1. La esencia del fenómeno.

   En primer lugar, cabe señalar que, aunque el nombre de este fenómeno contiene la palabra "nuclear", la RMN no tiene nada que ver con la física nuclear y no tiene ninguna relación con la radiactividad. Si hablamos de una descripción estricta, entonces no se puede prescindir de las leyes de la mecánica cuántica. Según estas leyes, la energía de interacción del núcleo magnético con un campo magnético externo sólo puede tomar unos pocos valores discretos. Si los núcleos magnéticos se irradian con un campo magnético alterno, cuya frecuencia corresponde a la diferencia entre estos niveles de energía discretos, expresada en unidades de frecuencia, entonces los núcleos magnéticos comienzan a moverse de un nivel a otro, mientras absorben la energía del campo magnético alterno. campo. Este es el fenómeno de la resonancia magnética. Esta explicación es formalmente correcta, pero no muy clara. Hay otra explicación, sin mecánica cuántica. El núcleo magnético puede imaginarse como una bola cargada eléctricamente que gira alrededor de su eje (aunque, estrictamente hablando, no es así). Según las leyes de la electrodinámica, la rotación de una carga conduce a la aparición de un campo magnético, es decir, un momento magnético del núcleo, que se dirige a lo largo del eje de rotación. Si este momento magnético se coloca en un campo externo constante, entonces el vector de este momento comienza a preceder, es decir, a girar alrededor de la dirección del campo externo. De la misma manera, el eje de la parte superior gira (gira) alrededor de la vertical, si no se desenrosca estrictamente verticalmente, sino en un cierto ángulo. En este caso, el papel del campo magnético lo desempeña la fuerza de gravedad.

   La frecuencia de precesión está determinada tanto por las propiedades del núcleo como por la intensidad del campo magnético: cuanto más fuerte es el campo, mayor es la frecuencia. Luego, si, además de un campo magnético externo constante, el núcleo se ve afectado por un campo magnético alterno, entonces el núcleo comienza a interactuar con este campo: parece hacer que el núcleo se balancee con más fuerza, la amplitud de precesión aumenta y el núcleo Absorbe la energía del campo alterno. Sin embargo, esto sólo sucederá bajo la condición de resonancia, es decir, la coincidencia de la frecuencia de precesión y la frecuencia del campo alterno externo. Esto es similar al ejemplo clásico de física escolar: soldados cruzando un puente. Si la frecuencia del paso coincide con la frecuencia natural del puente, entonces el puente oscila cada vez más. Experimentalmente, este fenómeno se manifiesta en la dependencia de la absorción de un campo alterno de su frecuencia. En el momento de la resonancia, la absorción aumenta considerablemente y el espectro de resonancia magnética más simple se ve así:

   

2. Espectroscopía de transformada de Fourier

   Los primeros espectrómetros de RMN funcionaron exactamente como se describe anteriormente: la muestra se colocó en un campo magnético constante y se le aplicó radiación de radiofrecuencia continuamente. Entonces, la frecuencia del campo alterno o la intensidad del campo magnético constante variaron suavemente. La absorción de energía del campo alterno se registró mediante un puente de radiofrecuencia, cuya señal se enviaba a una grabadora u osciloscopio. Pero este método de grabación de señales no se utiliza desde hace mucho tiempo. En los espectrómetros de RMN modernos, el espectro se registra mediante pulsos. Los momentos magnéticos de los núcleos se excitan mediante un impulso breve y potente, después del cual se registra la señal inducida en la bobina de RF por los momentos magnéticos que preceden libremente. Esta señal disminuye gradualmente hasta cero a medida que los momentos magnéticos vuelven al equilibrio (este proceso se llama relajación magnética). El espectro de RMN se obtiene a partir de esta señal mediante transformada de Fourier. Este es un procedimiento matemático estándar que permite descomponer cualquier señal en armónicos de frecuencia y así obtener el espectro de frecuencia de esta señal. Este método de grabar el espectro le permite reducir significativamente el nivel de ruido y realizar experimentos mucho más rápido.

   

   Un emocionante pulso para registrar un espectro es el experimento de RMN más simple. Sin embargo, en un experimento puede haber muchos pulsos de diferentes duraciones, amplitudes, con diferentes retrasos entre ellos, etc., dependiendo de qué tipo de manipulaciones deba realizar el investigador con el sistema de momentos magnéticos nucleares. Sin embargo, casi todas estas secuencias de pulsos terminan en lo mismo: registrar una señal de precesión libre seguida de una transformada de Fourier.

3. Interacciones magnéticas en la materia.

   La resonancia magnética en sí misma no sería más que un fenómeno físico interesante si no fuera por las interacciones magnéticas de los núcleos entre sí y con la capa electrónica de la molécula. Estas interacciones afectan los parámetros de resonancia y, con su ayuda, el método de RMN puede proporcionar una variedad de información sobre las propiedades de las moléculas: su orientación, estructura espacial (conformación), interacciones intermoleculares, intercambio químico, dinámica de rotación y traslación. Gracias a esto, la RMN se ha convertido en una herramienta muy poderosa para el estudio de sustancias a nivel molecular, que es ampliamente utilizada no solo en física, sino principalmente en química y biología molecular. Un ejemplo de una de esas interacciones es el llamado desplazamiento químico. Su esencia es la siguiente: la capa electrónica de una molécula responde a un campo magnético externo e intenta protegerlo; en todas las sustancias diamagnéticas se produce un apantallamiento parcial del campo magnético. Esto significa que el campo magnético en la molécula diferirá del campo magnético externo en una cantidad muy pequeña, lo que se denomina desplazamiento químico. Sin embargo, las propiedades de la capa de electrones en diferentes partes de la molécula son diferentes y el desplazamiento químico también es diferente. En consecuencia, las condiciones de resonancia para los núcleos en diferentes partes de la molécula también serán diferentes. Esto permite distinguir núcleos químicamente no equivalentes en el espectro. Por ejemplo, si tomamos el espectro de los núcleos de hidrógeno (protones) del agua pura, entonces solo habrá una línea, ya que ambos protones en la molécula de H 2 O son exactamente iguales. Pero para el alcohol metílico CH 3 OH ya habrá dos líneas en el espectro (si descuidamos otras interacciones magnéticas), ya que hay dos tipos de protones: los protones del grupo metilo CH 3 y el protón asociado con el átomo de oxígeno. A medida que las moléculas se vuelven más complejas, el número de líneas aumentará, y si tomamos una molécula tan grande y compleja como una proteína, en este caso el espectro se verá así:

   

4. Núcleos magnéticos

   La RMN se puede observar en diferentes núcleos, pero hay que decir que no todos los núcleos tienen un momento magnético. A menudo sucede que algunos isótopos tienen un momento magnético, pero otros isótopos del mismo núcleo no. En total, hay más de cien isótopos de diversos elementos químicos que tienen núcleos magnéticos, pero en la investigación normalmente no se utilizan más de 1520 núcleos magnéticos, todo lo demás es exótico. Cada núcleo tiene su propia relación característica de campo magnético y frecuencia de precesión, llamada relación giromagnética. Para todos los núcleos estas relaciones son conocidas. Con ellos se puede seleccionar la frecuencia a la que, bajo un campo magnético determinado, se observará la señal de los núcleos que el investigador necesita.

   Los núcleos más importantes para la RMN son los protones. Son los más abundantes en la naturaleza y tienen una sensibilidad muy alta. Los núcleos de carbono, nitrógeno y oxígeno son muy importantes para la química y la biología, pero los científicos no han tenido mucha suerte con ellos: los isótopos más comunes de carbono y oxígeno, 12 C y 16 O, no tienen momento magnético, el natural El isótopo del nitrógeno 14 N tiene un momento, pero por varias razones es muy inconveniente para los experimentos. Hay isótopos 13 C, 15 N y 17 O que son adecuados para experimentos de RMN, pero su abundancia natural es muy baja y su sensibilidad es muy baja en comparación con los protones. Por lo tanto, a menudo se preparan muestras especiales enriquecidas con isótopos para estudios de RMN, en las que el isótopo natural de un núcleo particular se reemplaza por el necesario para los experimentos. En la mayoría de los casos, este trámite es muy difícil y costoso, pero en ocasiones es la única oportunidad de obtener la información necesaria.

5. Resonancia electrónica paramagnética y cuadrupolar.

   Hablando de RMN, no se pueden dejar de mencionar otros dos fenómenos físicos relacionados: la resonancia paramagnética electrónica (EPR) y la resonancia cuadrupolar nuclear (NQR). La EPR es esencialmente similar a la RMN, la diferencia es que la resonancia se observa en los momentos magnéticos no de los núcleos atómicos, sino de la capa electrónica del átomo. La EPR solo se puede observar en aquellas moléculas o grupos químicos cuya capa electrónica contiene el llamado electrón desapareado, entonces la capa tiene un momento magnético distinto de cero. Estas sustancias se denominan paramagnetos. La EPR, al igual que la RMN, también se utiliza para estudiar diversas propiedades estructurales y dinámicas de sustancias a nivel molecular, pero su ámbito de uso es mucho más limitado. Esto se debe principalmente al hecho de que la mayoría de las moléculas, especialmente en la naturaleza viva, no contienen electrones desapareados. En algunos casos, se puede utilizar la llamada sonda paramagnética, es decir, un grupo químico con un electrón desapareado que se une a la molécula en estudio. Pero este enfoque tiene desventajas obvias que limitan las capacidades de este método. Además, la EPR no tiene una resolución espectral tan alta (es decir, la capacidad de distinguir una línea de otra en el espectro) como la RMN.

   Es más difícil explicar la naturaleza del NQR "con los dedos". Algunos núcleos tienen lo que se llama un momento cuadripolar eléctrico. Este momento caracteriza la desviación de la distribución de la carga eléctrica del núcleo de la simetría esférica. La interacción de este momento con el gradiente del campo eléctrico creado por la estructura cristalina de la sustancia conduce a la división de los niveles de energía del núcleo. En este caso, se puede observar una resonancia en una frecuencia correspondiente a las transiciones entre estos niveles. A diferencia de NMR y EPR, NQR no requiere un campo magnético externo, ya que la división de niveles se produce sin él. El NQR también se utiliza para estudiar sustancias, pero su ámbito de aplicación es incluso más limitado que el del EPR.

6. Ventajas y desventajas de la RMN

   

   La RMN es el método más potente e informativo para estudiar moléculas. Estrictamente hablando, este no es un método, sino una gran cantidad de diferentes tipos de experimentos, es decir, secuencias de pulsos. Aunque todos se basan en el fenómeno de la RMN, cada uno de estos experimentos está diseñado para obtener alguna información específica. El número de estos experimentos se mide en decenas, si no en cientos. Teóricamente, la RMN puede, si no todo, casi todo lo que pueden hacer todos los demás métodos experimentales para estudiar la estructura y la dinámica de las moléculas, aunque en la práctica esto es factible, por supuesto, no siempre. Una de las principales ventajas de la RMN es que, por un lado, sus sondas naturales, es decir, los núcleos magnéticos, se distribuyen por toda la molécula y, por otro lado, permite distinguir estos núcleos entre sí y obtener datos espacialmente selectivos. sobre las propiedades de la molécula. Casi todos los demás métodos proporcionan información promediada sobre toda la molécula o sólo sobre una parte de ella.

   La RMN tiene dos desventajas principales. En primer lugar, su sensibilidad es baja en comparación con la mayoría de los otros métodos experimentales (espectroscopia óptica, fluorescencia, ESR, etc.). Esto lleva al hecho de que para promediar el ruido, la señal debe acumularse durante mucho tiempo. En algunos casos, un experimento de RMN puede llevarse a cabo incluso durante varias semanas. En segundo lugar, es caro. Los espectrómetros de RMN se encuentran entre los instrumentos científicos más caros y cuestan al menos cientos de miles de dólares, y los espectrómetros más caros cuestan varios millones. No todos los laboratorios, especialmente en Rusia, pueden permitirse el lujo de disponer de este tipo de equipamiento científico.

7. Imanes para espectrómetros de RMN

   Una de las partes más importantes y caras del espectrómetro es el imán, que crea un campo magnético constante. Cuanto más fuerte es el campo, mayor es la sensibilidad y la resolución espectral, por lo que los científicos e ingenieros intentan constantemente conseguir campos lo más altos posible. El campo magnético es creado por la corriente eléctrica en el solenoide: cuanto más fuerte es la corriente, mayor es el campo. Sin embargo, es imposible aumentar la corriente indefinidamente; a una corriente muy alta, el cable del solenoide simplemente comenzará a derretirse. Por eso, desde hace mucho tiempo, los espectrómetros de RMN de alto campo utilizan imanes superconductores, es decir, imanes en los que el cable del solenoide se encuentra en estado superconductor. En este caso, la resistencia eléctrica del cable es cero y no se libera energía en ningún valor de corriente. El estado superconductor sólo puede alcanzarse a temperaturas muy bajas, apenas unos pocos grados Kelvin, la temperatura del helio líquido. (La superconductividad a alta temperatura sigue siendo dominio de la investigación puramente fundamental). Es con el mantenimiento de una temperatura tan baja que se asocian todas las dificultades técnicas en el diseño y producción de imanes, que los encarecen. Un imán superconductor se construye según el principio de una matrioska termo. El solenoide está ubicado en el centro, en la cámara de vacío. Está rodeado por una capa que contiene helio líquido. Esta capa está rodeada por una capa de nitrógeno líquido a través de una capa de vacío. La temperatura del nitrógeno líquido es de -196 grados centígrados; se necesita nitrógeno para que el helio se evapore lo más lentamente posible. Finalmente, la capa de nitrógeno se aísla de la temperatura ambiente mediante una capa de vacío externa. Un sistema de este tipo es capaz de mantener la temperatura deseada de un imán superconductor durante mucho tiempo, aunque para ello es necesario añadir periódicamente nitrógeno líquido y helio al imán. La ventaja de estos imanes, además de la capacidad de obtener campos magnéticos elevados, es también que no consumen energía: después de encender el imán, la corriente pasa a través de cables superconductores prácticamente sin pérdidas durante muchos años.

8. Tomografía

   En los espectrómetros de RMN convencionales se intenta que el campo magnético sea lo más uniforme posible, esto es necesario para mejorar la resolución espectral. Pero si, por el contrario, el campo magnético dentro de la muestra se vuelve muy heterogéneo, esto abre posibilidades fundamentalmente nuevas para el uso de la RMN. La falta de homogeneidad del campo se debe a las llamadas bobinas de gradiente, que funcionan en conjunto con el imán principal. En este caso, la magnitud del campo magnético en diferentes partes de la muestra será diferente, lo que significa que la señal de RMN no se puede observar en toda la muestra, como en un espectrómetro convencional, sino solo en su capa estrecha, para lo cual Se cumplen las condiciones de resonancia, es decir, la relación deseada entre campo magnético y frecuencia. Al cambiar la magnitud del campo magnético (o, que es esencialmente lo mismo, la frecuencia de observación de la señal), se puede cambiar la capa que producirá la señal. De esta forma, es posible “escanear” la muestra en todo su volumen y “ver” su estructura tridimensional interna sin destruir la muestra de ninguna forma mecánica. Hasta la fecha se han desarrollado una gran cantidad de técnicas que permiten medir diversos parámetros de RMN (características espectrales, tiempos de relajación magnética, tasa de autodifusión y algunos otros) con resolución espacial dentro de la muestra. La aplicación más interesante e importante, desde un punto de vista práctico, de la tomografía por RMN se encontró en medicina. En este caso, el “espécimen” que se estudia es el cuerpo humano. Las imágenes por RMN son una de las herramientas de diagnóstico más efectivas y seguras (pero también costosas) en diversos campos de la medicina, desde la oncología hasta la obstetricia. Es interesante notar que los médicos no usan la palabra “nuclear” en el nombre de este método, porque algunos pacientes lo asocian con reacciones nucleares y la bomba atómica.

9. Historia del descubrimiento

   

   Se considera que el año del descubrimiento de la RMN es 1945, cuando los estadounidenses Felix Bloch de Stanford y, independientemente de él, Edward Purcell y Robert Pound de Harvard observaron por primera vez la señal de RMN en los protones. En ese momento, ya se sabía mucho sobre la naturaleza del magnetismo nuclear, el efecto de la RMN en sí se había predicho teóricamente y se habían hecho varios intentos de observarlo experimentalmente. Es importante señalar que un año antes en la Unión Soviética, en Kazán, Evgeniy Zavoisky descubrió el fenómeno EPR. Ahora es bien sabido que Zavoisky también observó la señal de RMN, esto fue antes de la guerra, en 1941. Sin embargo, tenía a su disposición un imán de baja calidad con poca uniformidad de campo; los resultados eran poco reproducibles y, por tanto, no se publicaron. Para ser justos, cabe señalar que Zavoisky no fue el único que observó la RMN antes de su descubrimiento "oficial". En particular, el físico estadounidense Isidor Rabi (premio Nobel en 1944 por su estudio de las propiedades magnéticas de los núcleos en haces atómicos y moleculares) también observó la RMN a finales de los años 30, pero la consideró un artefacto instrumental. De una forma u otra, nuestro país mantiene la prioridad en la detección experimental de resonancia magnética. Aunque el propio Zavoisky comenzó a abordar otros problemas poco después de la guerra, su descubrimiento jugó un papel muy importante en el desarrollo de la ciencia en Kazán. Kazán sigue siendo uno de los principales centros científicos del mundo en espectroscopía EPR.

10. Premios Nobel en Resonancia Magnética

    En la primera mitad del siglo XX se concedieron varios premios Nobel a científicos sin cuyo trabajo no habría sido posible el descubrimiento de la RMN. Entre ellos se encuentran Peter Zeeman, Otto Stern, Isidor Rabi, Wolfgang Pauli. Pero hubo cuatro premios Nobel directamente relacionados con la RMN. En 1952, el premio fue concedido a Felix Bloch y Edward Purcell por el descubrimiento de la resonancia magnética nuclear. Este es el único Premio Nobel de Física “RMN”. En 1991, el premio de química lo recibió el suizo Richard Ernst, que trabajaba en la famosa ETH de Zúrich. Se lo concedió por el desarrollo de métodos de espectroscopía de RMN multidimensional, que permitieron aumentar radicalmente el contenido de información de los experimentos de RMN. En 2002, el ganador del premio, también en química, fue Kurt Wüthrich, que trabajó con Ernst en edificios vecinos de la misma escuela técnica. Recibió el premio por desarrollar métodos para determinar la estructura tridimensional de proteínas en solución. Anteriormente, el único método para determinar la conformación espacial de grandes biomacromoléculas era el análisis de difracción de rayos X. Finalmente, en 2003, el estadounidense Paul Lauterbur y el inglés Peter Mansfield recibieron el premio médico por la invención de la tomografía por RMN. El descubridor soviético del EPR, E. K. Zavoisky, lamentablemente, no recibió el Premio Nobel.

El método de espectroscopia de RMN se basa en las propiedades magnéticas de los núcleos. Los núcleos de los átomos tienen carga positiva y giran alrededor de su eje. La rotación de la carga provoca la aparición de un dipolo magnético.

El momento angular de rotación, que puede describirse mediante el número cuántico de espín (I). El valor numérico del número cuántico de espín es igual a la suma de los números cuánticos de espín de los protones y neutrones incluidos en el núcleo.

El número cuántico de espín puede tomar el valor

Si el número de nucleones es par, entonces el valor I = 0, o un número entero. Estos son los núcleos C 12, H 2, N 14; dichos núcleos no absorben radiación de radiofrecuencia y no producen señales en espectroscopia de RMN.

I = ± 1 / 2 H 1 , P 31 , F 19 - absorbe la radiación de radiofrecuencia y produce una señal de espectro de RMN.

I = ± 1 1/2 CL 35, Br 79 - distribución de carga no simétrica sobre la superficie del núcleo. Lo que conduce a la aparición de un momento cuadripolar. Estos núcleos no se estudian mediante espectroscopia de RMN.

PMR - espectroscopia

El valor numérico de I (I = ±1/2) determina el número de posibles orientaciones del núcleo en un campo magnético externo de acuerdo con la fórmula:

De esta fórmula queda claro que el número de orientaciones es 2.

Para realizar la transición de un protón ubicado en un nivel inferior a uno superior, es necesario darle una energía igual a la diferencia en la energía de estos niveles, es decir, irradiarlo con radiación de una pureza estrictamente definida. La diferencia en los niveles de energía (ΔΕ) depende de la magnitud del campo magnético impuesto (H 0) y de la naturaleza magnética de los núcleos, descrita por el momento magnético (μ). Este valor está determinado por la rotación:

, Dónde

h – constante de Planck

Magnitud del campo magnético externo.

γ – coeficiente de proporcionalidad, llamado relación giromagnética, determina la relación entre el número cuántico de espín I y el momento magnético μ.

– ecuación básica de RMN, conecta la magnitud del campo magnético externo, la naturaleza magnética de los núcleos y la pureza de la radiación en la que se produce la absorción de energía de radiación y los núcleos se mueven entre niveles.

De la entrada anterior se desprende claramente que para los mismos núcleos, los protones, existe una relación estricta entre el valor de H 0 y μ.

Así, por ejemplo, para que los núcleos de protones en un campo magnético externo de 14000 Gauss se muevan a un nivel magnético más alto, necesitan ser irradiados con una frecuencia de 60 MHz; si son hasta 23000 Gauss, entonces radiación con una frecuencia de Se requerirán 100 MHz.

Por lo tanto, de lo anterior se deduce que las partes principales de un espectrómetro de RMN deben ser un imán potente y una fuente de radiación de radiofrecuencia.

La sustancia analizadora se coloca en una ampolla hecha de tipos especiales de vidrio de 5 mm de espesor. Colocamos la ampolla en el hueco de un imán, para una distribución más uniforme del campo magnético dentro de la ampolla, ésta gira alrededor de su eje, con la ayuda de una bobina la radiación se genera continuamente mediante radiación de radiofrecuencia. La frecuencia de esta radiación varía en un pequeño rango. En algún momento, cuando la frecuencia corresponde exactamente a la ecuación de espectroscopía de RMN, se observa la absorción de energía de radiación y los protones reorientan su giro; esta absorción de energía es registrada por la bobina receptora en forma de un pico estrecho.

En algunos modelos de espectrómetro μ=const, y en pasillos pequeños el valor de H 0 cambia. Para registrar el espectro se necesitan 0,4 ml de la sustancia; si se disuelve una sustancia sólida en una solución adecuada, es necesario tomar de 10 a 50 ml/g de la sustancia.

Para obtener un espectro de alta calidad, es necesario utilizar soluciones con una concentración del 10 al 20%. El límite de sensibilidad de RMN corresponde al 5%.

Para aumentar la sensibilidad usando una computadora, se utilizan muchas horas de acumulación de señal, mientras que la señal útil aumenta en intensidad.

Para seguir mejorando la técnica de distribución de espectro de RMN, se inició el uso de la conversión de señales de Fourier. En este caso, la muestra no se irradia con radiación con una frecuencia que varía lentamente, sino con radiación que conecta todas las frecuencias en un solo paquete. En este caso, se absorbe radiación de una frecuencia y los protones se mueven al nivel de energía superior, luego se apaga el pulso corto y luego los protones excitados comienzan a perder la energía absorbida y se mueven al nivel inferior. El sistema registra este fenómeno energético como una serie de pulsos de milisegundos que decaen con el tiempo.

El disolvente ideal es una sustancia que no contiene protones, es decir, tetracloruro de carbono y azufre de carbono, pero algunas sustancias no se disuelven en estas soluciones, por lo que cualquier disolvente en cuyas moléculas los átomos del isótopo ligero H1 se reemplaza por átomos del isótopo pesado deuterio. La frecuencia de isótopos debe corresponder al 99%.

CDCl 3 – deuterio

El deuterio no produce una señal en los espectros de RMN. Un desarrollo posterior del método fue el uso de una computadora de alta velocidad y una mayor conversión de señales. En este caso, en lugar del último escaneo de la frecuencia de radiación, se superpone a la muestra radiación instantánea que contiene todas las frecuencias posibles. En este caso, se produce una excitación instantánea de todos los núcleos y una reorientación de sus espines. Una vez que se apaga la radiación, los núcleos comienzan a liberar energía y pasan a un nivel de energía más bajo. Esta explosión de energía dura varios segundos y consta de una serie de impulsos de microsegundos, que son registrados por el sistema de registro en forma de horquilla.

RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR(RMN), el fenómeno de absorción resonante de ondas electromagnéticas de radiofrecuencia. energía en vom con mag distinto de cero. Momentos de los núcleos ubicados en el exterior. mago permanente. campo. Imán nuclear distinto de cero. los núcleos 1 H, 2 H, 13 C, 14 N, 15 N, 19 F, 29 Si, 31 P, etc., tienen un momento. La RMN generalmente se observa en un campo magnético uniforme y constante. campo B 0 , se le superpone un campo de radiofrecuencia débil B 1 perpendicular al campo B 0. Para sustancias en las que el espín nuclear es I = 1/2 (1 H, 13 C, 15 N, 19 F, 29 Si, 31 P, etc.), son posibles dos orientaciones magnéticas en el campo B 0. momento dipolar del núcleo “a lo largo del campo” y “contra el campo”. Los dos niveles de energía E surgen debido a la interacción. revista. momento del núcleo con el campo B 0 separados por intervalo
Siempre que o donde h sea la constante de Planck, v 0 sea la frecuencia del campo de radiofrecuencia B 1, es la frecuencia circular, la llamada. giromagn. relación del núcleo, se observa absorción resonante de la energía del campo B 1 , llamado RMN. Para los nucleidos 1 H, 13 C, 31 P, las frecuencias de RMN en el campo B 0 = 11,7 T son iguales, respectivamente. (en MHz): 500, 160,42 y 202,4; valores (en MHz/T): 42,58, 10,68 y 17,24. Según el modelo cuántico, en el campo B 0 surgen 2I+1 niveles de energía, cuyas transiciones están permitidas cuando m es mag. número cuántico.

Técnica experimental. Parámetros de los espectros de RMN. La espectroscopia de RMN se basa en el fenómeno de la RMN. Los espectros de RMN se registran utilizando radioespectrómetros (Fig.). Una muestra de la sustancia en estudio se coloca como núcleo en la bobina de un circuito generador (campo B 1), ubicado en el espacio de un imán que crea un campo B 0 de modo que cuando se produce una absorción resonante, lo que provoca una caída de voltaje. en el circuito, en cuyo circuito hay una bobina con muestra. La caída de voltaje se detecta, se amplifica y se envía a un dispositivo de registro o barrido de osciloscopio. en moderno Los radioespectrómetros de RMN suelen utilizar un campo mágico con una fuerza de 1 a 12 Tesla. La región del espectro en la que hay una señal detectable con uno o más. máximos, llamados Línea de absorción de RMN. Ancho de línea observado medido a la mitad del máximo. intensidad y expresada en Hz, llamada. Ancho de línea de RMN. Resolución del espectro de RMN: mín. el ancho de la línea de RMN que este espectrómetro permite observar. La velocidad de paso es la velocidad (en Hz/s) con la que cambia la intensidad magnética. Campo o frecuencia de la radiación de radiofrecuencia que afecta a la muestra al obtener un espectro de RMN.

Diagrama de un espectrómetro de RMN: 1 - bobina con una muestra; 2 - polos magnéticos; 3 - generador de campo de radiofrecuencia; 4 - amplificador y detector; 5 - generador de voltaje modulante; 6 - bobinas de modulación de campo B 0; 7 - osciloscopio.

El sistema redistribuye la energía absorbida dentro de sí mismo (el llamado espín-espín o relajación transversal; tiempo característico T 2) y la libera al medio ambiente (relajación espín-rejilla, tiempo de relajación T 1). Los tiempos T 1 y T 2 transportan información sobre distancias internucleares y tiempos de correlación. ellos dicen movimientos. Las mediciones de la dependencia de T 1 y T 2 de la temperatura y la frecuencia v 0 proporcionan información sobre la naturaleza del movimiento térmico y químico. equilibrios, transiciones de fase, etc. En sólidos con una red rígida T 2 = 10 μs, y T 1 > 10 3 s, ya que no existe un mecanismo regular de relajación de la red de espín y la relajación se debe a la paramagnética. impurezas. Debido a la pequeñez de T2, el ancho natural de la línea de RMN es muy grande (decenas de kHz) y su registro se encuentra en la región de líneas anchas de RMN. En líquidos de baja viscosidad T 1 T 2 y se mide en segundos. Resp. Las líneas de RMN tienen una anchura del orden de 10 -1 Hz (RMN de alta resolución). Para reproducir la forma de la línea sin distorsiones, es necesario pasar a través de una línea de 0,1 Hz de ancho durante 100 s. Esto impone importantes limitaciones a la sensibilidad de los espectrómetros de RMN.
El principal parámetro del espectro de RMN es químico. desplazamiento: la relación entre la diferencia entre las frecuencias de la señal de RMN observada y una determinada señal de referencia seleccionada convencionalmente tomada con el signo apropiado. estándar a la frecuencia de la señal de referencia (expresada en partes por millón, ppm). Química. Los cambios de RMN se miden en cantidades adimensionales medidas desde el pico de la señal de referencia. Si el estándar da una señal a la frecuencia v 0, entonces Dependiendo de la naturaleza de los núcleos en estudio, se hace una distinción entre RMN de protones, o PMR, y RMN de 13 C (las tablas de valores de desplazamiento químico se encuentran en las guardas del volumen). RMN 19 F (ver Compuestos organoflúorados), RMN 31 P (ver Compuestos organofosforados), etc. Las cantidades tienen propiedades características importantes y permiten determinar a partir de los espectros de RMN la presencia de ciertos moles. fragmentos. Datos químicos relevantes. cambios de diferencia. Los núcleos se publican en libros de referencia y libros de texto, y también se ingresan en bases de datos que suministran los modernos. Espectrómetros de RMN. En la serie de compuestos químicos con estructuras similares. el cambio es directamente proporcional a la densidad de electrones en los núcleos correspondientes.
El estándar generalmente aceptado para PMR y 13 C NMR es el tetrametilsilano (TMS). Estándar m.b. disuelto en la solución de prueba (estándar interno) o colocado, por ejemplo, en un capilar sellado ubicado dentro de la ampolla de muestra (estándar externo). Sólo aquellos cuya propia absorción no se superponga con la región de interés para la investigación pueden utilizarse como residuos p. Para PMR, los mejores reactivos son aquellos que no contienen protones (CC1 4, CDC1 3, CS 2, D 2 O, etc.).
En las moléculas poliatómicas, los núcleos de átomos idénticos que ocupan posiciones químicamente no equivalentes tienen químicas diferentes. cambios debido a diferencias en el campo magnético blindaje de los núcleos por electrones de valencia (tales núcleos se denominan anisócronos). Para el i-ésimo núcleo ¿Dónde está el diámetro constante? cribado, medido en ppm. Para los protones, el rango típico de cambios es de hasta 20 ppm; para los núcleos más pesados, estos rangos son 2-3 órdenes de magnitud mayores.
Un parámetro importante de los espectros de RMN es la constante de interacción espín-espín. (TCO constante): una medida del TCO indirecto entre diferencias. revista. núcleos de una molécula (ver Interacción espín-espín); expresado en Hz.
Interacción Los espines nucleares con espines de electrones contenidos en la molécula entre los núcleos i y j conducen a la orientación mutua de estos núcleos en el campo B 0 (SSV). Con suficiente resolución SSV conduce a más. multiplicidad de líneas correspondientes a ciertos valores químicos. turnos: donde Ji ij - constantes SSV; F ij - cantidades cuyos valores están determinados por los espines de los núcleos i y j, la simetría del mol correspondiente. fragmento, ángulos diédricos entre químicos. conexiones y el número de estas conexiones entre los núcleos que participan en el SSV.
Si química. los cambios son suficientemente grandes, es decir, mínimo máximo (J ij), entonces los SSW aparecen en forma de multipletes simples con una distribución de intensidad binomial (espectros de primer orden). Así, en el grupo etilo, la señal de los protones de metilo aparece como un triplete con una relación de intensidad de 1:2:1, y la señal de los protones de metileno aparece como un cuatrillizo con una relación de intensidad de 1:3:3:1. En los espectros de RMN de 13 C, los grupos metino son dobletes (1:1) y los grupos metileno y metilo, respectivamente. tripletes y cuatrillizos, pero con valores más altos de constantes SSV que en los espectros de protones. Química. los cambios en los espectros de primer orden son iguales a los intervalos entre los centros de los multipletes, y Ji ij, las distancias entre picos adyacentes del multiplete. Si no se cumple la condición de primer orden, los espectros se vuelven complejos: en ellos, ningún intervalo, en general, es igual a J ij. Los valores exactos de los parámetros espectrales se obtienen de la mecánica cuántica. cálculos. Los programas correspondientes están incluidos en el tapete. proporcionando moderno Espectrómetros de RMN. Contenido informativo de la química. Los cambios y las constantes de SSV han convertido la espectroscopía de RMN de alta resolución en uno de los métodos de calidad más importantes. y cantidades. análisis de mezclas, sistemas, fármacos y composiciones complejos, así como estudios de estructura y reacción. capacidades de las moléculas. Al estudiar conformaciones, degeneradas y otras dinámicas. sistemas, geom. Estructura de moléculas de proteínas en solución, con productos químicos locales no destructivos. análisis de organismos vivos, etc. las capacidades de los métodos de RMN son únicas.

Magnetización nuclear en la isla. De acuerdo con la distribución de Boltzmann en un sistema de giros de dos niveles de N giros, la relación entre el número de giros N + en el nivel inferior y el número de giros N - en el nivel superior es igual a donde k es la constante de Boltzmann; Ttra. En B 0 = 1 T y T = 300 K para protones, la relación N + /N - .= 1,00005. Esta relación determina la magnitud de la magnetización nuclear de una sustancia colocada en el campo B 0 . Magn. momento metro cada núcleo sufre un movimiento de precesión con respecto al eje z, a lo largo del cual se dirige el campo B 0; la frecuencia de este movimiento es igual a la frecuencia de RMN. La suma de las proyecciones de los momentos nucleares en precesión sobre el eje z forma una macroscópica. magnetización en M z = 10 18 En el plano xy perpendicular al eje z, las proyecciones de los vectores debido a la aleatoriedad de las fases de precesión son iguales a cero: M xy = 0. La absorción de energía durante la RMN significa que por unidad de tiempo pasan más espines desde el nivel inferior al superior que en la dirección opuesta, es decir, la diferencia de población N + - N - disminuye (calentamiento del sistema de espín, saturación de RMN). Cuando se satura en modo estacionario, la magnetización del sistema puede aumentar considerablemente. Este es el llamado Efecto Overhauser, para núcleos denominado NOE (efecto Overhauser Nuclear), que se utiliza ampliamente para aumentar la sensibilidad, así como para estimar distancias internucleares al estudiar pilares. geometría utilizando métodos de espectroscopía de RMN.

Modelo de RMN vectorial. Al registrar RMN, se aplica a la muestra un campo de radiofrecuencia que actúa en el plano xy. En este plano, el campo B 1 se puede considerar como dos vectores con amplitudes B 1m/ 2, que giran con una frecuencia en direcciones opuestas. Se introduce un sistema de coordenadas giratorio x"y"z, el eje x coincide con el vector B 1m/ 2, girando en la misma dirección que los vectores. Su influencia provoca un cambio en el ángulo en el vértice del cono de precesión de momentos magnéticos nucleares, la magnetización nuclear M z comienza a depender del tiempo, y en el plano x"y" aparece una proyección distinta de cero de la magnetización nuclear. En un sistema de coordenadas fijo, esta proyección gira con la frecuencia, es decir, se induce un voltaje de radiofrecuencia en el inductor, que, después de la detección, emite una señal de RMN: la función de la magnetización nuclear a partir de la frecuencia se distingue entre un cambio lento (modo de barrido) y una RMN pulsada. El movimiento complejo real del vector de magnetización nuclear crea dos señales independientes en el Plano x"y": M x, (en fase con el voltaje de radiofrecuencia B 1) y M y" (desplazado con respecto a B 1 en fase en 90 ° C). El registro simultáneo de M x" y My" (detección en cuadratura) duplica la sensibilidad del espectrómetro de RMN. Con una amplitud suficientemente grande B 1m de la proyección M z = M x " = M y " = 0 (saturación de RMN). Por lo tanto, bajo la acción continua del campo B 1, su amplitud debe ser muy pequeña para mantener sin cambios las condiciones de observación originales.
En la RMN pulsada, por el contrario, el valor B 1 se elige tan grande que durante el tiempo t y T 2 el vector M z en el sistema de coordenadas giratorio se desvía un ángulo del eje z. A = 90° el pulso se llama 90° (/2-pulso); bajo su influencia, el vector de magnetización nuclear aparece en el plano x"y", es decir, después del final del pulso, el vector My" comienza a disminuir en amplitud con el tiempo T 2 debido a la divergencia de fase de sus vectores elementales constituyentes ( relajación espín-espín). La restauración del equilibrio de la magnetización nuclear M z ocurre con el tiempo de relajación de la red espín T 1. En = 180° (pulso), el vector M z se ajusta a lo largo de la dirección negativa del eje z, relajándose después del final de El pulso a su posición de equilibrio. Las combinaciones de pulsos se utilizan ampliamente en las versiones modernas de espectroscopia de RMN de pulsos múltiples.
Una característica importante de un sistema de coordenadas giratorio es la diferencia en las frecuencias de resonancia en él y en un sistema de coordenadas estacionario: si B 1 V lok (campo local estático), entonces el vector M precede en el sistema de coordenadas giratorio con respecto al campo. finamente sintonizada con la resonancia, la frecuencia de RMN en el sistema de coordenadas giratorias. Esto permite ampliar significativamente las capacidades de la RMN en el estudio de procesos lentos en la materia.

Química. espectros de intercambio y RMN(RMN dinámica). Los parámetros de la central de dos posiciones A B son los tiempos de residencia y las probabilidades de residencia. y A bajas temperaturas, el espectro de RMN consta de dos líneas estrechas separadas por Hz; luego, a medida que disminuyen, las líneas comienzan a ensancharse, permaneciendo en sus lugares. Cuando la frecuencia de intercambio comienza a exceder la distancia inicial entre las líneas, las líneas comienzan a acercarse, y cuando se excede 10 veces, se forma una línea ancha en el centro del intervalo (v A, v B), si con más El crecimiento de la temperatura hace que esta línea combinada se estreche. Comparación de experimentos. El espectro con el calculado le permite indicar la frecuencia exacta del producto químico para cada t-ry. intercambio, a partir de estos datos se calcula la termodinámica. características del proceso. Con intercambio multiposición en un espectro de RMN complejo, teórico. el espectro se obtiene de la mecánica cuántica. cálculo. Dinámica La RMN es una de las principales métodos para estudiar estereoquímica no rigidez, equilibrios conformacionales, etc.

Gira en un ángulo mágico. Expresión para el potencial de interacción dipolo-dipolo. contiene multiplicadores ¿Dónde está el ángulo entre B 0 y el vector internuclear r ij? En = arccos 3 -1/2 = 54°44" (ángulo "mágico"), estos factores desaparecen, es decir, las contribuciones correspondientes al ancho de la línea desaparecen. Si se hace girar una muestra sólida a una velocidad muy alta alrededor de un eje inclinado bajo el ángulo mágico de B 0, entonces en un sólido es posible obtener espectros de alta resolución con líneas casi tan estrechas como en un líquido.

Líneas anchas en sólidos. En cristales con una red rígida, la forma de la línea de RMN se determina estáticamente. distribución de magnético local campos. Todos los núcleos de la red, con excepción del grupo, en el volumen invariante de traducción V 0 alrededor del núcleo considerado, dan una distribución gaussiana g(v) = exp(-v 2 /2a 2), donde v es la distancia desde el centro de la línea; El ancho de la a gaussiana es inversamente proporcional al geom promedio. Los volúmenes V 0 y V 1, y V 1 caracterizan la concentración magnética promedio en todo el cristal. núcleos. Dentro de V 0 la concentración magnética. los núcleos son más grandes que el promedio y los núcleos cercanos se deben a la interacción dipolo-dipolo. y química. los cambios crean un espectro limitado al intervalo (-b, b), donde b es aproximadamente el doble de a. En una primera aproximación, el espectro

La resonancia magnética nuclear (RMN) es el método de diagnóstico más seguro

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información general

Fenómeno resonancia magnética nuclear (RMN) Fue descubierto en 1938 por el rabino Isaac. El fenómeno se basa en la presencia de propiedades magnéticas en los núcleos de los átomos. No fue hasta 2003 que se inventó un método para utilizar este fenómeno con fines de diagnóstico en medicina. Por el invento, sus autores recibieron el Premio Nobel. En espectroscopia, el cuerpo que se estudia ( es decir, el cuerpo del paciente) se coloca en un campo electromagnético y se irradia con ondas de radio. Este es un método completamente seguro ( a diferencia, por ejemplo, de la tomografía computarizada), que tiene un grado muy alto de resolución y sensibilidad.

Aplicación en economía y ciencia.

1. En química y física para identificar las sustancias que participan en la reacción, así como los resultados finales de las reacciones,
2. En farmacología para la producción de medicamentos,
3. En agricultura, para determinar la composición química del grano y la preparación para la siembra ( muy útil en la cría de nuevas especies),
4. En medicina - para diagnóstico. Un método muy informativo para diagnosticar enfermedades de la columna, especialmente de los discos intervertebrales. Permite detectar incluso las violaciones más pequeñas de la integridad del disco. Detecta tumores cancerosos en las primeras etapas de formación.

La esencia del método.

El método de resonancia magnética nuclear se basa en el hecho de que en el momento en que el cuerpo se encuentra en un campo magnético muy fuerte especialmente sintonizado ( 10.000 veces más fuerte que el campo magnético de nuestro planeta), las moléculas de agua presentes en todas las células del cuerpo forman cadenas ubicadas paralelas a la dirección del campo magnético.

Si cambias repentinamente la dirección del campo, la molécula de agua libera una partícula de electricidad. Son estas cargas las que detectan los sensores del dispositivo y las analiza una computadora. En función de la intensidad de la concentración de agua en las células, la computadora crea un modelo del órgano o parte del cuerpo que se está estudiando.

A la salida, el médico tiene una imagen monocromática en la que se pueden ver con gran detalle finas secciones del órgano. En términos de contenido de información, este método supera significativamente a la tomografía computarizada. A veces se proporcionan incluso más detalles sobre el órgano que se examina de los necesarios para el diagnóstico.

Tipos de espectroscopia de resonancia magnética

• fluidos biológicos,
• Órganos internos.

La técnica permite examinar en detalle todos los tejidos del cuerpo humano, incluida el agua. Cuanto más líquido haya en los tejidos, más claros y brillantes aparecerán en la imagen. Los huesos en los que hay poca agua están representados en color oscuro. Por tanto, la tomografía computarizada es más informativa para diagnosticar enfermedades óseas.

La técnica de perfusión por resonancia magnética permite controlar el movimiento de la sangre a través de los tejidos del hígado y el cerebro.

Hoy en medicina el nombre se usa más. resonancia magnética (Imagen de resonancia magnética ), ya que la mención de una reacción nuclear en el título asusta a los pacientes.

Indicaciones

1. Enfermedades cerebrales
2. Estudios de las funciones de partes del cerebro.
3. enfermedades de las articulaciones,
4. Enfermedades de la médula espinal,
5. Enfermedades de los órganos internos de la cavidad abdominal.
6. Enfermedades del sistema urinario y reproductivo.
7. Enfermedades del mediastino y del corazón.
8. Enfermedades vasculares.

Contraindicaciones

Contraindicaciones absolutas:
1. Marcapasos,
2. Prótesis de oído medio electrónicas o ferromagnéticas,
3. Aparatos ferromagnéticos de Ilizarov,
4. Prótesis internas metálicas de gran tamaño,
5. Pinzas hemostáticas de vasos cerebrales.

Contraindicaciones relativas:
1. Estimulantes del sistema nervioso,
2. bombas de insulina,
3. Otros tipos de prótesis de oído interno,
4. válvulas cardíacas protésicas,
5. Pinzas hemostáticas en otros órganos.
6. El embarazo ( es necesario obtener la opinión de un ginecólogo),
7. Insuficiencia cardíaca en etapa de descompensación,
8. claustrofobia ( miedo a los espacios reducidos).

Preparándose para el estudio

Solo se requiere una preparación especial para aquellos pacientes que se someten a un examen de órganos internos ( tracto genitourinario y digestivo): No debe ingerir alimentos cinco horas antes del procedimiento.
Si se examina la cabeza, se recomienda al buen sexo desmaquillarse, ya que las sustancias contenidas en los cosméticos ( por ejemplo, en sombra de ojos), puede afectar los resultados. Se deben quitar todas las joyas de metal.
A veces, el personal médico examina a un paciente utilizando un detector de metales portátil.

¿Cómo se realiza la investigación?

Antes de iniciar el estudio, cada paciente completa un cuestionario para ayudar a identificar contraindicaciones.

El dispositivo es un tubo ancho en el que se coloca al paciente en posición horizontal. El paciente debe permanecer completamente quieto, de lo contrario la imagen no será lo suficientemente clara. El interior de la tubería no está oscuro y hay ventilación fresca, por lo que las condiciones para el procedimiento son bastante cómodas. Algunas instalaciones producen un zumbido notable y luego la persona examinada usa auriculares que absorben el ruido.

La duración del examen puede oscilar entre 15 minutos y 60 minutos.
Algunos centros médicos permiten que un familiar o acompañante esté con el paciente en la sala donde se realiza el estudio ( si no tiene contraindicaciones).

En algunos centros médicos, un anestesiólogo administra sedantes. En este caso, el procedimiento es mucho más fácil de tolerar, especialmente para pacientes que sufren claustrofobia, niños pequeños o pacientes que, por algún motivo, tienen dificultades para permanecer quietos. El paciente cae en un estado de sueño terapéutico y sale de él descansado y vigorizado. Los medicamentos utilizados se eliminan rápidamente del organismo y son seguros para el paciente.

El resultado del examen estará listo dentro de los 30 minutos posteriores al final del procedimiento. El resultado se publica en forma de DVD, informe médico y fotografías.

Uso de agente de contraste en RMN.

En la mayoría de los casos, el procedimiento se realiza sin el uso de contraste. Sin embargo, en algunos casos es necesario ( para la investigación vascular). En este caso, el agente de contraste se infunde por vía intravenosa mediante un catéter. El procedimiento es similar a cualquier inyección intravenosa. Para este tipo de investigación se utilizan sustancias especiales: paramagnetos. Se trata de sustancias magnéticas débiles cuyas partículas, al estar en un campo magnético externo, se magnetizan paralelamente a las líneas de campo.

Contraindicaciones para el uso de medios de contraste:

• El embarazo,
• Intolerancia individual a los componentes del agente de contraste, previamente identificados.

Examen vascular (angiografía por resonancia magnética)

Con este método, puede controlar tanto el estado de la red circulatoria como el movimiento de la sangre a través de los vasos.
A pesar de que el método permite "ver" los vasos sin medio de contraste, con su uso la imagen es más clara.
Instalaciones especiales en 4D permiten controlar el movimiento de la sangre casi en tiempo real.

Indicaciones:

• Defectos cardíacos congénitos,
• Aneurisma, disección,
• estenosis del vaso,

Investigación del cerebro

Esta es una prueba cerebral que no utiliza rayos radiactivos. El método le permite ver los huesos del cráneo, pero puede examinar los tejidos blandos con más detalle. Un excelente método de diagnóstico en neurocirugía, así como en neurología. Permite detectar las consecuencias de viejos hematomas y conmociones cerebrales, accidentes cerebrovasculares y neoplasias.
Por lo general, se prescribe para afecciones similares a las migrañas de etiología desconocida, alteración de la conciencia, neoplasias, hematomas y falta de coordinación.

La resonancia magnética cerebral examina:

• vasos principales del cuello,
• vasos sanguíneos que irrigan el cerebro
• tejido cerebral,
• órbitas de las cuencas de los ojos,
• partes más profundas del cerebro ( cerebelo, glándula pineal, glándula pituitaria, oblonga y secciones intermedias).

RMN funcional

Este diagnóstico se basa en que cuando se activa alguna parte del cerebro responsable de una determinada función, aumenta la circulación sanguínea en esa zona.
A la persona examinada se le asignan diversas tareas y, durante su ejecución, se registra la circulación sanguínea en diferentes partes del cerebro. Los datos obtenidos durante los experimentos se comparan con la tomografía obtenida durante el período de descanso.

examen de columna

Este método es excelente para estudiar terminaciones nerviosas, músculos, médula ósea y ligamentos, así como discos intervertebrales. Pero en caso de fracturas de columna o de la necesidad de estudiar estructuras óseas, es algo inferior a la tomografía computarizada.

Puede examinar toda la columna, o solo puede examinar el área de interés: cervical, torácica, lumbosacra y también por separado el cóccix. Así, al examinar la columna cervical se pueden detectar patologías de los vasos sanguíneos y vértebras que afectan el suministro de sangre al cerebro.
Al examinar la región lumbar, se pueden detectar hernias intervertebrales, espinas de huesos y cartílagos, así como nervios pinzados.

Indicaciones:

• Cambios en la forma de los discos intervertebrales, incluidas hernias,
• Lesiones de espalda y columna
• Osteocondrosis, procesos distróficos e inflamatorios en los huesos.
• Neoplasias.

Examen de la médula espinal

Se lleva a cabo simultáneamente con un examen de columna.

Indicaciones:

• La probabilidad de neoplasias de la médula espinal, lesiones focales,
• Para controlar el llenado de las cavidades de la médula espinal con líquido cefalorraquídeo,
• Quistes de la médula espinal,
• Para monitorear la recuperación después de la cirugía,
• Si existe riesgo de enfermedad de la médula espinal.

examen conjunto

Este método de investigación es muy eficaz para estudiar el estado de los tejidos blandos que forman la articulación.

Utilizado para diagnóstico:

• artritis crónica,
• Lesiones de tendones, músculos y ligamentos ( especialmente utilizado en medicina deportiva),
• Perelomov,
• Neoplasias de tejidos blandos y huesos.
• Daño no detectado por otros métodos de diagnóstico.

Aplicable para:

• Examen de las articulaciones de la cadera en busca de osteomielitis, necrosis de la cabeza femoral, fractura por estrés, artritis séptica,
• Examen de las articulaciones de la rodilla en busca de fracturas por estrés, violación de la integridad de algunos componentes internos ( menisco, cartílago),
• Examen de la articulación del hombro en busca de dislocaciones, nervios pinzados, rotura de la cápsula articular,
• Examen de la articulación de la muñeca en casos de inestabilidad, fracturas múltiples, atrapamiento del nervio mediano y daño de ligamentos.

Examen de la articulación temporomandibular.

Recetado para determinar las causas de disfunción en la articulación. Este estudio revela más completamente el estado del cartílago y los músculos y permite detectar dislocaciones. También se utiliza antes de cirugías de ortodoncia u ortopedia.

Indicaciones:

• Movilidad deteriorada de la mandíbula inferior.
• Sonidos de clic al abrir y cerrar la boca,
• Dolor en la sien al abrir y cerrar la boca,
• Dolor al palpar los músculos masticatorios.
• Dolor en los músculos del cuello y la cabeza.

Examen de los órganos internos de la cavidad abdominal.

Se prescribe un examen del páncreas y el hígado para:

• Ictericia no infecciosa,
• Probabilidad de neoplasia hepática, degeneración, absceso, quistes, con cirrosis,
• Para monitorear el progreso del tratamiento,
• Para rupturas traumáticas,
• Piedras en la vesícula biliar o en los conductos biliares,
• Pancreatitis de cualquier forma,
• Probabilidad de neoplasias,
• Isquemia de órganos parenquimatosos.

El método le permite detectar quistes pancreáticos y examinar el estado de los conductos biliares. Se identifica cualquier formación que bloquee los conductos.

Se prescribe un examen de riñón cuando:

• Sospecha de una neoplasia,
• Enfermedades de órganos y tejidos ubicados cerca de los riñones.
• La probabilidad de alteración de la formación de órganos urinarios.
• Si es imposible realizar una urografía excretora.

Antes de examinar los órganos internos mediante resonancia magnética nuclear, es necesario realizar un examen de ultrasonido.

Investigación de enfermedades del sistema reproductivo.

Los exámenes pélvicos se prescriben para:

• La probabilidad de una neoplasia del útero, vejiga, próstata,
• lesiones,
• Neoplasias pélvicas para identificar metástasis.
• Dolor en la zona sacra.
• vesiculitis,
• Examinar el estado de los ganglios linfáticos.

Para el cáncer de próstata, este examen se prescribe para detectar la diseminación del tumor a órganos cercanos.

No es recomendable orinar una hora antes de la prueba, ya que la imagen será más informativa si la vejiga está algo llena.

Estudiar durante el embarazo

A pesar de que este método de investigación es mucho más seguro que los rayos X o la tomografía computarizada, su uso está estrictamente prohibido en el primer trimestre del embarazo.
En el segundo y tercer trimestre, el método se prescribe únicamente por motivos de salud. El peligro del procedimiento para el cuerpo de una mujer embarazada es que durante el procedimiento algunos tejidos se calientan, lo que puede provocar cambios indeseables en la formación del feto.
Pero el uso de un agente de contraste durante el embarazo está estrictamente prohibido en cualquier etapa de la gestación.

Medidas de precaución

1. Algunas instalaciones de RMN están diseñadas como un tubo cerrado. Las personas que sufren miedo a los espacios cerrados pueden sufrir un ataque. Por lo tanto, es mejor preguntar con anticipación cómo se desarrollará el procedimiento. Hay instalaciones de tipo abierto. Son una sala similar a una sala de rayos X, pero este tipo de instalaciones son raras.

2. Está prohibido ingresar a la habitación donde se encuentra el dispositivo con objetos metálicos y dispositivos electrónicos ( por ejemplo, relojes, joyas, llaves), ya que en un potente campo electromagnético, los dispositivos electrónicos pueden romperse y pequeños objetos metálicos volarán en pedazos. Al mismo tiempo, se obtendrán datos de la encuesta que no son del todo correctos.

Antes de su uso conviene consultar a un especialista.

Escisión de alilo- adiccion Constantes de interacción espín-espín entre protones en sistemas alílicos ( 4 j ) que depende en gran medida del ángulo de torsión  entre los planos formados por los átomos HC 2 C 3 y C 1 C 2 C 3.

anulares- sistemas conjugados cíclicos.

Moléculas atrópicas- moléculas de compuestos que no producen una corriente de anillo.

Ángulo de enlace (θ) - el ángulo entre dos enlaces de un átomo de carbono.

vecinal interacción - Interacción entre núcleos que están separados por tres enlaces.

Desacoplamiento fuera de resonancia(fuera de desacoplamiento de resonancia) - le permite distinguir entre las señales de los grupos CH 3, CH 2, CH y el átomo de carbono cuaternario. Para observar el desacoplamiento fuera de resonancia, se utiliza una frecuencia cercana al desplazamiento químico, pero que no corresponde a la frecuencia de resonancia de la señal. Esta supresión conlleva una reducción del número de interacciones, hasta el punto de que sólo se registran las directas. j Interacciones (C,H).

geminal interacción - Interacción entre núcleos que están separados por dos enlaces.

Espectroscopia de correlación heteronuclear (HETCOR)- en estos experimentos, los desplazamientos químicos de los espectros de 1 H se sitúan en un eje, mientras que los desplazamientos químicos de 13 C se sitúan en el otro eje. HETCOR - Variante heteronuclear de COSY, que utiliza interacciones heteronucleares indirectas de espín-espín entre 1 H y 13 C.

HMQC - HETeronuclearMultyQuantumCorrelación- matrícula 1 N con desacople desde 13 C.

HSQC - Correlación multicuántica HETeronuclear- Opción HMQC

COLOC - CORrelación Larga (muy larga)

HMBC (correlación de enlaces múltiples heteronucleares)- una variante del experimento HMQC para detectar interacciones heteronucleares espín-espín de largo alcance. HMBC produce una relación señal-ruido más alta que el experimento HMQC.

Relación giromagnética (γ ) - una de las características de las propiedades magnéticas del núcleo.

Interacción homoalílica- interacción a través de 5 enlaces en el sistema alílico.

Más interacción - Interacción entre núcleos que están separados por más de 3 enlaces (normalmente a través de 4-5 enlaces).

Sensor- un dispositivo que proporciona transmisión de pulsos a la muestra y registro de señales de resonancia. Los sensores son de banda ancha y están sintonizados selectivamente. Están instalados en la región activa del imán.

Ángulo diédrico (de torsión)- el ángulo formado por dos planos entre las conexiones consideradas.

Bidimensionalj-espectros. La espectroscopia J bidimensional se caracteriza por la presencia de una coordenada de frecuencia asociada con el SSV y una segunda coordenada asociada con cambios químicos. La más extendida es la representación de contornos de espectros J bidimensionales en dos coordenadas mutuamente perpendiculares.

Espectroscopía de RMN bidimensional - experimentos que utilizan secuencias de pulsos, lo que permite obtener el espectro de RMN en una representación en la que la información se distribuye en dos coordenadas de frecuencia y se enriquece con información sobre la interdependencia de los parámetros de RMN. El resultado es un espectro cuadrado con dos ejes ortogonales y una señal que tiene un máximo en la representación de frecuencia en el punto con coordenadas (, ), es decir, en la diagonal.

escala delta (δ -escala): una escala en la que el desplazamiento químico de los protones TMS se toma como cero.

desplazamiento diamagnético- desplazamiento de la señal resonante a la región del campo débil (valores grandes δ ).

Moléculas diatrópicas- cancelado desde 4 norte+2 electrones π, que según la regla de Hückel son aromáticos.

Doblete - una señal de dos núcleos que interactúan, que está representada en el espectro de RMN 1H por dos líneas de la misma intensidad.

Núcleos isócronos- núcleos que tienen el mismo valor de desplazamiento químico. A menudo son químicamente equivalentes, es decir, tienen el mismo entorno químico.

Intensidad de señal integral(área bajo la curva): medido por un integrador y mostrado en forma de escalones, cuya altura es proporcional al área y muestra número relativo protones.

Espectroscopia pulsada - un método de excitación de núcleos magnéticos: utilizando pulsos de alta frecuencia cortos y potentes (cientos de kilovatios). Un pulso con una frecuencia portadora ν o y una duración t p crea una banda de excitación en el rango de frecuencia +1/t p. Si la duración del pulso es de varios microsegundos y ν o corresponde aproximadamente al centro de la región de frecuencia de resonancia para un tipo determinado de núcleo, entonces la banda cubrirá todo el rango de frecuencia, asegurando la excitación simultánea de todos los núcleos. Como resultado, se registra una onda sinusoidal (ESW) que decae exponencialmente. Contiene información tanto sobre la frecuencia, es decir, de hecho, el desplazamiento químico, como sobre la forma de la línea. La forma más familiar para nosotros, el espectro en representación de frecuencia, se obtiene del SIS mediante un procedimiento matemático llamado transformada de Fourier.

RMN pulsada- un método para excitar núcleos magnéticos mediante pulsos de alta frecuencia cortos y potentes (cientos de kilovatios). Durante el pulso, todos los núcleos simultáneamente se excitan y luego, una vez que se detiene el pulso, los núcleos regresan (se relajan) a su estado fundamental original. La pérdida de energía al relajar los núcleos conduce a la aparición de una señal, que es la suma de señales de todos los núcleos y se describe por una gran cantidad de amortiguados. curvas sinusoidales en una escala de tiempo, cada uno de los cuales corresponde a una determinada frecuencia de resonancia.

Constante de interacción espín-espín (SSIC)- características cuantitativas de la interacción de diferentes núcleos.

Espectroscopia de correlación (COSY) - Experimente con dos pulsos de 90 o. En este tipo de espectroscopia bidimensional, los cambios químicos de los núcleos magnéticos acoplados por espín están correlacionados. La espectroscopia COZY bidimensional, bajo ciertas condiciones, ayuda a revelar la presencia de constantes muy pequeñas que generalmente son invisibles en espectros unidimensionales.

ACOGEDOR- experimentos en los que se varía la duración del pulso. Esto permite reducir el tamaño de los picos diagonales que dificultan la identificación de picos cruzados cercanos (COSY45, COSY60).

DQF-COSY - filtro doble cuantificado - suprime los singletes en la diagonal y las interferencias correspondientes a ellos.

COSYLR (rango largo)- Experimento COZY, que permite determinar interacciones de largo alcance.

tOCSI - TotalCorrelaciónEspectroscopia- modo de disparo, que permite obtener picos cruzados entre todos los espines del sistema en un espectro saturado de señales mediante la transferencia de magnetización a través de enlaces en el fragmento estructural en estudio. Se utiliza con mayor frecuencia para estudiar biomoléculas.

frecuencia de alarma- frecuencia de precesión en RMN.

Magnéticamente equivalente son aquellos núcleos que tienen la misma frecuencia de resonancia y un valor característico común de la constante de interacción espín-espín con los núcleos de cualquier grupo vecino.

Coherencias multicuánticas- estados de superposición, cuando dos o más espines ½ que interactúan se reorientan simultáneamente.

RMN multidimensional- registro de espectros de RMN con más de una escala de frecuencia.

multiplete - una señal de un grupo que aparece como varias líneas.

Interacción de giro indirecto - interacción entre núcleos, que se transmite dentro de la molécula a través de un sistema de enlaces y no se promedia durante el movimiento molecular rápido.

Partículas paramagnéticas - Partículas que contienen un electrón desapareado, que tiene un momento magnético muy grande.

cambio paramagnético- desplazamiento de la señal resonante a la región de un campo fuerte (valores grandes δ ).

Moléculas paratrópicas - cancelado con el número de electrones π igual a 4 norte.

La constante de interacción directa espín-espín es una constante que caracteriza la interacción entre núcleos que están separados por un enlace.

Interacción directa giro-giro- interacción entre núcleos, que se transmite a través del espacio.

Señal resonante - Línea espectral correspondiente a la absorción de energía durante la transición entre estados propios causada por un oscilador de alta frecuencia.

Procesos de relajación - pérdida de energía en el nivel superior y retorno al nivel de energía inferior debido a procesos no radiativos.

CON vipeando- un cambio gradual en el campo magnético, como resultado del cual se logran condiciones de resonancia.

Espectros de primer orden- espectros en los que la diferencia en los desplazamientos químicos de grupos individuales de núcleos magnéticamente equivalentes ν oh significativamente mayor que la constante de interacción espín-espín j .

Relajación de la red de espín - el proceso de relajación (pérdida de energía), cuyo mecanismo está asociado con la interacción con los campos electromagnéticos locales del medio ambiente.

Relajación giro-giro - el proceso de relajación se lleva a cabo como resultado de la transferencia de energía de un núcleo excitado a otro.

Interacción espín-espín de electrones.- interacción resultante de la interacción magnética de diferentes núcleos, que puede transmitirse a través de electrones de enlaces químicos de núcleos directamente no unidos.

Sistema de giro- este es un grupo de núcleos que interactúan entre sí, pero no interactúan con núcleos que no forman parte del sistema de espín.

Cambio químico - desplazamiento de la señal del núcleo en estudio con respecto a la señal de los núcleos de la sustancia estándar.

Núcleos químicamente equivalentes- núcleos que tienen la misma frecuencia de resonancia y el mismo entorno químico.

Camisa - En espectroscopia de RMN, este es el nombre de las bobinas electromagnéticas que crean campos magnéticos de baja intensidad, que corrigen las faltas de homogeneidad en un campo magnético fuerte.

Intercambio de banda ancha(desacoplamiento de banda ancha 1 N) - el uso de una fuerte irradiación, que cubre toda la gama de desplazamientos químicos de protones, para eliminar por completo las 13 interacciones C 1 H.

Blindaje - cambio en la posición de la señal resonante bajo la influencia de campos magnéticos inducidos de otros núcleos.

Efecto Van der Waals- un efecto que se produce durante una fuerte interacción espacial entre un protón y un grupo vecino y provoca una disminución de la simetría esférica de la distribución electrónica y un aumento de la contribución paramagnética al efecto de apantallamiento, lo que, a su vez, conduce a un cambio de la señal a un campo más débil.

efecto zeeman- división de niveles de energía en un campo magnético.

Efecto techo- aumento de la intensidad de las líneas centrales y disminución de la intensidad de las líneas distantes en el multiplete.

Efecto de anisotropía magnética(el llamado cono de anisotropía) es el resultado de la exposición a campos magnéticos inducidos secundarios.

Resonancia cuadrupolar nuclear (NQR) - observado para núcleos con número cuántico de espín I > 1/2 debido a la distribución no esférica de la carga nuclear. Dichos núcleos pueden interactuar con gradientes de campos eléctricos externos, especialmente con gradientes de campos de las capas electrónicas de la molécula en la que se encuentra el núcleo y tener estados de espín caracterizados por diferentes energías incluso en ausencia de un campo magnético externo aplicado.

magnetón nuclear El valor del magnetón nuclear se calcula mediante la fórmula:

Resonancia magnética nuclear(RMN) es un fenómeno físico utilizado para estudiar las propiedades de las moléculas cuando los núcleos atómicos se irradian con ondas de radio en un campo magnético.

factores nucleares - la relación entre la carga de un núcleo y su masa.