[发明专利]一种在不均匀磁场下提高纯化学位移谱信噪比的方法

说明书

本发明提出了一种在不均匀磁场环境下提高纯化学位移谱图信噪比的方法。本方法基于多色脉冲的使用和傅里叶编解码技术的结合，突破了现有信噪比增强技术只能用于均匀磁场的限制。本方法在不均匀磁场下获取高分辨谱图的同时显著增强了谱图信噪比，克服了现有纯化学位移技术在实际应用上的不足，对于低浓度样品及生物组织样品的检测和鉴定具有重要应用意义，扩展了核磁共振一维谱的应用范围。

技术领域

本发明涉及核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)波谱学分子结构检测技术，尤其是涉及一种在不均匀磁场环境下有效提高核磁共振纯化学位移谱信噪比的通用方法，从而为不均匀磁场环境下低浓度样品及生物组织样品的检测鉴定提供帮助。

背景技术

自从核磁共振波谱技术第一次提出之后，核磁共振技术凭借着其稳健的非侵入性检测特性，被广泛地应用于化学、生物和医学分析。分辨率和信噪比一直以来都是应用核磁共振技术对样品进行结构检测和成分解析的两大主要限制因素。在核磁共振波谱技术中，一维谱技术最为简便和快速，氢核相比于其它可用于核磁共振检测的原子核具有更高的天然丰度。因此，一维核磁共振氢谱是最为常用的核磁共振技术。但是，由于氢核比较窄的化学位移分布范围和复杂的氢-氢标量偶合导致的复杂裂分，复杂样品的核磁共振一维氢谱往往会呈现谱峰拥挤的情况，使得谱图归属困难。同时，磁场环境的不均匀常常导致核磁共振谱峰的展宽，从而导致一维核磁共振谱信号更加难以分辨和归属。尤其是当检测非均相样品时，检测样品固有的本征磁化率不均匀通常使我们难以分辨所需的结构信息。近年来，纯化学位移方法被国内外学者高度重视并快速发展，显著提高了核磁共振一维谱的分辨率，从而有利于谱峰归属和成分鉴定。纯化学位移方法是通过去除所有的同核偶合，保留关键的纯化学位移信息，从而将复杂的多重峰转化为单峰，从而显著提高分辨率。现有能在不均匀磁场环境中获取高分辨纯化学位移一维谱的技术是澳大利亚格拉茨大学的Zangger和Sterk两个教授共同提出的片选同核去偶(ZS)技术。ZS去偶技术是在空间片选去偶模块的作用，激发核不变，偶合核(与激发核相偶合的原子核)翻转180°,因此信号在标量偶合被重聚掉，仅保留化学位移演化。但是，由于空间选层模块的作用，仅有被选择的样品层信号被用于核磁共振检测，导致ZS去偶实验相比传统核磁共振一维谱的信噪比显著降低。而且，谱峰拥挤情况越严重的样品，其ZS实验的信噪比越低。信噪比的显著降低导致ZS方法难以应用于低浓度的样品检测，尤其是，对于包含谱峰拥挤的复杂样品体系和包含低浓度代谢物的生物样品体系的检测。

因此，提出一种在不均匀磁场环境下提高纯化学位移谱图信噪比的通用方法，获取高信噪比的核磁共振纯化学位移谱，对于不均匀磁场环境下低浓度样品及生物组织样品的检测和鉴定具有重要应用意义，扩展了核磁共振谱的应用范围。

发明内容

针对现有纯化学位移技术信噪比低的问题，本发明提出了一种在不均匀磁场环境下显著提高纯化学位移谱图信噪比的通用方法，从而为不均匀磁场环境下低浓度样品及生物组织样品的检测鉴定提供帮助。本方法是基于多色脉冲和傅里叶编解码的共同作用，通过对现有ZS技术脉冲序列的修改，克服了现有纯化学位移技术在实际应用上的缺陷，能够在不均匀磁场环境下获取高信噪比的核磁共振纯化学位移谱，从而用于不均匀磁场环境下低浓度样品及生物组织样品的检测和鉴定，扩展了核磁共振一维谱的应用领域。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种在不均匀磁场环境下提高纯化学位移谱图信噪比的方法，包括如下步骤：

1)调用标准一维单脉冲序列采集样品的常规一维氢谱，获得检测样品的核磁共振信号谱宽及磁场均匀性信息；

2)发射脉冲序列重聚掉信号的标量偶合，保留信号的化学位移：所述脉冲序列包括射频脉冲和梯度脉冲序列，由多色激发模块，片选去偶模块和采样过程组成；

所述的多色激发模块包括一个傅里叶相位编码的多色脉冲(pc₁)和与该多色脉冲同时施加的空间选层梯度；所述的多色脉冲(pc₁)为同时激发多个频率点的π/2选择性脉冲；