磁化移動

NMRおよびMRIにおける磁化移動（MT）とは、核スピン分極および/またはスピンコヒーレンスが1つの核集団から別の核集団に移動すること、およびこれらの現象を利用する技術を指します。^[1]磁化移動の正確な定義については多少曖昧さがありますが、上記の一般的な定義はより具体的な概念をすべて包含します。 NMR活性核、つまりゼロ以外のスピンを持つ核は、特定の条件下で互いにエネルギー結合することができます。 核スピンエネルギー結合のメカニズムは広範囲に特徴付けられており、次の記事で説明されています：角運動量結合、磁気双極子間相互作用、J結合、残留双極子結合、核オーバーハウザー効果、スピン-スピン緩和、およびスピン飽和移動。 あるいは、化学システム内の一部の核は不安定であり、非等価な環境間で交換します。この場合のより具体的な例は、 「化学交換磁化移動」のセクションで紹介されています。

どちらの場合でも、磁化移動技術は、理想的な NMR 実験で集団間のエネルギー交換を誘発し測定できる限り、2 つ以上の区別可能な核集団間の動的関係を調べます。

タンパク質溶液などの高分子サンプルの磁気共鳴画像法（NMR）では、少なくとも 2 種類の水分子、すなわち自由（バルク）および結合（水和）水分子が存在します。バルク水分子は多くの機械的自由度を持ち、そのためそのような分子の運動は統計的に平均化された挙動を示します。この均一性のため、ほとんどの自由水プロトンの共鳴周波数は、そのようなプロトンすべての平均ラーモア周波数に非常に近くなります。適切に取得された NMR スペクトルでは、これは狭いローレンツ線（4.8 ppm、20 ℃）として見られます。また、バルク水分子は磁場を乱す高分子から比較的離れているため、自由水プロトンはより均一な磁場を受け、その結果、横方向磁化の位相ずれが遅くなり、T ₂ ^*が長くなります。逆に、水和水分子は局所的な高分子との広範な相互作用によって機械的に制約されるため、磁場の不均一性が平均化されず、共鳴線が広くなります。その結果_、NMR信号を生成する磁化の位相のずれが速くなり、T ₂値が大幅に短くなります (<200 μs)。T 2 値が非常に短いため、結合水の陽子からのNMR信号は、通常、MRI では観測されません。

しかし、オフ共鳴飽和パルスを使用して結合（水和）集団内の陽子を照射すると、可動（自由）陽子プールの NMR 信号に検出可能な影響を与える可能性があります。スピンの集団が飽和し、マクロな磁化ベクトルの大きさがゼロに近づくと、NMR 信号を生成するためのスピン分極は残りません。縦方向の緩和とは、縦方向のスピン分極が戻ることを指し、T1 で説明される速度で発生します。水和水分子の数は観測可能な信号を生成するのに不十分な場合がありますが、水和集団とバルク集団の間で水分子を交換すると、水和集団の特性評価と、バルクサイトと結合サイトの間での分子の交換速度の測定が可能になります。このような実験は、水和集団が飽和するとバルク水の信号が減少することが観察されるため、飽和移動または化学交換飽和移動（CEST）と呼ばれることがよくあります。これらの技術を、磁化（すなわちスピン偏極）がバルク水からスピン飽和水和集団に転送されるという逆の視点から考えると、化学交換法を、核集団間で磁化を転送する他の技術と概念的に統合することができます。信号減衰の程度は自由水と水和水の間の交換速度に依存するため、MT は、T ₁、T ₂、および陽子密度の差に加えて、代替のコントラスト方法を提供するために使用できます。

MT は、画像化される組織の構造的完全性を示す非特異的な指標であると考えられています。

MT の拡張である磁化移動比 (MTR) は、脳構造の異常を強調するために神経放射線学で使用されています。 (MTR は ( M _o - M _t )/ M _oです。)

飽和パルスの正確な周波数オフセットの体系的な変調を自由水信号に対してプロットすると、「Z スペクトル」を形成できます。この技術は、「Z 分光法」と呼ばれることがよくあります。

• 磁気共鳴画像
• 磁気共鳴分光法

• 脱髄疾患における非従来型 MRI 技術の役割
• スピンエコー磁化移動シーケンスを用いた筋萎縮性側索硬化症の磁気共鳴所見
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