不均匀磁场中快速获得高分辨二维核磁共振谱的新技术

在均匀磁场下，液体高分辨二维核磁共振(2D NMR)技术可提供基于偶合的相干转移信息和基于动力学过程的极化转移信息。然而，非均相化学反应和活体生物组织的原位分析均需要在不均匀磁场下进行。本课题首次提出通过采集不均匀磁场下三维分子间多量子相干(3D iMQC)信号获得高分辨2D NMR谱的新思路。拟开展如下三方面的研究：(1) 建立不均匀磁场下3D iMQC信号演化的物理模型和理论表述，研究其信号演化特点及影响重建2D NMR谱图分辨率的内在因素和外在条件，设计典型的高分辨2D NMR脉冲序列。(2) 发展折叠校正和非线性采样等的理论表示，并编写相应算法软件实现3D iMQC信号的快速采集和高分辨2D NMR谱的高效重建。(3) 利用计算机模拟和实验验证，对所设计的方法进行评估和优化，建立一套能够在不均匀磁场下快速获得高分辨2D NMR谱的新方法，以促进NMR技术更深层次和更广泛的应用。

在本项目的支持下，我们通过理论、模拟及相关实验系统定量地研究了磁场不均匀对二维(2D)分子间多量子相干(iMQC)信号的影响。利用计算机模拟对不均匀磁场下2D iMQC序列所产生的信号进行了定量的研究。将脉冲梯度场与选择激发等NMR新技术有机结合，建立和发展在不均匀磁场条件下利用iMQC效应快速获得高分辨2D NMR谱的实验方法。研究折叠校正、非线性采样等快速NMR谱方法，根据2D iMQC信号演化特点选择、开发出适用于快速采集2D iMQC信号的方法，建立其信号处理相关算法，并编写了相应的软件。我们还研究了不均匀磁场下横向弛豫、纵向弛豫、分子扩散、分子间与分子内残留偶极偶合、标量偶合和辐射阻尼等因素对2D iMQC信号分辨率的影响，建立了2D iMQC信号与这些参量的内在联系，发展和完善了iMQC理论模型。我们还对磁共振成像进行研究，在iMQC成像信号强度、空间编码成像图像重建及利用小波变换加快采样等方面取得了一系列成果。