核磁共振分析技术在重油表征中的研究进展（推荐11篇）
位置定向自旋标记-电子顺磁共振技术在蛋白质结构研究中的应用
位置定向的自旋标记(SDSL)技术结合电子顺磁共振(EPR)波谱技术成为检测蛋白质结构的有力工具.目前SDSL正经历快速发展的应用阶段.本文主要讨论SDSL-EPR技术在蛋白质二级和三级结构的检测中的应用.主要包括自旋标记物侧链易趋性(accessibility)和运动性的.改变,膜蛋白位形图,静电势,膜蛋白在膜表面的位置定向,残基间距离以及时间分辨结构改变的研究.这些改变可以在毫秒和纳秒范围内得到检测,从而实现蛋白在行使功能时构象改变的检测.该方法对蛋白分子的大小没有限制,样品量可以很少,有时50～100皮摩尔(pmol)即可.所有这些特点使得SDSL可以在蛋白质结构和动力学研究中得到广泛应用.
作 者：王长振 吴可 WANG Chang-Zhen WU Ke 作者单位：军事医学科学院放射与辐射医学研究所,北京,100850刊 名：军事医学科学院院刊 ISTIC PKU英文刊名：BULLETIN OF THE ACADEMY OF MILITARY MEDICAL SCIENCES年，卷(期)：30(5)分类号：Q51关键词：自旋标记物 电子自旋共振谱学 蛋白质组
1 低场核磁共振基本原理
具有固定磁距的原子核(如1H、13C、31P、19F、15N、129Xe等)在恒定磁场与交变磁场的作用下,与交变磁场发生能量交换的现象就是核磁共振技术(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)[10]。化学位移、偶极间接相互作用、偶极-偶极直接相互作用这三个参数主要反映分子的结构信息,为核磁共振波谱技术(Magnetic Resonance Spectroscopy,MRS)研究对象,场强越高,参数分辨越好;而T1(纵向弛豫时间)、T2(横向弛豫时间)则主要反映分子的动态信息,为低场核磁共振分析测试技术研究领域[10]。利用MRS通过T2延长显示的强度不同,从而测定其结合水、不可移动水和自由水分布[11];T2可反映蛋白质-水相互作用的变化,可用于预测肉制品的系水力[12]。
因此,NMR是确定分子结构以及研究化学反应的进程中最常见的一种调查方法。同时,核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是基于NMR的一种成像技术,属于断层成像,它利用磁共振现象从样品中获得电磁信号,并重建出样品信息,已经广泛用于放射学来获得软组织图像以便进行分析与诊断[13]。另外,LF-NMR在研究食品性质上具有特殊的优势,利用氢原子核在磁场中的特性,可以追踪待测物质(食品)中的氢原子。通过LF-NMR可由信号幅度得出含油率、含水率和孔隙度;可根据图像观察食品内部结构;可根据扩散程度进行物质区分;亦可由弛豫时间分析样品成分、状态分布和样品本质。因此,LF-MNR可以很好地适用于水产品及其制品体系,进行多种指标的测定。
2 LF-NMR在水产品加工中的研究应用
2.1 水分
LF-NMR可以测定水产品肌肉中结合水、不易流动水和自由水的分布及流动性大小等迁移规律,这关系到鱼肉的持水力及保鲜能力。Carneiro等[14]通过使用LF-1H NMR调查评估了在不同的存储时间内腌制沙丁鱼肌肉水的流动性。董志俭等[15]利用LF-NMR研究了在南美白对虾蒸制过程中水分活度及水分状态的变化。朱丹实等[16]利用LF-NMR研究微冻保鲜真鲷中的水分迁移规律,以及食品中不同水的性质分析、水分质子的移动性及分布状况。
2.2 乳化及凝胶特性
凝胶特性是鱼糜及鱼糜制品的主要品质,利用LF-NMR技术分析鱼糜制品凝胶特性的变化,并结合多元相关分析,建立其与传统评价指标的相关性,可用来快速评价鱼糜及鱼糜制品的品质。邵俊花等[17]应用LF-NMR研究水产品中蛋白质乳化及凝胶特性及其保水性与水分迁移规律的关系,发现贮藏时间增加、水分含量降低,使得黄度值增加,最终影响乳化凝胶的品质。杨慧娟等[18]采用LF-NMR技术研究超高压处理对乳化肠质构和水分分布的影响。
2.3 脂肪
近年来,1H低场核磁共振成像技术(Lowfield1H Magnetic Resonance Imaging,LF-1H MRI)用于研究水产品成像的报道也不少,如:采用T1加权LF-1H MRI研究5种鱼脂肪的分布、大小和脂肪沉积的机制[19];利用LF-1H MRI技术对中华绒螯蟹全身进行扫描,构建3D模型估算中华绒螯蟹肝胰腺和性腺的脂肪体积[20],实现中华绒螯蟹发育度与丰满度的无损检测,并推广到其他水产品包括虾和扇贝的成批检测。Aursand等[21]研究使用LF-NMR弛豫时间测量大西洋鲑鱼中的脂肪分布变化,结果发现LF-NMR可用于检测水产品的脂肪分布及体积变化,进而对水产品的发育度及丰满度状况进行评价,有利于及时调整捕捞市场供应。
2.4 蛋白质
利用LF-NMR技术研究鳕鱼腌制的前处理方法干腌脱水后的水分分布与蛋白质变性,弛豫时间的测量可用来评估在不同的预盐析方法期间脱水干咸鳕鱼片的蛋白质变性以及肌肉性能的变化[22]。借助LF-NMR技术研究蛋白凝胶的保水性及水分含量,验证表明两种方法显著相关[23]。总体上,LF-NMR用于蛋白质性质的研究较少,这可能是由于该技术在食品中的应用时间还较短,其相关数据与水产品蛋白质变性的相关性还有待于进一步深入研究。
2.5 保鲜与品质
Heude等[24]发现了一种基于1H高分辨率魔角旋转NMR光谱的新分析方法,可以实现鱼新鲜度和质量的快速评估。Isabel等[25]采用LF-NMR技术评价冷冻鳕鱼货架期及品质变化,发现鳕鱼冷冻引起的肉结构变化以及相应的水分迁移非常敏感,通过建模可预测鳕鱼货架期。张珂等[26]研究发现LF-NMR可用于快速检测添加剂处理后的冻藏罗非鱼片的品质变化,可用于检测不同加工条件处理后罗非鱼片的水分变化,进而保证产品的质量,提高经济效益。
2.6 水产品无损检测
LF-NMR技术具有无损检测、样品处理简单、所需样品量少和检测时间短等优点,已被广泛应用于水产品中[27,28]。相关的研究报道有:一种快速、无损的NMR和MRI方法可用来分析干海参的复水,并用来确定区分普通干燥和盐腌干燥海参[29];采用LF-NMR及MRI研究海参中的水分含量、分布及状态变化,测量不同复水时间以及高温蒸煮处理后海参的横向弛豫时间,通过加权成像技术观察复水海参体内三种水的分布变化[30];利用低场1H NMR,1H MRI和光学显微镜研究大西洋鲑中水和盐的分布:原料质量和盐水洗涤的效果[31];运用1H LF-NMR与LF-MRI和理化分析,研究盐析前处理方法对鳕鱼中盐水分配的影响[32];利用低场核磁共振弛豫和1H MRI比较研究大西洋鲑鱼在屠宰前处理压力和死后尸僵肌肉中水的性质及随后盐析的影响[33];使用LF-NMR和传统的化学方法来调查在野生和养殖鳕鱼处理前后冰冻储存的物理与化学性质的差异,以及这些特性是如何受注射盐水、盐渍和冻结影响的[34]。
LF-NMR可用于研究水产品经腌制后的水和盐分的分配比例,以及水产品在屠宰前和死后僵直肌肉中的水分并进行理化指标分析。国内外研究学者的研究结论是一致的,都能证明该技术可以用于水产品的无损快速检测,尤其在种类鉴别、产地溯源及贮藏过程中品质变化等方面具有明显优势。如果具有实时在线监测功能,将会在水产品无损检测方面发挥更大的功能。
2.7 其他方面
用T1加权LF-1H MRI研究活体蓝蟹的器官,结果表明LF-1H MRI是一个重要的无损检测技术,可用于研究无脊椎动物的形态和生理学的改变[35];通过1H-NMR光谱和MVA(多变量数据分析)分析比较疣蟹和食用螃蟹的脂质和生爪肌肉的水萃取液,进而研究亚得里亚海蓝蟹的代谢组学分析[36,36];通过LF-NMR和常规理化分析方法评估添加不同比例的海藻糖对冷冻罗非鱼片的影响[37];使用核磁共振光谱鉴别不同处理条件下海鲜产品的某些生物活性化合物的适用性[38]。基于LF-NMR技术的优点,将会对在水产品中添加违规成分的筛选具有较好的应用。
王欣等[39]研究在低场核磁弛豫特性系统对不同注水比例肉糜进行分析,探索肉糜注水程度定性与定量判别的可行性,方法可以在鱼糜类制品中水分含量的快速测定封面有较好的应用,对防治水产品掺假、提高水产品品质有较好的帮助。
LF-NMR可用于研究活体器官,评估无脊椎动物的形态及生理学改变;该技术还可用于水产品代谢组学的研究及某些生物活性化合物适用性的调查研究,这一应用无疑给新陈代谢方面的研究带来福音,使研究者能快速完成疾病发病机制、药物治疗机制等方面的研究。
3 结论与展望
LF-NMR在水产品水分分析中应用相对广泛,主要包括水产品中的水分含量、水分状态及经过不同处理条件下水的流动状态等,还可以无损检测水产品中的脂肪和蛋白质特性变化,分析产品品质变化。因此在水产品品质分析中具有较好的应用前景。但是,由于受到设备和检测技术的制约,其在我国水产品品质分析中应用还很少。由于具有检测快速准确、对产品无损伤等方面的优点,应大力开发LF-NMR在水产品在线监测的设备和技术,提高水产品品质检测效率,并在相应标准体系中引入LF-NMR技术,从而推动我国水产品加工业的发展。
摘要：低场核磁共振技术(LF-NMR)具有检测迅速、样品需要量少、对样品无损伤等特点,在食品中水分、蛋白质、脂肪测定,以及肉类的保水性、质构特性和食品品质检测方面得到了广泛应用,在水产品品质分析中也有很好的应用前景。LF-NMR技术可以检测水产品中的水分含量、水分活度、三种不同水分状态分布等,有利于水产品保鲜贮藏及水产品蛋白质凝胶特性等方面的研究。本文主要介绍了LF-NMR技术的基本原理,系统归纳了该技术在水产品中水分、蛋白质、脂肪组成分析及蛋白质乳化和凝胶特性及品质保藏中的应用,总结了其在水产品无损检测及相关特性中的应用,分析了其在水产品品质分析中的应用前景。
关键词:重油 乳化 控制电路 节能
一、重油乳化技术简介
1.重油乳化节能原理
重油乳化油在40℃~80℃的温度下,被油泵输送至喷油嘴,再加热至90℃~110℃,在压力作用下被喷到800℃以上的燃烧体内时,由于油滴内的微粒水珠率先快速汽化膨胀,将雾态油颗粒爆炸成更为细小的油颗粒,使之与空气接触面积成倍增加,燃烧更加充分,从而达到节能的
效果。
2.重油乳化技术现状
由于重油乳化技术能够带来巨大的经济和社会效益,自上世纪60年代起,国内就有数十家科研机构对该项目进行研究,目前仍多处于实验测定及其机理研究阶段,在实际中应用尚未大面积推广。其主要原因在于,目前常见的几种重油乳化工艺都存在着某些技术上的缺陷。
二、重油乳化技术缺陷分析
1.簧片哨超声法存在的缺陷
首先是簧片法在线调节功能差,无法适用油质的波动。因为油质的变化对喷出的液片速度影响较大,从而影响超声波强度,所以该技术的重油乳化效果不尽人意。
其次是使用中要定期更换簧片。
2.乳化剂乳化法的缺陷
乳化剂生产成本高,这便是该方法推广中遇到的最大问题。
3.重油磁化法
该方法目前主要还是处在理论研究阶段,许多问题尚待解决,还不能应用在生产实践中。
三、QZD-0508全自动乳化机控制电路
1.全自动乳化机的总体构想
基于传统重油乳化技术上存在的许多问题,我们一直试图找到一种简洁的、容易实现的、低成本的重油乳化方法,设计出一款全自动乳化机控制电路,通过其对相关设备的控制实现油水混合的精确配比,同时控制合理的油水输出压力,通过乳化管实现油水搅拌,从而完成重油乳化的全自动过程。
2.QZD-0508全自动乳化机控制电路设计
QZD-0508全自动乳化机是通过其控制电路实现重油乳化的全自动过程,控制电路原理是:
通过水位限位开关控制接触器,进而控制相关电磁阀通断,最终达到自动控制掺水量的目的。本设计除了自动控制回路外还设计了手动回路,通过电动开关及其互锁功能实现掺水量的人工控制。
QZD-0508全自动乳化机由主机和电路控制系统组成。主机由水箱、控制剂箱、水位控制系统、节能剂定量控制系统、温度控制系统和电控元件组成。同时配有水箱上下极限水位报警和延时保护系统。其结构原理如下图所示。
1.节能剂箱,2.水箱,3.高液位浮球计,4.低液位浮球,5.排污阀,6.溢流阀,7.排污阀,8.水表,9.过滤器,10.进水电磁阀,11.阀门,12. 逆止阀,13.转子流量计,14. 调节阀,15.定量箱入口电磁阀,16.定量箱出口电磁阀,17.节能剂定量箱,18.阀门,19.冷门,20.进汽电磁阀,21.蒸汽加热器,22.水泵回水调节阀,23.阀门,24.水泵,25.排汽管。
工作时,水和节能剂的混合液经水泵→蒸汽加热器→转子流量计注入原油系统管线中,实现掺水乳化功能。蒸汽加热器由电磁阀自动控制蒸汽量,可使温度自动控制在限定范围内。当水箱水位在低限位时,上水电磁阀和节能剂定量箱出口电磁阀自动开启,水箱加水并加入一定比例的节能剂;当水箱水位在高限位时,上水电磁阀和节能剂定量箱出口电磁阀自动关闭,同时入口电磁阀自动开启,节能剂定量箱注入了一定量节能剂以备用。如此周而复始地完成水和节能剂的自动定量配比过程。
由于QZD-0508全自动乳化机的实用型、高效性及其较低的生产成本,它将会在相关领域得到广泛的应用。
摘要：本文介绍了不同核磁共振方法和技术在高分子材料研究中的应用。主要论及核磁共振的常规氢谱、碳谱、多脉冲技术，以及固体核磁共振仪、核磁共振成象技术和核磁共振在高分子科学中的应用。
关键词：核磁共振方法；高分子材料
核磁共振波谱是研究原子核在磁场中吸收射频辐射能量进而发生能级跃迁现象的一种波谱法。通常专指氕原子的核磁共振波谱(质子核磁共振谱)的研究。同一核素的原子核在不同化学环境下能产生位置、强度、宽度等各异的谱线，为研究复杂的分子结构提供重要的信息。
1核磁共振基本原理
核磁共振研究的对象为具有磁矩的原子核。原子核是带正电荷的粒子，其自旋运动将产生磁矩，但并非所有同位素的原子核都有自旋运动，只有存在自旋运动的原子核才具有磁矩。原子核的自旋运动与自旋量子数 I 相关，I＝0 的原子核没有自旋运动，I≠0的原子核有自旋运动。核磁共振研究的主要对象是 I＝1/2 的原子核，这样的原子核不具有电四极矩，核磁共振的谱线窄，最易于核磁共振检测。原子核同时具有电荷及自旋，根据古典电磁学理论，旋转的电荷可视为环电流，故原子核也有对应的磁矩μ，其与自旋角动量P 成正比，关系如下：
μ = γ P = γI(1.1)磁矩和自旋角动量之间的比例常数定义为旋磁比γ，旋磁比随原子核种类而有所不同，I为自旋算符，P为角动量算符，是Plank常数h除以2π。当受到外加磁场B0影响时，具自旋角动量的原子核其能级会分裂为（2I＋1）个非简并态，两个能级的能量差为 ΔE＝－γ B0。核磁共振就是样品处于某个静磁场中，具有磁距的原子核存在着不同能级，用某一特定频率的电磁波来照射样品，并使该电磁波满足两个能级的能级差条件，原子核即可进行能级之间的跃迁，发生核磁共振。在考虑磁距与磁场相互作用时，可以用量子力学或经典力学加以处理。每一种处理都有其方便之处。对于弛豫和交换过程以经典处理更为合适；而在讨论化学位移和自旋耦合时，须要使用能级知识，因而要用量子力学进行处理。核磁共振在聚合物研究中的几种用途 2.1高分子的鉴别
1H-NMR主要研究化合物中1H原子核的核磁共振。它可提供化合物分子中氢原子所处的不同化学环境的它们之间的相互关联的信息，从而确定分子的组成、连接方式及空间结构等。而113C-NMR主要研究化合物中碳的股价结构，特别是在高分子结果分析中，研究的归属很有意义。高分子化合物主要由碳氢组成，所以用1H谱和13C谱来研究聚合物的结果无疑是很合适的，特别能解决结构分析问题。而对于一些结构类似的聚合物，红外光谱图也基本类似，这是利用1H-NMR或13CNMR就很容易鉴别。例如：聚烯烃的鉴别，聚丙酸乙烯酯和聚丙烯酸乙酯的鉴别及未知物的鉴别等。
2.2共聚组成的测定
由于NMR谱峰的强度与该物质相应的元素有很好的对应关系，尤其是对于1H-NMR，共振峰的积分面积正比于相应的质子数，所以可以通过直接测定质子数之比而得到各基团的定量结果。因此，利用NMR研究共聚物组成最大地有点事不用依靠已知标样，就可以直接测定共聚物组成比。
2.3支化结构的研究
碳谱中支化高分子和线型高分子产生的化学位移不同，由于支链会影响到主链碳原子的化学位移，且支链的每一个碳原子也有不同吸收，所以支化结构为一系列复杂的吸收峰。
2.4高聚物立构规整性测定
只有通过研究链的精细结构才能够观察到同一氢核在不同立体化学环境中的差别，必须在高磁场强度下测量。核磁共振技术在高分子材料研究中的具体应用 3.1固体核磁共振波谱技术
NMR核磁共振波谱仪是高分子材料结构和性能的重要表征技术。近年来,NMR新技术层出不穷,已可以从分子水平研究材料的微观结构。NMR成像技术可以跟踪加工过程中的结构和形态的变化。固体高分辨率NMR技术已经在高分子结构研究中应用十多年了。它特别适用于两种情况1)样品是不能溶解的聚合物,例如交联体系;2)需要了解样品在固体状态下的结构信息,例如高分子构象、晶体形状、形态特征等。由于13C的自然丰度较低,磁旋比也小,所以往往对样品采用魔角旋转(MAS)、交叉极化(CP)及偶极去偶(DD)等技术来强化检测灵敏度。固体NMR谱的各向异性加宽作用可以通过MAS加以消除,从而获得与溶液谱一样的自旋多重化精细谱带,使峰变窄,提高分辨率。高功率的质子偶极去偶技术(DD)用来消除H-X(X=13C,19F,29Si)的偶极作用。交叉极化(CP)则通过Hartman-Hahn效应,在合适的条件下采样,可以提高检测灵敏度。MAS/DD/CP三项技术综合使用,便可得到固体材料的高分辨C-13核磁共振谱。
固体NMR在高分子材料表征中的重要用途之一是形态研究,高分子链可以有序的排列成结晶型或无规的组成无定形型,结晶型和无定形型相区在NMR中化学位移不同,可以很容易地加以区别。NMR技术的各种驰豫参数也可用来鉴别多相体系的结构。尤其当各相的共振峰化学位移差别很小时,驰豫参数分析相结构就显得格外重要。相结构研究中常用的驰豫参数有自旋-晶格驰豫(T1),自旋-自旋驰豫(T2)及旋转坐标中的自旋-晶格驰豫(T1p)等。对于多相聚合物体系,如热塑性弹性体,由硬段和软段组成,由于软,硬相聚集态结构,玻璃化温度上的明显差别,在NMR实验时,可利用软,硬段驰豫时间的不同,来分别研究软硬相的相互作用及互溶性。弹性体材料有重要的工业应用价值,因为弹性体在玻璃化转变温度之上可以进行取向运动,且在高弹态时偶极耦合作用比玻璃态时小,特别适用于固体NMR来进行结构分析。只要采用较低的MAS转速及较低的偶极去偶功率,就可以得到高分辨的固体NMR谱,从而分析其网络结构。
3.2 二维核磁共振波谱技术
二维核磁共振谱的出现和发展,是近代核磁共振波谱学的最重要的里程碑。J.Jeener在1971年首次提出了二维核磁共振的概念,但并未引起足够的重视。Ernst对核磁共振技术的大量卓有成效的研究,再加上他对脉冲-付立叶变换核磁共振的贡献,Ernst教授荣获了1991年诺贝尔化学奖。这进一步说明了二维核磁共振的重要性。
异核2DNMR技术在研究高分子链时,根据1H谱与13C谱化学位移的相关性,在对H1谱进行构象-序列分析方面,可发挥很大的优势。如下例所示:二维核磁共振研究PVC的微观结构。利用二维核磁技术研究PVC的基础在于已经建立了一维核磁共振的碳谱和氢谱并且对谱峰有了一定的结构归属。二维核磁共振相关谱可以进一步提高碳谱和氢谱的分辨率,完整的给出PVC的空间序列结构。在PVC的一维氢谱中,不能很好地分辨不同空间序列结构中的亚甲基质子。次甲基-亚甲基耦合形式很复杂,但用二维NMR实验可以解决这些问题。如图3~5所示。
用固体核磁技术与二维核磁技术相结合,可以表征固态物质的非均匀性。用液态中的NMR交叉驰豫有关的现象可以研究固态物质的结构。图6为苯乙烯和聚乙烯甲基醚的二元共混体的1D固态质子NMR谱,浇铸是在甲苯(共混体BT)或氯仿(BC)溶液中加入石油醚而得,谱图上仅由微小差别,并不能得出不均匀性的结论。图6a,b是二元共混体的的2D自旋扩散谱。
芳香族质子峰是聚苯乙烯的特征峰,而OCH3,OCH峰则是由聚乙烯甲基醚产生的,这两峰间的自旋扩散提供了所需的信息。BC共混体的2D谱在上述共振间无交叉峰,因而应是均匀的,看来没有含两种高聚物的混合区域。BT共混体的2D谱则显示不同高聚物峰间强的交叉峰,因此,有一个两高聚物在分子水平上混合物的均匀区域。结果证明,不同区域的准确组份不能用2D自旋扩散谱单独测定。然而,结合选择性饱和实验,证明用一简单的三相模型可以得到共混体BT的组份。虽然在概念上实验是很简单的而结果却很丰富,但实验的要求却比溶液中严格的多。为了得到足够的谱分辨率需要魔角样品旋转,多脉冲偶极去偶。结语
NMR技术即核磁共振谱技术，是将核磁共振现象应用于分子结构测定的一项技术。对于有机分子结构测定来说，核磁共振谱扮演了非常重要的角色，核磁共振谱与紫外光谱、红外光谱和质谱一起被有机化学家们称为“四大名谱”。目前对核磁共振谱的研究主要集中在1H和13C两类原子核的图谱，其在高分子材料中的应用得到很好的发展。
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作 者：张晓光 作者单位：唐山市交通局,沥青拌和厂,河北,唐山,063000 刊 名：内蒙古公路与运输 英文刊名：HIGHWAYS & TRANSPORTATION IN INNER MONGOLIA 年，卷(期)：2009 “”(2) 分类号：U415.52+2 关键词：沥青搅拌设备 重油燃烧器 应用 维护★ 自动化系统设备缺陷管理制度
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关键词：核磁共振,先天性心脏病,心脏大血管显影
0 引言
在复杂性心脏病临床检验中, 主要采用影像学检查方式, 如B超等。但是B超对于心外大血管畸形的检测具有较大的限制, 而数字减影血管造影将血管造影的影像通过数字化处理, 具有图像清晰、分辨率高等特点, 对于观察血管病变、进行血管狭窄的定位测量, 具有较大的诊断价值, 但该方式属有创检查, 患者接受度较低[1,2]。利用核磁共振成像方式检测复杂先天性心脏病, 能够多途径增强显影效果, 加强诊断的有效性, 从而对患者的心脏病进行有效诊断[3]。本文选取33例先天性心脏病患儿的核磁共振成像检测资料, 通过检测能够显示心脏大血管、心内以及心外大血管的异常与畸形, 从而为患儿的进一步治疗提供较好的诊断依据。
1 资料与方法
1.1 一般资料
选取2012年8月至2013年8月到本院进行核磁共振成像诊断的33例先天性心脏病患儿的临床资料, 其中男性12例, 女性21例;患儿的年龄为个月~4岁, 平均年龄 (1.6±0.4) 岁。主要对患儿进行一站式核磁共振扫描, 经过动态扫描、平扫以及血管显影扫描, 结合患儿的B超检测, 33例患儿中有心血管畸形的患儿3例、心脏杂音患儿27例、口唇四肢紫绀患儿2例。其中心血管畸形伴随口唇四肢紫绀患儿在检测后入院治疗。而在15例伴有肋间杂音的患儿中, 1例伴有左肺低湿啰音, 5例伴有口唇四肢紫绀。
1.2 方法
1.2.1 检测设备
本研究主要采用西门子1.5T核磁共振系统, 该系统集成全景相控阵线圈, 可以提高患者流通量, 能够用于心血管、神经方面的诊断, 通过预先储存的优化序列提供出色的图像质量, 具有临床灵活性和操作简便性。检查适应证:神经系统病变;骨关节系统病变;肺内团块与较大气管和血管的关系等;肝癌、肝血管瘤及肝囊肿的诊断与鉴别诊断;内分泌、生殖系统病变。核磁共振的检查禁忌证为:对体内有心脏起搏器与神经肌肉刺激器的患者严禁行核磁共振检查;对体内有金属异物、弹片、动脉瘤银夹结扎术后的患者不宜行核磁共振扫描;对需要生命监护仪维护系统的病情危重患者, 由于呼吸仪、心电图仪均不便携带入检查室, 故不宜行核磁共振扫描;无法控制或不自主运动者、不合作患者、妊娠妇女、幽闭恐惧症者、高热或散热障碍者, 不宜进行核磁检查[4]。
1.2.2 检测程序
给进行诊断的患儿服用10%的水合氯醛 (0.4~0.5 mg/kg) , 待患儿进入深度睡眠后采用扫描仪进行扫描, 主要采用表面线圈进行锁骨到心尖处的扫描, 并且向两侧、胸廓内壁进行。按照仪器说明书进行操作, 使用前需要保证仪器的有效与准确。平扫主要采用2D SSFP序列扫冠状位, 根据序列的常规横断位进行患者的心脏病异常分流, 同时需要根据患儿的检测结果补充SE、TIR、PC检测序列扫描;3D主要采用3D FLASH序列扫描, 扫描过程中需要注入马根维显溶液, 并且利用10~15 m L生理盐水进行冲管。在造影剂流入患儿主动脉后触发扫描。扫描参数见表1。
通过设定合理的扫描参数, 保证核磁检测效果。参数的选择需要考虑到患儿的身体情况、病程以及病因等因素。平均持续约30~60 min, 3D CEMRA扫描持续时间短, 耗时约1~2 min。
1.3 材料分析
通过核磁共振成像测试, 获得了患儿的影像学资料, 根据扫描方式的不同, 将影像学资料分为平扫-电影成像组以及平扫-3D成像组, 请具有丰富诊断经验的心脏病核磁共振医师对2组影像学资料进行分析。分析的过程中, 为避免2组相互干扰, 对平扫-电影成像组分析后再对平扫-3D成像组进行独立分析;同时, 将平扫-3D成像组在工作站进行重建, 从而协助核磁分析。
1.4 统计学分析
将结果输入SPSS软件中进行分析, 以患儿手术的结果为标准, 以B超结果为对照, 分析平扫-电影成像组与平扫-3D成像组2组的诊断结果的正确率与误诊率。
2 结果
33例患儿中, 2例患儿因多次镇静无效而不能扫描, 剩余31例患儿完成的扫描结果与B超及手术结果相对照, 结果见表2。
处
根据检测结果, 平扫-电影组正确诊断率为86.1%;而心内结构异常诊断漏诊率为15.6%, 其中含1处房缺、1处卵圆孔未闭、2处二尖瓣关闭不全、2处三尖瓣关闭不全、1处二尖瓣关闭不全并二尖瓣狭窄;心外结构漏诊率为12.7%, 包括主动脉缩窄1处、主动脉骑跨2处、动脉导管未闭2处、左肺动脉起源异常1处、右肺静脉移位引流1处、左肺动脉细小1处。而平扫-3D组诊断准确率为91.7%;心内结构异常漏诊率为15.6%, 其中含1处房缺、1处卵圆孔未闭、2处三尖瓣关闭不全、1处二尖瓣关闭不全并二尖瓣狭窄、2处二尖瓣关闭不全;心外结构异常正确诊断率为96.8%, 只有1处肺静脉异位引流为漏诊, 1处心脏大血管异常动脉弓离断为假阳性诊断。B超总共正确诊断92处心脏大血管异常, 占85.2%, 心内结构异常漏诊率为7%, 心外结构异常漏诊13处, 占20.6%。
3 讨论
复杂先天性心脏病的诊断, 主要可以采用B超、核磁共振成像以及数字减影血管造影方式, 这些诊断方式的特点为: (1) B超临床应用时间较长, 而且操作相对简单快捷, 没有明显的禁忌证, 因此在临床上易被广泛地应用。B超针对患儿检测具有优势, 也能够重复检测, 可广泛地应用于心血管疾病的术前检查与术后追踪。 (2) 数字减影血管造影是将血管造影的影像通过数字化处理, 保留血管影像, 删除不需要的图像, 从而进行血管病变的观察及血管狭窄的定位测量, 为诊断及介入治疗提供真实的立体图像。该检测方式主要适用于全身血管性疾病及肿瘤的检查及治疗, 具有成像清晰优势。数字减影血管造影是先天性心脏病诊断的金标准, 能够检测出由无创检查方式才能发现的迂曲血管畸形、微小血管通道等。 (3) 核磁共振成像是根据核磁共振原理, 利用物质原子核的位置与种类得到内部的成像, 将该原理应用于人体内部成像, 逐渐发展成为合成共振成像, 这种成像方式应用了快速变化的梯度磁场, 具有成像快速的特点, 推动了认知神经学与神经生理学的发展[5,6]。核磁共振成像的临床应用时间并不长, 但在无射线损害的情况下, 能够为临床手术提供清晰全面的影像图片, 通过选择不同的序列, 能够达到检测的目的[7]。在检测中, 二维平扫序列主要可用于心内结构异常诊断, 能够显示心肌、新张大血管异常的显示;而cine SSFP能够显示心脏周围的血液分流以及血流的方向;3D CEMRA序列能够实现心外大范围结构的异常的显示, 具有高时间分辨率与高空间分辨率的特点, 对于心脏异常的诊断具有重要的价值。采用3D CEMRA序列能够通过容积再现、最大密度投影等方式对心内造影进行重建, 从而保证检测结果直观、清晰、立体[8]。
在对2组核磁共振结果与手术结果的对比过程中发现, 平扫-电影扫描具有更高的心外血管异常诊断率, 但是对心内畸形的诊断没有明显的差异。2组诊断在全面性方面不如B超, 对心内结构的诊断也逊于B超, 但是对于心外结构异常的显示, 核磁共振成像具有优势。采用一站式扫描与多种扫描序列联合的方式, 能够直观地显示心内结构。其中, 平扫-电影扫描组的心内结构扫描直观简便, 但是对心外血管的扫描相对复杂, 需要操作者具有较为丰富的操作经验。而平扫-3D组的操作时间较短, 准确性较高, 是能够用于心外血管异常诊断的良好方法。因此, 核磁共振成像重点应用于心外大血管异常的患儿, 应优先进行3D CEMRA扫描, 能一站式显示复杂先天性心脏病的心脏大血管连接异常、心内结构异常及心外大血管异常。
近年来, 随着核磁共振技术的不断发展, 多技术扫描在心脏检测方面有良好的应用。尤其是3D SSFP序列的应用, 能有效地检测先天性心脏病。在相关的研究中, 3D SSFP主要是针对自由呼吸以及心电门状态下的呼吸道行扫描, 具有一站式扫描的特点, 而且通过选择合适的参数, 能够保证对心脏内外的多层面扫描以及重建, 保证空间分辨率, 从而对心内结构、心外结构以及心脏血管连接情况进行全面分析[9]。这种扫描方式时间短, 不需要复杂定位, 并且成像清晰, 对于操作者熟练程度依赖性小。采用多技术扫描, 与B超等检测手段相对照, 可对患者的心脏异常进行全面诊断。相对于二维扫描, 3D具有直观、扫描快速等优越性, 因此采用3D结合其他序列的扫描方式, 能够有效地进行心脏扫描[10]。构建四维电影扫描, 显示心脏功能异常, 将是核磁共振扫描对先心病、冠心病、心肌病等心脏异常检查的未来发展方向。
参考文献
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摘 要：通过对重生行动照护者问卷的数据分析，认为唇腭裂患儿照护者的性别差异对他们的态度和照护行为等有一定的影响，主要体现在对孩子的基本态度、照顾的角色分工、社会支持方面。社工实务应在分析这一差别的基础之上展开，着重提升对女性照护者的关注、坚持需求为本原则，给予照护者最大的支持。
关键词：性别差异；照护者；社工介入
中图分类号：C913 文献标志码：A 文章编号：1002-2589（2013）11-0067-02
性别领域的研究早已不是一个新鲜的话题：达尔文生物视角下的性别选择理论、弗洛伊德心理学层面的性别定向研究、西蒙·德·波伏娃以社会平等为依托的女性主义理论[1]等均与性别相关。传统文化中“男尊女卑”、“男主外女主内”等思想影响和桎梏着几千年的中国社会，性别在政治、经济、文化中均表现出了异同，有其鲜明的特点。那么，性别差异是否也影响着唇腭裂患儿照护者这一特殊群体？差异是什么？社工如何据此选择介入方法？本文即以重生行动为例探讨这几个问题。
一、关于重生
重生行动，全称“全国贫困家庭唇腭裂儿童手术康复计划”，是民政部与李嘉诚基金会在全国范围内合作实施的大型公益项目。重生行动给予无法承担唇腭裂儿童矫形手术费的家庭医疗支持，让唇腭裂患儿早日康复，在社会中释放生命的能量和精彩。另外，项目秉承“医疗—心理—社会”的综合救助理念，通过“家长互助关爱小组活动”构建朋辈支持，为患儿家长解忧缓压，给予他们信心和动能。
二、性别差异在患儿照护者中的表征及原因分析
我们对患儿的照护者进行了问卷调查和访谈，收到有效问卷174份，通过数据统计和分析发现，患儿照护者在对孩子的态度、看护中承担的角色、社会支持网络等方面因性别不同而存在异同。
（一）在对孩子的基本态度上
1.患儿病情对女性照护者心理打击较大
从调查数据来看，第一次见到孩子时，表示“震惊”、“伤心”、“备受打击”的女性比例均高于男性，孩子的病情对女性照护者的心理打击较大。另外，女性接受这一现实的速度相对较慢，三个月后能够接受孩子病情的女性占33.3%，男性为39.5%。
出现这一情况主要有两方面的原因。其一，社会生活中人们常用“坚强、果敢”等词形容男性，而用“温柔、娇弱”等彰显女性特征。社会普遍认为，女性在心理承受能力上比男性稍差，因此在看到孩子的病情时内心情绪波动也会较大。其二，接受调查的女性中70.1%为20到40岁之间，多为患儿的母亲。有更多的爱就有更多的期待，脐带所联结的不仅仅是母子的身体，更有着血浓于水、震撼人心的神圣情感。母亲往往对孩子倾注了更多的爱与期待，当巨大的反差出现时带给母亲的震惊与伤心便是可想而知的。
2.女性照护者养护孩子的态度更为坚决
虽然女性在初见孩子时受到了更大的心理挫伤和打击，但是养护孩子的决心却更大。有7.4%的男性认为“这孩子是一个负担”，17.3%曾想过遗弃孩子但没实施。而女性在这些选项上的比例较低，分别为4.3%和16.1%。且表示对孩子“像正常孩子对待”的女性有53.8%，高于男性的45.7%。这都说明虽然承受了更大的心理负担，但是女性照护者对孩子不抛弃、不放弃的态度更为坚决。
这一点在访谈中也能体现出来，许多女性表示“孩子是自己身上掉下来的肉，就算别人都不心疼，我一定不能放弃”、“她小小的身体从我的身体分离出去的那种感觉是不能忘记的”等，正是由于这种母亲情怀，使得许多女性照护者在面对唇腭裂的孩子时更为坚强，养护和照顾孩子的意志更为坚定。
（二）在照顾孩子的角色分工上
1.女性是孩子基本生活的主要照护者
在一般家庭中，女性承担着更多照顾孩子的责任，唇腭裂患儿的照护情况也与此吻合。调查显示，每天照顾孩子6小时以上的女性占59.1%，男性仅占39.5%。且有52.6%的女性和44.4%的男性都认为女性应当在照顾孩子的过程中付出更多，甚至是在医院、服务机构、学校的照护者性别选择上，调查对象也更偏重于女性。
这与中国传统社会中的男女角色分工有很大关系。一直以来，“男耕女织”、“男主外女主内”的思想影响着中国社会，虽然随着社会的进步，更多的女性开始走入社会寻求自身发展，但是这种大的格局仍然未打破。很多家庭中，男性主要为生计奔波，没有更多的时间和精力照顾孩子，而女性往往饰演着操持家务的角色。另外，女性的生理和心理特征在照护孩子上更有优势，多数人认为女性在照护孩子时更为细心，能够较好地照顾孩子。
2.照顾孩子的具体分工不同
在照顾孩子的分工上男性和女性有所不同，孩子的日常生活及游戏玩耍等主要由女性照护者负责，而男性则在提供花费等大项上发挥着更为重要的作用。例如，在基本生活方面，女性的照顾比例为72.9%，远高于男性的23%。而在提供孩子花费方面，女性的比例为24.1%，男性为71.3%。另外，相对于日常生活及游戏玩耍，女性的照顾比例在家庭教育和孩子看病两项有所下降。可见女性承担的往往是简单琐碎之事，而在需要文化素质和外在社交能力的方面稍显孙色。
这一特点与女性的家庭地位、文化素质等有密切关系。由于女性长期在家中操持家务，尤其是调查对象中87.4%为农村户籍，农村妇女的文化水平较低，在孩子教育、知识内化等方面常常会显得力不从心。因此女性在这些方面对孩子的照顾有所减少，更多地倾向于基本生活的照顾。而男性是家庭的经济供养者，也是孩子花销的主要提供者，同时由于长期在外工作，对社会的了解度及社交能力比女性强，在孩子教育和治疗上的优势便凸显出来。
（三）在社会支持上
1.从女性中得到的支持较多
在调查中，53.4%的人表示与其他患儿的母亲互动较多，与祖母外祖母8%的比例也高于祖父外祖父2.3%的比例。由此可见，调查对象与患儿家庭中的女性成员互动较多，得到的支持也较男性成员大。
出现这种现象，究其原因不外乎两个。一则女性是患儿基本生活的主要照料者，会有经常性的心得、经验交流，以便更好地照顾孩子，且女性之间能够更容易更快速地取得彼此信任和共鸣。二则由于女性拥有时间较多，往往是孩子医疗手术的陪同者，我们在访谈过程中见到的多是患儿母亲、祖母或外祖母，这个客观条件也使得女性照护者之间的沟通较多，得到的支持自然也就较多。
2.社工得到照护者的初步认可
调查表明，照护者从家人和政府那里接受的帮助最多。另外，不论男性和女性照护者，多数是认可社工介入的。其中有61.7%的男性和55.9%的女性照护者认为需要社工的支持，表示“不需要”的男性仅占13.6%，女性14%。在“希望从社工处得到什么帮助”一题中，照护者最需要的帮助依次是语音训练、情感支持、教养方式。
目前大陆社工的发展仍处于摸索阶段，公众对其的知晓度很低，遇到事情时较为依赖家人和政府。在小组活动中，我们专门对工作人员身份和“社工”做了简单介绍，提高照护者对社工的认识，得到了多数组员的认同，支持度也有所提升。在照护者需求中，语音训练排在第一位，这与我们从个案访谈和小组活动中得到的信息是一致的，由此可见语音训练技巧的重要性。
三、照护者的社工介入
上述分析发现，照护者在对孩子的基本态度上、照护分工上、社会支持上存在着不同程度的性别差异，且社工的介入已被认为是必要的。那么，如何参考性别差异对照护者开展专业服务呢？本文做了以下思考。
（一）提升对女性照护者的关注
首先，开展女性小组。女性往往在孩子的病患上承受了更大的打击，为此我们可以成立专门的妇女支持小组，建立朋辈支持。她们拥有同样的女性特点、心理伤痕和支持需求，在这样一个朋辈群体中更容易表达出真情实感，得到情绪的发泄和舒缓。心理学家毕淑敏在《拯救乳房》一书中就提到了相似的支持小组，几个乳腺癌患者在一个小组中，不必担心自己的“异样”，可以将隐藏在心中的痛拿出来分享，情绪便在这个过程中慢慢得到释放[2]。
其次，擅用优势视角。优势视角是社会工作者案例分析和实务中应当具备的视角，我们相信每个人都有强大的潜能，只要我们善于挖掘，就能发现案主的资源和优势[3]。社工在唇腭裂患儿照护者的服务过程也应秉持这一视角，引导和启发照护者发现孩子更多的优点以增强信心。家长支持小组也证明了优势视角的效用：有位患儿母亲含泪讲述孩子的懂事；多位患儿家长在播放NICK视频时为之动容；唇腭裂患儿中的优秀学子故事展示与分享也鼓舞了许多家长。
（二）“需求为本”，使照护者各尽其能
第一，迎合案主需求。社会工作强调以案主需求为本的原则，对患儿照护者的服务也不例外。通过数据分析，我们得到了照护者的需要依次为语音训练、情感支持和教养方式。因此，我们的实务操作也应该以这几方面的需求为准，开展有针对性的活动。语音训练是许多有腭裂症状的患儿照护者所亟须的，社会工作者可以进行相关的医务信息采集，在活动中加入此方面的信息。另外，可由专业的医护人员进行相关的讲座培训，与我们合作的西京医院即有一位专业的语音治疗师，二者的配合事半功倍。
第二，关注角色分工。根据我们的调查结果，男性和女性在患儿照护上各有优势，女性在患儿的基本生活照顾、喂养技巧、术后护理等方面见长，而男性则在教育、语音训练等方面占优。对此，我们活动的设计和开展也应该遵循这一规律，发挥不同性别照护者的长处，在活动中多多发掘和提升男性和女性各自的照护技能。另外，需要指出的是，虽然男性和女性存在照护任务的分工，但是我们在活动中应鼓励男性多参与孩子的照护，改变他们“女性应该承担更多”的意识。一方面能够帮助女性分担压力和烦恼，另一方面，尽量多地和孩子接触可以加深亲子关系，一个强大的精神支柱可能会给予他们更多的信心和力量。
参考文献：
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1 资料与方法
1.1 一般资料:
随机选取我院在2012年6月至2013年7月收治的50例股骨头坏死患者为研究对象, 患者主要表现为髋关节及其周围组织、下肢、大腿内侧、膝部等部位疼痛, 活动受限以及间断性跛行。50例患者中男30例, 女20例;年龄30~72岁, 平均 (45.6±3.1) 岁;病程介于2~40个月;其中曾有髋关节外伤史者20例, 长期应用激素者9例, 酗酒者3例, 伴有血液系统疾病者2例, 其他患者不明原因。
1.2 检查方法
1.2.1 CT检查:
检查仪器采用高分辨率CT/e型CT扫描仪 (由美国GE公司生产) , 参数设置:电压120 k V, 电流250 m As, 层厚、层距均为5 mm。取患者仰卧位进行常规平扫, 扫描范围由自髋臼上缘逐渐向股骨颈下缘横断面进行扩展, 利用骨算法进行重建。
1.2.2 MRI检查:
检查仪器采用1.5T超导MRI机 (由德国西门子公司生产) , 利用体部线圈, 扫描参数设置为:层厚、层距分别为4 mm、2 mm, 常规进行冠状位、矢状位横断面扫描, 扫描序列主要包括自旋回波SE T1WI、快速自旋回波FSE T2WI以及T2STIR短时反转脂肪抑制序列。
1.3 股骨头坏死分期标准:
股骨头坏死分期参照ARCO法可划分为Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲ期、Ⅳ期。①Ⅰ期:前放射线期, 1/2患者会出现轻微的髋关节疼痛, 负重活动时会加重, 髋关节活动受限。CT检查及X线检查为阴性, 但MRI检查提示存在散在性骨质疏松。②Ⅱ期:早期坏死形成, 头变扁时期, X线片检查显示阴性, 经CT检查、MRI检查可显示松质骨明显异常, 且提示股骨头存在部分坏死、局部囊变、散在性硬化、骨小梁缺失等征象。③Ⅲ期:移行塌陷期, 临床症状进一步加重, 经X线片检查呈阳性, 显示股骨头塌陷, 有半月征改变。④Ⅳ期:骨关节炎期, 患者的临床症状表现与骨性关节炎比较类似, 疼痛程度较为明显, 活动严重受限, CT、MRI检查显示关节间隙明显变窄甚至消失, 髋臼破坏等征象。
1.4 统计学处理:
选用软件SPSS17.0对数据进行统计学处理, 使用t对计量数据进行检验, χ2对计数资料进行检验, P<0.05表示差异具有统计学意义。
2 结果
2.1 MRI检查的分期结果:
MRI确诊部位88个, 其中Ⅰ期23个, T2加权图像下呈现硬化低信号反应, 线内侧可观察到1条高信号线;Ⅱ期39个, 可观察到T1、T2图像上均出现高信号反应;Ⅲ期21个, T1图像上表现为低信号, 而T2图像上表现为高信号;Ⅳ期7个, 图像可观察到髋关节间隙明显狭窄、关节面变形、塌陷, 在T1加权图像以及T2加权图像上均表现为低信号。
2.2 CT检查的分期结果。
CT检查结果:CT确诊部位76个, 其中Ⅰ期15个, MRI图像主要表现为星芒结构变形、增粗;Ⅱ期35个, 图像主要表现为星芒状结构逐渐消失, 而出现囊状透亮区以及骨硬化区;Ⅲ期20个, 图像表现为髋关节面轻微塌陷, 出现轻度骨碎裂;Ⅳ期6个, 图像表现为髋关节间隙明显变窄或重合, 髋关节面畸形、严重塌陷。
2.3 MRI与CT检查结果对比分析:
MRI检查检出率为 (97.8%) 明显高于CT (84.4%) , 差异对比具有统计学意义 (P<0.05) , 见表1。
3 讨论
股骨头坏死的病情进展较缓慢, 早期并无明显典型症状, 很多患者并未重视, 待病情严重时进行确诊, 明显已经错过最佳治疗时机, 导致造成患者不可逆的损害[3]。因此早期诊断, 及早治疗对于提高疾病治疗效果, 改善患者预后显得尤为重要, 随着科学技术的快速发展, CT以及MRI技术逐渐成熟, 被广泛应用于股骨头坏死的临床诊治中, CT检查诊断股骨头坏死的价值主要在于CT可进行多层面连续扫描, 可清晰显示骨皮质以及松质之间的层次关系, 以及皮质下轻微骨折以及关节面断裂情况, 相对于MRI而言属于一种绝对优势。CT可通过坏死区周围的变化对比反映边缘硬化程度, 有利于初步诊断明显关节内改变情况。早期股骨头坏死患者常常会表现出疼痛症状, 主要是由于髋关节内存在积液引起水肿, 血管阻塞所致。但CT检查对积液的灵敏性较差, MRI技术具有较高的分辨率以及信噪比, 可以选择多个序列对病变部位加强扫描, 且可根据患者的实际情况, 选择适宜的层面以及轴位。MRI对于关节积液极其敏感, 即使是积液较少情况也可检出, 在诊断股骨头坏死早期变化方面具有相对优势。MRI技术不仅对于股骨头结构形式、骨髓水肿、坏死区骨质变化等情况显示较清晰, 同时对于股骨头周围的软组织信号能够明确显示, 具有明显的层次, 可对股骨头坏死进行准确分期, 确诊情况明显优于CT检查。
摘要：目的 探讨研究CT以及磁共振 (MRI) 在股骨头坏死患者诊治中的临床意义。方法 随机选取我院收治的50例股骨头坏死患者 (累及90个髋关节) 为研究对象, 所有患者分别行CT检查以及MRI检查, 对比观察两种诊断方法的影像结果。结果 MRI检查结果:MRI确诊部位88个, 其中Ⅰ期23个, Ⅱ期39个, Ⅲ期21个, Ⅳ期7个。CT检查结果:CT确诊部位76个, 其中Ⅰ期15个, Ⅱ期35个, Ⅲ期20个, Ⅳ期6个。MRI检查检出率为 (97.8%) 明显高于CT (84.4%) , 差异对比具有统计学意义 (P<0.05) 。结论 CT以及MRI技术在股骨头坏死患者的早期诊治中均具有较高的应用价值, 可明确显示股骨头坏死早期变化, 但MRI的分辨率以及敏感性更强, 可作为临床诊治股骨头坏死的首选。
关键词：股骨头坏死,CT,磁共振,临床诊治,对比研究
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关键词：地面核磁共振,自旋回波,多指数反演,奇异值分解
1 地面核磁共振基本原理
在静磁场B0的作用下, 具有磁矩μ的原子核将受到力矩μ×B0的作用, 沿磁场B0方向为轴 (设为Z轴方向) , 以ω0=γ|B0|做拉莫尔 (Larmer) 进动, γ为磁旋比, 其中μ与B0方向之间的夹角保持固定不变[1]。
现在垂直于B0方向上施加一个射频场B1, 其振动角频率为ω0。在B1作用下, 自旋磁矩μ绕射频磁场B1方向的进动, 且与Z轴方向之间的夹角逐渐增大, 这个夹角又叫扳转角, 其大小与γ、B1和它持续作用的时间τ (也叫脉冲宽度) 的乘积呈正相关。射频场B1的施加, 使得原自旋系统磁化强度的纵向分量减小, 同时磁化强度的水平分量增加。由于吸收了射频场B1的能量, 原子由稳定的低态变成了不稳定的激发态。因此当射频场B1撤去后, 原子会发生跃迁, 向外辐射电磁波, 而这个辐射出来的电磁波信号, 即是我们通常所要测量的自由感应衰减信号E (t, q) [2]。
当交变电流脉冲结束作用后, 由同一线圈接收天线接收到自由感应衰减信号按指数规律衰减。以下是地面核磁共振方法的基本方程:
其中, M0是氢质子的磁化强度;是激发场垂直于地磁场的分量;r为激发半径;I0为电流脉冲的振幅;α为地磁场倾角。根据式 (1) , 可由以上参数与观测值E (t, q) , 求出表示地下含水量的
2 自旋回波[3]信号介绍
当稳定磁场B0为不均匀磁场时, 不同位置上自旋的同种原子核受到的磁场强度不同, 因此它们以不同的进动频率绕着B0作进动, 具有一个总磁矩M。通过用90°—τ—180°—2τ—180°—2τ—……的脉冲序列, 使总磁矩M沿XZ平面多次翻转, 其中τ为相邻脉冲之间的间隔。设进动频率较快的原子核的相位矢量为A, 较慢的相位矢量为B, 当向自选系统施以90°脉冲之后, A和B因为进动频率不同而散开。τ时间之后施以180°脉冲, 自旋系统绕y轴翻转了180°, 因此原来进动的快的A现在落到了B后面追赶B, 又经过τ的间隔A与B重聚, 重聚时便产生自旋回波信号。随着脉冲序列的不断进行, 该自选系统还会以同样的形式产生一系列自旋回波信号, 这一系列自旋回波信号称之为CPMG回波串。
在不均匀磁场中, 由于不同原子核进动速率不同, 使得自旋系统发生散相, 在通过180°翻转脉冲后, 分离的相位仍可在重聚后得到恢复。因此, 我们可以通过一连串脉冲序列得到一组CPMG回波串, 其T2*衰减曲线上每一个相位重聚时刻所对应的点就是没有因为磁场不均匀而产生散相的点, 即真实T2衰减曲线上的点。因此, 我们可以通过将这些零散的有用点拟合成曲线, 得到真实的T2衰减曲线。
3 磁场梯度对地面核磁共振信号的影响
当存在磁场梯度时, 地面核磁共振方法中的并不等于真实值, 因此无法反映出地下孔隙度的实际情况。与真实横向弛豫时间的关系如式 (2) 所示[4]:
由于实际测区磁场分布通常具有不均匀性, 一般很难通过 (2) 式对所测T2*值进行高精度校正。而自旋回波信号中的横向弛豫时间不会受到磁场不均匀性的影响, 因此将自旋回波技术应用到地面核磁共振方法中, 能够有效拓宽该方法的应用范围, 例如可在火成岩发育地区进行找水工作。
4 自旋回波信号的T2解谱算法
对于复杂地质条件中的自旋回波串, 其曲线不再是单一的一条简单的衰减曲线, 而是多个指数衰减函数叠加而成的复杂曲线。因此, 我们要从这个复杂的衰减曲线里提取出来的不是单个T2值, 而是组成该曲线的每一个指数衰减函数所对应的T2值的集合:T2谱。
(1) 反演模型
由于原始回波串是由多个指数衰减函数所叠加而成的, 因此本文中选取的数学模型为多指数反演模型。又因为往往原始回波串中是存在噪声的, 所以拟合的式子可以如下表达:
其中Mj (t) 是tj时刻回波信号观测幅度, m为每个回波弛豫分量数, Xi为第i种弛豫分量零时刻的信号大小, noise为噪声[5]。
(2) T2时间解谱算法
假设观测到的回波数为n个, 弛豫分量数为m, 那么原拟合式子就可以写成M=AX的矩阵乘积形式[6,7,8], 如上所示。其中, M为所有回波观测数据的矩阵, X为所有弛豫分量的矩阵, A为系数矩阵。首先考虑AX=M的摄动问题。当M因为存在噪声而摄动时, 必然要引起X的摄动, 设M经过摄动后变为M+ΔM, 解X经过摄动后变为X+ΔX, 可以推知:
取T2i=2i+1, 考虑到自扩散的影响, 回波间隔不能太大, 因此取Δt=0.5ms, 最后求得cond (A) ≈105, 由 (4) 式可知当M因为存在噪声而存在一丝毫摄动时, 都会引起X产生巨大的变化。因此, 这是一个病态问题。为了解决这个病态问题[9], 现利用奇异值分解法求解ΔX的最小二乘解[7], 这里的ΔX指的是真实解X与假定的已知解之差, 并在求解时对S矩阵求逆的过程中引入阻尼系数f来使解稳定。引入阻尼系数f将原本对S矩阵求逆的式子Si (k, k) =1/S (k, k) 变为Si (k, k) =S (k, k) / (S (k, k) ^2+f^2) , Si是所求的近似逆矩阵。以下是解谱算法的主要步骤:
(1) 对矩阵A进行SVD分解, 获得U、V和S矩阵;
(2) 引入阻尼系数f, 并根据Sk≦S1/SNR来确定矩阵S的大小; (SNR为信噪比)
(3) 对S求逆时引入f, 得到近似逆矩阵Si;
(4) 设已知假定解初始值为X0=0;
(5) 计算ΔMk=M-A*Xk, k是第k次迭代标号;
(6) 根据M、U、V、Si直接计算||A*ΔXk-ΔMk||2的最小二乘解ΔXsk;
(7) 计算Xk+1=Xk+ΔXsk;
(8) 将Xk+1中小于零的项都改为零, 并重复第4项步骤, 直到假定解Xk所有元素都满足非负约束条件时, 就将假定解Xk定为所要求取的反演解X;
(9) 根据反演解X的每一个弛豫分量对应的T2值, 得到T2时间谱。
5 结束语
目前国内地面核磁共振方法中自旋回波信号的提取过程尚存在问题, 而国际上也仅有美国和法国少数学者对此方向进行了理论探索。正因为自旋回波信号在地面核磁共振方法中的应用尚属空白, 所以一旦该技术成功投入到实际应用中, 其意义必将重大。而本文初步提出的反演算法依然存在不足之处, 就是对去噪后的原始数据信噪比的要求非常高, 在低信噪比的条件下可用奇异值数量十分有限, 因此对于算法的改进还有待深入研究。
参考文献
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1 磁共振技术的应用优点
磁共振技术在药物中的应用优点较为突出, 跟其他的分析方法相比较, 优点有以下几种: (1) 简便性:对于药物的药品不需要进行繁杂的提取过程, 其衍生化的过程非常短, 所以这样在过程中, 所以在这个过程中的误差就可以尽可能的避免了; (2) 无损伤性:在样量非常有限的情况下, 磁共振技术在对其进行分析以后, 这种样品还可以进行再使用, 没有任何的损坏和浪费, 生物整体的性质不发生改变; (3) 连续性:磁共振技术对于整体生物系统的动态监测和生物体内的各种平衡都不产生影响, 而且药物即便在体, 也可以进行磁共振的检测。 (4) 高分辨性:磁共振的谱线技术大多是合资量的, 所以对于分子水平的结构信息可以进行精确的提供; (5) 多目标性:很多的分析条件出现的时候, 不用太多的探索, 可以就在特定的条件下对药物和多种代谢物进行物流上的检测, 所以非常的方便, 而且基本上所有的检测都可以做, 多元化的检测, 也就是操作非常方便。
目前已有的报道主要是磁共振对于氨苄青霉素、布洛芬、硝苯地平、阿司匹林、美西律等的体内样品的检测和结果的分析, 而且研究发现, 磁共振对于这些药物的检测比起其他的检测手段来说, 更加的优质, 优点更加的显著。Connor等人在对于动物注射了青霉素以后, 用高分辨1H-NMR (400MHz) 对24h内的尿样进行检测, 发现了尿样中的共振信号, 可以表明, 在0.5～1.7ppm范围内的两组峰为青霉素结构噻唑环C2上的一对偕甲基信号, 分辨清晰, 测得主要代谢物为5R, 6R和5S, 6R青霉素与二酮哌嗪。Murphy等专家对于化疗患者的肝脏代谢物进行检测, 发现了磁共振信号在药物抵达后的12h内依然在检测的标准范围内。Campbell等专家利用大鼠动物实验, 来测定青霉素衍生物在动物体内的药物浓度, 利用的就是磁共振技术无损伤的特点, 将静脉静推后的动物实验用表面线圈技术, 来测定其膀胱内尿液的药物浓度和胸口的药物浓度。Ogiso等专家用了两种方法来测定脂肪酸的浓度, 和他对于普萘洛尔透皮的吸收, 结果表明与月桂酸酰胺及甲酯化合物相比, 与月桂酸对普萘洛尔透皮吸收的增强作用显著。普萘洛尔制剂中加入月桂酸后, 血浆中普萘洛尔浓度明显提高。
2 磁共振技术的应用基础
磁共振技术是20世纪70年代开始应用于临床的一种生物医学技术, 在应用的一起初, 就得到了广泛的研究, 所以其发展迅速, 逐渐成为药学领域一项极为重要的技术[1]。
现代磁共振技术可以对于各种核素进行测定, 利用表面线卷探头对于人体内的完整器官, 正常组织细胞或是肿瘤细胞内的高能磷酸盐进行动态测定, 除此之外, 还能对于离子和外源性化学药物及其代谢产物进行动态测定[2]。磁共振的方法对于活体组织细胞没有破坏性, 对于同一个标本给药可以实施多次测定, 实验中观察药物作用可以同体比较, 从而避免因为生化方法所导致的误差, 所以磁共振为现代药理学研究药物提供了新的技术方法[3]。
在脑缺血损伤药物中的应用, cheng等人用该项技术评价脑缺血的局部损伤情况, 发现细胞内PH在脑缺血一段时间内明显降低, 出现酸中毒的情况后右脑就出现了明显的水肿征兆, 结果表明, 用磁共振技术可以观察到脑缺血后化学物质变化和脑组织学检测的结果又密切的相关性。1994年Annetee又用猫的实验观察到了局造性脑学去饿后的物质代谢和谁转运关系, 从而得到了磁共振技术有利于观察解释病变的发展过程这一论断, pioer等观察了温度对于动物缺血后脑组织细胞内的各项细胞组织的发展福安息后, 与梗死面积进行了同步的比较, 得到了磁共振技术研究脑缺血时细胞内生化物质的变化与组织形态学改变是一致的观点。
磁共振在心血管药理学中也有应用, 核磁技术作为一种组织器官的测定技术, 可以对于组织器官功能和很多的生化指标进行实施动态测定, Assadnazari等用离体工作心脏模型的抗心肌缺血作用进行了研究, 向心脏灌注液中通过95%的二氧化碳气体造成心肌缺氧, 在复氧前15min向灌注液中加入DHT, 结果显示, 在再给氧2h后, DHL升高PH有利于线粒体对ATP的合成和维持肌酸激酶活性, 对于缺氧心脏再灌注过程中泵功能有提高和稳定作用。Kotegawa等于用心脏观测自由基清除剂对动物腹腔注射维生素7d后, 将心脏取出行灌流, 研究结果发现了缺血过程中, 维生素E的影响力并不大, 但是维生素E能够对于灌注后的ATP量进行影响, 而且磁共振技术可以对于其能够探测到的自由基清除剂进行稳定, 促进其与ATP的合成中形成的作用。
磁共振在肌肉组织和肝肾内能量物质以及药物代谢研究的应用, Reto等用磁共振技术分别对26个正常人的肝肾和肌肉内的高能磷酸盐代谢水平进行了观察和定量分析研究, 发现正常情况下肝肾的含量很低, 近似零, 而肌肉中的含量较高是ATP含量分别是2.9、2.0和5.7mol L。Goudemant用类似的方法对人静止和负重后的大肠定量分析其高能磷酸化合物对于ATP合成的影响, 合成ATP的肌酸激酶通量显著减慢。
3 磁共振技术在活体组织中离子测定的应用
Laura等用磁共振技术方法测定细胞内高能磷酸化合物的代谢和镁元素的关系, 在大鼠心脏模型上进行实验, 结果表明体内高能磷酸物质代谢和镁元素的浓度有着密切关系, Tammer研究了磁共振技术在活体组织中例子测定的应用, 发现肌肉内的总钠离子也可以用磁共振来进行探测, 且通过磁共振技术可以研究得到肌肉总钠元素浓度比正常人高2倍, 孙端山等人还观察到长期低垫饮食可以引起细胞内钠元素潴留, 近几年用磁共振技术测定组织细胞内有诸多报道, 在此基础上灌注。
4 结论
作为一种非损伤性的检测方法, 核磁技术已经能够在药理学的检测和研究范围内进行使用和应用, 而且核磁技术可以对于活体器官以及器官内的药物残留进行连续检测, 对这些组织中的正常的化学物质和非正常的蛋白变化, 都能检测出结果, 这样一来, 对于器官组织的病变也能形成较大的优势。
摘要：磁共振技术在药学中的作用, 在现代来看, 意义重大, 这种技术可以用于药物以及代谢物的结构鉴定和途径归属方面的分析、定量分析以及药物与内源性物质相互作用的研究等。目前磁共振技术已经广泛用于药物分析中, 已报道的有:氨苄青霉素、布洛芬、硝苯地平、阿司匹林、美西律等的体内样品分析。本文就此对于磁共振技术进行深入研究, 并且分析其在药学中的应用。
关键词：磁共振,药学,技术,应用
参考文献
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