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简介核磁共振成像弛豫过程

2021.8.22

  用梯度磁场对共振信号作空间编码(定位)的办法得到的图像,实质上是人体组织内质子的密度图。磁共振象素值反映的横向磁化不但与质子数量有关,而且与它们的运动特性,即所谓“弛豫时间”有关。

  在自由进动阶段,磁化向量经过一个称为“弛豫”的过程,回到它的原始静止位置。弛豫过程的特性由时间常数T1和T2描述。为了作简单的热力学模拟,提出“自旋温度”的概念。认为经射频磁场激励后的自旋是“热”的,核子的环境便称“晶格”,可把它的理解成一个热容量很大的容器,通过“热”接触吸收核子多余的能量。自旋与晶格的绝“热”十分有效,“热”传递慢,弛豫时间就长。纯水中,室温下,质子的自旋晶格驰豫时间约3秒,在生物组织中,它在几百毫秒自约2秒之间。自旋晶格弛豫时间T1是纵向磁化向量MZ复位的过程,因此丁也叫纵向弛豫时间。复位过程遵守指数规律,90º度脉冲之后,经过T1秒,复位到它静止值的63%。

  经过射频磁场激励之后,除纵向磁化分量要恢复,横向磁化分量MXY也要衰减,使信号逐渐消失。如果磁场是理想均匀的,即全部核子完全经受同一磁场强度,这横向磁化分量以常数T2衰减,它叫横向或自旋-自旋弛豫时间。由于实际上的磁场的不均匀,FID(自由衰减信号)衰减过程的有效时间常数T2*要比T2短。

  由于FID(自由衰减信号)信号不表示纵向磁化向量,也不能正确表示横向磁化分量衰减的实际时间常数,所以,实际测量是都是利用给予一定的脉冲序列(180度和90度射频激励脉冲组成一定的脉冲序列)来进行间接测量,以获得T1加权的和T2加权的图像。

  选择不同的脉冲序列和不同的成像时间,磁共振设备可形成质子密度图像、加权的图像和加权的图像。找出正常组织与有病组织间弛豫时间差异的特点是很重要。

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