[发明专利]一种用于核磁共振多峰激发的形状脉冲编辑及控制方法

说明书

本发明提出了一种用于核磁共振多峰激发的形状脉冲编辑及控制方法，包括：S1，指定脉冲激发的方式并计算脉冲形状的积分因子IR和带宽因子BF；S2，在图谱上选择需要激发的多峰范围，并计算激发峰的频率偏置和激发带宽；S3，通过N个峰的频率偏置、激发带宽及脉冲激发的方式合成多峰激发的形状脉冲；S4，通过模拟仿真验证N个峰对应的自旋转的激发位置和激发范围。本发明将不同激发峰的频率信息通过脉冲激发时变演化模型拟合计算得到一个脉冲的幅度和相位同时调制的形状脉冲，并通过模拟仿真验证多个峰对应的自旋的激发范围和激发位置，最终编辑完成脉冲并实现多峰激发。

技术领域

本发明涉及核磁共振波谱仪的脉冲序列控制技术，更具体地说涉及一种用于核磁共振多峰激发的形状脉冲编辑及控制方法。

背景技术

现代高分辨核磁共振波谱(NMR)技术具有检测和分析原子核间各种弱相互作用的能力，一维、二维及多维NMR脉冲序列实验方法的发展建立了解析分子构象的丰富信息库。脉冲序列的设计与控制是核磁共振谱仪技术的核心组成部分，通过一定数量的射频(radiofrequency，RF)脉冲和延时完成各类目标实验。

常用的窄脉宽编辑实现的方波脉冲具有持续时间短、作用功率高的特点，通常被称为“硬脉冲”或“非选择性脉冲”。硬脉冲实现在很宽的频率范围内完成等效激发，解决早期扫场谱仪带来的不便。但是，由于核磁共振探头射频场非均匀性的天然影响会导致偏共振位置自旋的激发效率降低，带来诸如“边缘效应”等不利因素，同时，分辨率不足导致的复杂谱峰重叠会干扰提取有用的结构信息。因此，对于特定区域的信号进行选择性激发、亦或高场谱仪的宽带去耦等高级实验需求使得硬脉冲的缺点显而易见。

形状脉冲(也称作“软脉冲”或“选择性脉冲”)是一类持续时间长、作用功率低的脉冲总称,可以是方波、也可以是具有一定形状的脉冲。通过编辑控制射频脉冲的幅度(amplitude)、相位(phase)或者二者同时调制，形状脉冲实现从几十到几百赫兹(Hz)的激发带宽选择(相对的硬脉冲一般在kHz级别)，可以对特定区域的信号进行选择性的激发、倒置及去耦实验。选择性实验根据所选形状脉冲的类型不同分为谱带选择性实验、谱线选择性实验和多重峰选择性实验。谱带选择性实验可以进行较大区域的激发，例如谱带选择性的HMBC实验；谱线选择性实验又称为单峰激发实验，例如一维选择性的COSY，TOCSY，NOESY等；而多重峰选择性实验是对图谱中不同位置的数个峰(谱线)进行激发的实验，这就要求仪器同时激发几个具有不同共振频率的预定自旋并且满足每个自旋的激发范围狭窄，相对于其他两类实验来说实现难度较大。无论是采用一个发射通道的单一形状脉冲按顺序调谐至选定的几个频率并进行一系列顺序激发方式，还是采用多个射频通道同时激发不同调谐频率的形状脉冲，都对核磁共振谱仪的硬件和软件提出巨大的挑战。

发明内容

本发明提出一种用于核磁共振多峰激发的形状脉冲编辑及控制方法，将不同激发峰的频率信息通过脉冲激发时变演化模型拟合计算得到一个脉冲的幅度和相位同时调制的形状脉冲，并通过模拟仿真验证多个峰对应的自旋的激发范围和激发位置，最终编辑完成脉冲并实现多峰激发。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于核磁共振多峰激发的形状脉冲编辑及控制方法，包括以下步骤：

S1，指定脉冲激发的方式并计算脉冲形状的积分因子IR和带宽因子BF；

S2，在图谱上选择需要激发的多峰范围，并计算激发峰的频率偏置和激发带宽；

S3，通过N个峰的频率偏置、激发带宽及脉冲激发的方式合成多峰激发的形状脉冲；

S4，通过模拟仿真验证N个峰对应的自旋转的激发位置和激发范围。

优选地，步骤S1中，具体包括：

步骤1.1、选择激发方式：包括脉冲的形状及执行的激发角度，采用高斯形状脉冲执行翻转角为90°激发，简称为Gauss90，形状脉冲随时间t分布表达式为：