[发明专利]一种不均匀磁场下获得核磁共振二维J分解谱的方法

说明书

技术领域

本发明涉及核磁共振（NMR，Nuclear Magnetic Resonance）谱仪，尤其是涉及一种不均匀磁场下获得核磁共振二维J分解谱的方法。

背景技术

二维J分解谱（Two-dimensional J-resolved spectroscopy,2D JRES）是核磁共振领域最早提出二维谱学方法之一。其脉冲序列可以表示为(π/2)-t₁/2-(π/)-t₁/2+t₂，由一个π/2脉冲，一个π脉冲，一个被平分两半的间接维演化期t₁以及一个采样期t₂构成。这种常规J分解谱方法最早是由Ernst在1976年提出的（Aue W.P.,Karhan J.,and Ernst R.R.Two-dimensional spectroscopy application to nuclear magnetic resonance[J].J.Chem.Phys.,1976,64,2229-2246）。在二维J分解谱中，化学位移和J偶合信息分别位于谱图的两个不同轴，即F1和F2维。因此，利用这一技术可以完全实现核磁共振信号化学位移和J偶合信息的分离，解决了一维核磁共振谱中信号拥挤的问题，对于生物组织代谢物以及复杂化学成分归属和检测具有重要应用。由于J分解技术的采样时间取决于间接维J偶合大小，因此其采样效率大大优于其他常规二维谱学技术，一般只要两分钟以内就可以采样获得一张二维J分解谱。现如今二维J分解谱技术已经成为代谢组学研究中一种重要的检测工具（Ludwig C.and Viant M.R.Two-dimensional J-resolved NMR spectroscopy:review of a key methodology in the metabolomics toolbox[J].Phytochem.Anal.,2010,21,22-32.）。例如，Foxall等人（Foxall P.J.D.,Parkinson J.A.,Sadler I.H.,Lindon J.C.,and Nicholson J.K..Analysis of biological-fluids using600MHz proton NMR spectroscopy:application of homonuclear2-dimensional J-resolved spectroscopy to urine and blood-plasma for spectral simplification and assignment[J].J.Pharmaceut.Biomed.Anal.,1993,11,21-31.）将二维J分解谱应用于人体尿液和血液代谢成分的研究，用于分析特定疾病的特征代谢物。Lutz等人（Lutz N.W.,Maillet S.,Nicoli F.,Viout P.,and Cozzone P.J.Further assignment of resonances in¹H NMR spectra of cerebrospinal fluid(CSF)[J].Febs Lett.,1998,425,345-351.）利用二维J分解谱技术来分析人体脑脊液的代谢物成分以及相应的变化过程。从这些应用，我们发现现在常规的这些二维J分解谱方法主要的应用都集中在化学溶液或生物体液。对于半固态的生物组织，如脑组织，软骨组织，甚至肌肉组织，常规二维J分解谱方法往往无法用于检测分析。其中主要的原因在于常规核磁共振检测对于磁场均匀性有着极高的要求，即使相对均匀的液体样品，往往在实验之前仍需要做很仔细的匀场过程以保证高分辨谱学信息的获得。而对于生物组织而言，其样品内部磁化率等因素会引入磁场不均匀性，从而导致常规二维J分解谱的信号峰沿着化学位移维（F1维）发生不均匀展宽，无法对代谢物信号进行归属。虽然常规二维J分解谱的J偶合维（F2维）不会受到磁场不均匀效应的影响，但由于信号在化学位移维的增宽会导致各个信号峰的重叠，最终也无法对代谢物J偶合常数进行准确的测量。可见，样品内部磁化率以及实际测量环境引起的磁场不均匀往往导致常规二维J分解谱方法无法获得正确检测信息，严重阻碍了J分解技术的应用，特别是在生物组织方面的应用。