弛豫:氢质子在磁场中产生核磁共振的现象,然后在射频脉冲(能量)撤销之后,质子逐渐恢复至稳态的过程。



T1弛豫

自旋-晶格弛豫,射频脉冲关闭后纵向磁化矢量从零恢复到最大值的过程。晶格频率与质子频率相近,弛豫就快,T1就短;液体、固体的热运动频率远高于质子,能量释放慢、T1很长;脂肪运动频率与质子很近,能量释放快、T1很短。

短T1,方向恢复快,高信号。

长T1,方向回复慢,低信号。

T1弛豫的数学定义:宏观纵向磁化矢量恢复至最大值的63%所需要的时间。

T2弛豫

自旋-自旋弛豫,射频脉冲关闭后,横向磁化矢量从最大值衰减到零的过程。每个质子在射频脉冲能量撤销以后,由于化学位移效应,每个质子所处的磁场环境不同,导致进动频率出现差别,在水平面上逐渐失相位、信号衰减。

T2弛豫的数学定义:横化磁化矢量衰减到最大值的37%所需要的时间。

由于所处的环境不同,衰减的幅度有所不同。

核磁共振原理:T1和T2

纵向驰豫与横向驰豫同时进行,但是两个过程在时间上的差别很大,横向驰豫过程非常快,即就是衰减是很快的,而纵向驰豫过程是逐渐恢复的过程,比起衰减慢,因此上人体各个组织的横向驰豫(T2驰豫)比纵向驰豫(T1驰豫)快的多,所以各组织的T1值远大于T2值,T1值与T2值分别反映了组织T1驰豫与T2驰豫的快慢。

TE与TR

TE(回波时间):射频脉冲和回波中心的时间,影响横向磁化矢量的衰减速度,决定T2对比度。

TR(重复时间):射频脉冲之间间隔的时间,决定序列的长短。

对比度的产生

T1加权

反映组织间纵向T1弛豫时间(T1值)的差别。适当TR、短TE。

在T1WI成像中,TR重复时间决定图像的T1成分。短TR时间导致图像的T1加权增加,因为组织在下一个射频脉冲到来之前没有足够的时间完全恢复其T1弛豫,从而使得T1较短时间的组织在图像中显示较强的信号;相反长TR时间则减少T1加权权重,组织有更多的时间恢复其T1弛豫,使T1较长的组织在图像中显示较弱的信号。

短T1的组织(如脂肪)在T1WI图像上表现为高信号,长T1的组织(如脑脊液)在T1WI图像上表现为低信号。因为脂肪在很短时间内就纵向驰豫恢复到了63%,脑脊液然而才恢复了一点点,而如果要想脂肪和脑脊液的纵向驰豫(T1驰豫)没有差别,那么就需要最够长的TR,这样就能够剔除组织T1成分即剔除了图像的T1驰豫差别,所以在T2WI成像中,选择很长的TR。

T2加权

在T2WI成像中,TE回波时间决定图像的T2成分,长T2的组织(如脑脊液)在T2WI图像上表现为高信号。因为脑脊液需要很长时间横向驰豫衰减为原来的37%,而这时候白质基本上已经大部分衰减表现为低信号,如何让它们的横向驰豫没有差别呢,这时候就需要选择很短的TE,来剔除图像中的T2成分,在T1WI和PDWI中有应用,所以在T2WI成像中,需要保留T2成分,所以需要长TE,因为是T2WI,所以要剔除T1成分,因此要选择长TR,因为很长的TR可以使组织的纵向驰豫(T1驰豫)完全驰豫,没有差别了,因此TR决定图像的T1成分,TE决定图像的T2成分。

01

T1恢复慢:水分子因为运动快速和结构无序,能量传递效率较低,因此纵向磁化恢复到平衡状态的过程非常缓慢,导致T1时间长—长T1、低信号。

T2恢复慢:水分子运动快速和无序,导致横向磁化衰减非常慢—长T2、高信号。

02
脂肪

T1恢复快:脂肪分子密度大,分子间的相互作用强,使得纵向矢量恢复迅速—短T1、高信号。

T2恢复相关快:脂肪分子之间紧密架构和强相互作用,导致横向磁化矢量较快衰减—相对短T2、相对高信号。

03
软组织

除水之外,含有蛋白质、胶原纤维等成分,会影响弛豫时间,使得信号强度不会太强。

END

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