核磁共振T2弛豫時(shí)間 橫向弛豫過(guò)程及橫向弛豫意義
發(fā)布時(shí)間：2016-12-08
核磁共振T2弛豫時(shí)間 橫向弛豫過(guò)程及橫向弛豫意義
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弛豫過(guò)程
在核磁共振現(xiàn)象中，弛豫是指原子核發(fā)生共振且處在高能狀態(tài)時(shí)，當(dāng)射頻脈沖停止后，將迅速恢復(fù)到原來(lái)低能狀態(tài)的現(xiàn)象?；謴?fù)的過(guò)程即稱為弛豫過(guò)程，它是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，需要一定的時(shí)間反映了質(zhì)子系統(tǒng)中質(zhì)子之間和質(zhì)子周圍環(huán)境之間的相互作用。
完成弛豫過(guò)程分兩步進(jìn)行，即縱向磁化強(qiáng)度矢量Mz恢復(fù)到*初平衡狀態(tài)的M0和橫向磁化強(qiáng)度Mxy要衰減到零，這兩步是同時(shí)開始但獨(dú)立完成的，下面將簡(jiǎn)單介紹橫向弛豫過(guò)程和弛豫時(shí)間T2。
在射頻脈沖的作用下，所有質(zhì)子的相位都相同，它們都沿相同的方向排列，以相同的角速度（或角頻率）繞外磁場(chǎng)進(jìn)動(dòng)。當(dāng)射頻脈沖停止后，同相位的質(zhì)子彼此之間將逐漸出現(xiàn)相位差，即失相位。
我們把質(zhì)子由同相位逐漸分散*終均勻分布，宏觀表現(xiàn)為其橫向磁化強(qiáng)度矢量Mxy 從*大（對(duì)于π/2脈沖來(lái)說(shuō)，為M0）逐漸衰減為0的過(guò)程稱為橫向弛豫過(guò)程。
下圖為處在外磁場(chǎng)（沿z軸）中4個(gè)質(zhì)子系統(tǒng)
（a）在射頻脈沖作用后*初4個(gè)質(zhì)子磁矩的橫向分量相同形成橫向磁化強(qiáng)度Mxy；（b）表示開始失相位；
（c）為完全失相位，橫向磁化強(qiáng)度衰減為零。
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從物理學(xué)的觀點(diǎn)看，橫向弛豫過(guò)程是同種核相互交換能量的過(guò)程，故又稱為自旋-自旋弛豫過(guò)程。由于質(zhì)子自旋間的相互作用，其橫向磁化強(qiáng)度Mxy隨時(shí)間衰減。而在π/2脈沖作用后，有如下關(guān)系：
Mxy(t)=Mxymaxe-t/T2
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上式中的T2稱為橫向弛豫時(shí)間（transverse relaxation time）又稱自旋-自旋弛豫時(shí)間，通常用Mxymax衰減63%時(shí)所需的時(shí)間，所以經(jīng)過(guò)一個(gè)T2時(shí)間，Mxy還存在37%
在實(shí)際工作中，一般認(rèn)為Mxy經(jīng)過(guò)5T2時(shí)間已基本衰減為零。
下圖表示π/2脈沖之后Mxy隨時(shí)間的衰減曲線：
在MRI中，通常用橫向弛豫時(shí)間T2來(lái)描述橫向磁化強(qiáng)度Mxy衰減的快慢，如果T2小就說(shuō)明橫向磁化強(qiáng)度Mxy衰減快。否則，若T2長(zhǎng)就說(shuō)明橫向磁化強(qiáng)度Mxy衰減慢。
在給定外磁場(chǎng)中，T2僅取決于組織，不同的組織由于其自旋-自旋相互作用效果不同，而這種效果取決于質(zhì)子間的接近程度。由于不同組織自旋-自旋相互作用效果不同，所以不同組織的T2不同，固體中的T2比液體中的T2短的多。特別注意的是：橫向弛豫時(shí)間T2比縱向弛豫時(shí)間T1快5-10倍，也就是說(shuō)在縱向磁化強(qiáng)度恢復(fù)到M0時(shí)，橫向磁化強(qiáng)度早已經(jīng)衰減為零。
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橫向弛豫時(shí)間應(yīng)用案例--造影劑弛豫率的測(cè)試：
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MRI造影劑是為增強(qiáng)影像觀察效果而注入（或服用）到組織或器官的制劑，其通過(guò)內(nèi)外界弛豫效應(yīng)和磁化率效應(yīng)間接地改變組織信號(hào)的強(qiáng)度，增加組織或器官的對(duì)比度。根據(jù)顯像特點(diǎn)，可以將造影劑分為陽(yáng)性造影劑( positive contrast agent) 和陰性造影劑( negative contrast agent) ． 陰性造影劑會(huì)使影像比正常狀態(tài)更為暗，主要影響橫向弛豫時(shí)間T2值的變化，陰性造影劑又稱為T2造影劑。而造影劑的弛豫率是評(píng)價(jià)造影劑性能的主要參數(shù)之一。
下圖為T2造影劑弛豫率測(cè)試曲線：
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