NMRundersøkelser

NMRundersøkelser refererer til metoder basert på kjernefysisk magnetisk resonans (NMR) som brukes til å undersøke molekylstrukturer, molekylær dynamikk og, i kliniske sammenhenger, avbilding av vev samt analyse av metabolitter.

Grunnprinsippet er at enkelte atomkjerner har spin som responderer på et sterkt, konstant magnetfelt. Når radiofrekvenspulser treffer kjernene, oppstår resonans som avhenger av kjernens kjemiske miljø (skift), spin-spin-koblinger og kjernens relaksasjon (T1 og T2).

Det finnes to hovedretninger: NMR-spektroskopi, som bestemmer molekylstrukturer og dynamikk gjennom 1D- og 2D-eksperimenter (for eksempel 1H, 13C, 15N, 31P; COSY, HSQC, HMBC; kvantitativ NMR, qNMR), og magnetisk resonansavbildning (MRI) og MR-spektroskopi (MRS), som brukes til vevsavbildning og måling av metabolittnivåer i vev.

Instrumentasjonen består av høyfelt‑superledende magneter, NMR-prober og radiokomponenter for å sende og motta signaler. For MRI omfatter systemet en pasientgjennomføring i et boremagnet, gradientkilder og spesialiserte coils som gir romlige data.

Anvendelser: NMR-spektroskopi brukes i kjemi, biologi og materialvitenskap til å bestemme molekylstrukturer, studere dynamikk, og støtte legemiddelutvikling og kvalitetskontroll. MRI gir ikke-invasiv bilde av kroppen, mens fMRI kartlegger hjerneaktivitet og MRS kan måle konsentrasjoner av bestemte metabolitter i vev.

Sikkerhet og begrensninger: sterke magnetfelt og RF-eksponering krever sikkerhetsrutiner; visse implantater utgjør risiko. NMR har begrenset sensitivitet og krever ofte høy konsentrasjon eller lange måleperioder, og utstyr er kostbart og stort.

Historikk: NMR ble teoretisk og teknisk utviklet i midten av 1900-tallet; Nobelprisen i fysikk 1944 tildeles Isidor I. Rabi, Felix Bloch og Edward M. Purcell for utviklingen av metoder for kjernefysisk magnetisk resonans. Utviklingen av MRI på 1970- og 1980-tallet, ledet av Paul Lauterbur og Peter Mansfield, muliggjorde ikke-invasiv medisinsk bildediagnostikk.