核（hé）磁共振(MRI)又叫核（hé）磁共振成像技術。是繼CT後醫學影像學的又一（yī）重大進步。自80年代應（yīng）用以來，它以極快的速度得到發展。其基本原理：是將人（rén）體置於特殊的磁場中，用無線電（diàn）射頻脈（mò）衝激發人體內氫原子核，引起（qǐ）氫原子核共振，並吸收能量。在停止射頻脈衝後，氫原子核按特定（dìng）頻率發出射（shè）電信號，並將吸收的能（néng）量釋放出來，被體外的接受器（qì）收錄，經電子計算機處理獲得（dé）圖像（xiàng），這就叫做核磁（cí）共振成像。
磁矩是由許多原子核所具有的內（nèi）部角動量或自旋引起的，自1940年以（yǐ）來研究磁（cí）矩的技術已得到（dào）了發展。物理學家正在從事的核（hé）理論的基（jī）礎研究為這一工作奠定了基礎。1933年，G·O·斯特恩（Stern）和I·艾斯特曼（Estermann）對核粒子的磁矩進行了第一次粗略測定。美國哥倫（lún）比亞的（de）I·I·拉比（Rabi生於1898年）的（de）實（shí）驗室在這個領域的（de）研（yán）究中獲得了（le）進展。這些研究對核理論的（de）發展（zhǎn）起了很大的作（zuò）用。
當（dāng）受到強磁場加速的原子束加以一個已知頻率的弱振（zhèn）蕩磁場時原子（zǐ）核就要吸收某些頻率的能量，同時（shí）躍遷到較高的磁場亞層中（zhōng）。通過測定原子束在頻率逐漸變化的磁場中的強度，就可（kě）測（cè）定原子核吸收頻率的大小。這種（zhǒng）技術起初（chū）被用於氣體物質，後來通過斯坦福的F.布絡赫（Bloch生於1905年）和哈佛大學的E·M·珀塞爾（Puccell生於1912年）的工作擴大應用到（dào）液體和（hé）固體。布絡赫小組（zǔ）第一（yī）次測定了水中質子的（de）共振吸（xī）收，而珀塞爾小組第一次測定了固態鏈烷烴中質子的共振吸收（shōu）。自從1946年進行這些研究（jiū）以來，這個領域已經迅速得到了發展。物理學家利用這門技術研究（jiū）原子核的性質，同時化學家利（lì）用它進行化學反應過程中的鑒定和分析工作，以及研究絡合物、受阻轉動和固體缺陷等方麵。1949年，W·D·奈特證實，在（zài）外加磁場中某個原子（zǐ）核的共振頻率有時由該原子（zǐ）的化學形式決定。比如，可看到乙醇（chún）中的質子顯示三（sān）個獨（dú）立的峰，分別對應於CH3、CH2和OH鍵中的幾個（gè）質子。這種所（suǒ）謂化學位移是與價電（diàn）子對外加磁場所起的屏（píng）蔽效應有關（guān）。
(1)70年代以（yǐ）來核磁共（gòng）振技術在有機物（wù）的結構，特別是天然產物結構（gòu）的闡明中起著極為重要的作用。目前，利用（yòng）化學位（wèi）移、裂分常數、H—′HCosy譜等來獲得有機物的結構（gòu）信息已成為常規測試手段。近20年來核磁共振技術在譜儀性能和測量方法上有了巨大的進步。在譜儀（yí）硬件方麵，由於超導技術的發展，磁體的磁場強度平均每5年提高1.5倍，到80年（nián）代末600兆周的譜儀已開始實用，由於各種先進而複雜的射頻技術的發展，核磁共振的激勵和檢測技術有了很大的（de）提（tí）高。此外，隨著計算（suàn）機技術的發展，不僅能（néng）對激發核共振的脈衝序列（liè）和數據采集作嚴格而精細（xì）的控製，而且能對得到的大量的數據作各（gè）種複雜的變換和處理。在（zài）譜儀的軟（ruǎn）件方麵最突出的技術進步就是（shì）二（èr）維核磁共振（2D—NMR）方法的（de）發展（zhǎn）。它從根（gēn）本上改變了NMR技術用於解（jiě）決複雜結構問題（tí）的方（fāng）式，大大提高了NMR技術所提供（gòng）的關於分子結構信息的質和量，使NMR技術（shù）成為解決複雜結（jié）構問題的最重（chóng）要的物理方法。
①2D—NMR技（jì）術能提供分子中各種核之間的多種多樣的相關信息，如核（hé）之間通過化學鍵的自旋偶合相關，通過空間的偶極（jí）偶合（NOE）相關，同種核之間的偶合相關，異種（zhǒng）核之間的（de）偶合（hé）相關，核與核之間直（zhí）接的相關和遠程的相關等。根據這些相關（guān）信息，就可以把分子中的原子（zǐ）通過化學鍵（jiàn）或空（kōng）間關係相互連接，這不僅（jǐn）大大簡化了分子結構的解析過程，並且使之成為直接可靠的（de）邏輯推理方法。
②2D—NMR的發（fā）展，不僅大大提高了大量共振信（xìn）號的分離能力，減少了共振信號間的重疊（dié），並且能提供許多1D—NMR波譜無法提供的結構信息，如互相重疊的（de）共振信號中每一組信號的精細裂分（fèn）形態，準確的耦合常數，確定耦（ǒu）合常數的符（fú）號和區分直接和遠程耦合等（děng）。
③運用2D—NMR技術解析分子結構（gòu）的過程就是NMR信（xìn）號的歸屬過程，解析過程的完成也（yě）就同時完（wán）成了NMR信號（hào）的歸屬。完（wán）整而準確的數據歸屬（shǔ）不僅為分（fèn）子結構測定的可靠（kào）性（xìng）提供了依據，而（ér）且為複雜生物大分子的溶液高（gāo）次構造的測定奠定了基礎。
④2D—NMR的（de）發（fā）展導致了雜核（X—NMR），特別是13C—NMR譜的廣泛研究和利（lì）用。雜核大多是低豐度，低（dī）靈敏度核種，由（yóu）於（yú）靈（líng）敏度低和難（nán）以信號歸屬（shǔ），以往利用不多。但X—NMR譜包（bāo）含有大量的有用結構信息，新穎的異核相（xiàng）關譜（HET—Cosy）提供的異核之間的相（xiàng）關信息（如H—C，C—C，H—P，H—N）不（bú）僅為這些雜核（hé）的信號（hào）歸屬提供了依據，而且能提供H—NMR所不能（néng）提（tí）供的重要結構信息。
⑤2D—NMR技術的發展也促進了NOE的研究和應用的發展。NOE反映了核與核（hé）在空間的相互接近關係，因此它不僅能提（tí）供核與核之間（或質子自旋耦合鏈之間）通過空間的連（lián）接關係，而（ér）且能（néng）用來（lái）研究核在（zài）空間的相互（hù）排布即分子的構（gòu）型（xíng）和構象問題。
2D—NMR技術由於其突出（chū）的優點（diǎn）和巨大的潛力，在譜儀硬件能夠滿足2D—NMR實驗（即進入80年代）以後的短短幾年（nián）時間內，已有1000餘篇論文和數（shù）十種評論和專著出現。
(2)NMR中（zhōng）新的（de）實驗和應用幾乎每天都在出現，NMR技（jì）術本身（shēn）今後將繼續就如何得（dé）到更多的相關信息（xī），簡化圖譜，改善和提高檢測靈敏度（dù）等幾（jǐ）方（fāng）麵進行發展，其中最富有（yǒu）發展前景的（de）新技術有：
①選擇和多重選擇激勵技術，進一步發展多量子技術，通過采用先進的射頻（pín）技術激發那些在通常情況下禁（jìn）阻的，極其微弱的多量子躍遷（qiān）。選擇性地探測分子內核與核之（zhī）間的（de）特定（dìng）相關關係。或通過特形脈（mò）衝（shaped pulse）和軟脈衝選擇性地激發某些特（tè）定的核，集中研究某些感興趣的結構問（wèn）題。
②“反向（xiàng）”和“接力”的檢測技（jì）術，在異核相關譜方麵，采用（yòng）反向檢測（稱之（zhī）為inverseNMR，即通過（guò）H檢測來替代以往的用雜核檢（jiǎn）測的測試方法）可大大提高（gāo）異核相關譜的檢測靈敏度（約1個數量級）。在同核相關譜方麵，通過接力相幹轉移（RCT—1），多重接（jiē）力相幹遷移（RCT—2）和各向同（tóng）性混合的相幹轉移技（jì）術（如HOHAHA）可用來解（jiě）決複雜分子（包（bāo）括生物大分子）的（de）自旋偶合解（jiě）析和信（xìn）號歸屬問題（tí）。
③發展並應用譜的編輯技術，利用NMR本身（shēn）在激發和接收方麵（miàn）的多種多樣的選擇和（hé）壓製技術（shù），可對十分複雜的NMR信號進行（háng）分類編輯。
④發展三維核磁共振（3D—NMR）技術，隨著NMR的研究對象向生物大分（fèn）子轉移，NMR技術（shù）所提供的結構信息的數量（liàng）和複雜性呈幾何級數增加，近（jìn）來已出現3D—NMR技術來替代2D—NMR方法，用於生（shēng）物大分子的結構（gòu）測定。初步探索的結果表明3D—NMR方法不僅進一步提高了信號的分離能力，並且能（néng）提供許（xǔ）多2D—NMR方（fāng）法所不能提供的結構信息，大大簡化結構解析過程。3D—NMR測定方法的廣泛使用還有待於測定方（fāng）法進一步改進和計算機技術的進步。
⑤與分（fèn）子力學計算相結合，發展分子（zǐ）模（mó）型技術。在NNR信號完全歸屬（shǔ）的基礎上，利（lì）用NOE所提（tí）供的分子中質子間的距離信息、計算分子三維立（lì）體構造的技術近年來在（zài）多肽和（hé）小蛋白質（zhì）分子的研究中取得了巨大的成功。以距離（lí）幾何算（suàn）法和分子動力學（xué）為基礎的分子模型技術（molecular modelling）正在逐步應用於其它各種生物分子的溶液構象問題。但在大分子與小分子或小分子與小分子相互作用的體（tǐ）係還（hái）有許多問題有待解決，例如在運動條件不利的體係中如何（hé）得到（dào）距離信息和距（jù）離信息的精度等。
(3)NMR波譜技術今後最富有（yǒu）前景的應（yīng）用領域有以下幾個方麵（miàn）：
①繼續幫助有機化學家從自然界尋找具有生物活性的新穎有機（jī）化（huà）合物，今後（hòu）這方麵的研究重點是結構與活性的關係。即研（yán）究這些物質在參與生命過程時與生物大分子（如（rú）受體）或其它（tā）小分子（zǐ）相互作用的結構特征和動態特征。
②更（gèng）多地用於多肽和蛋白質在溶液中高次構造的解（jiě）析，成為（wéi）蛋白質（zhì）工程和分子生物（wù）學中研究蛋白質結構與功能關係（xì）的重要工具（jù）。並朝著采用穩定同位素標（biāo）記光學CIDNP法與2D—NMR，3D—NMR技（jì）術（shù）相結合的方向（xiàng）發展。
③NMR技術將廣泛用於核酸化學（xué），確定DNA的螺旋結構的類型和它的序列（liè）特異性。研究課（kè）題將集中在核酸與配體的相互作（zuò）用，其中核酸與蛋白質分子、核酸與小分子藥物的相互作用是最重（chóng）要的方麵。
④NMR技術對（duì）於糖化學的應用將顯示出越來越（yuè）大的（de）潛力，采用NMR技術來測定寡糖的序列，連接（jiē）方式（shì）和連接位置，確（què）定糖的構型和寡糖在溶液（yè）中的立（lì）體化學以及與蛋白質相互作用的結構特征和動（dòng）態特（tè）征將是重要的研究領域。
⑤NMR技術將更多地用於研（yán）究動（dòng）態的分子結構和在快速平衡中的變化。以深層理解分子的結構，描（miáo）示結構的動態（tài）特征，了解化學（xué）反應的中間態及相互（hù）匹配時能量的變化。
⑥NMR技（jì）術將進一步深入生命科學和生物（wù）醫學（xué）的研究領域，研究生（shēng）物（wù）細胞和活組織的各種生（shēng）理過程的（de）生物化學變化。
以上都是與溶液NMR研究有關的（de）領域，近年來固體NMR研究的NMR成象（imaging）技術也取得了巨大的進步，並在材料科學和生物醫學研究方麵繼續發揮重要的作用。