məhz bu sabit nüvənin rezonans tezliyini təyin edir (şək. 1.1).
Şəkil 1.1 - Bucaq momenti J olan fırlanan yük μ=γ*J maqnit momenti yaradır.
2) NMR metodu qeyri-adi spektr formalaşması şəraitində enerjinin udulmasını və ya emissiyasını araşdırır: digər spektral üsullardan fərqli olaraq. NMR spektri güclü vahid maqnit sahəsində yerləşən maddədən qeydə alınır. Xarici sahədəki bu cür nüvələr, xarici maqnit sahəsinin gücü vektoru H 0 ilə müqayisədə μ vektorunun bir neçə mümkün (kvantlaşdırılmış) oriyentasiya bucaqlarından asılı olaraq müxtəlif potensial enerji dəyərlərinə malikdir. Xarici maqnit sahəsi olmadıqda, nüvələrin maqnit momentləri və ya spinləri xüsusi bir istiqamətə malik deyildir. Əgər spini 1/2 olan maqnit nüvələri maqnit sahəsinə yerləşdirilirsə, onda nüvə spinlərinin bir hissəsi maqnit sahəsinin xətlərinə paralel, digər hissəsi isə antiparalel yerləşəcəkdir. Bu iki istiqamət artıq enerji baxımından ekvivalent deyil və spinlərin iki enerji səviyyəsində paylandığı deyilir.
+1/2 sahəsi boyunca yönəlmiş maqnit momenti olan fırlanmalar | simvolu ilə təyin olunur α >, xarici sahəyə antiparalel oriyentasiya ilə -1/2 - simvol | β > (Şəkil 1.2) .
Şəkil 1.2 - Xarici sahə H 0 tətbiq edildikdə enerji səviyyələrinin formalaşması.
1.2.1 1H nüvələrində NMR spektroskopiyası PMR spektrlərinin parametrləri.
1H NMR spektrlərinin məlumatlarını deşifrə etmək və siqnalları təyin etmək üçün spektrlərin əsas xarakteristikalarından istifadə olunur: kimyəvi sürüşmə, spin-spin qarşılıqlı təsir sabiti, inteqrasiya olunmuş siqnal intensivliyi, siqnal eni [57].
A) Kimyəvi yerdəyişmə (C.C). H.S. şkalası Kimyəvi yerdəyişmə, bu siqnal ilə istinad maddənin siqnalı arasındakı məsafədir, xarici sahə gücünün milyonda hissələri ilə ifadə edilir.
Tərkibində 12 struktur ekvivalent, yüksək qorunan proton olan tetrametilsilan [TMS, Si(CH 3) 4] ən çox protonların kimyəvi yerdəyişmələrini ölçmək üçün standart kimi istifadə olunur.
B) Spin-spin qarşılıqlı təsir sabiti. Yüksək ayırdetməli NMR spektrlərində siqnalın parçalanması müşahidə olunur. Yüksək ayırdetmə spektrlərindəki bu parçalanma və ya incə quruluş maqnit nüvələri arasında spin-spin qarşılıqlı təsirindən yaranır. Bu hadisə kimyəvi yerdəyişmə ilə yanaşı, mürəkkəb üzvi molekulların quruluşu və onlarda elektron buludunun paylanması haqqında ən mühüm məlumat mənbəyi rolunu oynayır. H0-dan asılı deyil, molekulun elektron quruluşundan asılıdır. Başqa bir maqnit nüvəsi ilə qarşılıqlı əlaqədə olan bir maqnit nüvəsinin siqnalı spin vəziyyətlərinin sayından asılı olaraq bir neçə xəttə bölünür, yəni. I nüvələrin spinlərindən asılıdır.
Bu xətlər arasındakı məsafə nüvələr arasında spin-spin birləşmə enerjisini xarakterizə edir və spin-spin birləşmə sabiti n J adlanır, burada n-qarşılıqlı təsir edən nüvələri ayıran bağların sayı.
Birbaşa J HH sabitləri, geminal sabitlər 2 J HH var , yaxın sabitlər 3 J HH və bəzi uzun mənzilli sabitlər 4 J HH , 5 J HH.
- Geminal sabitlər 2 J HH həm müsbət, həm də mənfi ola bilər və -30 Hz ilə +40 Hz diapazonunu tutur.
3 J HH yaxın sabitləri 0 20 Hz diapazonunu tutur; demək olar ki, həmişə müsbətdirlər. Müəyyən edilmişdir ki, doymuş sistemlərdə vicinal qarşılıqlı təsir çox güclü şəkildə karbon-hidrogen rabitələri arasındakı bucaqdan, yəni dihedral bucaqdan asılıdır - (şəkil 1.3).
Şəkil 1.3 - Karbon-hidrogen rabitələri arasında dihedral bucaq φ.
Uzun mənzilli spin-spin qarşılıqlı əlaqəsi (4 J HH , 5 J HH ) - dörd və ya daha çox rabitə ilə ayrılmış iki nüvənin qarşılıqlı təsiri; belə qarşılıqlı əlaqənin sabitləri adətən 0-dan +3 Hz-ə qədərdir.
Cədvəl 1.1 – Spin-spin qarşılıqlı əlaqə sabitləri
B) İnteqrasiya edilmiş siqnal intensivliyi. Siqnalların sahəsi müəyyən bir sahə gücündə rezonans doğuran maqnit nüvələrinin sayı ilə mütənasibdir, belə ki, siqnalların sahələrinin nisbəti hər bir struktur çeşidinin protonlarının nisbi sayını verir və inteqrasiya edilmiş siqnal intensivliyi adlanır. Müasir spektrometrlər xüsusi inteqratorlardan istifadə edir, onların oxunuşları əyri şəklində qeydə alınır, addımlarının hündürlüyü müvafiq siqnalların sahəsinə mütənasibdir.
D) Xətlərin eni. Xətlərin enini xarakterizə etmək üçün spektrin sıfır xəttindən hündürlüyün yarısı qədər məsafədə eni ölçmək adətdir. Eksperimental olaraq müşahidə olunan xəttin eni struktur və hərəkətlilikdən asılı olan təbii xəttin enindən və instrumental səbəblərə görə genişlənmədən ibarətdir.
PMR-də adi xəttin eni 0,1-0,3 Hz-dir, lakin tam üst-üstə düşməyən, lakin ayrı-ayrı xətlər kimi həll edilməyən bitişik keçidlərin üst-üstə düşməsi səbəbindən arta bilər. Genişlənmə, spini 1/2-dən çox olan nüvələrin və kimyəvi mübadilənin mövcudluğunda mümkündür.
1.2.2 Üzvi molekulların strukturunu təyin etmək üçün 1 H NMR məlumatlarının tətbiqi.
Struktur təhlilin bir sıra problemlərini həll edərkən empirik qiymət cədvəllərindən əlavə X.S. Qonşu əvəzedicilərin Ch.S-ə təsirini kəmiyyətcə müəyyən etmək faydalı ola bilər. effektiv skrininq qatqılarının additivliyi qaydasına uyğun olaraq. Bu halda, adətən verilmiş protondan 2-3 rabitədən çox olmayan əvəzedicilər nəzərə alınır və hesablama aşağıdakı düsturla aparılır:
δ=δ 0 +ε i *δ i (3)
burada δ 0 standart qrupun protonlarının kimyəvi yerdəyişməsidir;
δi əvəzedici tərəfindən skrininqin töhfəsidir.
1.3 NMR spektroskopiyası 13 C. Spektrlərin alınması və qeydə alınması rejimləri.
13 C NMR-in müşahidəsi haqqında ilk hesabatlar 1957-ci ildə ortaya çıxdı, lakin 13 C NMR spektroskopiyasının praktiki olaraq istifadə olunan analitik tədqiqat metoduna çevrilməsi daha sonra başladı.
Maqnit rezonansı 13 C və 1 H arasında çoxlu ümumi cəhətlər var, lakin əhəmiyyətli fərqlər də var. Ən çox yayılmış karbon izotopu 12 C-də I=0 var. 13 C izotopunda I=1/2 var, lakin onun təbii tərkibi 1,1% təşkil edir. Bu, 13 C nüvəsinin giromaqnit nisbətinin protonlar üçün giromaqnit nisbətinin 1/4-ə bərabər olması ilə yanaşıdır. Bu, 1 H nüvələri ilə müqayisədə 13 C NMR müşahidəsi üzrə təcrübələrdə metodun həssaslığını 6000 dəfə azaldır.
a) protonlarla spin-spin qarşılıqlı təsirini boğmadan. Spin-spin rezonansının protonlarla tam boğulmadığı halda əldə edilən 13 C NMR spektrləri yüksək ayırdetmə spektrləri adlanırdı. Bu spektrlər 13 C - 1 H sabitləri haqqında tam məlumatı ehtiva edir. Nisbətən sadə molekullarda hər iki tip sabitlər - birbaşa və uzun məsafəli - olduqca sadə şəkildə tapılır. Beləliklə, 1 J (C-H) 125 - 250 Hz-dir, lakin spin-spin qarşılıqlılığı sabitləri 20 Hz-dən az olan daha uzaq protonlarla da baş verə bilər.
b) protonlarla spin-spin qarşılıqlı təsirinin tam yatırılması. 13 C NMR spektroskopiyası sahəsində ilk böyük irəliləyiş protonlarla spin-spin qarşılıqlı təsirinin tam yatırılmasının istifadəsi ilə bağlıdır. Protonlarla spin-spin qarşılıqlı təsirinin tam yatırılmasının istifadəsi, molekulda 19 F və 31 P kimi başqa maqnit nüvələri olmadıqda, singlet xətlərin əmələ gəlməsi ilə multipletlərin birləşməsinə səbəb olur.
c) protonlarla spin-spin qarşılıqlı təsirinin natamam yatırılması. Bununla belə, protonlardan tam ayrılma rejiminin istifadəsinin çatışmazlıqları var. Bütün karbon siqnalları indi singlet şəklində olduğundan spin-spin qarşılıqlı sabitləri haqqında bütün məlumatlar 13 C- 1 H itirilir.Birbaşa spin-spin qarşılıqlı sabitləri haqqında məlumatı qismən bərpa etməyə imkan verən üsul təklif olunur 13 C- 1 H və eyni zamanda genişzolaqlı decoupling faydalarının daha çox hissəsini saxlayır. Bu halda, 13 C - 1 H spin-spin qarşılıqlı təsirinin birbaşa sabitləri səbəbindən spektrlərdə parçalanmalar görünəcək. Bu prosedur protonlaşdırılmamış karbon atomlarından gələn siqnalları aşkar etməyə imkan verir, çünki sonuncularda birbaşa əlaqəli protonlar yoxdur. 13 C və protonlardan natamam ayrılma ilə spektrlərdə singlet şəklində görünür.
d) CH qarşılıqlı əlaqə sabitinin modulyasiyası, JMODCH spektri. 13C NMR spektroskopiyasında ənənəvi problem hər bir karbon atomu ilə əlaqəli protonların sayını, yəni karbon atomunun protonlaşma dərəcəsini təyin etməkdir. Protonların qismən bastırılması karbon siqnalını uzun mənzilli spin-spin qarşılıqlı sabitlərinin yaratdığı çoxillikdən həll etməyə və birbaşa 13 C-1 H birləşmə sabitlərinə görə siqnalın parçalanmasını əldə etməyə imkan verir.Lakin güclü birləşmiş spin sistemləri vəziyyətində AB və OFFR rejimində çoxluların üst-üstə düşməsi siqnalların birmənalı həllini çətinləşdirir.
Nüvə maqnit rezonansı
Nüvə maqnit rezonansı
Nüvə maqnit rezonansı (NMR) – elektromaqnit dalğalarının atom nüvələri tərəfindən rezonanslı udulması, öz bucaq momentumunun (spins) vektorlarının istiqaməti dəyişdikdə baş verir. NMR güclü sabit maqnit sahəsində yerləşdirilən nümunələrdə, eyni zamanda radiotezlik diapazonunda zəif dəyişən elektromaqnit sahəsinə məruz qaldıqda baş verir (dəyişən sahə xətləri sabit sahə xətlərinə perpendikulyar olmalıdır). 10 4 oersted sabit maqnit sahəsində hidrogen nüvələri (protonlar) üçün 42,58 MHz radio dalğa tezliyində rezonans baş verir. 10 3-10 4 maqnit sahələrində digər nüvələr üçün 1-10 MHz tezlik diapazonunda NMR müşahidə olunur. NMR bərk cisimlərin və mürəkkəb molekulların quruluşunu öyrənmək üçün fizika, kimya və biokimyada geniş istifadə olunur. Tibbdə NMR 0,5-1 mm qətnamə ilə insanın daxili orqanlarının məkan görüntüsünü əldə etmək üçün istifadə olunur.
Ən sadə nüvənin - hidrogenin nümunəsindən istifadə edərək NMR fenomenini nəzərdən keçirək. Hidrogen nüvəsi, öz mexaniki bucaq momentumunun (spin) müəyyən bir dəyəri olan bir protondur. Kvant mexanikasına uyğun olaraq, proton spin vektoru kosmosda şərti olaraq “yuxarı” və “aşağı” sözləri ilə işarələnən yalnız iki qarşılıqlı əks istiqamətə malik ola bilər. Protonun da vektorunun istiqaməti spin vektorunun istiqamətinə ciddi şəkildə bağlı olan maqnit momenti var. Beləliklə, protonun maqnit momentinin vektoru "yuxarı" və ya "aşağı" istiqamətləndirilə bilər. Beləliklə, bir proton kosmosda iki mümkün istiqamətə malik mikroskopik bir maqnit kimi təqdim edilə bilər. Əgər bir protonu xarici sabit maqnit sahəsinə yerləşdirsəniz, bu sahədə protonun enerjisi onun maqnit momentinin hara yönəldiyindən asılı olacaq. Protonun maqnit anı (və spini) sahəyə əks istiqamətə yönəldilərsə, onun enerjisi daha çox olacaqdır. Bu enerjini E ↓ ilə işarə edək. Əgər protonun maqnit anı (spin) sahə ilə eyni istiqamətə yönəldilərsə, E ilə işarələnən proton enerjisi daha az olacaq (E).<
E ↓).
Пусть протон оказался именно в этом последнем состоянии. Если теперь протону
добавить энергию Δ Е =
E ↓ − E ,
то он сможет скачком перейти в состояние с большей энергией, в котором его
спин будет направлен против поля. Добавить энергию протону можно, “облучая”
его квантами электромагнитных волн с частотой ω, определяемой соотношением
ΔЕ = ћω.
Gəlin tək protondan çoxlu sayda proton olan hidrogenin makroskopik nümunəsinə keçək. Vəziyyət belə görünəcək. Nümunədə, təsadüfi spin istiqamətlərinin orta hesablanması səbəbindən, sabit xarici maqnit sahəsi tətbiq edildikdə, bu sahəyə nisbətən "yuxarı" və "aşağı" istiqamətlənmiş spinlərlə təxminən bərabər sayda proton görünəcəkdir. Nümunənin ω = (E ↓ − E )/ћ tezliyi olan elektromaqnit dalğaları ilə şüalanması protonların spinlərinin (maqnit momentlərinin) “kütləvi” çevrilməsinə səbəb olacaq, nəticədə nümunənin bütün protonları özlərini tapacaqlar. sahəyə qarşı yönəldilmiş spinləri olan bir vəziyyətdə. Protonların oriyentasiyasının belə kütləvi dəyişməsi şüalanan elektromaqnit sahəsinin kvantlarının (və enerjisinin) kəskin (rezonanslı) udulması ilə müşayiət olunacaq. Bu NMR. NMR yalnız çox sayda nüvəyə (10 16) malik nümunələrdə xüsusi texnika və yüksək həssas alətlərdən istifadə etməklə müşahidə edilə bilər.
“Maqnit rezonans” termini daimi maqnit sahəsinə məruz qalan maddənin elektron və ya nüvə alt sistemi tərəfindən alternativ elektromaqnit sahəsinin enerjisinin seçici (rezonans) udulmasına aiddir. Absorbsiya mexanizmi bu alt sistemlərdə maqnit sahəsinin mövcudluğunda yaranan diskret enerji səviyyələri arasında kvant keçidləri ilə əlaqələndirilir.
Maqnit rezonansları adətən beş növə bölünür: 1) siklotron rezonansı (CR); 2) elektron paramaqnit rezonansı (EPR); 3) nüvə maqnit rezonansı (NMR); 4) elektron ferromaqnit rezonansı; 5) elektron antiferromaqnit rezonans.
Siklotron rezonansı. CR zamanı elektromaqnit sahəsinin enerjisinin seçici udulması daimi maqnit sahəsində yerləşən yarımkeçiricilərdə və metallarda müşahidə olunur, Landau enerji səviyyələri arasında elektronların kvant keçidləri səbəb olur. Xarici maqnit sahəsində keçirici elektronların kvazifasiləsiz enerji spektri belə bərabər məsafəli səviyyələrə bölünür.
KR-nin fiziki mexanizminin mahiyyətini klassik nəzəriyyə çərçivəsində başa düşmək olar. Sərbəst elektron sabit bir maqnit sahəsində (ox boyunca yönəldilmiş) siklotron tezliyi olan maqnit induksiya xətləri ətrafında spiral trayektoriya boyunca hərəkət edir.
burada və müvafiq olaraq yükün böyüklüyü və elektronun effektiv kütləsidir. İndi tezliyi və vektoru perpendikulyar olan (məsələn, ox boyunca) radiotezlik sahəsini açaq. Elektronun spiral boyunca hərəkətinin uyğun mərhələsi varsa, onun fırlanma tezliyi xarici sahənin tezliyi ilə üst-üstə düşdüyündən, o, sürətlənəcək və spiral genişlənəcəkdir. Elektronun sürətləndirilməsi onun enerjisini artırmaq deməkdir ki, bu da onun radiotezlik sahəsindən ötürülməsi nəticəsində baş verir. Beləliklə, aşağıdakı şərtlər yerinə yetirildikdə rezonans udma mümkündür:
enerjisi udulmuş xarici elektromaqnit sahəsinin tezliyi elektronların siklotron tezliyi ilə üst-üstə düşməlidir;
elektromaqnit dalğasının elektrik sahəsinin gücü vektoru sabit maqnit sahəsinin istiqamətinə normal komponentə malik olmalıdır;
kristalda elektronların orta sərbəst hərəkət müddəti siklotron rəqsləri dövründən çox olmalıdır.
Yarımkeçiricilərdə daşıyıcıların effektiv kütləsini təyin etmək üçün CR üsulundan istifadə olunur. CR xəttinin yarı genişliyindən xarakterik səpilmə vaxtlarını təyin etmək və bununla da daşıyıcının hərəkətliliyini müəyyən etmək olar. Xətt sahəsinə əsasən nümunədə yük daşıyıcılarının konsentrasiyası müəyyən edilə bilər.
Elektron paramaqnit rezonansı. EPR fenomeni elektromaqnit sahəsinin maqnit vektoruna normal sabit maqnit sahəsində yerləşdirilmiş paramaqnit nümunələrdə elektromaqnit sahəsinin enerjisinin rezonanslı udulmasından ibarətdir. Hadisənin fiziki mahiyyəti aşağıdakı kimidir.
Qoşalaşmamış elektronları olan atomun maqnit momenti (5.35) ifadəsi ilə müəyyən edilir. Maqnit sahəsində maqnit anının maqnit sahəsi ilə qarşılıqlı təsiri nəticəsində atomun enerji səviyyələri enerji ilə alt səviyyələrə bölünür.
atomun maqnit kvant nömrəsi haradadır və dəyərini alır
(5.52)-dən aydın olur ki, alt səviyyələrin sayı bərabərdir, alt səviyyələr arasındakı məsafə isə
Atomların aşağı səviyyədən yuxarı səviyyəyə keçidi xarici elektromaqnit sahəsinin təsiri altında baş verə bilər. Kvant mexaniki seçim qaydalarına görə, icazə verilən keçidlər maqnit kvant nömrəsinin bir dəyişdiyi, yəni. Nəticə etibarı ilə belə bir sahənin enerji kvantı alt səviyyələr arasındakı məsafəyə bərabər olmalıdır
Əlaqə (5.55) EPR şərtidir. Rezonans tezliyinin dəyişən maqnit sahəsi bərabər ehtimalla aşağı maqnit alt səviyyələrindən yuxarı səviyyələrə (udma) və əksinə (emissiya) keçidlərə səbəb olacaqdır. Termodinamik tarazlıq vəziyyətində iki qonşu səviyyənin populyasiyaları arasındakı əlaqə Boltzman qanunu ilə müəyyən edilir.
(5.56)-dan aydın olur ki, enerjisi aşağı olan dövlətlərin əhalisi daha yüksəkdir (). Buna görə də, bu şərtlər altında elektromaqnit sahəsinin kvantlarını udan atomların sayı emissiya edən atomların sayından üstün olacaqdır; Nəticədə sistem elektromaqnit sahəsinin enerjisini udacaq, bu da artıma səbəb olur. Lakin qəfəslə qarşılıqlı təsir nəticəsində udulmuş enerji istilik şəklində qəfəsə ötürülür və adətən o qədər tez olur ki, istifadə olunan tezliklərdə nisbət onun tarazlıq qiymətindən çox az fərqlənir (5.56).
EPR tezlikləri (5.55) əsasında müəyyən edilə bilər. Dəyəri və saymağı (sırf fırlanma anı) əvəz edərək rezonans tezliyini əldə edirik
(5.57)-dən aydın olur ki, 1 T-ə qədər olan sahələrdə rezonans tezlikləri Hz diapazonunda, yəni radiotezlik və mikrodalğalı bölgələrdə yerləşir.
Rezonans şərti (5.55) maqnit momentləri olan təcrid olunmuş atomlara aiddir. Bununla belə, maqnit momentləri arasındakı qarşılıqlı təsir əhəmiyyətsizdirsə, atomlar sistemi üçün etibarlı qalır. Belə bir sistem maqnit atomlarının bir-birindən böyük məsafələrdə yerləşdiyi paramaqnit kristaldır.
EPR fenomeni 1923-cü ildə proqnozlaşdırıldı. Ya.G.Dorfman və 1944-cü ildə eksperimental olaraq kəşf edilmişdir. E.K. Zavoiski. Hal-hazırda EPR bərk cisimləri öyrənmək üçün ən güclü üsullardan biri kimi istifadə olunur. EPR spektrlərinin şərhinə əsasən, qüsurlar, bərk cisimlərdə və elektron quruluşda olan çirklər, kimyəvi reaksiyaların mexanizmləri və s. Paramaqnit gücləndiricilər və generatorlar ESR fenomeni üzərində qurulur.
Nüvə maqnit rezonansı. Ağır elementar hissəciklər protonlar və neytronlardır (nuklonlar) və buna görə də onlardan qurulan atom nüvələrinin nüvə maqnitizminin mənbəyi kimi xidmət edən öz maqnit momentləri var. Elementar maqnit momentinin rolunu, elektrona bənzətməklə, burada Bor nüvə maqnitonu oynayır.
Atom nüvəsinin maqnit momenti var
burada nüvənin -faktoru, yarım tam və tam qiymətləri alan nüvənin spin nömrəsidir:
0, 1/2, 1, 3/2, 2, ... . (5.60)
Nüvə maqnit anının oxa proyeksiyası z ixtiyari seçilmiş koordinat sistemi əlaqə ilə müəyyən edilir
Burada maqnit kvant nömrəsi məlum olduqda aşağıdakı dəyərləri alır:
Xarici bir maqnit sahəsi olmadıqda, fərqli olanları olan bütün dövlətlər eyni enerjiyə malikdirlər, buna görə də degenerativdirlər. Xarici sabit maqnit sahəsində yerləşdirilən sıfırdan fərqli maqnit momenti olan atom nüvəsi məkan kvantlaşmasını yaşayır və onun qat degenerativ səviyyəsi Zeeman multipletinə bölünür, onun səviyyələri enerjilərə malikdir.
Bundan sonra nüvə enerji kvantı səviyyələr arasındakı məsafəyə bərabər olan alternativ sahəyə məruz qalırsa (5.63)
sonra atom nüvələri tərəfindən enerjinin rezonanslı udulması baş verir ki, bu da nüvə paramaqnit rezonansı və ya sadəcə olaraq adlanır. nüvə maqnit rezonansı.
Çox kiçik olduğuna görə NMR rezonans tezliyi EPR tezliyindən nəzərəçarpacaq dərəcədə aşağıdır. Beləliklə, radiotezlik bölgəsində 1 T sıralı sahələrdə NMR müşahidə olunur.
Nüvələri, atomları və molekulları öyrənmək üçün bir üsul olaraq NMR fizika, kimya, biologiya, tibb, texnologiyada, xüsusən də maqnit sahələrinin gücünü ölçmək üçün müxtəlif tətbiqlər aldı.
Ənənəvi NMR spektroskopiya metodunun bir çox mənfi cəhətləri var. Birincisi, hər bir spektri qurmaq üçün çox vaxt tələb olunur. İkincisi, xarici müdaxilənin olmaması üçün çox tələbkardır və bir qayda olaraq, ortaya çıxan spektrlər əhəmiyyətli səs-küyə malikdir. Üçüncüsü, yüksək tezlikli spektrometrlərin yaradılması üçün yararsızdır. Buna görə də, müasir NMR alətləri qəbul edilmiş siqnalın Furye çevrilməsinə əsaslanan nəbz spektroskopiyası adlanan üsuldan istifadə edir.
Hal-hazırda bütün NMR spektrometrləri sabit maqnit sahəsi olan güclü superkeçirici maqnitlər əsasında qurulur.
NMR introskopiyasının (və ya maqnit rezonans görüntüləməsinin) mahiyyəti nüvə maqnit rezonans siqnalının amplitudasının xüsusi bir kəmiyyət analizinin həyata keçirilməsidir. NMR introskopiya üsullarında maqnit sahəsi açıq şəkildə qeyri-bərabər olmaq üçün yaradılır. Sonra nümunənin hər bir nöqtəsində nüvə maqnit rezonansının tezliyinin digər hissələrdəki dəyərlərdən fərqli olaraq öz dəyərinə malik olduğunu gözləmək üçün əsas var. NMR siqnallarının amplitudasının (monitor ekranında parlaqlıq və ya rəng) dərəcələri üçün istənilən kodu təyin etməklə, obyektin daxili strukturunun bölmələrinin şərti görüntüsünü (tomoqramı) əldə edə bilərsiniz.
Ferro və antiferromaqnit rezonans. Ferromaqnit rezonansının fiziki mahiyyəti ondan ibarətdir ki, ferromaqniti doyma səviyyəsinə qədər maqnitləşdirən xarici maqnit sahəsinin təsiri altında nümunənin ümumi maqnit anı sahədən asılı olan Larmor tezliyi ilə bu sahə ətrafında presesiya etməyə başlayır. Əgər belə nümunəyə perpendikulyar yüksək tezlikli elektromaqnit sahəsi tətbiq edilərsə və onun tezliyi dəyişdirilərsə, sahə enerjisinin rezonanslı udulması baş verir. Bu vəziyyətdə udma paramaqnit rezonansa nisbətən bir neçə dəfə yüksəkdir, çünki maqnit həssaslığı və nəticədə onlarda maqnit doyma anı paramaqnit materiallarından daha yüksəkdir.
Ferroda rezonans hadisələrinin xüsusiyyətləri - və antiferromaqnitlər ilk növbədə belə maddələrdə təcrid olunmuş atomlarla və ya adi paramaqnit cisimlərin nisbətən zəif qarşılıqlı ionları ilə deyil, güclü qarşılıqlı əlaqədə olan elektronların mürəkkəb sistemi ilə məşğul olması ilə müəyyən edilir. Mübadilə (elektrostatik) qarşılıqlı təsir böyük nəticəli maqnitləşmə və onunla birlikdə rezonans şəraitini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdirən böyük daxili maqnit sahəsi yaradır (5.55).
Ferromaqnit rezonans EPR-dən onunla fərqlənir ki, bu vəziyyətdə enerjinin udulması bir çox böyüklükdə daha güclüdür və rezonans vəziyyəti (dəyişən sahənin rezonans tezliyi ilə sabit maqnit sahəsinin böyüklüyü arasındakı əlaqə) əhəmiyyətli dərəcədə maqnit sahəsinin formasından asılıdır. nümunələri.
Bir çox mikrodalğalı qurğular ferromaqnit rezonans fenomeninə əsaslanır: rezonanslı klapanlar və filtrlər, paramaqnit gücləndiricilər, güc məhdudlaşdırıcıları və gecikmə xətləri.
Antiferromaqnit rezonans ( elektron maqnit rezonansı V antiferromaqnitlər) - antiferromaqnit sisteminin maqnit sisteminin maqnit alt qəfəslərinin maqnitləşmə vektorlarının presessiyasının təbii tezliklərinə yaxın tezlikli (10-1000 GHz) elektromaqnit sahəsinin təsirinə nisbətən böyük seçici reaksiyası fenomeni. sistemi. Bu fenomen elektromaqnit sahəsinin enerjisinin güclü udulması ilə müşayiət olunur.
Kvant nöqteyi-nəzərindən a antiferromaqnit rezonans elektromaqnit sahəsinin fotonlarının dalğa vektoru ilə maqnonlara rezonanslı çevrilməsi kimi qəbul edilə bilər.
müşahidə etmək üçün a antiferromaqnit rezonans ESR-ni öyrənmək üçün istifadə olunanlara bənzər, lakin yüksək (1000 GHz-ə qədər) tezliklərdə və güclü (1 MQ-a qədər) maqnit sahələrində ölçmə aparmağa imkan verən radio spektrometrləri istifadə olunur. Ən perspektivli spektrometrlər maqnit sahəsinin yox, tezliyinin yoxlanıldığı spektrometrlərdir. Optik aşkarlama üsulları geniş yayılmışdır antiferromaqnit rezonans.
Sayt yalnız məlumat məqsədləri üçün istinad məlumatları təqdim edir. Xəstəliklərin diaqnozu və müalicəsi bir mütəxəssisin nəzarəti altında aparılmalıdır. Bütün dərmanların əks göstərişləri var. Bir mütəxəssislə məsləhətləşmə tələb olunur!
Ümumi məlumat
Fenomen nüvə maqnit rezonansı (NMR) 1938-ci ildə ravvin İshaq tərəfindən kəşf edilmişdir. Bu fenomen atomların nüvələrində maqnit xüsusiyyətlərinin olmasına əsaslanır. Yalnız 2003-cü ildə bu fenomeni tibbdə diaqnostik məqsədlər üçün istifadə etmək üçün bir üsul icad edildi. İxtiraya görə onun müəllifləri Nobel mükafatı aldılar. Spektroskopiyada tədqiq olunan cisim ( yəni xəstənin bədəni) elektromaqnit sahəsinə yerləşdirilir və radiodalğalarla şüalanır. Bu tamamilə təhlükəsiz üsuldur ( məsələn, kompüter tomoqrafiyasından fərqli olaraq), çox yüksək qətnamə və həssaslığa malikdir.İqtisadiyyatda və elmdə tətbiqi
1. Kimya və fizikada reaksiyada iştirak edən maddələri, habelə reaksiyaların yekun nəticələrini müəyyən etmək,2. Dərman istehsalı üçün farmakologiyada,
3. Kənd təsərrüfatında taxılın kimyəvi tərkibini və səpinə hazırlığını müəyyən etmək ( yeni növlərin yetişdirilməsində çox faydalıdır),
4. Tibbdə - diaqnostika üçün. Onurğanın xəstəliklərinin, xüsusən də intervertebral disklərin diaqnozu üçün çox məlumatlandırıcı bir üsul. Disk bütövlüyünün ən kiçik pozuntularını belə aşkar etməyə imkan verir. Xərçəng şişlərini formalaşmanın ilkin mərhələlərində aşkar edir.
Metodun mahiyyəti
Nüvə maqnit rezonansı metodu, bədənin xüsusi tənzimlənmiş çox güclü bir maqnit sahəsində olduğu anda ( Planetimizin maqnit sahəsindən 10.000 dəfə güclüdür), bədənin bütün hüceyrələrində mövcud olan su molekulları maqnit sahəsinin istiqamətinə paralel yerləşən zəncirlər əmələ gətirir.Birdən sahənin istiqamətini dəyişdirsəniz, su molekulu elektrik hissəciklərini buraxır. Məhz bu yüklər cihazın sensorları tərəfindən aşkarlanır və kompüter tərəfindən təhlil edilir. Hüceyrələrdə suyun konsentrasiyasının intensivliyinə əsasən kompüter tədqiq olunan orqanın və ya bədənin bir hissəsinin modelini yaradır.
Çıxışda həkimin monoxrom təsviri var, onun üzərində orqanın nazik hissələrini çox ətraflı şəkildə görə bilərsiniz. Məlumat məzmunu baxımından bu üsul kompüter tomoqrafiyasını əhəmiyyətli dərəcədə üstələyir. Bəzən müayinə olunan orqan haqqında diaqnoz üçün lazım olandan daha çox məlumat verilir.
Maqnit rezonans spektroskopiyasının növləri
- Bioloji mayelər,
- Daxili orqanlar.
Maqnit rezonans perfuziya texnikası qaraciyər və beyin toxumalarında qanın hərəkətini izləməyə imkan verir.
Bu gün tibbdə ad daha çox istifadə olunur MRT (Maqnit rezonans görüntüləmə ), çünki başlıqda nüvə reaksiyasının qeyd edilməsi xəstələri qorxudur.
Göstərişlər
1. Beyin xəstəlikləri2. Beynin hissələrinin funksiyalarının tədqiqi,
3. Oynaq xəstəlikləri,
4. Onurğa beyni xəstəlikləri,
5. qarın boşluğunun daxili orqanlarının xəstəlikləri,
6. Sidik və reproduktiv sistemin xəstəlikləri,
7. Mediastinum və ürək xəstəlikləri,
8. Damar xəstəlikləri.
Əks göstərişlər
Mütləq əks göstərişlər:1. Kardiostimulyator,
2. Elektron və ya ferromaqnitli orta qulaq protezləri,
3. Ferromaqnit İlizarov aparatları,
4. Böyük metal daxili protezlər,
5. Beyin damarlarının hemostatik sıxacları.
Nisbi əks göstərişlər:
1.
Sinir sistemi stimulyatorları,
2.
İnsulin nasosları,
3.
Daxili qulaq protezlərinin digər növləri,
4.
Protez ürək qapaqları,
5.
Digər orqanlarda hemostatik sıxaclar,
6.
Hamiləlik ( ginekoloqun rəyini almaq lazımdır),
7.
dekompensasiya mərhələsində ürək çatışmazlığı,
8.
klaustrofobiya ( qapalı məkan qorxusu).
Tədqiqata hazırlıq
Xüsusi hazırlıq yalnız daxili orqanların müayinəsindən keçən xəstələr üçün tələb olunur ( genitouriya və həzm sistemi): Prosedurdan beş saat əvvəl yemək yeməməlisiniz.Baş yoxlanılırsa, zərif cinsin nümayəndələrinə makiyajı çıxarmaq tövsiyə olunur, çünki kosmetikanın tərkibində olan maddələr ( məsələn, göz kölgəsində), nəticələrə təsir edə bilər. Bütün metal zərgərlik çıxarılmalıdır.
Bəzən tibb işçiləri portativ metal detektordan istifadə edərək xəstəni yoxlayacaqlar.
Tədqiqat necə aparılır?
Tədqiqata başlamazdan əvvəl hər bir xəstə əks göstərişləri müəyyən etməyə kömək etmək üçün bir anket doldurur. Cihaz xəstənin üfüqi vəziyyətdə yerləşdirildiyi geniş bir borudur. Xəstə tamamilə hərəkətsiz qalmalıdır, əks halda görüntü kifayət qədər aydın olmayacaq. Borunun içərisi qaranlıq deyil və təzə ventilyasiya var, buna görə prosedur üçün şərait olduqca rahatdır. Bəzi qurğular nəzərəçarpan uğultu çıxarır, sonra müayinə olunan şəxs səs-küy uducu qulaqlıq taxır.
İmtahanın müddəti 15 dəqiqədən 60 dəqiqəyə qədər ola bilər.
Bəzi tibb mərkəzləri xəstənin qohumuna və ya onu müşayiət edən şəxsin tədqiqatın aparıldığı otaqda yanında olmasına icazə verir ( əks göstəriş yoxdursa).
Bəzi tibb mərkəzlərində anestezioloq sedativ dərmanlar verir. Bu vəziyyətdə, xüsusilə klostrofobiyadan əziyyət çəkən xəstələr, kiçik uşaqlar və ya nədənsə hərəkətsiz qalmaqda çətinlik çəkən xəstələr üçün prosedura dözmək daha asandır. Xəstə müalicəvi yuxu vəziyyətinə düşür və ondan dincəlmiş və canlanmış şəkildə çıxır. İstifadə olunan dərmanlar bədəndən tez xaric olur və xəstə üçün təhlükəsizdir.
İmtahan nəticəsi prosedur bitdikdən sonra 30 dəqiqə ərzində hazır olur. Nəticə DVD, həkim rəyi və fotoşəkillər şəklində verilir.
NMR-də kontrast agentin istifadəsi
Çox vaxt prosedur kontrastdan istifadə etmədən baş verir. Lakin bəzi hallarda zəruridir ( damar tədqiqatı üçün). Bu vəziyyətdə, kontrast agent kateterdən istifadə edərək venadaxili yeridilir. Prosedura hər hansı bir venadaxili inyeksiyaya bənzəyir. Bu tip tədqiqatlar üçün xüsusi maddələr istifadə olunur - paramaqnitlər. Bunlar zəif maqnit maddələridir, onların hissəcikləri xarici maqnit sahəsində olmaqla sahə xətlərinə paralel olaraq maqnitləşir.Kontrast maddələrin istifadəsinə əks göstərişlər:
- Hamiləlik,
- Əvvəllər müəyyən edilmiş kontrast agentin komponentlərinə fərdi dözümsüzlük.
Damar müayinəsi (maqnit rezonans angioqrafiya)
Bu üsuldan istifadə edərək həm qan dövranı şəbəkəsinin vəziyyətini, həm də damarlar vasitəsilə qanın hərəkətini izləyə bilərsiniz.Metodun kontrast agenti olmadan damarları "görməyə" imkan yaratmasına baxmayaraq, onun istifadəsi ilə görüntü daha aydın olur.
Xüsusi 4-D qurğular qanın hərəkətini demək olar ki, real vaxt rejimində izləməyə imkan verir.
Göstərişlər:
- anadangəlmə ürək qüsurları,
- Anevrizma, diseksiyon,
- Damar stenozu,
Beyin araşdırması
Bu radioaktiv şüalardan istifadə etməyən beyin testidir. Metod kəllə sümüyünün sümüklərini görməyə imkan verir, lakin yumşaq toxumaları daha ətraflı araşdıra bilərsiniz. Neyrocərrahiyyədə, eləcə də nevrologiyada əla diaqnostik üsuldur. Köhnə qançırlar və sarsıntıların, vuruşların, həmçinin neoplazmaların nəticələrini aşkar etməyə imkan verir. Adətən naməlum etiologiyalı miqren kimi vəziyyətlər, şüurun pozulması, neoplazmalar, hematomlar və koordinasiyanın olmaması üçün təyin edilir.
Beyin MRT müayinəsi:
- boyun əsas damarları,
- beyni qidalandıran qan damarları
- beyin toxuması,
- göz yuvalarının orbitləri,
- beynin daha dərin hissələri ( beyincik, epifiz, hipofiz, oblongata və ara hissələr).
Funksional NMR
Bu diaqnoz ona əsaslanır ki, beynin müəyyən funksiyaya cavabdeh olan hər hansı bir hissəsi işə salındıqda həmin nahiyədə qan dövranı artır.Müayinə olunan şəxsə müxtəlif tapşırıqlar verilir və onların icrası zamanı beynin müxtəlif nahiyələrində qan dövranı qeydə alınır. Təcrübələr zamanı alınan məlumatlar istirahət dövründə alınan tomoqramma ilə müqayisə edilir.
Onurğa müayinəsi
Bu üsul sinir uclarını, əzələləri, sümük iliyini və bağları, həmçinin fəqərəarası diskləri öyrənmək üçün əladır. Ancaq onurğa sınıqları və ya sümük strukturlarının öyrənilməsi zərurəti halında, kompüter tomoqrafiyasından bir qədər aşağıdır. Bütün onurğa sütununu yoxlaya bilərsiniz və ya yalnız narahatlıq sahəsini araşdıra bilərsiniz: servikal, torakal, lumbosakral və ayrıca koksiks. Beləliklə, servikal onurğanın müayinəsi zamanı beyinə qan tədarükünə təsir edən qan damarlarının və vertebraların patologiyaları aşkar edilə bilər.
Bel nahiyəsini müayinə edərkən fəqərəarası yırtıqlar, sümük və qığırdaq sünbülləri, həmçinin sıxılmış sinirlər aşkar edilə bilər.
Göstərişlər:
- İntervertebral disklərin şəklində dəyişikliklər, o cümlədən yırtıqlar,
- Arxa və bel zədələri
- Osteoxondroz, sümüklərdə distrofik və iltihablı proseslər,
- Neoplazmalar.
Onurğa beyni müayinəsi
Onurğa müayinəsi ilə eyni vaxtda aparılır.Göstərişlər:
- Onurğa beyni neoplazmalarının, fokus lezyonlarının ehtimalı,
- Onurğa beyni boşluqlarının serebrospinal maye ilə doldurulmasına nəzarət etmək,
- Onurğa beyni kistləri,
- Əməliyyatdan sonra sağalmanı izləmək üçün,
- Onurğa beyni xəstəliyi riski varsa.
Birgə müayinə
Bu tədqiqat metodu oynağı meydana gətirən yumşaq toxumaların vəziyyətini öyrənmək üçün çox effektivdir.Diaqnostika üçün istifadə olunur:
- Xroniki artrit,
- Tendon, əzələ və bağ zədələri ( xüsusilə idman təbabətində tez-tez istifadə olunur),
- Perelomov,
- yumşaq toxumaların və sümüklərin neoplazmaları,
- Digər diaqnostik üsullarla aşkar edilməyən zərər.
- Bud oynaqlarının osteomielit, bud sümüyü başının nekrozu, stress sınığı, septik artrit üçün müayinəsi,
- Diz oynaqlarının stress qırıqları üçün müayinəsi, bəzi daxili komponentlərin bütövlüyünün pozulması ( menisk, qığırdaq),
- Çiyin oynağının dislokasiyalar, sıxılmış sinirlər, oynaq kapsulunun qopması üçün müayinəsi,
- Qeyri-sabitlik, çoxsaylı sınıqlar, median sinirin sıxılması və bağların zədələnməsi hallarında bilək oynağının müayinəsi.
Temporomandibular oynağın müayinəsi
Oynaqda disfunksiyanın səbəblərini müəyyən etmək üçün təyin edilir. Bu tədqiqat qığırdaq və əzələlərin vəziyyətini ən tam şəkildə ortaya qoyur və dislokasiyaları aşkar etməyə imkan verir. Ortodontik və ya ortopedik əməliyyatlardan əvvəl də istifadə olunur.Göstərişlər:
- Alt çənənin hərəkətliliyinin pozulması,
- Ağzı açıb bağlayarkən klik səsləri,
- Ağzı açıb bağlayarkən məbəddə ağrı,
- çeynəmə əzələlərini palpasiya edərkən ağrı,
- Boyun və başın əzələlərində ağrı.
Qarın boşluğunun daxili orqanlarının müayinəsi
Pankreasın və qaraciyərin müayinəsi aşağıdakılar üçün təyin edilir:- Qeyri-infeksion sarılıq,
- Qaraciyərin neoplazması, degenerasiyası, absesi, kistləri, siroz ilə,
- Müalicənin gedişatını izləmək üçün,
- Travmatik qırılmalar üçün,
- Öd kisəsində və ya öd yollarında daşlar,
- İstənilən formada pankreatit,
- Neoplazma ehtimalı,
- Parenximal orqanların işemiyası.
Böyrək müayinəsi aşağıdakı hallarda təyin edilir:
- Neoplazma şübhəsi,
- Böyrəklərin yaxınlığında yerləşən orqan və toxumaların xəstəlikləri,
- Sidik orqanlarının formalaşmasının pozulması ehtimalı,
- Ekskretor uroqrafiya aparmaq mümkün olmadıqda.
Reproduktiv sistem xəstəlikləri üçün tədqiqat
Pelvik müayinələr aşağıdakılar üçün təyin edilir:- Uterus, sidik kisəsi, prostat vəzinin neoplazma ehtimalı,
- Yaralanmalar,
- Metastazları müəyyən etmək üçün pelvik neoplazmalar,
- Sakral bölgədə ağrı,
- vezikulit,
- Limfa düyünlərinin vəziyyətini araşdırmaq.
Testdən bir saat əvvəl sidiyə çıxmaq məsləhət görülmür, çünki sidik kisəsi bir qədər dolu olarsa, şəkil daha informativ olacaqdır.
Hamiləlik dövründə təhsil
Bu tədqiqat metodunun rentgen və ya kompüter tomoqrafiyasından daha təhlükəsiz olmasına baxmayaraq, hamiləliyin ilk trimestrində istifadəsinə qəti şəkildə icazə verilmir. İkinci və üçüncü trimestrlərdə üsul yalnız sağlamlıq səbəbi ilə təyin edilir. Hamilə qadının cəsədi üçün prosedurun təhlükəsi, prosedur zamanı bəzi toxumaların qızdırılmasıdır ki, bu da dölün formalaşmasında arzuolunmaz dəyişikliklərə səbəb ola bilər.
Ancaq hamiləlik dövründə kontrast agentin istifadəsi hamiləliyin istənilən mərhələsində qəti qadağandır.
Ehtiyat tədbirləri
1. Bəzi NMR qurğuları qapalı boru kimi dizayn edilmişdir. Qapalı məkan qorxusundan əziyyət çəkən insanlar hücumla qarşılaşa bilərlər. Buna görə prosedurun necə keçəcəyini əvvəlcədən soruşmaq daha yaxşıdır. Açıq tipli qurğular var. Onlar rentgen otağına bənzər bir otaqdır, lakin belə qurğular nadirdir.2.
Cihazın yerləşdiyi otağa metal əşyalar və elektron cihazlarla daxil olmaq qadağandır ( məsələn, saatlar, zərgərlik əşyaları, açarlar), çünki güclü bir elektromaqnit sahəsində elektron cihazlar qırıla bilər və kiçik metal obyektlər bir-birindən ayrılacaq. Eyni zamanda, tamamilə düzgün olmayan sorğu məlumatları əldə edilməyəcəkdir.
Yüklənir...
