자기화 전이

Magnetization transfer

NMR과 MRI에서 자기화 전달(MT)은 핵의 한 모집단에서 다른 모집단의 핵으로 핵 스핀 양극화 및/또는 스핀 일관성을 전달하고 이러한 현상을 이용하는 기법으로 전달하는 것을 말한다.[1] 자기화 전달의 정확한 정의에 대해서는 약간의 모호함이 있지만, 위에서 주어진 일반적인 정의는 보다 구체적인 개념을 모두 포함한다. NMR 활성 핵은, 0이 아닌 스핀을 가진 핵은, 특정한 조건 하에서 서로 정력적으로 결합될 수 있다. 핵 스핀 에너지 커플링의 메커니즘은 광범위하게 특징지어졌으며, 다음 기사에 설명되어 있다. 각도 모멘텀 커플링, 자기 쌍극-디폴 상호작용, J-커플링, 잔류 쌍극 커플링, 핵 오버하우저 효과, 스핀-스핀 이완, 스핀 포화 전달. 대안적으로, 화학 시스템의 일부 핵은 실험적이고 비균등 환경 간의 교환이다. 이 사례의 보다 구체적인 예는 화학 교환 자기화 전송 섹션에 제시되어 있다.

어느 경우든 자기화 전달 기법은 이상화된 NMR 실험에서 모집단 사이의 에너지 교환을 유도하고 측정할 수 있는 한 두 개 이상의 구별 가능한 핵군 사이의 동적 관계를 탐색한다.

화학 교환 자기화 전송

단백질 용액과 같은 고분자 샘플의 자기 공명 영상 또는 NMR에는 자유분자(풍선)와 결합(수력) 두 가지 이상의 물 분자가 존재한다. 벌크 물 분자는 많은 기계적 자유도를 가지며, 그러한 분자의 움직임은 통계적으로 평균적인 행동을 나타낸다. 이러한 균일성 때문에 대부분의 자유수양자는 그러한 모든 양성자의 평균 Larmor 주파수에 매우 가까운 공명 주파수를 가진다. 적절하게 획득된 NMR 스펙트럼에서 이것은 좁은 로렌츠 선(4.8ppm, 20C)으로 보인다. 벌크 물 분자는 또한 자유수 양자가 보다 균일한 자기장을 경험하여 횡방향 자기화 분해 속도가 더 느리고2* T가 더 길어지는 것과 같이 자기장을 교란하는 고분자로부터 비교적 멀리 떨어져 있다. 반대로 수화수분자는 국소 고분자와의 광범위한 상호작용에 의해 기계적으로 제약을 받고, 이에 따라 자기장 불균형이 평균화되지 않아 공진선이 더 넓어진다. 이로 인해 NMR 신호를 생성하는 자화 속도가 빨라지고 T2 값도 훨씬 짧아진다(<200μs). T2 값은 너무 짧기 때문에 결합수 양자의 NMR 신호는 일반적으로 MRI에서 관찰되지 않는다.

단, 경계(수력) 모집단의 양성자를 조사하기 위해 소외 포화 펄스를 사용하면 이동(자유) 양성자 풀의 NMR 신호에 탐지 가능한 영향을 미칠 수 있다. 거시적 자기화 벡터의 크기가 0에 근접할 정도로 스핀의 모집단이 포화 상태일 때 NMR 신호를 생성하기 위한 스핀 양극화가 남아 있지 않다. 종방향 이완은 T1이 설명한 속도로 발생하는 종방향 스핀 양극화의 복귀를 말한다. 수화물 분자의 수는 관측 가능한 신호를 생성하기에 불충분할 수 있지만, 수화 인구와 대량 인구 사이의 물 분자의 교환은 수화 모집단의 특성화를 가능하게 하고, 분자가 대량과 경계 부지를 교환하는 비율을 측정할 수 있다. 이러한 실험은 흔히 포화 전달 또는 화학 교환 포화 전달(CEST)이라고 부르는데, 이는 수화 인구가 포화 상태일 때 벌크수의 신호가 감소하는 것이 관찰되기 때문이다. 이와 같은 기법들을 정반대의 관점에서 생각해 보면, 자기화(즉, 스핀 양극화)가 벌크수에서 스핀포화 수화 모집단으로 이행되고 있다는 점에서, 핵군 사이에 자성을 전달하는 다른 기법들과 화학적 교환 방법을 개념적으로 통일할 수 있다. 신호 붕괴 정도는 자유수와 수화수 사이의 환율에 따라 달라지기 때문에 MT를 이용하면 T1, T2, T, 양성자 밀도 차이에 더해 대체 대비법을 제공할 수 있다.

MT는 이미징되고 있는 조직의 구조적 무결성을 나타내는 비특이적인 지표로 여겨진다.

MT의 연장선인 자기화 전달비(MTR)가 뉴로라디오학에서는 뇌 구조의 이상을 강조하기 위해 사용되어 왔다. (MTR은 (M-Mot)/Mo.)

포화 펄스에 대한 정밀한 주파수 오프셋의 체계적인 변조는 자유수 신호에 대해 "Z-스펙트럼"을 형성하도록 플로팅될 수 있다. 이 기법은 흔히 "Z-스펙트럼법"이라고 불린다.

참고 항목

참조

  1. ^ Rodríguez-Rodríguez, Aurora; Zaiss, Moritz; Esteban-Gómez, David; Angelovski, Goran; Platas-Iglesias, Carlos (2021). "Chapter 4. Metal Ion Complexes in Paramagnetic Chemical Exchange Saturation Transfer (ParaCEST)". Metal Ions in Bio-Imaging Techniques. Springer. pp. 101–135. doi:10.1515/9783110685701-010.

외부 링크

  • 탈모 장애에서 비기존 MRI 기법의 역할
  • 스핀 에코 자기화 전달 시퀀스를 이용한 아미오방성 횡경화에서 자기공명 발견
  • 울프 SD&발라반 RS. 자기화 전달 대비(MTC)와 조직 내 수분 양성자 이완 의학에서의 자기공명. 1989;10(1):135-144.
  • Mehta RC, Pike GB, Enzmann DR. 자기 공명 전송 영상: 임상 검토. 자기 공명 이미징의 주제. 1996;8 (4):214-30.
  • 타나베 JL, 에즈키엘 F, 자거스트 WJ 등. 아구체성 허혈성 혈관성 치매에서 백질 고강도의 자기화 전달비 AJNR Am J 뉴로라디올. 1999;20(5):839–844.
  • Syms M, Jaeger HR, Schmierer K, Yousry TA. 구조 자기공명 신경영상화 검토. J Neurol Neurosurg 정신의학. 2004년 9월 75일(9):1235-44. 검토 PMID 15314108
  • Lepage M, McMahon K, Galloway GJ, De De Deene Y, Back SJJ, Baldock C, 2002. 폴리머 젤 선량측정을 위한 자기화 전송 영상. 신체검사 비올 47 1881-1890