Որտե՞ղ է կիրառել NMR ֆենոմենը: Միջուկային մագնիսական ռեզոնանս

Միջուկային մագնիսական ռեզոնանսը (NMR) միջուկային սպեկտրոսկոպիա է, որը լայնորեն կիրառվում է բոլոր ֆիզիկական գիտությունների և արդյունաբերության մեջ։ NMR-ում համար ատոմային միջուկների ներքին սպինային հատկությունների ուսումնասիրությունօգտագործվում է մեծ մագնիս: Ինչպես ցանկացած սպեկտրոսկոպիա, այն օգտագործում է էլեկտրամագնիսական ճառագայթում (ռադիոհաճախականության ալիքներ VHF միջակայքում) էներգիայի մակարդակների միջև անցում ստեղծելու համար (ռեզոնանս): Քիմիայում NMR-ն օգնում է որոշել փոքր մոլեկուլների կառուցվածքը։ Բժշկության մեջ միջուկային մագնիսական ռեզոնանսը կիրառություն է գտել մագնիսառեզոնանսային տոմոգրաֆիայում (MRI):

Բացում

NMR-ը հայտնաբերվել է 1946 թվականին Հարվարդի համալսարանի գիտնականներ Փերսելի, Փաունդի և Թորեյի կողմից, իսկ Բլոխը, Հանսենը և Փաքարդը Սթենֆորդում: Նրանք նկատեցին, որ 1 H և 31 P միջուկները (պրոտոն և ֆոսֆոր-31) ունակ են կլանել ռադիոհաճախականության էներգիան, երբ ենթարկվում են մագնիսական դաշտի, որի ուժը հատուկ է յուրաքանչյուր ատոմին։ Երբ ներծծվեցին, նրանք սկսեցին ռեզոնանսավորվել՝ յուրաքանչյուր տարր իր հաճախականությամբ: Այս դիտարկումը թույլ տվեց մանրամասն վերլուծել մոլեկուլի կառուցվածքը: Այդ ժամանակից ի վեր NMR-ն կիրառություն է գտել պինդ, հեղուկների և գազերի կինետիկ և կառուցվածքային ուսումնասիրություններում, ինչի արդյունքում արժանացել է 6 Նոբելյան մրցանակի:

Սփին և մագնիսական հատկություններ

Միջուկը բաղկացած է տարրական մասնիկներից, որոնք կոչվում են նեյտրոններ և պրոտոններ: Նրանք ունեն իրենց անկյունային իմպուլսը, որը կոչվում է սպին։ Ինչպես էլեկտրոնները, այնպես էլ միջուկի սպինը կարելի է նկարագրել I քվանտային թվերով և մագնիսական դաշտում m։ Պրոտոնների և նեյտրոնների զույգ թվով ատոմային միջուկներն ունեն զրոյական սպին, իսկ մնացած բոլորը՝ ոչ զրոյական սպին։ Բացի այդ, ոչ զրոյական սպին ունեցող մոլեկուլներն ունեն μ = γ մագնիսական պահ Ի, որտեղ γ-ը գիրոմագնիսական հարաբերակցությունն է, մագնիսական դիպոլային մոմենտի և անկյունայինի միջև համաչափության հաստատունը, որը տարբեր է յուրաքանչյուր ատոմի համար։

Միջուկի մագնիսական մոմենտը ստիպում է նրան պահել փոքրիկ մագնիսի նման: Արտաքին մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում յուրաքանչյուր մագնիս կողմնորոշվում է պատահականորեն: NMR փորձի ժամանակ նմուշը տեղադրվում է արտաքին մագնիսական դաշտում՝ B0, ինչը հանգեցնում է ցածր էներգիայի բարային մագնիսների հավասարեցմանը B0 ուղղությամբ, իսկ բարձր էներգիայի բարային մագնիսներին՝ հակառակ ուղղությամբ: Այս դեպքում տեղի է ունենում մագնիսների պտույտի կողմնորոշման փոփոխություն։ Այս բավականին վերացական հայեցակարգը հասկանալու համար պետք է հաշվի առնել միջուկի էներգիայի մակարդակները NMR փորձի ժամանակ:

Էներգիայի մակարդակները

Պտույտը շրջելու համար անհրաժեշտ է քվանտների ամբողջ թիվ: Ցանկացած մ-ի համար կա 2մ + 1 էներգիայի մակարդակ: 1/2 պտույտի միջուկի համար կա միայն 2-ը` ցածրը, որը զբաղեցնում է B0-ի հետ հավասարեցված պտույտները, և բարձրը, որը զբաղեցնում է B0-ի հետ հավասարեցված պտույտները: Յուրաքանչյուր էներգիայի մակարդակ սահմանվում է E = -mℏγB 0 արտահայտությամբ, որտեղ m-ը մագնիսական քվանտային թիվն է, այս դեպքում +/- 1/2: m> 1/2-ի էներգիայի մակարդակները, որոնք հայտնի են որպես քառաբևեռ միջուկներ, ավելի բարդ են:

Մակարդակների միջև էներգիայի տարբերությունը հավասար է՝ ΔE = ℏγB 0, որտեղ ℏ-ը Պլանկի հաստատունն է:

Ինչպես երևում է, մագնիսական դաշտի ուժգնությունը մեծ նշանակություն ունի, քանի որ դրա բացակայության դեպքում մակարդակները այլասերվում են։

Էներգետիկ անցումներ

Որպեսզի միջուկային մագնիսական ռեզոնանս առաջանա, պետք է տեղի ունենա էներգիայի մակարդակների միջև պտույտ: Երկու վիճակների միջև էներգիայի տարբերությունը համապատասխանում է էլեկտրամագնիսական ճառագայթման էներգիային, որը ստիպում է միջուկներին փոխել իրենց էներգիայի մակարդակը։ Շատերի համար NMR սպեկտրոմետրեր B 0-ը 1 Tesla (T) կարգի է, իսկ γ-ը 10 7 կարգի է: Հետեւաբար, պահանջվող էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը 10 7 Հց կարգի է: Ֆոտոնի էներգիան ներկայացված է E = hν բանաձևով: Ուստի կլանման համար պահանջվող հաճախականությունը՝ ν= γB 0 /2π։

Միջուկային պաշտպանություն

NMR-ի ֆիզիկան հիմնված է միջուկային պաշտպանության հայեցակարգի վրա, որը թույլ է տալիս որոշել նյութի կառուցվածքը։ Յուրաքանչյուր ատոմ շրջապատված է էլեկտրոններով, որոնք պտտվում են միջուկի շուրջ և գործում են նրա մագնիսական դաշտի վրա, ինչն իր հերթին առաջացնում է էներգիայի մակարդակների փոքր փոփոխություններ։ Սա կոչվում է պաշտպանություն: Միջուկները, որոնք տարբեր մագնիսական դաշտեր են ունենում՝ կապված տեղական էլեկտրոնային փոխազդեցությունների հետ, կոչվում են ոչ համարժեք: Էներգիայի մակարդակները պտտվող շրջադարձին փոխելը պահանջում է այլ հաճախականություն, որը ստեղծում է նոր գագաթնակետ NMR սպեկտրում: Սքրինինգը թույլ է տալիս մոլեկուլների կառուցվածքային որոշում՝ վերլուծելով NMR ազդանշանը՝ օգտագործելով Ֆուրիեի փոխակերպումը: Արդյունքը սպեկտր է, որը բաղկացած է մի շարք գագաթներից, որոնցից յուրաքանչյուրը համապատասխանում է տարբեր քիմիական միջավայրի: Գագաթի մակերեսը ուղիղ համեմատական ​​է միջուկների թվին։ Մանրամասն կառուցվածքային տեղեկատվությունը արդյունահանվում է NMR փոխազդեցություններ, փոխելով սպեկտրը տարբեր ձևերով:

Թուլացում

Հանգստությունը վերաբերում է միջուկների իրենց վերադարձի երեւույթին թերմոդինամիկորենվիճակներ, որոնք կայուն են էներգիայի ավելի բարձր մակարդակների գրգռումից հետո: Սա ազատում է ավելի ցածր մակարդակից ավելի բարձր մակարդակի անցնելու ժամանակ կլանված էներգիան: Սա բավականին բարդ գործընթաց է, որը տեղի է ունենում տարբեր ժամկետներում: Երկու ամենաշատը ընդհանուրհանգստի տեսակներն են սպին-վանդակավոր և սպին-սպին:

Հանգստությունը հասկանալու համար անհրաժեշտ է դիտարկել ամբողջ օրինաչափությունը: Եթե ​​միջուկները տեղադրվեն արտաքին մագնիսական դաշտում, դրանք կստեղծեն ծավալային մագնիսացում Z առանցքի երկայնքով: Նրանց պտույտները նույնպես համահունչ են և թույլ են տալիս հայտնաբերել ազդանշանը: NMR-ը տեղափոխում է զանգվածային մագնիսացումը Z առանցքից դեպի XY հարթություն, որտեղ այն հայտնվում է:

Սփին-ցանցային թուլացումը բնութագրվում է այն ժամանակով, որն անհրաժեշտ է T 1-ը Z առանցքի երկայնքով ծավալային մագնիսացման 37%-ը վերականգնելու համար: Որքան արդյունավետ է թուլացման գործընթացը, այնքան ցածր է T 1-ը: Պինդ մարմիններում, քանի որ մոլեկուլների միջև շարժումը սահմանափակ է, թուլացման ժամանակը երկար է։ Չափումները սովորաբար իրականացվում են իմպուլսային մեթոդներով:

Spin-spin թուլացումը բնութագրվում է փոխադարձ համահունչ ժամանակի կորստով T 2: Այն կարող է լինել T1-ից փոքր կամ հավասար:

Միջուկային մագնիսական ռեզոնանսը և դրա կիրառությունները

Երկու հիմնական ոլորտները, որոնցում NMR-ն չափազանց կարևոր է դարձել, բժշկությունն ու քիմիան են, սակայն ամեն օր նոր հավելվածներ են մշակվում:

Միջուկային մագնիսական ռեզոնանսային պատկերացումն ավելի հայտնի է որպես մագնիսական ռեզոնանսային պատկերացում (MRI), կարևոր բժշկական ախտորոշիչ գործիք, օգտագործվում է մարդու մարմնի գործառույթներն ու կառուցվածքը ուսումնասիրելու համար։ Այն թույլ է տալիս ստանալ ցանկացած օրգանի, հատկապես փափուկ հյուսվածքների մանրամասն պատկերներ բոլոր հնարավոր հարթություններում: Օգտագործվում է սիրտ-անոթային, նյարդաբանական, հենաշարժական համակարգի և ուռուցքաբանության պատկերավորման բնագավառներում: Ի տարբերություն այլընտրանքային համակարգչային պատկերման, մագնիսական ռեզոնանսային պատկերումը չի օգտագործում իոնացնող ճառագայթում և, հետևաբար, լիովին անվտանգ է:

MRI-ն կարող է հայտնաբերել ժամանակի ընթացքում տեղի ունեցող նուրբ փոփոխությունները: NMR պատկերումը կարող է օգտագործվել հիվանդության ընթացքում առաջացող կառուցվածքային անոմալիաները բացահայտելու, ինչպես են դրանք ազդում հետագա զարգացման վրա և ինչպես է դրանց առաջընթացը փոխկապակցված խանգարման մտավոր և հուզական ասպեկտների հետ: Քանի որ ՄՌՏ-ն լավ չի պատկերացնում ոսկորը, այն ապահովում է ներգանգային հատվածի հիանալի պատկերներ և intravertebralբովանդակությունը։

Ախտորոշման մեջ միջուկային մագնիսական ռեզոնանսի օգտագործման սկզբունքները

MRI պրոցեդուրաների ընթացքում հիվանդը պառկած է զանգվածային, խոռոչ գլանաձև մագնիսի մեջ և ենթարկվում է հզոր, կայուն մագնիսական դաշտի: Մարմնի սկանավորված մասում տարբեր ատոմներ ռեզոնանսվում են դաշտի տարբեր հաճախականություններով: MRI օգտագործվում է հիմնականում ջրածնի ատոմների թրթռումները հայտնաբերելու համար, որոնք պարունակում են պտտվող պրոտոնի միջուկ, որն ունի փոքր մագնիսական դաշտ: MRI-ում ֆոնային մագնիսական դաշտը գծում է հյուսվածքի բոլոր ջրածնի ատոմները: Երկրորդ մագնիսական դաշտը, որը տարբերվում է ֆոնային դաշտից, միանում և անջատվում է վայրկյանում մի քանի անգամ: Որոշակի հաճախականությամբ ատոմները ռեզոնանսվում են և շարվում երկրորդ դաշտի հետ: Երբ այն անջատվում է, ատոմները ետ են ցատկում՝ համապատասխանեցնելով ֆոնին: Սա ստեղծում է ազդանշան, որը կարելի է ստանալ և վերածել պատկերի:

Ջրածնի մեծ քանակով հյուսվածքները, որոնք առկա են մարդու մարմնում՝ որպես ջրի մաս, ստեղծում են վառ պատկեր, իսկ ջրածնի քիչ պարունակությամբ կամ ընդհանրապես բացակայելով (օրինակ՝ ոսկորներ) դրանք մուգ տեսք ունեն։ ՄՌՏ-ի պայծառությունն ուժեղանում է կոնտրաստային նյութով, ինչպիսին է գադոդիամիդը, որը հիվանդներն ընդունում են մինչև պրոցեդուրան: Չնայած այս միջոցները կարող են բարելավել պատկերի որակը, ընթացակարգի զգայունությունը մնում է համեմատաբար սահմանափակ: ՄՌՏ-ի զգայունությունը բարձրացնելու համար մշակվում են մեթոդներ: Ամենահեռանկարայինը պարահիդրոգենի օգտագործումն է՝ մոլեկուլային սպինային յուրահատուկ հատկություններով ջրածնի մի ձև, որը շատ զգայուն է մագնիսական դաշտերի նկատմամբ:

ՄՌՏ-ում օգտագործվող մագնիսական դաշտերի բնութագրերի բարելավումները հանգեցրել են բարձր զգայուն պատկերավորման տեխնիկայի զարգացմանը, ինչպիսիք են դիֆուզիոն և ֆունկցիոնալ ՄՌՏ-ն, որոնք նախատեսված են հյուսվածքների շատ հատուկ հատկություններ պատկերելու համար: Բացի այդ, MRI տեխնոլոգիայի եզակի ձևը, որը կոչվում է մագնիսական ռեզոնանսային անգիոգրաֆիա, օգտագործվում է արյան շարժումը պատկերելու համար: Այն թույլ է տալիս պատկերացնել զարկերակները և երակները՝ առանց ասեղների, կաթետերի կամ կոնտրաստային նյութերի անհրաժեշտության: Ինչպես MRI-ի դեպքում, այս տեխնիկան օգնել է հեղափոխել կենսաբժշկական հետազոտությունները և ախտորոշումը:

Համակարգչային առաջադեմ տեխնոլոգիաները ռադիոլոգներին թույլ են տվել եռաչափ հոլոգրամներ ստեղծել ՄՌՏ սկաներներով ստացված թվային հատվածներից, որոնք օգտագործվում են վնասի ճշգրիտ վայրը որոշելու համար: Տոմոգրաֆիան հատկապես արժեքավոր է ուղեղի և ողնուղեղի, ինչպես նաև կոնքի օրգանների, ինչպիսիք են միզապարկը և ոսկորը հետազոտելու համար: Մեթոդը կարող է արագ և հստակորեն որոշել ուռուցքի վնասվածքի չափը և գնահատել ինսուլտի հնարավոր վնասը՝ թույլ տալով բժիշկներին ժամանակին նշանակել համապատասխան բուժում: ՄՌՏ-ն հիմնականում փոխարինել է արտրոգրաֆիան՝ հոդերի մեջ կոնտրաստ նյութ ներարկելու անհրաժեշտությունը՝ աճառի կամ կապանների վնասը պատկերացնելու համար, և միելոգրաֆիան՝ կոնտրաստ նյութի ներարկումը ողնուղեղի ջրանցք՝ ողնուղեղի կամ միջողնաշարային սկավառակի անոմալիաները պատկերացնելու համար:

Կիրառում քիմիայում

Այսօր շատ լաբորատորիաներ օգտագործում են միջուկային մագնիսական ռեզոնանս՝ կարևոր քիմիական և կենսաբանական միացությունների կառուցվածքը որոշելու համար։ NMR սպեկտրներում տարբեր գագաթներ տեղեկատվություն են տալիս կոնկրետ քիմիական միջավայրի և ատոմների միջև կապերի մասին։ Մեծ մասը ընդհանուրՄագնիսական ռեզոնանսային ազդանշանները հայտնաբերելու համար օգտագործվող իզոտոպներն են 1 H և 13 C, բայց շատ ուրիշներ հարմար են, ինչպիսիք են 2 H, 3 He, 15 N, 19 F և այլն:

Ժամանակակից NMR սպեկտրոսկոպիան լայն կիրառություն է գտել բիոմոլեկուլային համակարգերում և կարևոր դեր է խաղում կառուցվածքային կենսաբանության մեջ: Մեթոդաբանության և գործիքների մշակմամբ NMR-ն դարձել է բիոմոկրոմոլեկուլների վերլուծության ամենահզոր և բազմակողմանի սպեկտրոսկոպիկ մեթոդներից մեկը, որը թույլ է տալիս բնութագրել դրանք և դրանց համալիրները մինչև 100 կԴա չափսով: Ռենտգենյան բյուրեղագրության հետ մեկտեղ սա մեկն է դրանց կառուցվածքը որոշելու երկու առաջատար տեխնոլոգիաներիցատոմային մակարդակում։ Բացի այդ, NMR-ն եզակի և կարևոր տեղեկատվություն է տրամադրում սպիտակուցի ֆունկցիայի մասին, որը կարևոր դեր է խաղում դեղամիջոցի զարգացման գործում: Որոշ կիրառումներ NMR սպեկտրոսկոպիատրված են ստորև։

• Սա բիոմոկրոմոլեկուլների ատոմային կառուցվածքը որոշելու միակ մեթոդն է ջրային լուծույթներում մոտ ֆիզիոլոգիականպայմաններ կամ մեմբրանի նմանակող միջավայրեր:
• Մոլեկուլային դինամիկա. Սա ամենահզորն է կենսամակրոմոլեկուլների դինամիկ հատկությունների քանակական որոշման մեթոդ.
• Սպիտակուցի ծալում: NMR սպեկտրոսկոպիաբացված սպիտակուցների և ծալովի միջնորդների մնացորդային կառուցվածքները որոշելու ամենահզոր գործիքն է։
• Իոնացման վիճակ. Մեթոդը արդյունավետ է կենսամակրոմոլեկուլների ֆունկցիոնալ խմբերի քիմիական հատկությունները որոշելու համար, ինչպիսիք են իոնացումը ֆերմենտների ակտիվ տեղամասերի իոնացնող խմբերի վիճակներ.
• Միջուկային մագնիսական ռեզոնանսը թույլ է տալիս ուսումնասիրել մակրոբիոմոլեկուլների միջև թույլ ֆունկցիոնալ փոխազդեցությունները (օրինակ՝ տարանջատման հաստատուններով միկրոմոլային և միլիմոլային տիրույթներում), ինչը հնարավոր չէ անել այլ մեթոդներով։
• Սպիտակուցների խոնավացում. NMR-ն ներքին ջրի և կենսամակրոմոլեկուլների հետ դրա փոխազդեցության հայտնաբերման գործիք է:
• Սա եզակի է ուղղակի փոխազդեցության հայտնաբերման մեթոդջրածնային կապեր.
• Սքրինինգ և դեղերի մշակում: Մասնավորապես, միջուկային մագնիսական ռեզոնանսը հատկապես օգտակար է դեղամիջոցների նույնականացման և ֆերմենտների, ընկալիչների և այլ սպիտակուցների հետ կապված միացությունների կոնֆորմացիաները որոշելու համար:
• Մայրենի թաղանթային սպիտակուցը. Պինդ վիճակում NMR-ն ունի ներուժ թաղանթային սպիտակուցային տիրույթների ատոմային կառուցվածքների որոշումբնածին մեմբրանի միջավայրում, այդ թվում՝ կապված լիգանդների հետ։
• Մետաբոլիկ վերլուծություն.
• Քիմիական վերլուծություն. Սինթետիկ և բնական քիմիական նյութերի քիմիական նույնականացում և կոնֆորմացիոն վերլուծություն:
• Նյութագիտություն. Հզոր գործիք պոլիմերների քիմիայի և ֆիզիկայի ուսումնասիրության մեջ:

Այլ հավելվածներ

Միջուկային մագնիսական ռեզոնանսը և դրա կիրառությունները չեն սահմանափակվում միայն բժշկության և քիմիայի մեջ: Մեթոդն ապացուցել է, որ շատ օգտակար է այլ ոլորտներում, ինչպիսիք են կլիմայի փորձարկումը, նավթարդյունաբերությունը, գործընթացների վերահսկումը, Երկրի դաշտի NMR-ն և մագնիսաչափերը: Ոչ կործանարար փորձարկումը խնայում է թանկարժեք կենսաբանական նմուշները, որոնք կարող են կրկին օգտագործվել, եթե ավելի շատ փորձարկումներ պահանջվեն: Երկրաբանության մեջ միջուկային մագնիսական ռեզոնանսը օգտագործվում է ապարների ծակոտկենությունը և ստորգետնյա հեղուկների թափանցելիությունը չափելու համար։ Մագնիսաչափերը օգտագործվում են տարբեր մագնիսական դաշտերը չափելու համար:

Միջուկային մագնիսական ռեզոնանսային սպեկտրոսկոպիան օրգանական միացությունների կառուցվածքը որոշելու ամենատարածված և շատ զգայուն մեթոդներից մեկն է, որը թույլ է տալիս տեղեկատվություն ստանալ ոչ միայն որակական և քանակական կազմի, այլև ատոմների միմյանց նկատմամբ գտնվելու վայրի մասին: Տարբեր NMR տեխնիկան ունի բազմաթիվ հնարավորություններ որոշելու նյութերի քիմիական կառուցվածքը, մոլեկուլների հաստատման վիճակները, փոխադարձ ազդեցության ազդեցությունները և ներմոլեկուլային փոխակերպումները:

Միջուկային մագնիսական ռեզոնանսային մեթոդն ունի մի շարք տարբերակիչ առանձնահատկություններ. ի տարբերություն օպտիկական մոլեկուլային սպեկտրների, նյութի կողմից էլեկտրամագնիսական ճառագայթման կլանումը տեղի է ունենում ուժեղ միասնական արտաքին մագնիսական դաշտում: Ավելին, NMR ուսումնասիրություն անցկացնելու համար փորձը պետք է համապատասխանի մի շարք պայմանների, որոնք արտացոլում են NMR սպեկտրոսկոպիայի ընդհանուր սկզբունքները.

1) NMR սպեկտրների գրանցումը հնարավոր է միայն սեփական մագնիսական մոմենտով կամ այսպես կոչված մագնիսական միջուկներով ատոմային միջուկների համար, որոնցում պրոտոնների և նեյտրոնների թիվն այնպիսին է, որ իզոտոպային միջուկների զանգվածային թիվը կենտ է: Կենտ զանգվածային թվով բոլոր միջուկներն ունեն սպին I, որի արժեքը 1/2 է։ Այսպիսով, 1 H, 13 C, l 5 N, 19 F, 31 R միջուկների համար պտույտի արժեքը հավասար է 1/2-ի, 7 Li, 23 Na, 39 K և 4 լ R միջուկների համար պտույտը հավասար է 3/2-ի: . Զույգ զանգվածային թվով միջուկները կամ ընդհանրապես չունեն սպին, եթե միջուկային լիցքը զույգ է, կամ ունեն սպինի ամբողջ արժեքներ, եթե լիցքը կենտ է: Միայն այն միջուկները, որոնց սպինը I 0 է, կարող են արտադրել NMR սպեկտր:

Սպինի առկայությունը կապված է միջուկի շուրջ ատոմային լիցքի շրջանառության հետ, հետևաբար առաջանում է մագնիսական պահ։ μ . Պտտվող լիցքը (օրինակ՝ պրոտոնը), որն ունի J անկյունային իմպուլս, ստեղծում է մագնիսական մոմենտ μ=γ*J։ . Անկյունային միջուկային իմպուլսը J և պտտման ընթացքում առաջացող μ մագնիսական մոմենտը կարող են ներկայացվել որպես վեկտորներ։ Նրանց հաստատուն հարաբերակցությունը կոչվում է գիրոմագնիսական հարաբերակցություն γ: Հենց այս հաստատունն է որոշում միջուկի ռեզոնանսային հաճախականությունը (նկ. 1.1):

Նկար 1.1 - J անկյունային մոմենտով պտտվող լիցքը ստեղծում է մագնիսական մոմենտ μ=γ*J։

2) NMR մեթոդը ուսումնասիրում է էներգիայի կլանումը կամ արտանետումը սպեկտրի ձևավորման անսովոր պայմաններում՝ ի տարբերություն այլ սպեկտրային մեթոդների: NMR սպեկտրը գրանցվում է մի նյութից, որը գտնվում է ուժեղ միասնական մագնիսական դաշտում: Նման միջուկները արտաքին դաշտում ունեն տարբեր պոտենցիալ էներգիայի արժեքներ՝ կախված μ վեկտորի մի քանի հնարավոր (քվանտացված) կողմնորոշման անկյուններից՝ արտաքին մագնիսական դաշտի ուժի վեկտորի H 0-ի համեմատ: Արտաքին մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում միջուկների մագնիսական մոմենտները կամ սպինները չունեն կոնկրետ ուղղվածություն։ Եթե ​​1/2 պտույտ ունեցող մագնիսական միջուկները տեղադրվեն մագնիսական դաշտում, ապա միջուկային սպինների մի մասը զուգահեռ կլինի մագնիսական դաշտի գծերին, իսկ մյուս մասը՝ հակազուգահեռ։ Այս երկու կողմնորոշումները այլևս էներգետիկորեն համարժեք չեն, և պտույտները, ինչպես ասում են, բաշխված են էներգիայի երկու մակարդակով:

+1/2 դաշտի երկայնքով կողմնորոշված ​​մագնիսական մոմենտով պտույտները նշանակվում են | նշանով α >, արտաքին դաշտին հակազուգահեռ կողմնորոշմամբ -1/2 - նշան | β > (նկ. 1.2) .

Նկար 1.2 - Էներգիայի մակարդակների ձևավորում, երբ կիրառվում է արտաքին դաշտ H 0:

1.2.1 NMR սպեկտրոսկոպիա 1 H միջուկների վրա PMR սպեկտրների պարամետրերը.

1H NMR սպեկտրների տվյալները վերծանելու և ազդանշաններ նշանակելու համար օգտագործվում են սպեկտրների հիմնական բնութագրերը՝ քիմիական տեղաշարժ, սպին-սպին փոխազդեցության հաստատուն, ինտեգրված ազդանշանի ինտենսիվություն, ազդանշանի լայնություն [57]:

Ա) Քիմիական տեղաշարժ (C.C). H.S. սանդղակ Քիմիական տեղաշարժը այս ազդանշանի և հղման նյութի ազդանշանի միջև եղած հեռավորությունն է՝ արտահայտված արտաքին դաշտի ուժի մեկ միլիոն մասերում։

Տետրամեթիլսիլան [TMS, Si(CH 3) 4], որը պարունակում է 12 կառուցվածքային համարժեք, բարձր պաշտպանված պրոտոններ, առավել հաճախ օգտագործվում է որպես պրոտոնների քիմիական տեղաշարժերի չափման չափանիշ։

Բ) Սպին-սպին փոխազդեցության հաստատուն. Բարձր լուծաչափով NMR սպեկտրներում նկատվում է ազդանշանի պառակտում։ Բարձր լուծաչափության սպեկտրներում այս ճեղքվող կամ նուրբ կառուցվածքը առաջանում է մագնիսական միջուկների միջև սպին-սպին փոխազդեցությունից: Այս երևույթը քիմիական տեղաշարժի հետ մեկտեղ ծառայում է որպես բարդ օրգանական մոլեկուլների կառուցվածքի և դրանցում էլեկտրոնային ամպի բաշխման մասին տեղեկատվության կարևորագույն աղբյուր։ Այն կախված չէ H0-ից, այլ կախված է մոլեկուլի էլեկտրոնային կառուցվածքից։ Մեկ այլ մագնիսական միջուկի հետ փոխազդող մագնիսական միջուկի ազդանշանը բաժանվում է մի քանի տողերի՝ կախված պտույտի վիճակների քանակից, այսինքն. կախված է I միջուկների սպիններից։

Այս գծերի միջև հեռավորությունը բնութագրում է միջուկների միջև սպին-սպին միացման էներգիան և կոչվում է սպին-սպին միացման հաստատուն n J, որտեղ n- փոխազդող միջուկները բաժանող կապերի քանակը:

Կան ուղիղ հաստատուններ J HH, երկվորյակ հաստատուններ 2 J HH , հարակից հաստատուններ 3 J HH և որոշ հեռահար հաստատուններ 4 J HH , 5 Ջ ՀՀ.

- Երկվորյակ հաստատունները 2 J HH կարող են լինել և՛ դրական, և՛ բացասական և զբաղեցնել -30 Հց-ից մինչև +40 Հց միջակայքը:

3 J HH հարակից հաստատունները զբաղեցնում են 0 20 Հց միջակայքը; դրանք գրեթե միշտ դրական են: Հաստատվել է, որ հագեցված համակարգերում վիկինալ փոխազդեցությունը խիստ կախված է ածխածին-ջրածին կապերի միջև եղած անկյանց, այսինքն՝ դիեզրային անկյունից - (նկ. 1.3):

Նկար 1.3 - Երկկողմանի անկյուն φ ածխածին-ջրածին կապերի միջև:

Երկար հեռահար սպին-սպին փոխազդեցություն (4 J HH , 5 Ջ ՀՀ ) - չորս կամ ավելի կապերով բաժանված երկու միջուկների փոխազդեցություն. Նման փոխազդեցության հաստատունները սովորաբար 0-ից +3 Հց են:

Աղյուսակ 1.1 – Սպին-սպին փոխազդեցության հաստատուններ

Բ) ինտեգրված ազդանշանի ինտենսիվություն. Ազդանշանների տարածքը համաչափ է տվյալ դաշտի ուժգնությամբ ռեզոնանսվող մագնիսական միջուկների քանակին, այնպես որ ազդանշանների տարածքների հարաբերակցությունը տալիս է յուրաքանչյուր կառուցվածքային բազմազանության պրոտոնների հարաբերական թիվը և կոչվում է ինտեգրված ազդանշանի ինտենսիվություն: Ժամանակակից սպեկտրոմետրերը օգտագործում են հատուկ ինտեգրատորներ, որոնց ընթերցումները գրանցվում են կորի տեսքով, որի քայլերի բարձրությունը համաչափ է համապատասխան ազդանշանների տարածքին:

Դ) գծերի լայնությունը: Գծերի լայնությունը բնութագրելու համար ընդունված է լայնությունը չափել սպեկտրի զրոյական գծից բարձրության կեսի հեռավորության վրա։ Փորձնականորեն դիտարկված գծի լայնությունը բաղկացած է բնական գծի լայնությունից, որը կախված է կառուցվածքից և շարժունակությունից, և գործիքային պատճառներով ընդլայնվելուց:

PMR-ում գծի սովորական լայնությունը 0,1-0,3 Հց է, բայց այն կարող է մեծանալ հարակից անցումների համընկնման պատճառով, որոնք ճշգրիտ չեն համընկնում, բայց չեն լուծվում որպես առանձին գծեր: Ընդլայնումը հնարավոր է 1/2-ից ավելի պտույտ ունեցող միջուկների և քիմիական փոխանակման առկայության դեպքում։

1.2.2 1 H NMR տվյալների կիրառում օրգանական մոլեկուլների կառուցվածքը որոշելու համար:

Կառուցվածքային վերլուծության մի շարք խնդիրներ լուծելիս, բացի էմպիրիկ արժեքների աղյուսակներից, Խ.Ս. Կարող է օգտակար լինել քանակականացնել հարևան փոխարինիչների ազդեցությունը Ch.S. արդյունավետ սքրինինգային ներդրումների հավելյալության կանոնի համաձայն: Այս դեպքում սովորաբար հաշվի են առնվում այն ​​փոխարինողները, որոնք գտնվում են տվյալ պրոտոնից 2-3 կապից ոչ ավելի հեռավորության վրա, և հաշվարկը կատարվում է բանաձևով.

δ=δ 0 +ε i *δ i (3)

որտեղ δ 0-ը ստանդարտ խմբի պրոտոնների քիմիական տեղաշարժն է.

δi-ն փոխարինողի կողմից ցուցադրման ներդրումն է:

1.3 NMR սպեկտրոսկոպիա 13 C. Սպեկտրների ստացում և գրանցման եղանակներ:

13 C NMR-ի դիտարկման առաջին զեկույցները հայտնվեցին 1957 թվականին, բայց 13 C NMR սպեկտրոսկոպիայի վերափոխումը գործնականում օգտագործվող վերլուծական հետազոտության մեթոդի սկսվեց շատ ավելի ուշ:

Մագնիսական ռեզոնանսը 13 C-ը և 1 H-ը շատ ընդհանրություններ ունեն, բայց կան նաև զգալի տարբերություններ: Ամենատարածված ածխածնի 12 C իզոտոպն ունի I=0: 13 C իզոտոպն ունի I=1/2, բայց բնական պարունակությունը 1,1% է։ Սա զուգընթաց այն փաստի հետ, որ 13 C միջուկների գիրոմագնիսական հարաբերակցությունը պրոտոնների համար գիրոմագնիսական հարաբերակցության 1/4-ն է։ Ինչը նվազեցնում է մեթոդի զգայունությունը 13 C NMR-ի դիտարկման փորձերում 6000 անգամ՝ 1 H միջուկների համեմատ։

ա) առանց ճնշելու սպին-սպին փոխազդեցությունը պրոտոնների հետ. 13 C NMR սպեկտրները, որոնք ստացվել են պրոտոնների հետ սպին-սպին ռեզոնանսի ամբողջական ճնշման բացակայության դեպքում, կոչվում էին բարձր լուծաչափի սպեկտրներ: Այս սպեկտրները պարունակում են ամբողջական տեղեկատվություն 13 C - 1 H հաստատունների մասին: Համեմատաբար պարզ մոլեկուլներում հաստատունների երկու տեսակներն էլ՝ ուղիղ և հեռահար, հայտնաբերվում են բավականին պարզ: Այսպիսով, 1 J (C-H) 125 - 250 Հց է, այնուամենայնիվ, սպին-սպին փոխազդեցությունը կարող է տեղի ունենալ նաև ավելի հեռավոր պրոտոնների հետ, որոնց հաստատունները պակաս են 20 Հց-ից:

բ) պրոտոնների հետ սպին-սպին փոխազդեցության ամբողջական ճնշումը. 13 C NMR սպեկտրոսկոպիայի ոլորտում առաջին խոշոր առաջընթացը կապված է պրոտոնների հետ սպին-սպին փոխազդեցության ամբողջական ճնշման հետ: Պրոտոնների հետ սպին-սպին փոխազդեցության ամբողջական ճնշման օգտագործումը հանգեցնում է մուլտիպլիկների միաձուլմանը միաձույլ գծերի ձևավորմամբ, եթե մոլեկուլում չկան այլ մագնիսական միջուկներ, ինչպիսիք են 19 F և 31 P:

գ) պրոտոնների հետ սպին-սպին փոխազդեցության թերի ճնշում: Այնուամենայնիվ, պրոտոններից ամբողջական անջատման ռեժիմի օգտագործումն ունի իր թերությունները: Քանի որ ածխածնի բոլոր ազդանշաններն այժմ սինգլների տեսքով են, սպին-սպին փոխազդեցության հաստատունների 13 C- 1 H բոլոր տեղեկությունները կորչում են: Առաջարկվում է մեթոդ, որը հնարավորություն է տալիս մասամբ վերականգնել սպին-սպին փոխազդեցության հաստատունների մասին տեղեկատվությունը 13: C-1 H և միևնույն ժամանակ պահպանում է լայնաշերտ շղթայի անջատման առավելությունների ավելի մեծ մասը: Այս դեպքում սպեկտրում կհայտնվեն պառակտումներ՝ կապված սպին-սպին փոխազդեցության ուղիղ հաստատունների հետ 13 C - 1 H: Այս ընթացակարգը հնարավորություն է տալիս հայտնաբերել ազդանշաններ չպրոտոնացված ածխածնի ատոմներից, քանի որ վերջիններս չունեն պրոտոններ ուղղակիորեն կապված: 13 C և սպեկտրներում հայտնվում են պրոտոններից ոչ լրիվ անջատվածությամբ, որպես սինգլներ:

դ) CH փոխազդեցության հաստատունի մոդուլյացիան, JMODCH սպեկտրը: 13C NMR սպեկտրոսկոպիայի ավանդական խնդիրը յուրաքանչյուր ածխածնի ատոմի հետ կապված պրոտոնների քանակի որոշումն է, այսինքն՝ ածխածնի ատոմի պրոտոնացման աստիճանը: Պրոտոնների կողմից մասնակի ճնշումը հնարավորություն է տալիս լուծել ածխածնի ազդանշանը սպին-սպին երկարաժամկետ փոխազդեցության հաստատունների կողմից առաջացած բազմակիությունից և ստանալ ազդանշանի բաժանում ուղղակի 13 C-1 H միացման հաստատունների պատճառով: Այնուամենայնիվ, ուժեղ զուգակցված սպին AB համակարգերի դեպքում: իսկ OFFR ռեժիմում բազմակի համընկնումը դժվարացնում է ազդանշանների միանշանակ լուծումը:

Միջուկային մագնիսական ռեզոնանս
Միջուկային մագնիսական ռեզոնանս

Միջուկային մագնիսական ռեզոնանս (NMR) – ատոմային միջուկների կողմից էլեկտրամագնիսական ալիքների ռեզոնանսային կլանումը, որը տեղի է ունենում, երբ փոխվում է սեփական անկյունային իմպուլսի (սպինների) վեկտորների կողմնորոշումը։ NMR-ը տեղի է ունենում ուժեղ հաստատուն մագնիսական դաշտում տեղադրված նմուշներում, մինչդեռ միաժամանակ ենթարկվում են թույլ փոփոխական էլեկտրամագնիսական դաշտի ռադիոհաճախականության տիրույթում (փոխարինվող դաշտի գծերը պետք է ուղղահայաց լինեն մշտական ​​դաշտի գծերին): Ջրածնի միջուկների (պրոտոնների) համար մշտական ​​մագնիսական դաշտում 10 4 էերստեդս, ռեզոնանսը տեղի է ունենում 42,58 ՄՀց ռադիոալիքի հաճախականությամբ: Այլ միջուկների համար մագնիսական դաշտերում 10 3 –10 4 էերստացված NMR դիտվում է 1–10 ՄՀց հաճախականության միջակայքում: NMR-ն լայնորեն կիրառվում է ֆիզիկայում, քիմիայում և կենսաքիմիայում՝ պինդ մարմինների և բարդ մոլեկուլների կառուցվածքն ուսումնասիրելու համար։ Բժշկության մեջ NMR-ն օգտագործվում է մարդու ներքին օրգանների տարածական պատկերը ստանալու համար՝ 0,5–1 մմ թույլատրությամբ։

Դիտարկենք NMR-ի երևույթը՝ օգտագործելով ամենապարզ միջուկը՝ ջրածինը: Ջրածնի միջուկը պրոտոն է, որն ունի իր մեխանիկական անկյունային իմպուլսի որոշակի արժեք (սպին)։ Քվանտային մեխանիկայի համաձայն, պրոտոնի սպին վեկտորը կարող է ունենալ միայն երկու միմյանց հակադիր ուղղություններ տարածության մեջ, որոնք պայմանականորեն նշվում են «վերև» և «ներքև» բառերով: Պրոտոնն ունի նաև մագնիսական մոմենտ, որի վեկտորի ուղղությունը խստորեն կապված է սպին վեկտորի ուղղության հետ։ Հետևաբար, պրոտոնի մագնիսական պահի վեկտորը կարող է ուղղվել կամ «վերև» կամ «ներքև»: Այսպիսով, պրոտոնը կարող է ներկայացվել որպես միկրոսկոպիկ մագնիս՝ տիեզերքում երկու հնարավոր կողմնորոշմամբ։ Եթե ​​պրոտոնը տեղադրեք արտաքին հաստատուն մագնիսական դաշտում, ապա այս դաշտում պրոտոնի էներգիան կախված կլինի նրանից, թե ուր է ուղղված նրա մագնիսական պահը: Պրոտոնի էներգիան ավելի մեծ կլինի, եթե նրա մագնիսական մոմենտը (և սպինը) ուղղված լինեն դաշտին հակառակ ուղղությամբ։ Նշենք այս էներգիան E ↓։ Եթե ​​պրոտոնի մագնիսական մոմենտը (սպինը) ուղղված է դաշտի նույն ուղղությամբ, ապա պրոտոնի էներգիան, որը նշվում է E-ով, ավելի փոքր կլինի (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.
Եկեք մեկ պրոտոնից անցնենք ջրածնի մակրոսկոպիկ նմուշ, որը պարունակում է մեծ թվով պրոտոններ։ Իրավիճակն այսպիսի տեսք կունենա. Նմուշում, սպինի պատահական կողմնորոշումների միջինացման շնորհիվ, մոտավորապես հավասար թվով պրոտոններ, երբ դրվում է մշտական ​​արտաքին մագնիսական դաշտ, կհայտնվեն այս դաշտի նկատմամբ «վերև» և «ներքև» ուղղված սպիններով: ω = (E ↓ − E )/ћ հաճախականությամբ նմուշի ճառագայթումը էլեկտրամագնիսական ալիքներով կառաջացնի պրոտոնների սպինների (մագնիսական պահերի) «զանգվածային» շեղում, ինչի արդյունքում նմուշի բոլոր պրոտոնները կհայտնվեն իրենց մեջ։ դաշտի դեմ ուղղված պտույտներով վիճակում։ Պրոտոնների կողմնորոշման նման զանգվածային փոփոխությունը կուղեկցվի ճառագայթող էլեկտրամագնիսական դաշտի քվանտների (և էներգիայի) կտրուկ (ռեզոնանսային) կլանմամբ։ Սա NMR է: NMR-ը կարելի է դիտարկել միայն մեծ թվով միջուկներով նմուշներում (10 16), օգտագործելով հատուկ տեխնիկա և բարձր զգայուն գործիքներ:

«Մագնիսական ռեզոնանս» տերմինը վերաբերում է փոփոխական էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգիայի ընտրովի (ռեզոնանսային) կլանմանը մշտական ​​մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ գտնվող նյութի էլեկտրոնային կամ միջուկային ենթահամակարգի կողմից: Կլանման մեխանիզմը կապված է քվանտային անցումների հետ այս ենթահամակարգերում էներգիայի դիսկրետ մակարդակների միջև, որոնք առաջանում են մագնիսական դաշտի առկայության դեպքում:

Մագնիսական ռեզոնանսները սովորաբար բաժանվում են հինգ տեսակի. 1) ցիկլոտրոնային ռեզոնանս (CR); 2) էլեկտրոնային պարամագնիսական ռեզոնանս (EPR); 3) միջուկային մագնիսական ռեզոնանս (NMR); 4) էլեկտրոնային ֆերոմագնիսական ռեզոնանս. 5) էլեկտրոնային հակաֆերոմագնիսական ռեզոնանս.

Ցիկլոտրոնային ռեզոնանս. CR-ի ժամանակ էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգիայի ընտրովի կլանումը նկատվում է կայուն մագնիսական դաշտում տեղակայված կիսահաղորդիչների և մետաղների մեջ, ինչը պայմանավորված է Լանդաուի էներգիայի մակարդակների միջև էլեկտրոնների քվանտային անցումներով: Արտաքին մագնիսական դաշտում հաղորդման էլեկտրոնների էներգիայի քվազի-շարունակական սպեկտրը բաժանված է նման հավասար հեռավոր մակարդակների:

CR-ի ֆիզիկական մեխանիզմի էությունը կարելի է հասկանալ դասական տեսության շրջանակներում։ Ազատ էլեկտրոնը շարժվում է հաստատուն մագնիսական դաշտում (ուղղված առանցքի երկայնքով) ցիկլոտրոնային հաճախականությամբ մագնիսական ինդուկցիայի գծերի շուրջ պարուրաձև հետագծով։

որտեղ և են լիցքի մեծությունը և էլեկտրոնի արդյունավետ զանգվածը, համապատասխանաբար: Այժմ միացնենք ռադիոհաճախականության դաշտը, որի հաճախականությունը և վեկտորը ուղղահայաց են (օրինակ՝ առանցքի երկայնքով): Եթե ​​էլեկտրոնն ունի իր շարժման համապատասխան փուլ պարույրի երկայնքով, ապա քանի որ նրա պտույտի հաճախականությունը համընկնում է արտաքին դաշտի հաճախականության հետ, այն կարագանա, և պարույրը կընդլայնվի։ Էլեկտրոնի արագացումը նշանակում է մեծացնել նրա էներգիան, որը տեղի է ունենում ռադիոհաճախականության դաշտից նրա փոխանցման շնորհիվ: Այսպիսով, ռեզոնանսային կլանումը հնարավոր է, եթե պահպանվեն հետևյալ պայմանները.

արտաքին էլեկտրամագնիսական դաշտի հաճախականությունը, որի էներգիան կլանված է, պետք է համընկնի էլեկտրոնների ցիկլոտրոնային հաճախականության հետ.

էլեկտրամագնիսական ալիքի էլեկտրական դաշտի ուժգնության վեկտորը պետք է ունենա մշտական ​​մագնիսական դաշտի ուղղությանը նորմալ բաղադրիչ.

բյուրեղում էլեկտրոնների ազատ ճանապարհորդության միջին ժամանակը պետք է գերազանցի ցիկլոտրոնի տատանումների ժամանակաշրջանը:

CR մեթոդը կիրառվում է կիսահաղորդիչների մեջ կրիչների արդյունավետ զանգվածը որոշելու համար։ CR գծի կես լայնությունից հնարավոր է որոշել ցրման բնորոշ ժամանակները և դրանով իսկ որոշել կրիչի շարժունակությունը: Գծի տարածքի հիման վրա կարելի է որոշել լիցքի կրիչների կոնցենտրացիան նմուշում:

Էլեկտրոնային պարամագնիսական ռեզոնանս. EPR ֆենոմենը բաղկացած է էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգիայի ռեզոնանսային կլանումից պարամագնիսական նմուշներում, որոնք տեղադրված են հաստատուն մագնիսական դաշտում, որը նորմալ է էլեկտրամագնիսական դաշտի մագնիսական վեկտորին: Երևույթի ֆիզիկական էությունը հետևյալն է.

Չզույգված էլեկտրոններ ունեցող ատոմի մագնիսական մոմենտը որոշվում է արտահայտությամբ (5.35): Մագնիսական դաշտում ատոմի էներգիայի մակարդակները, մագնիսական դաշտի հետ մագնիսական պահի փոխազդեցության պատճառով, բաժանվում են էներգիայի ենթամակարդակների.

որտեղ է ատոմի մագնիսական քվանտային թիվը և վերցնում է արժեքը

(5.52)-ից պարզ է դառնում, որ ենթամակարդակների թիվը հավասար է, իսկ ենթամակարդակների միջև հեռավորությունը՝

Ատոմների անցումները ցածրից բարձր մակարդակների վրա կարող են տեղի ունենալ արտաքին էլեկտրամագնիսական դաշտի ազդեցության տակ: Ըստ քվանտային մեխանիկական ընտրության կանոնների՝ թույլատրելի անցումներ են համարվում այն ​​անցումները, որոնցում մագնիսական քվանտային թիվը փոխվում է մեկով, այսինքն. Հետևաբար, նման դաշտի էներգիայի քվանտը պետք է հավասար լինի ենթամակարդակների միջև եղած հեռավորությանը

Հարաբերությունը (5.55) EPR պայմանն է: Ռեզոնանսային հաճախականության փոփոխվող մագնիսական դաշտը հավասար հավանականությամբ կհանգեցնի անցումներ ստորին մագնիսական ենթամակարդակներից վերին (կլանում) և հակառակը (արտանետում): Թերմոդինամիկական հավասարակշռության վիճակում երկու հարևան մակարդակների պոպուլյացիաների միջև կապը որոշվում է Բոլցմանի օրենքով.

(5.56)-ից պարզ է դառնում, որ ավելի քիչ էներգիա ունեցող պետություններն ունեն ավելի մեծ բնակչություն (): Հետևաբար, էլեկտրամագնիսական դաշտի քվանտները կլանող ատոմների թիվը, այս պայմաններում, կգերակայի արտանետող ատոմների թվին. Արդյունքում համակարգը կկլանի էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգիան, ինչը հանգեցնում է աճի։ Այնուամենայնիվ, ցանցի հետ փոխազդեցության պատճառով կլանված էներգիան ջերմության տեսքով փոխանցվում է ցանցին և սովորաբար այնքան արագ, որ օգտագործվող հաճախականություններում հարաբերակցությունը շատ քիչ է տարբերվում իր հավասարակշռության արժեքից (5.56):

EPR հաճախականությունները կարող են որոշվել (5.55): Փոխարինելով արժեքը և հաշվելով (զուտ պտտվող մոմենտը), մենք ստանում ենք ռեզոնանսային հաճախականությունը

(5.57)-ից պարզ է դառնում, որ մինչև 1 T դաշտերում ռեզոնանսային հաճախականությունները գտնվում են Հց միջակայքում, այսինքն՝ ռադիոհաճախականության և միկրոալիքային շրջաններում:

Ռեզոնանսային պայմանը (5.55) կիրառվում է մագնիսական մոմենտներ ունեցող մեկուսացված ատոմների համար։ Այնուամենայնիվ, այն վավեր է մնում ատոմների համակարգի համար, եթե մագնիսական մոմենտների միջև փոխազդեցությունը աննշան է: Նման համակարգը պարամագնիսական բյուրեղ է, որում մագնիսական ատոմները գտնվում են միմյանցից մեծ հեռավորության վրա։

EPR ֆենոմենը կանխատեսվել է 1923թ. Ya.G. Dorfman-ը և փորձնականորեն հայտնաբերվել է 1944 թ. Է.Կ.Զավոյսկի. Ներկայումս EPR-ն օգտագործվում է որպես պինդ մարմինների ուսումնասիրության ամենահզոր մեթոդներից մեկը։ EPR սպեկտրների մեկնաբանության հիման վրա տեղեկատվություն է ստացվում պինդ մարմինների թերությունների, կեղտերի և էլեկտրոնային կառուցվածքի, քիմիական ռեակցիաների մեխանիզմների և այլնի մասին։ EPR երևույթի վրա կառուցված են պարամագնիսական ուժեղացուցիչներ և գեներատորներ:

Միջուկային մագնիսական ռեզոնանս. Ծանր տարրական մասնիկներն են պրոտոններն ու նեյտրոնները (նուկլեոններ), և, հետևաբար, դրանցից կառուցված ատոմային միջուկներն ունեն իրենց մագնիսական մոմենտները, որոնք ծառայում են որպես միջուկային մագնիսականության աղբյուր։ Տարրական մագնիսական պահի դերը, էլեկտրոնի հետ անալոգիայով, այստեղ խաղում է Բորի միջուկային մագնետոնը

Ատոմային միջուկն ունի մագնիսական մոմենտ

որտեղ է միջուկի -գործոնը, միջուկի սպին թիվն է, որն ընդունում է կես ամբողջ և ամբողջ թվային արժեքներ.

0, 1/2, 1, 3/2, 2, ... . (5.60)

Միջուկային մագնիսական մոմենտի պրոյեկցիան առանցքի վրա զկամայականորեն ընտրված կոորդինատային համակարգը որոշվում է կապով

Այստեղ մագնիսական քվանտային թիվը, երբ հայտնի է, ընդունում է հետևյալ արժեքները.

Արտաքին մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում տարբեր վիճակներով բոլոր վիճակներն ունեն նույն էներգիան, հետևաբար՝ այլասերված են։ Ոչ զրոյական մագնիսական մոմենտով ատոմային միջուկը, որը տեղադրված է արտաքին հաստատուն մագնիսական դաշտում, զգում է տարածական քվանտացում, և դրա ծալովի դեգեներատիվ մակարդակը բաժանվում է Զեեմանի բազմակի, որի մակարդակներն ունեն էներգիաներ։

Եթե ​​դրանից հետո միջուկը ենթարկվում է փոփոխական դաշտի, որի էներգիայի քվանտը հավասար է մակարդակների միջև եղած հեռավորությանը (5.63)

այնուհետև տեղի է ունենում էներգիայի ռեզոնանսային կլանումը ատոմային միջուկների կողմից, որը կոչվում է միջուկային պարամագնիսական ռեզոնանս կամ պարզապես միջուկային մագնիսական ռեզոնանս.

Շնորհիվ այն բանի, որ այն շատ ավելի փոքր է, NMR ռեզոնանսային հաճախականությունը նկատելիորեն ցածր է EPR հաճախականությունից: Այսպիսով, NMR 1 T կարգի դաշտերում դիտվում է ռադիոհաճախականության շրջանում:

NMR-ն՝ որպես միջուկների, ատոմների և մոլեկուլների ուսումնասիրման մեթոդ, ստացել է տարբեր կիրառություններ ֆիզիկայում, քիմիայում, կենսաբանության, բժշկության, տեխնիկայի, մասնավորապես՝ մագնիսական դաշտերի ուժգնությունը չափելու համար։

Ավանդական NMR սպեկտրոսկոպիայի մեթոդն ունի բազմաթիվ թերություններ: Նախ, յուրաքանչյուր սպեկտրը կառուցելու համար մեծ քանակությամբ ժամանակ է պահանջվում: Երկրորդ, դա շատ պահանջկոտ է արտաքին միջամտության բացակայության նկատմամբ, և, որպես կանոն, ստացված սպեկտրները ունեն զգալի աղմուկ: Երրորդ, այն պիտանի չէ բարձր հաճախականության սպեկտրոմետրեր ստեղծելու համար։ Հետևաբար, ժամանակակից NMR սարքերը օգտագործում են այսպես կոչված իմպուլսային սպեկտրոսկոպիայի մեթոդը, որը հիմնված է ստացված ազդանշանի Ֆուրիեի փոխակերպումների վրա:

Ներկայումս բոլոր NMR սպեկտրոմետրերը կառուցված են հզոր գերհաղորդիչ մագնիսների հիման վրա՝ մշտական ​​մագնիսական դաշտով:

NMR ինտրոսկոպիայի (կամ մագնիսական ռեզոնանսային պատկերման) էությունը միջուկային մագնիսական ռեզոնանսային ազդանշանի ամպլիտուդության հատուկ տեսակի քանակական վերլուծության իրականացումն է: NMR ինտրոսկոպիայի մեթոդներում մագնիսական դաշտը ստեղծվում է ակնհայտորեն ոչ միասնական: Այնուհետև հիմք կա ակնկալելու, որ նմուշի յուրաքանչյուր կետում միջուկային մագնիսական ռեզոնանսի հաճախականությունն ունի իր սեփական արժեքը, որը տարբերվում է այլ մասերի արժեքներից: Սահմանելով NMR ազդանշանների ամպլիտուդի աստիճանավորման ցանկացած կոդ (պայծառություն կամ գույն մոնիտորի էկրանին), կարող եք ստանալ օբյեկտի ներքին կառուցվածքի հատվածների պայմանական պատկեր (տոմոգրամ):

Ֆերրո- և հակաֆերոմագնիսական ռեզոնանս. Ֆեռոմագնիսական ռեզոնանսի ֆիզիկական էությունն այն է, որ արտաքին մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ, որը մագնիսացնում է ֆերոմագնիսը մինչև հագեցվածությունը, նմուշի ընդհանուր մագնիսական մոմենտը սկսում է անցնել այս դաշտի շուրջը Larmor հաճախականությամբ, որը կախված է դաշտից: Եթե ​​նման նմուշի վրա կիրառվում է բարձր հաճախականությամբ էլեկտրամագնիսական դաշտ, որը ուղղահայաց է , և դրա հաճախականությունը փոխվում է, ապա տեղի է ունենում դաշտի էներգիայի ռեզոնանսային կլանումը: Կլանումը այս դեպքում մի քանի կարգով մեծ է, քան պարամագնիսական ռեզոնանսի դեպքում, քանի որ մագնիսական զգայունությունը և, հետևաբար, դրանցում մագնիսական հագեցվածության պահը շատ ավելի բարձր է, քան պարամագնիսական նյութերում:

Ֆերրոյում ռեզոնանսային երեւույթների առանձնահատկությունները - իսկ հակաֆերոմագնիսները որոշվում են հիմնականում նրանով, որ նման նյութերում դրանք գործ ունեն ոչ թե մեկուսացված ատոմների կամ սովորական պարամագնիսական մարմինների համեմատաբար թույլ փոխազդող իոնների, այլ ուժեղ փոխազդող էլեկտրոնների բարդ համակարգի հետ։ Փոխանակման (էլեկտրոստատիկ) փոխազդեցությունը առաջացնում է մեծ արդյունք մագնիսացում, և դրա հետ մեկտեղ մեծ ներքին մագնիսական դաշտ, որը զգալիորեն փոխում է ռեզոնանսային պայմանները (5.55):

Ֆեռոմագնիսական ռեզոնանսը տարբերվում է EPR-ից նրանով, որ էներգիայի կլանումը այս դեպքում մեծության աստիճաններով ավելի ուժեղ է, և ռեզոնանսային պայմանը (փոխարինվող դաշտի ռեզոնանսային հաճախականության և հաստատուն մագնիսական դաշտի մեծության միջև կապը) զգալիորեն կախված է մագնիսական դաշտի ձևից: նմուշներ.

Միկրոալիքային շատ սարքեր հիմնված են ֆերոմագնիսական ռեզոնանսի երևույթի վրա՝ ռեզոնանսային փականներ և ֆիլտրեր, պարամագնիսական ուժեղացուցիչներ, հզորության սահմանափակիչներ և հետաձգման գծեր:

Հակաֆերոմագնիսական ռեզոնանս (էլեկտրոնային մագնիսական ռեզոնանսՎ հակաֆերոմագնիսներ) - հակաֆերոմագնիսի մագնիսական համակարգի համեմատաբար մեծ ընտրողական արձագանքի երևույթը էլեկտրամագնիսական դաշտի ազդեցությանը (10-1000 ԳՀց) մոտ մագնիսական ենթաշերտերի մագնիսացման վեկտորների պրեցեսիայի բնական հաճախականություններին: համակարգ. Այս երեւույթն ուղեկցվում է էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգիայի ուժեղ կլանմամբ։

Քվանտային տեսակետից ա հակաֆերոմագնիսական ռեզոնանսկարելի է դիտարկել որպես էլեկտրամագնիսական դաշտի ֆոտոնների ռեզոնանսային փոխակերպում ալիքային վեկտորով մագնոնների։

Դիտարկել ա հակաֆերոմագնիսական ռեզոնանսՕգտագործվում են ռադիոսպեկտրոմետրեր, որոնք նման են ESR-ն ուսումնասիրելու համար, բայց թույլ են տալիս չափումներ կատարել բարձր (մինչև 1000 ԳՀց) հաճախականություններով և ուժեղ (մինչև 1 ՄԳ) մագնիսական դաշտերում: Առավել խոստումնալից սպեկտրոմետրերն են, որոնցում ոչ թե մագնիսական դաշտն է սկանավորվում, այլ հաճախականությունը: Օպտիկական հայտնաբերման մեթոդները լայն տարածում են գտել հակաֆերոմագնիսական ռեզոնանս.

Կայքը տրամադրում է տեղեկատու տեղեկատվություն միայն տեղեկատվական նպատակներով: Հիվանդությունների ախտորոշումն ու բուժումը պետք է իրականացվի մասնագետի հսկողության ներքո։ Բոլոր դեղամիջոցներն ունեն հակացուցումներ. Պահանջվում է մասնագետի հետ խորհրդակցություն!

Ընդհանուր տեղեկություն

Երևույթ միջուկային մագնիսական ռեզոնանս (NMR)հայտնաբերվել է 1938 թվականին ռաբբի Իսահակի կողմից։ Երևույթը հիմնված է ատոմների միջուկներում մագնիսական հատկությունների առկայության վրա։ Միայն 2003 թվականին հայտնագործվեց այս երեւույթը բժշկության մեջ ախտորոշիչ նպատակներով օգտագործելու մեթոդ։ Գյուտի համար դրա հեղինակները Նոբելյան մրցանակ են ստացել։ Սպեկտրոսկոպիայում ուսումնասիրվող մարմինը ( այսինքն՝ հիվանդի մարմինը) տեղադրվում է էլեկտրամագնիսական դաշտում և ճառագայթվում է ռադիոալիքներով։ Սա լիովին անվտանգ մեթոդ է ( ի տարբերություն, օրինակ, համակարգչային տոմոգրաֆիայի), որն ունի լուծողականության և զգայունության շատ բարձր աստիճան։

Կիրառում տնտեսագիտության և գիտության մեջ

1. Քիմիայում և ֆիզիկայում՝ բացահայտելու ռեակցիային մասնակցող նյութերը, ինչպես նաև ռեակցիաների վերջնական արդյունքները,
2. Դեղերի արտադրության ֆարմակոլոգիայում,
3. Գյուղատնտեսության մեջ հացահատիկի քիմիական բաղադրությունը և ցանքի պատրաստությունը որոշելու համար ( շատ օգտակար է նոր տեսակների բուծման համար),
4. Բժշկության մեջ՝ ախտորոշման համար։ Շատ տեղեկատվական մեթոդ ողնաշարի, հատկապես միջողնային սկավառակների հիվանդությունների ախտորոշման համար։ Հնարավորություն է տալիս հայտնաբերել սկավառակի ամբողջականության նույնիսկ ամենափոքր խախտումները: Հայտնաբերում է քաղցկեղի ուռուցքները ձեւավորման վաղ փուլերում:

Մեթոդի էությունը

Միջուկային մագնիսական ռեզոնանսային մեթոդը հիմնված է այն փաստի վրա, որ այն պահին, երբ մարմինը գտնվում է հատուկ կարգավորված շատ ուժեղ մագնիսական դաշտում ( 10000 անգամ ավելի ուժեղ, քան մեր մոլորակի մագնիսական դաշտը), մարմնի բոլոր բջիջներում առկա ջրի մոլեկուլները շղթաներ են կազմում, որոնք գտնվում են մագնիսական դաշտի ուղղությանը զուգահեռ։

Եթե ​​դուք հանկարծ փոխեք դաշտի ուղղությունը, ջրի մոլեկուլն ազատում է էլեկտրականության մասնիկ: Հենց այդ լիցքերը հայտնաբերվում են սարքի սենսորների կողմից և վերլուծվում համակարգչի կողմից: Ելնելով բջիջներում ջրի կոնցենտրացիայի ինտենսիվությունից՝ համակարգիչը ստեղծում է ուսումնասիրվող օրգանի կամ մարմնի մասի մոդելը։

Ելքի մոտ բժիշկն ունի մոնոխրոմ պատկեր, որի վրա շատ մանրամասն կարելի է տեսնել օրգանի բարակ հատվածները։ Տեղեկատվության բովանդակության առումով այս մեթոդը զգալիորեն գերազանցում է համակարգչային տոմոգրաֆիան։ Երբեմն նույնիսկ ավելի շատ մանրամասներ են տրվում հետազոտվող օրգանի մասին, քան անհրաժեշտ է ախտորոշման համար:

Մագնիսական ռեզոնանսային սպեկտրոսկոպիայի տեսակները

• Կենսաբանական հեղուկներ,
• Ներքին օրգաններ.

Տեխնիկան հնարավորություն է տալիս մանրամասն ուսումնասիրել մարդու մարմնի բոլոր հյուսվածքները, այդ թվում՝ ջուրը։ Որքան շատ է հյուսվածքների հեղուկը, այնքան դրանք ավելի թեթեւ ու պայծառ են նկարում։ Ոսկորները, որոնց մեջ քիչ ջուր կա, պատկերված են մութ։ Հետեւաբար, համակարգչային տոմոգրաֆիան ավելի տեղեկատվական է ոսկրային հիվանդությունների ախտորոշման հարցում:

Մագնիսական ռեզոնանսային պերֆուզիայի տեխնիկան հնարավորություն է տալիս վերահսկել արյան շարժումը լյարդի և ուղեղի հյուսվածքներով:

Այսօր բժշկության մեջ անվանումն ավելի լայն տարածում ունի MRI (Մագնիսական ռեզոնանսային պատկերացում ), քանի որ վերնագրում միջուկային ռեակցիայի հիշատակումը վախեցնում է հիվանդներին։

Ցուցումներ

1. Ուղեղի հիվանդություններ
2. Ուղեղի մասերի գործառույթների ուսումնասիրություն,
3. Հոդերի հիվանդություններ,
4. Ողնաշարի հիվանդություններ,
5. որովայնի խոռոչի ներքին օրգանների հիվանդություններ,
6. Միզուղիների և վերարտադրողական համակարգի հիվանդություններ,
7. Միջաստինի և սրտի հիվանդություններ,
8. Անոթային հիվանդություններ.

Հակացուցումներ

Բացարձակ հակացուցումներ.
1. Սրտի ռիթմավար,
2. Միջին ականջի էլեկտրոնային կամ ֆերոմագնիսական պրոթեզներ,
3. Ֆերոմագնիսական Իլիզարովի ապարատներ,
4. Խոշոր մետաղական ներքին պրոթեզներ,
5. Ուղեղի անոթների հեմոստատիկ սեղմակներ.

Հարաբերական հակացուցումներ.
1. Նյարդային համակարգի խթանիչներ,
2. Ինսուլինի պոմպեր,
3. Ներքին ականջի պրոթեզների այլ տեսակներ,
4. Սրտի պրոթեզային փականներ,
5. Հեմոստատիկ սեղմակներ այլ օրգանների վրա,
6. Հղիություն ( անհրաժեշտ է ստանալ գինեկոլոգի եզրակացություն),
7. Սրտի անբավարարություն դեկոմպենսացիայի փուլում,
8. Կլաուստրոֆոբիա ( սահմանափակ տարածքների վախ).

Նախապատրաստվելով ուսումնասիրությանը

Հատուկ պատրաստություն է պահանջվում միայն այն հիվանդների համար, ովքեր ենթարկվում են ներքին օրգանների հետազոտության ( միզասեռական և մարսողական տրակտըՊրոցեդուրայից հինգ ժամ առաջ չպետք է սնունդ ուտել:
Եթե ​​գլուխը հետազոտվում է, գեղեցիկ սեռի ներկայացուցիչներին խորհուրդ է տրվում հեռացնել դիմահարդարումը, քանի որ կոսմետիկայի մեջ պարունակվող նյութերը ( օրինակ՝ ստվերաներկի մեջ), կարող է ազդել արդյունքների վրա: Բոլոր մետաղական զարդերը պետք է հեռացվեն:
Երբեմն բժշկական անձնակազմը ստուգում է հիվանդին՝ օգտագործելով շարժական մետաղական դետեկտոր:

Ինչպե՞ս է իրականացվում հետազոտությունը:

Նախքան ուսումնասիրությունը սկսելը, յուրաքանչյուր հիվանդ լրացնում է հարցաթերթիկ, որը կօգնի բացահայտել հակացուցումները:

Սարքը լայն խողովակ է, որի մեջ հիվանդին տեղադրում են հորիզոնական դիրքով։ Հիվանդը պետք է ամբողջովին անշարժ մնա, հակառակ դեպքում պատկերը բավականաչափ պարզ չի լինի։ Խողովակի ներսը մութ չէ և թարմ օդափոխություն կա, ուստի պրոցեդուրաների պայմանները բավականին հարմարավետ են։ Որոշ ինստալացիաներ առաջացնում են նկատելի բզզոց, այնուհետև հետազոտվող անձը կրում է աղմուկ կլանող ականջակալներ:

Քննության տեւողությունը կարող է տատանվել 15 րոպեից մինչեւ 60 րոպե։
Որոշ բժշկական կենտրոններ թույլ են տալիս հարազատին կամ ուղեկցող անձին լինել հիվանդի հետ այն սենյակում, որտեղ ուսումնասիրությունն անցկացվում է ( եթե այն չունի հակացուցումներ).

Որոշ բժշկական կենտրոններում անեսթեզիոլոգը հանգստացնող դեղեր է ընդունում: Այս դեպքում պրոցեդուրան շատ ավելի հեշտ է հանդուրժել, հատկապես կլաուստրոֆոբիայով տառապող հիվանդների, փոքր երեխաների կամ հիվանդների համար, ովքեր ինչ-ինչ պատճառներով դժվարանում են անշարժ մնալ: Հիվանդը ընկնում է թերապևտիկ քնի մեջ և դրանից դուրս է գալիս հանգստացած և կազդուրված։ Օգտագործված դեղամիջոցներն արագորեն դուրս են գալիս օրգանիզմից և անվտանգ են հիվանդի համար։

Քննության արդյունքը պատրաստ է ընթացակարգի ավարտից հետո 30 րոպեի ընթացքում։ Արդյունքը տրվում է DVD-ի, բժշկի եզրակացության և լուսանկարների տեսքով:

Կոնտրաստային նյութի օգտագործումը NMR-ում

Ամենից հաճախ ընթացակարգը տեղի է ունենում առանց հակադրության օգտագործման: Այնուամենայնիվ, որոշ դեպքերում անհրաժեշտ է ( անոթային հետազոտության համար) Այս դեպքում կոնտրաստային նյութը ներարկվում է ներերակային՝ օգտագործելով կաթետեր։ Գործընթացը նման է ցանկացած ներերակային ներարկման: Այս տեսակի հետազոտության համար օգտագործվում են հատուկ նյութեր. պարամագնիսներ. Սրանք թույլ մագնիսական նյութեր են, որոնց մասնիկները, լինելով արտաքին մագնիսական դաշտում, մագնիսացվում են դաշտային գծերին զուգահեռ։

Կոնտրաստային միջոցների օգտագործման հակացուցումները.

• Հղիություն,
• Անհատական ​​անհանդուրժողականություն կոնտրաստային նյութի բաղադրիչներին, նախկինում հայտնաբերված:

Անոթային հետազոտություն (մագնիսական ռեզոնանսային անգիոգրաֆիա)

Օգտագործելով այս մեթոդը, դուք կարող եք վերահսկել ինչպես շրջանառության ցանցի վիճակը, այնպես էլ անոթների միջոցով արյան շարժը:
Չնայած այն հանգամանքին, որ մեթոդը հնարավորություն է տալիս «տեսնել» անոթները առանց կոնտրաստային նյութի, դրա կիրառմամբ պատկերն ավելի պարզ է դառնում։
Հատուկ 4-D տեղադրումները հնարավորություն են տալիս վերահսկել արյան շարժը գրեթե իրական ժամանակում։

Ցուցումներ:

• Սրտի բնածին արատներ,
• Անևրիզմա, դիսեկցիա,
• Անոթների ստենոզ,

Ուղեղի հետազոտություն

Սա ուղեղի թեստ է, որը չի օգտագործում ռադիոակտիվ ճառագայթներ: Մեթոդը թույլ է տալիս տեսնել գանգի ոսկորները, սակայն կարող եք ավելի մանրամասն ուսումնասիրել փափուկ հյուսվածքները։ Գերազանց ախտորոշիչ մեթոդ նյարդավիրաբուժության, ինչպես նաև նյարդաբանության մեջ։ Հնարավորություն է տալիս հայտնաբերել հին կապտուկների և ցնցումների, ինսուլտների, ինչպես նաև նորագոյացությունների հետևանքները։
Այն սովորաբար նշանակվում է անհայտ էթիոլոգիայի միգրենանման պայմանների, գիտակցության խանգարման, նորագոյացությունների, հեմատոմաների և կոորդինացման բացակայության դեպքում:

Ուղեղի ՄՌՏ-ն ուսումնասիրում է.

• պարանոցի հիմնական անոթները,
• ուղեղը մատակարարող արյունատար անոթներ
• ուղեղի հյուսվածք,
• աչքի խոռոչների ուղեծրերը,
• ուղեղի ավելի խորը հատվածներ ( ուղեղիկ, սոճու գեղձ, հիպոֆիզ, երկարավուն և միջանկյալ հատվածներ).

Ֆունկցիոնալ NMR

Այս ախտորոշումը հիմնված է այն փաստի վրա, որ երբ ուղեղի որևէ հատված, որը պատասխանատու է որոշակի ֆունկցիայի համար, ակտիվանում է, արյան շրջանառությունն այդ հատվածում մեծանում է։
Հետազոտվողին տրվում են տարբեր առաջադրանքներ, որոնց կատարման ընթացքում արձանագրվում է արյան շրջանառությունը ուղեղի տարբեր հատվածներում։ Փորձերի ընթացքում ստացված տվյալները համեմատվում են հանգստի ժամանակ ստացված տոմոգրամի հետ։

Ողնաշարի հետազոտություն

Այս մեթոդը հիանալի է նյարդային վերջավորությունների, մկանների, ոսկրածուծի և կապանների, ինչպես նաև միջողային սկավառակների ուսումնասիրության համար: Բայց ողնաշարի կոտրվածքների կամ ոսկրային կառուցվածքների ուսումնասիրման անհրաժեշտության դեպքում այն ​​որոշակիորեն զիջում է համակարգչային տոմոգրաֆին։

Դուք կարող եք զննել ամբողջ ողնաշարը, կամ կարող եք ուսումնասիրել միայն մտահոգության տարածքը՝ արգանդի վզիկի, կրծքավանդակի, գոտկատեղի և նաև կոկիկսի առանձին հատվածը: Այսպիսով, ողնաշարի պարանոցային հատվածը հետազոտելիս կարելի է հայտնաբերել արյունատար անոթների և ողնաշարի պաթոլոգիաներ, որոնք ազդում են ուղեղի արյան մատակարարման վրա։
Գոտկատեղը հետազոտելիս կարող են հայտնաբերվել միջողնային ճողվածքներ, ոսկրային և աճառային հասկեր, ինչպես նաև կծկված նյարդեր։

Ցուցումներ:

• միջողնաշարային սկավառակների ձևի փոփոխություններ, ներառյալ ճողվածքները,
• Մեջքի և ողնաշարի վնասվածքներ
• Օստեոխոնդրոզ, ոսկորների դիստրոֆիկ և բորբոքային պրոցեսներ,
• Նորագոյացություններ.

Ողնուղեղի հետազոտություն

Այն իրականացվում է ողնաշարի հետազոտության հետ միաժամանակ։

Ցուցումներ:

• ողնուղեղի նորագոյացությունների, կիզակետային վնասվածքների հավանականությունը,
• Ողնուղեղի խոռոչների լցոնումը ողնուղեղային հեղուկով վերահսկելու համար,
• ողնուղեղի կիստաներ,
• Վիրահատությունից հետո վերականգնումը վերահսկելու համար,
• Եթե ​​կա ողնուղեղի հիվանդության վտանգ.

Համատեղ փորձաքննություն

Հետազոտության այս մեթոդը շատ արդյունավետ է հոդը կազմող փափուկ հյուսվածքների վիճակն ուսումնասիրելու համար։

Օգտագործվում է ախտորոշման համար.

• Քրոնիկ արթրիտ,
• Ջլերի, մկանների և կապանների վնասվածքներ ( հատկապես հաճախ օգտագործվում է սպորտային բժշկության մեջ),
• Պերելոմով,
• Փափուկ հյուսվածքների և ոսկորների նորագոյացություններ,
• Այլ ախտորոշիչ մեթոդներով չհայտնաբերված վնաս:

Կիրառելի է.

• Հիպ հոդերի հետազոտություն օստեոմիելիտի, ազդրի գլխի նեկրոզի, սթրեսային կոտրվածքի, սեպտիկ արթրիտի համար,
• Ծնկների հոդերի հետազոտություն սթրեսային կոտրվածքների, որոշ ներքին բաղադրիչների ամբողջականության խախտում ( meniscus, աճառ),
• Ուսի հոդի հետազոտություն՝ տեղահանումների, սեղմված նյարդերի, հոդի պարկուճի պատռվածքի համար,
• Դաստակի հոդերի հետազոտություն անկայունության, բազմաթիվ կոտրվածքների, միջին նյարդի թակարդման և կապանների վնասման դեպքում։

Ժամանակավոր-մանդիբուլյար հոդի հետազոտություն

Նշանակվում է համատեղում դիսֆունկցիայի պատճառները որոշելու համար: Այս ուսումնասիրությունը առավելագույնս բացահայտում է աճառի և մկանների վիճակը և հնարավորություն է տալիս հայտնաբերել տեղահանումները: Օգտագործվում է նաև օրթոդոնտիկ կամ օրթոպեդիկ վիրահատություններից առաջ։

Ցուցումներ:

• Ստորին ծնոտի շարժունակության խանգարում,
• Բերանը բացելիս և փակելիս սեղմելով հնչյունները,
• Ցավ քունքում բերանը բացելիս և փակելիս,
• Ցավ ծամող մկանները շոշափելիս,
• Ցավ պարանոցի և գլխի մկաններում.

Որովայնի խոռոչի ներքին օրգանների հետազոտություն

Ենթաստամոքսային գեղձի և լյարդի հետազոտությունը նշանակվում է.

• Ոչ վարակիչ դեղնախտ,
• լյարդի նորագոյացությունների հավանականությունը, դեգեներացիա, թարախակույտ, կիստաներ, ցիռոզով,
• Բուժման առաջընթացը վերահսկելու համար.
• Վնասվածքային պատռվածքների համար.
• քարեր լեղապարկի կամ լեղուղիների մեջ,
• ցանկացած ձևի պանկրեատիտ,
• Նորագոյացությունների հավանականությունը,
• Պարենխիմային օրգանների իշեմիա.

Մեթոդը թույլ է տալիս հայտնաբերել ենթաստամոքսային գեղձի կիստաները և հետազոտել լեղուղիների վիճակը։ Հայտնաբերվում են խողովակները փակող ցանկացած գոյացություններ:

Երիկամների հետազոտությունը նշանակվում է, երբ.

• Նորագոյացության կասկած,
• Երիկամների մոտ գտնվող օրգանների և հյուսվածքների հիվանդություններ,
• Միզուղիների օրգանների ձևավորման խանգարման հավանականությունը,
• Եթե ​​անհնար է կատարել արտազատվող ուրոգրաֆիա։

Նախքան միջուկային մագնիսական ռեզոնանսի միջոցով ներքին օրգանները հետազոտելը, անհրաժեշտ է ուլտրաձայնային հետազոտություն անցկացնել։

Վերարտադրողական համակարգի հիվանդությունների հետազոտություն

Կոնքի հետազոտությունները նշանակվում են հետևյալի համար.

• Արգանդի, միզապարկի, շագանակագեղձի նորագոյացությունների հավանականությունը,
• Վնասվածքներ,
• կոնքի նորագոյացություններ մետաստազները հայտնաբերելու համար,
• ցավեր սրբանային հատվածում,
• Վեզիկուլիտ,
• Ուսումնասիրել ավշային հանգույցների վիճակը.

Շագանակագեղձի քաղցկեղի դեպքում այս հետազոտությունը նշանակվում է ուռուցքի տարածումը մոտակա օրգաններ հայտնաբերելու համար։

Թեստից մեկ ժամ առաջ միզելը ցանկալի չէ, քանի որ պատկերն ավելի տեղեկատվական կլինի, եթե միզապարկը որոշակիորեն լցված է։

Ուսումնասիրություն հղիության ընթացքում

Չնայած այն հանգամանքին, որ հետազոտության այս մեթոդը շատ ավելի անվտանգ է, քան ռենտգենը կամ համակարգչային տոմոգրաֆիան, այն խստիվ չի թույլատրվում օգտագործել հղիության առաջին եռամսյակում:
Երկրորդ և երրորդ եռամսյակում մեթոդը նշանակվում է միայն առողջական պատճառներով։ Հղի կնոջ օրգանիզմի համար պրոցեդուրաների վտանգը կայանում է նրանում, որ պրոցեդուրաների ընթացքում որոշ հյուսվածքներ տաքացվում են, ինչը կարող է առաջացնել պտղի ձևավորման անցանկալի փոփոխություններ։
Բայց հղիության ընթացքում կոնտրաստային նյութի օգտագործումը հղիության ցանկացած փուլում խստիվ արգելված է:

Նախազգուշական միջոցներ

1. Որոշ NMR կայանքներ նախագծված են որպես փակ խողովակ: Մարդիկ, ովքեր տառապում են փակ տարածքներից վախից, կարող են հարձակման ենթարկվել: Ուստի ավելի լավ է նախօրոք տեղեկանալ, թե ինչպես կանցնի ընթացակարգը։ Կան բաց տիպի տեղադրումներ։ Դրանք ռենտգենյան սենյակի նման սենյակ են, սակայն նման տեղադրումները հազվադեպ են լինում:

2. Արգելվում է մուտք գործել այն սենյակ, որտեղ գտնվում է սարքը մետաղական իրերով և էլեկտրոնային սարքերով ( օրինակ՝ ժամացույցներ, զարդեր, բանալիներ), քանի որ հզոր էլեկտրամագնիսական դաշտում էլեկտրոնային սարքերը կարող են կոտրվել, և փոքր մետաղական առարկաները կթռչեն իրարից։ Միևնույն ժամանակ, կստացվեն ոչ ամբողջությամբ ճիշտ հետազոտության տվյալներ: