纵向弛豫T1和横向弛豫T2

纵向弛豫 T1 和横向弛豫 T2 摘要 在磁共振成像中 存在着两种组织磁性 即纵向磁性 Mz 它与 Bo 平行 涉及 T1 横向磁性 Mxy 它与 Bo 垂直 涉及 T2 这 两种磁性涉及到两种不同的机制 Mz 质子从 E1 能级跃迁到 E2 能级 和从 E2 能级回到 E1 能级的状态 Mxy 自 在磁共振成像中 存在着两种组织磁性 即纵向磁性在磁共振成像中 存在着两种组织磁性 即纵向磁性 MzMz 它与 它与 BoBo 平行 涉及平行 涉及 T1T1 横向磁性 横向磁性 MxyMxy 它与 它与 BoBo 垂直 涉及垂直 涉及 T2T2 这两种磁性涉及到两种不同的机制 这两种磁性涉及到两种不同的机制 MzMz 质子从 质子从 E1E1 能级跃迁到能级跃迁到 E2E2 能级 和从能级 和从 E2E2 能级回到能级回到 E1E1 能级的状态 能级的状态 MxyMxy 自旋相位的重聚和相散 自旋相位的重聚和相散 示意图如下 示意图如下 纵向弛豫纵向弛豫 T1T1 人体进入主磁场人体进入主磁场 B0B0 中后将形成一个与主磁场中后将形成一个与主磁场 B0B0 方向一致的净磁矩方向一致的净磁矩 MzMz 给予 给予 RFRF 脉冲激励 为了使得两个能级上的自旋等量化 造成脉冲激励 为了使得两个能级上的自旋等量化 造成 B0B0 偏离纵轴的改变 纵向偏离纵轴的改变 纵向 磁矩磁矩 MzMz 减小 横向磁矩减小 横向磁矩 MxyMxy 的出现 当的出现 当 RFRF 终止后 终止后 MzMz 又将逐渐向纵向恢复大又将逐渐向纵向恢复大 最大 从微观角度来讲 在这个过程中能量被吸收 一半数量的额外自旋吸收最大 从微观角度来讲 在这个过程中能量被吸收 一半数量的额外自旋吸收 能量从能量从 E1E1 跃迁到跃迁到 E2E2 但处于此状态系统不稳定 当激励结束后 系统又将回到 但处于此状态系统不稳定 当激励结束后 系统又将回到 稳定状态 从稳定状态 从 E2E2 到到 E1E1 纵向磁矩的缓慢恢复过程就是纵向弛豫 纵向磁矩的缓慢恢复过程就是纵向弛豫 如下图所示 如下图所示 由于质子从高能级由于质子从高能级 E2E2 到低能级到低能级 E1E1 通过与周围分子晶格的相互作用 热交换和 通过与周围分子晶格的相互作用 热交换和 释放能量 所以纵向弛豫也叫自旋释放能量 所以纵向弛豫也叫自旋 晶格弛豫 纵向弛豫的回复过程是一个从晶格弛豫 纵向弛豫的回复过程是一个从 零恢复到最大的一个一个递增的指数函数 零恢复到最大的一个一个递增的指数函数 如下图所示 如下图所示 T1T1 值对应于恢复完成值对应于恢复完成 63 63 的时间 纵向磁矩在的时间 纵向磁矩在 2T12T1 恢复了恢复了 87 87 在 在 3T13T1 恢复恢复 95 95 我们人为的把纵向磁矩恢复到原来的 最大值 我们人为的把纵向磁矩恢复到原来的 最大值 63 63 时 所需的时间为一个单位时 所需的时间为一个单位 T1T1 时间 即时间 即 T1T1 值 单位为值 单位为 s s 或或 msms T1T1 是反映组织纵向磁矩恢复快慢的一个的是反映组织纵向磁矩恢复快慢的一个的 物理指标 人体内各种组织都具有不同的物理指标 人体内各种组织都具有不同的 T1T1 值 一般在值 一般在 500 1000ms500 1000ms 液体的 液体的 T1T1 值要比固态物质的值要比固态物质的 T1T1 更长一些 更长一些 横向弛豫横向弛豫 T2T2 RFRF 脉冲激励后 造成脉冲激励后 造成 B0B0 偏离纵轴的改变 纵向磁矩偏离纵轴的改变 纵向磁矩 MzMz 减小 横向磁矩减小 横向磁矩 MxyMxy 的的 出现 当出现 当 RFRF 终止后 终止后 MxyMxy 逐渐减小 逐渐恢复到逐渐减小 逐渐恢复到 RFRF 作用前的零状态 这个过程作用前的零状态 这个过程 叫横向弛豫 所需的时间为横向弛豫时间 横向弛豫和纵向弛豫是同时发生的 叫横向弛豫 所需的时间为横向弛豫时间 横向弛豫和纵向弛豫是同时发生的 从微观角度来讲 从微观角度来讲 RFRF 通过质子的相重聚 造成了组织的横向分量磁矩通过质子的相重聚 造成了组织的横向分量磁矩 MxyMxy 的出的出 现 当现 当 RFRF 终止后 系统将发生相反的现象 质子的快速相散 横向磁矩快速终止后 系统将发生相反的现象 质子的快速相散 横向磁矩快速 的减少以致最后相互抵消 的减少以致最后相互抵消 如图所示 如图所示 该现象是质子自旋相互间的作用 所以又称为自旋该现象是质子自旋相互间的作用 所以又称为自旋 自旋弛豫 横向弛豫不涉自旋弛豫 横向弛豫不涉 及能量的交换 横向磁矩的消失过程是一个快速下降的指数函数 及能量的交换 横向磁矩的消失过程是一个快速下降的指数函数 如下图所示 如下图所示 T2T2 值对应于消失量达到值对应于消失量达到 63 63 所需的时间 横向磁矩在所需的时间 横向磁矩在 2T22T2 减少了减少了 87 87 在 在 3T23T2 减少了减少了 95 95 人为的将横向磁矩消失量达到人为的将横向磁矩消失量达到 63 63 所需的时间 即是减少至最大时所需的时间 即是减少至最大时 37 37 时所需的时所需的 时间称为一个单位时间称为一个单位 T2T2 时间 即时间 即 T2T2 值单位为值单位为 s s 或或 msms 生物组织的