三分钟了解低场核磁共振技术

残酷的温柔

说好的三分钟，以下内容全是精华，没有一个字的废话，一个字一个字码出来的，没有大段的复制粘贴。本篇主要围绕以下几个问题回答。

• 低场核磁、高场核磁（波谱）、磁共振成像有什么区别？
  
• 很少听说低场核磁，它都应用在哪些地方？
  
• 列举一些应用实例
  

低场、中场、高场核磁的区分（按照磁场强度划分）一、低场核磁、高场核磁（波谱）、磁共振成像有什么区别？
从磁场强度来说，三者当中低场核磁场强最低（一般是1T以下），因此可以采用永磁体，好处就是无需液氮液氦、无需屏蔽房，场强稳定且成本低，占地面积小。（了解高场核磁的应该都清楚其一年的维护成本大概在20万以上，且很多对场地有要求只能装在一楼）。
从功能来说：虽然都是核磁，原理也都是原子核的跃迁理论，但是在应用上核磁三兄弟各有分工。核磁共振波谱主要利用不同样品分子的局部结构（如官能团、分子构象）上电子的屏蔽效应不同，从而根据谱图确定出化合物中不同元素的特征结构。主要应用在高分子材料、有机化合物当中。

磁共振成像毫无疑问一般指医院的核磁，主要用于疾病（例如肿瘤）的诊断。正常组织彼此之间具有不同的弛豫时间，基于此可以做结构和定位成像。此外，基于正常组织和病变组织的弛豫时间不同（尤其是肿瘤），这是利用MRI进行疾病诊断的基础。
低场核磁共振也叫时域核磁，主要获得分子间的相互作用，例如液态水和冰，H原子的弛豫时间显著不同，显然冰中H原子相互作用更强，弛豫时间更短。关于什么是弛豫？可以看这篇
当然，水存在于不同的环境之中，例如大孔隙、小孔隙中，其弛豫时间也有显著区别，因此利用这个特性研究孔隙结构、水分迁移等等。因此时域核磁除了可以定量分析之外（例如大豆芝麻的含油率等），更多的是定性分析，即以水分子作为探针，研究目标体系的状态变化。

基于核磁共振技术的国家标准或者行业标准除了弛豫分析，低场核磁共振也有成像功能，在生命科学领域用于临床前的科研，例如在小动物（小白鼠等）体内研究造影剂及肿瘤；在食品、岩土石油领域用于样品内部品质检测，水油空间分布迁移等。

1.0T磁共振成像研究小鼠肿瘤生长过程二、很少听说低场核磁，它都应用在哪些地方？
很少听说主要是因为低场核磁主要应用在科研和工业中（科研占据90%），再加上本身应用的时间不长，因此知道的人不太多。
低场核磁共振技术主要应用在科研和工业领域
【石油勘探开发领域】
核磁共振技术在测井领域应用的算是非常早的，1960年，第一支地磁场NML测井仪器（雪佛龙公司）诞生。到60多年后的今天，核磁共振测井已经是一种非常成熟的技术，目前在石油勘探开发领域主要应用在以下几个方向：
储层物性分析、非常规能源、油气藏开发评价这三个方向，篇幅所限，这里不展开了。

【食品农业】
在众多应用领域之中，食品农业应该是低场核磁共振技术应用最广泛的领域了，从国家标准的油料种子含油含水率的测定及固体脂肪含量SFC测定，再到农产品、果蔬、畜肉、海产品、乳制品等等，低场核磁共振技术都有应用。如果问低场核磁共振技术是用来研究什么的，用一个词来总结就是“水分相态”，水分相态将之前大家对水分的研究（之前主要是含水率、水分活度等）扩展到了水分存在状态。

魏益民教授中国农业科学院农产品加工所魏益民教授对低场核磁共振给出提纲挈领的总结：
“核磁技术在食品领域最大的意义就是区分水分存在的状态，看到水分的运移过程，以此来研究水分的运移规律。” 魏益民教授说，“核磁技术用于食品中水分的研究，能提供的不仅仅是含量，而且能够在分子水平上观察水分子的运动规律。这项研究非常有价值。”—《仪器信息网》
【生命科学】
生命科学领域可是核磁共振的老本行，是不是在磁共振成像中选择磁场越高的仪器最好呢？答案不绝对，毋庸置疑场强越高图像越清晰，但是核磁共振成像主要是看成像的清晰度和对比度。
诸多实验表明（纽迈客户曾做过对比实验），将纽迈1.0T的核磁共振成像分析仪，与医院的1.5T和3.0T的人体核磁做对比，以同一只小鼠做实验，在1.0T下，小鼠的各个组织差异就能很清楚的对比出来，图像的分辨率和清晰度已经足够满足实验要求。此外3T的设备比1T在价格上可不是高3倍，有可能几十倍，所以对于临床前科研而言，0.5T-1.0T的设备才是性价比首选。

【高分子材料】
这里所说的高分子材料主要包括：弹性体材料（如橡胶）、非金属复合材料（如玻璃纤维、碳纤维、有机纤维等）、功能膜材料、纳米颗粒、凝胶等多孔材料。检测范围主要分为定量和定性研究。
其中定量包括：交联密度、橡胶及增塑剂含量、软硬段比例、氟含量等。
定性包括：硫化、固化、老化过程、降解过程、吸湿过程等。此外还有性能研究：颗粒聚合物相容性、颗粒表面改性、材料吸附性能、聚合物竞争性吸附、亲疏水表征等、分散性能等。
【岩石土壤】
主要研究岩石、土壤（含冻土）水泥基材料当中水的的含量、水分分布、动态迁移、损伤及裂缝研究，这里不展开细说，推荐几篇2021年发表在《Cement and Concrete Research 》上的论文，供大家学习参考。
如果能读到这里，估计3分钟也超了，只要内容对您有帮助，我想这几分钟时间觉得花的有意义！更多关于低场核磁共振技术的内容，请关注“纽迈分析”公众号，下期再聊！

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