页岩核磁共振横向弛豫时间与孔径分布量化关系及应用

核磁共振横向弛豫时间(T2)常用于表征页岩的全孔径分布特征。为确定T2谱与页岩孔径的量化关系,选取济阳坳陷沙河街组7块页岩样品进行低温氮吸附、核磁共振实验。利用T2几何平均值和孔隙比表面积、孔隙体积之间的关系式,获得T2谱计算孔径分布的关键参数——表面弛豫率。7块页岩样品的表面弛豫率为1.52~3.06 nm/ms,平均值为2.53 nm/ms。由表面弛豫率计算的孔径分布结果与低温氮吸附的NLDFT模型计算结果相似度高,证实了页岩表面弛豫率确定方法和取值的合理性。利用上述方法确定了济阳坳陷典型页岩薄层的孔径分布,结合储层物性和地球化学分析结果,认为页岩中泥质薄层主要起到生-储作用,而纤维状方解石薄层、粉晶方解石薄层和长英质薄层则可以作为储-渗通道。在研究页岩油微观富集、流动机制及评价页岩油“甜点”时,需细化分析不同薄层的孔径分布特征及其生-储-渗作用。

随钻核磁共振测井横向弛豫时间截止值计算方法与应用

横向弛豫时间(T2)截止值(T2cutoff)是核磁共振测井评价束缚水饱和度、渗透率的关键参数,由于随钻核磁共振与电缆、岩心核磁共振的测量在仪器参数、测量环境等方面存在较大差异,导致岩心核磁实验确定的T2cutoff评价模型在随钻核磁共振测井资料中难以取得良好的应用效果。依据含泥砂岩T2cutoff的影响因素,建立基于岩石孔隙结构特征参数的变T2cutoff评价模型;同时以岩石孔隙半径为中间参数,建立随钻核磁横向弛豫时间校正模型,消除岩心与随钻的刻度差异。研究结果表明:含泥砂岩T2cutoff主要受岩石微小孔隙及大孔隙发育程度的影响,微小孔隙越发育,T2cutoff越小;相同孔隙半径下,岩心核磁与随钻核磁横向弛豫时间呈乘幂变换关系,校正系数与随钻核磁小孔隙分量、孔隙分量中值、随钻核磁孔隙度具有高相关性。将建立的横向弛豫时间校正模型、变T2cutoff评价模型应用到渤海A油田的束缚水饱和度评价中,结果显示,束缚水饱和度计算的平均绝对误差由校正前的11.51%降低为4.62%,表明该方法有效提高了随钻核磁共振测井评价储层束缚水饱和度的精度,也为随钻核磁共振测井T2cutoff的确定提供了一个新的思路。

水稻生长过程中籽粒水分状态和横向弛豫特性分析

【目的】基于低场核磁共振(LF-NMR)技术观察水稻抽穗到成熟过程中籽粒水分状态的变化,探讨淀粉、蛋白质的积累效应对前者的影响,为水稻品质形成规律提供数据参考。【方法】对抽穗后63 d内的"越光"有机稻间隔采样,测定籽粒的百粒重、硬度、水分含量、淀粉含量和蛋白质含量,比较水稻在抽穗后不同生长时期的整体品质变化,通过LF-NMR测定的横向弛豫参数定性和定量地分析籽粒中的水分动态,探讨水稻品质形成过程与水分状态的相关联系。【结果】在抽穗后7—14 d百粒重和淀粉含量增长速率最快,两者表现极显著正相关(P<0.01)。籽粒硬度分别与淀粉含量和蛋白质含量都极显著正相关(P<0.01),与水分含量极显著负相关(P<0.01)。水分含量在抽穗后7—56 d从57.16%呈指数型下降到22.39%。淀粉含量在抽穗后42 d内呈"S"型曲线增长至50.47 g/100 g湿基。蛋白质含量在抽穗后7—49 d线性地增长至峰值6.56 g/100 g湿基。总体而言,水稻籽粒在抽穗后49 d左右整体品质已经形成。LF-NMR反演图谱表明在抽穗后7 d内籽粒部分水分往高自由度方向移动。抽穗后7—21 d,反演曲线整体向左迁移,表征流动性最弱"结合水"的T2b峰出现,表征束缚水的T_(22)峰发生峰的分化现象。4种横向弛豫时间T_(2b)、T_(21)、T_(22)和T_(23)随生长时期而减小,水稻籽粒中的整体氢质子自由度在逐渐降低。抽穗后21 d左右,"结合水"的峰比例超过束缚水和自由水的峰比例总和。籽粒内的水分含量和横向弛豫参数(T_(2b)、T_(21)、T_(22)、T_(23)、A_(2b)、A_(22)和A_(23))都随生长时期极显著地变化(P<0.01),而且淀粉和蛋白质积累与前者变化具有极显著的相关性(P<0.01)。尤其是淀粉充实胚乳细胞,水分子被淀粉颗粒包围或与其中的亲水基团氢键作用,使得整体水分状态向"结合水"的方向迁移。基于对横向弛豫信号的主成分分析,发现抽穗后42 d内不同生长时期的籽粒水分状态差异显著,42 d后整体趋于稳定。【结论】水稻灌浆期间,籽粒内部水分状态与淀粉和蛋白质的积累显著相关;"结合水"的比例逐渐上升,束缚水和自由水的比例显著下降;利用LF-NMR技术可以有效分析抽穗后不同生长时期籽粒的整体水分动态变化。

鲜花生的低场核磁共振横向弛豫分析

尽管低场1H-核磁共振(NMR)弛豫谱技术可以有效地获取油料作物种子中水和油脂等组分含量信息,但实现准确分析的关键前提是解决弛豫谱的标识问题。首先,通过记录鲜花生脱水过程质量随时间变化确定核磁共振测量步骤;随之,采用CPMG(Carr-Purcell-Meiboom-Gill)方法获得花生核磁共振横向弛豫数据;最后,使用连续谱迭代方法得到花生核磁共振弛豫谱。由弛豫谱峰面积与花生质量变化关系,并借助纯花生油实验结果确认了样品脂肪的核磁共振横向弛豫谱。基于单位质量干燥花生和纯花生油两者的脂肪弛豫谱峰面积之比获得与索氏抽提法相吻合的含油率。

核磁共振横向弛豫时间谱分解法识别流体性质

在核磁共振横向弛豫时间(T2)谱特征分析的基础上,利用信号分析方法分解T2谱,提出了利用T2谱分解法识别流体性质的新方法。由于T2谱在横向弛豫时间轴上满足对数正态分布的特征,采用高斯函数对T2谱进行拟合,可将T2谱分解为2~5个独立的分量谱。通过分析原油和地层水自由弛豫响应特征以及岩心油水互驱的动态响应特征,明确了各分量谱的岩石物理意义。T2谱可以分解为黏土束缚水分量谱、毛细管束缚流体分量谱、小孔隙流体分量谱和大孔隙流体分量谱。依据目标区原油性质,确定含油储集层T2分量谱峰在T2时间轴上的分布范围为165~500 ms。据此可准确识别流体性质,对于低孔隙度、低渗透率储集层中复杂油水层的识别,具有较强的适应性。

低场核磁共振扩散-横向弛豫二维反演算法

针对低场核磁共振一维反演中无法分辨一维谱中重叠组分和目前报道的扩散-横向弛豫二维反演算法计算量大、计算耗时长的问题,提出了一种计算量小、计算效率高、耗时短的扩散-横向弛豫二维反演算法.首先对扩散系数D和横向弛豫时间T2进行布点;其次根据信号采集条件计算出两个核心矩阵,并分别进行奇异值分解;然后,由所采集信号计算出两个核心矩阵的奇异值截断值,分别对两个核心矩阵的奇异值矩阵进行截断并求其逆矩阵;最后计算出初始反演结果,并添加非负约束经过多次迭代得到最终反演结果.实验结果证明,提出的扩散-横向弛豫二维反演算法在不影响反演结果准确性的基础上,能极大提高计算效率.

核磁共振横向弛豫时间T_2谱与电阻率增大系数的关系

核磁共振横向弛豫时间T2谱、电阻率增大系数是油藏工程中很重要的参数,研究核磁共振横向弛豫时间T2谱与电阻率增大系数的关系对于利用核磁共振测井T2谱评价复杂储层具有较好的应用前景。基于分形理论,推导了核磁共振横向弛豫时间T2谱与电阻率增大系数关系的理论模型,并通过核磁共振与电阻率驱替联测实验进行了验证。研究表明:核磁共振横向弛豫时间T2谱与电阻率增大系数在一定润湿相饱和度范围内具有幂函数的关系;理论模型中系数α和β与岩样的孔隙结构有关,α和β越大,岩样的孔隙结构越好。

缓凝剂SN-3的制备及其对水泥浆横向弛豫时间T_2分布的影响

首先合成了一种新型两性聚合物缓凝剂SN-3,然后采用红外光谱和元素分析等测试手段对其进行结构表征。其次,对其应用性能作了进一步研究,主要包括稠化时间、加量和温度敏感性等,实验结果表明应用性能满足现场施工要求。利用低场核磁共振测试技术重点研究了缓凝剂SN-3对油井水泥浆水化过程中横向弛豫时间T_2分布的影响,在相同的水灰比、温度和水化时间下,对纯水泥浆C和掺有缓凝剂SN-3的水泥浆CHN的横向弛豫时间进行测试和分析,借助迁移速率和峰形指数两个参数表征水泥浆T_2分布曲线的变化过程。最后,结合X衍射和扫描电镜(SEM)进一步探讨缓凝剂SN-3的缓凝作用原理。实验结果表明,缓凝剂使水泥浆中填充于絮凝结构之间的水的受缚程度减小,存在时间变长,转化为化学结合水所经历时间变长;缓凝剂SN-3主要通过沉淀和络合作用达到缓凝效果的。

一种同时测量分子间多量子相干横向弛豫时间和自扩散系数的快速方法

提出一种可同时直接测量高极化核自旋体系分子间 n阶多量子相干横向弛豫时间 T2 ,n 和自扩散系数 Dn的一维核磁共振方法 .实验结果表明 :对于单组份单峰的高极化核自旋体系 ,分子间 n(n≥ 1)阶多量子相干横向弛豫时间 T2 ,n 和自扩散系数 Dn 分别具有如下关系 :T2 ,n ≈ T2 ,1/ n和 Dn ≈n D1,这里 T2 ,1和 D1分别为该峰的单量子相干横向弛豫时间和自扩散系数 .这些结果有助于揭示分子间多量子相干横向弛豫和自扩散的性质和机理 .

非对比增强CMR纵向弛豫时间和横向弛豫时间定量图异质性参数检出神经肌肉疾病心脏受累的研究

目的探讨非对比增强心脏磁共振(cardiac magnetic resonance,CMR)纵向弛豫时间和横向弛豫时间定量图(T1/T2 mapping)异质性参数对神经肌肉疾病(neuromuscular diseases,NMD)心脏受累的诊断价值。材料与方法本研究回顾性分析了60例NMD患者病例,同时招募了20名年龄和性别与NMD组相匹配的健康志愿者作为对照组。心脏受累定义为NMD患者存在心肌损伤、心电图异常、CMR延迟钆增强(late gadolinium enhancement,LGE)阳性或左/右室射血分数减低。所有NMD患者在3.0 T MR扫描仪上接受CMR检查,包括短轴稳态自由进动(steady state free precession,SSFP)电影、非对比增强T1/T2 mapping以及延迟增强序列,扫描范围覆盖整个左心室。根据非对比增强T1/T2 mapping的直方图计算平均值、中位数、标准差、最小值、最大值、熵6个参数。所有定量数据的三组比较采用方差分析或Kruskal-Wallis检验。运用多元logistics回归分析建立CMR多参数模型,并应用受试者工作特征(receiver operator characteristic,ROC)曲线评估CMR T1/T2 mapping定量参数检出NMD心脏受累的诊断性能。结果41例NMD患者被归为心脏受累NMD组,其余19例被归为无心脏受累NMD组。与对照组相比,心脏受累NMD组T1平均值、中位数、标准差、最大值、熵值以及T2平均值、中位数、最大值、熵值均显著升高(所有校正P<0.05),而无心脏受累NMD组仅T1平均值和中位数升高(二者P<0.05)。较无心脏受累NMD组,心脏受累NMD组T1和T2值的标准差、熵以及T1最大值均显著高于无受累亚组(P<0.05)。建立所有异质性参数的多因素回归模型,其诊断NMD患者心脏受累的准确率为83.0%(ROC曲线下面积:0.81,95%可信区间:0.72~0.94)。结论非对比增强CMR T1/T2 mapping异质性参数能检出NMD患者的心脏受累,其中多参数模型具有最高的诊断效能。多异质性参数模型为NMD患者心脏受累的检出提供了新的方法,在NMD患者心脏受累的早期筛查方面具有很大潜力,临床应用前景广。

在辐射阻尼存在下有效横向弛豫时间T＊2的快速测定

利用CPMG自旋回波技术 ,通过一连串 1 80°脉冲抑制辐射阻尼效应 ,让磁化矢量经过横向弛豫T2 过程大幅度衰减后再检测回波信号的线宽 ,该方法可直接获得有效横向弛豫时间T 2 ,并可在CPMG测试T2 值的同时进行 .另外 ,当饱和恢复法用于估计T 2 值时 ,信号检测必须使用小角度脉冲 .所有结果已进行了实验验证 .

利用FID信号直接测量血细胞中水质子的NMR横向弛豫时间

通过对商品NMR仪器提供的T_2测量程序的调整和实验方法的改进,实现了血细胞中水质子T_2值的FID法的直接测量,省去了傅立叶变换过程,缩短了测量时间,提高了测量精度。

关于尾波与横向弛豫时间关系的讨论

对磁共振中与尾波有关的问题(横向弛豫、共振区等问题)进行了讨论。

基于碱金属磁力仪的铷原子横向弛豫时间测量方法

原子气室是核磁共振陀螺核心部件,微小尺寸气室工作原子之间碰撞以及Rb原子与气室内壁的碰撞会导致Rb原子的横向弛豫时间大幅降低,限制惰性气体共振信号幅值及陀螺精度的提升。传统的三种弛豫时间测量方法均需要高频激励磁场,操作复杂且精度低。针对上述问题,在分析传统横向弛豫时间测量方法的基础上,提出基于铷原子磁力仪的横向弛豫时间测量方法。搭建数理模型对方案进行可行性验证,测量误差小于0.4‰。在实验中,对三支充气参数不同的气室的横向弛豫时间进行测量,测量显示组间误差小于6.8‰。与自由感应衰减方法测量结果相比,两者差别不超过5%,且操作更为简单。理论仿真和实验结果均表明所提出的方法能准确测量气室内铷原子横向弛豫时间,为核磁共振陀螺气室参数优化提供了工程化测量方法.

脑铁沉积的MR定量分析方法:定量磁化率成像与横向弛豫率成像比较

目的比较磁共振铁沉积测量方法——定量磁化率成像(QSM)与横向弛豫率成像(R2*mapping)的准确性与敏感度。方法5个浓度(30、15、7.5、3.75、1.875μg/m L)的超顺磁性氧化铁(SPIO)体模,与铁沉积相关的MPTP(1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahy-dropyridine)帕金森疾病(PD)小鼠动物模型,均在7.0T布鲁克小动物磁共振下,采用多回波3D梯度回波序列扫描,获得的数据经过后处理得到QSM和R2*。通过SPIO浓度分别与相应浓度下的QSM和R2*均值作线性回归分析,通过拟合优度系数R2值来评估QSM与R2*方法在铁定量分析上的准确性。另外,用QSM与R2*检测MPTP小鼠模型中黑质区域的微量铁沉积变化,通过独立样本t检验比较实验组与对照组的磁化率值、R2*值是否有显著性差异,P<0.05表示差异有统计学意义。结果SPIO体模实验中,磁化率值与SPIO浓度线性回归的R2约为0.98,而R2*值与SPIO浓度线性回归的R2约为0.89。在检测MPTP小鼠模型黑质区域微量铁沉积变化的实验中,模型组的磁化率为5.19±1.58(均值±标准差,n=5),而对照组为2.98±0.88(n=5),两者存在显著性差异(P=0.026),而测量出来的R2*值分别为20.22±0.94,19.74±1.75,没有显著性差异(P=0.60)。结论体模实验表明了QSM在定量SPIO浓度上比R2*更准确。MPTP小鼠模型的实验表明了QSM比R2*在量化微量铁沉积方面敏感度更高。本文首次提出将QSM技术应用于研究MPTP小鼠模型的脑铁沉积,而实验结果表明QSM定量的磁化率值是有潜力成为研究帕金森病非常有潜力的生物学标记。

肺癌横向弛豫时间的实验研究

通过肺癌Ｔ２值的体内体外测量及比较，探讨了Ｔ２弛豫的机制及影响因素，旨在深化对肺癌ＭＲＩ影像的认识。材料和方法：采集１４个肺癌标本的癌组织、阻塞性病变、淋巴结及正常肺组织等共７６个样体进行体外Ｔ２值及水含量测定，并与标本相应之体内测量值进行比较分析，同时还比较了癌组织与肌肉、脂肪组织的Ｔ２值。所有结果比较均用ｔ检验进行统计学处理。结果：①组织水含量与Ｔ＿２弛豫时间呈正相关，相关系数为０．２１６７。②癌组织与阻塞性病变，正常肺组织及阳性淋巴结之间，阻塞性病变与正常肺组织之间，阳性阴性淋巴结之间之Ｔ２值均差别显著（Ｐ＜０．０５）。肺癌中高分化腺癌之Ｔ＿２值及水含量与其它各种组织类型肺癌差别显著。③体内体外测定之Ｔ２值基本来源于同一样体（Ｐ＞０．０５）。④癌一肌肉及脂肪与肌肉之Ｔ２值差别显著（Ｐ＜０．０１）。结论：组织Ｔ２弛豫时间与其水含量呈正相关，体内体外测定值相关性较好，即体内Ｔ２值测量可靠性较好。肺癌的Ｔ２值与脂肪组织接近，比肌肉组织长。Ｔ２值对鉴别肺癌与其它组织以及肺癌的组织类型有一定价值。

基于LabVIEW的Xe核自旋横向弛豫时间自动测试系统

核磁共振陀螺仪是基于量子调控技术的前沿研究,具有高精度、小体积、低功耗等显著优点,是未来高精度微小型陀螺的主要发展方向之一。原子气室内Xe核自旋的横向弛豫时间是衡量原子气室性能的一个重要参数,直接影响陀螺的角随机游走,准确快速地测量横向弛豫时间有利于研制性能更优的原子气室。根据推导的核自旋横向弛豫时间测量原理,基于LabVIEW软件平台设计了一种气室核自旋横向弛豫时间的自动化测试系统,实现了温度控制、氙共振频率找寻、磁场控制及数据处理存储功能。实际应用表明,采用自动化测试系统工作稳定可靠、测量效率高、测试精度高、人机交互性好,为检验核磁共振陀螺仪原子气室的性能提供了有效测试手段。

NMR基于横向弛豫时间不同的选择性检测方法

在弛豫时间的测定和二维谱实验中 ,由化学交换所导致的具有极短横向弛豫时间的信号对实验有干扰 .用CPMG序列可以将宽包信号滤去 。

超顺磁性纳米Fe3O4颗粒感生的横向弛豫

通过研究由SPIO(superparamagnetic iron oxide)和USPIO(ultrafine SPIO)引起质子的横向弛豫,发现SPIO体系中质子横向弛豫时间(T2)对检测等待时间有很强的依赖性。实验证明只有把等待时间外推到0所得到的T2_0才能够用于T2与浓度间关系的研究。最后分析了造成这一现象的原因。

不同温度下丁羟包覆层的横向弛豫时间与拉伸性能的相关性

为了研究不同温度下丁羟包覆层的横向弛豫时间与拉伸性能的相关性,开展了核磁共振和拉伸应力-应变性能测定试验。单因素方差分析表明温度对横向弛豫时间有显著影响;试验温度从30℃升到90℃,横向弛豫时间呈线性增大;90℃升到130℃,横向弛豫时间先减小后增大。30～90℃,升温使包覆层的拉伸强度下降,断裂伸长率升高;在100℃较90℃强度得到了提高,断裂伸长率稍有降低;在100～130℃时,受复杂化学反应和分子热运动共同影响,断裂伸长率迅速增加,强度降低。断裂伸长率、拉伸强度均与横向弛豫时间存在较好的相关性,利用该关系可以预测丁羟包覆层在不同横向弛豫时间下的拉伸性能。