低場核磁共振橫相弛豫時(shí)間與橫向弛豫特性

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)到原來低能狀態(tài)的現(xiàn)象?；謴?fù)的過程即稱為弛豫過程，它是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換過程，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。

完成弛豫過程分兩步進(jìn)行，即縱向磁化強(qiáng)度矢量Mz恢復(fù)到最初平衡狀態(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，下面將簡單介紹低場核磁共振橫相弛豫過程和低場核磁共振橫相弛豫時(shí)間T2。

低場核磁共振橫相弛豫過程

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）繞外磁場進(jìn)動。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zui終均勻分布，宏觀表現(xiàn)為其橫向磁化強(qiáng)度矢量Mxy從蕞大（對于π/2脈沖來說，為M0）逐漸衰減為0的過程稱為橫向弛豫過程。

低場核磁共振橫相弛豫時(shí)間與橫向弛豫特性

低場核磁共振橫相弛豫時(shí)間又稱自旋-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來描述橫向磁化強(qiáng)度Mxy衰減的快慢，如果T2小就說明橫向磁化強(qiáng)度Mxy衰減快。否則，若T2長就說明橫向磁化強(qiáng)度Mxy衰減慢。

在給定外磁場中，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。

低場核磁共振橫相弛豫時(shí)間

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)到原來低能狀態(tài)的現(xiàn)象?；謴?fù)的過程即稱為弛豫過程，它是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換過程，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。

完成弛豫過程分兩步進(jìn)行，即縱向磁化強(qiáng)度矢量Mz恢復(fù)到最初平衡狀態(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，下面將簡單介紹低場核磁共振橫相弛豫過程和低場核磁共振橫相弛豫時(shí)間T2。

低場核磁共振橫相弛豫過程

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）繞外磁場進(jìn)動。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zui終均勻分布，宏觀表現(xiàn)為其橫向磁化強(qiáng)度矢量Mxy從zui大（對于π/2脈沖來說，為M0）逐漸衰減為0的過程稱為橫向弛豫過程。

低場核磁共振橫相弛豫時(shí)間

低場核磁共振橫相弛豫時(shí)間又稱自旋-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來描述橫向磁化強(qiáng)度Mxy衰減的快慢，如果T2小就說明橫向磁化強(qiáng)度Mxy衰減快。否則，若T2長就說明橫向磁化強(qiáng)度Mxy衰減慢。

在給定外磁場中，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。

低場核磁橫相弛豫時(shí)間

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)到原來低能狀態(tài)的現(xiàn)象?；謴?fù)的過程即稱為弛豫過程，它是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換過程，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。

完成弛豫過程分兩步進(jìn)行，即縱向磁化強(qiáng)度矢量Mz恢復(fù)到最初平衡狀態(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，下面將簡單介紹低場核磁橫相弛豫過程和低場核磁橫相弛豫時(shí)間T2。

低場核磁橫相弛豫過程

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）繞外磁場進(jìn)動。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zui終均勻分布，宏觀表現(xiàn)為其橫向磁化強(qiáng)度矢量Mxy從蕞大（對于π/2脈沖來說，為M0）逐漸衰減為0的過程稱為橫向弛豫過程。

低場核磁橫相弛豫時(shí)間

低場核磁橫相弛豫時(shí)間又稱自旋-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來描述橫向磁化強(qiáng)度Mxy衰減的快慢，如果T2小就說明橫向磁化強(qiáng)度Mxy衰減快。否則，若T2長就說明橫向磁化強(qiáng)度Mxy衰減慢。

在給定外磁場中，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。

核磁共振弛豫時(shí)間與什么有關(guān)

什么是弛豫時(shí)間？

弛豫時(shí)間，即達(dá)到熱動平衡所需的時(shí)間。是動力學(xué)系統(tǒng)的一種特征時(shí)間。系統(tǒng)的某種變量由暫態(tài)趨于某種定態(tài)所需要的時(shí)間。在統(tǒng)計(jì)力學(xué)和熱力學(xué)中，弛豫時(shí)間表示系統(tǒng)由不穩(wěn)定定態(tài)趨于某穩(wěn)定定態(tài)所需要的時(shí)間。

什么是核磁共振弛豫時(shí)間？

要了解核磁共振弛豫時(shí)間，首先了解一些核磁共振基本原理：核磁共振從字面意思可以理解為原子核在磁場中發(fā)生共振。一般核磁共振中的原子核是指氫原子核。磁是指磁場環(huán)境，在均衡穩(wěn)定的磁場里面，氫原子核會有會以固定的頻率發(fā)生進(jìn)動，進(jìn)動頻率與磁場強(qiáng)度成正比。共振是指外加頻率與氫原子核在磁場中的固有頻率相等時(shí)，氫原子核吸收能量發(fā)生核磁共振。

核磁共振發(fā)生的過程，其實(shí)是原子核吸收射頻能量的過程，當(dāng)射頻脈沖關(guān)閉后，吸收能量的原子核會釋放吸收的能量，經(jīng)過一定的弛豫過程，隨著時(shí)間的推移，蕞終恢復(fù)到平衡狀態(tài)。原子核釋放能量所需要的時(shí)間就對應(yīng)核磁共振弛豫時(shí)間。

核磁共振弛豫時(shí)間有兩種即T1和T2

T1為縱向馳豫時(shí)間,縱向磁化強(qiáng)度恢復(fù)的時(shí)間常數(shù)T1稱為縱向弛豫時(shí)間(又稱自旋-晶格弛豫時(shí)間)。

t2為橫向弛豫時(shí)間,橫向磁化強(qiáng)度消失的時(shí)間常數(shù)T2稱為橫向弛豫時(shí)間(又稱自旋-自旋弛豫時(shí)間)。

核磁共振弛豫時(shí)間與什么有關(guān)：

核磁共振弛豫時(shí)間T1：

弛豫過程是能量釋放的過程，T1弛豫中能量釋放到哪里了呢？其名字告訴我們答案，spin-lattice，自旋晶格，晶格相當(dāng)于指與H原子排列在一起組成的晶格，所以，能量釋放到周圍的晶格中。T1弛豫與周圍分子的運(yùn)動息息相關(guān)。T1可以研究慢速分子運(yùn)動，例如金屬離子的螯合狀態(tài)、蛋白質(zhì)聚集、多孔材料表面動力學(xué)等等。

核磁共振弛豫時(shí)間T2;

T2，自旋-自旋弛豫。歸納起來就是因?yàn)楦鱾€(gè)H質(zhì)子的拉莫爾頻率（或者說相位）不盡相同，當(dāng)撤去射頻脈沖后，質(zhì)子由聚到散的過程。

影響核磁共振弛豫時(shí)間T2的因素：

1.內(nèi)部因素

分子運(yùn)動：分子運(yùn)動越慢，T2越??；例如冰和固體；

分子尺寸：分子尺寸越大，T2越小；例如食品中淀粉等大分子的弛豫時(shí)間比水和油脂短得多。

分子結(jié)合狀態(tài)：結(jié)合越緊密，T2越小；食品中水的多層結(jié)構(gòu)理論。

2. 外部因素

磁場不均勻：千萬不要小看這個(gè)因素，磁場不均勻會加速散相過程（使得H質(zhì)子之間的差異更大），從而測得的T2比實(shí)際的T2衰減的快的多的多。

影響核磁共振弛豫時(shí)間T1與T2的關(guān)系：

核磁共振弛豫時(shí)間與什么有關(guān)

什么是弛豫時(shí)間？

弛豫時(shí)間，即達(dá)到熱動平衡所需的時(shí)間。是動力學(xué)系統(tǒng)的一種特征時(shí)間。系統(tǒng)的某種變量由暫態(tài)趨于某種定態(tài)所需要的時(shí)間。在統(tǒng)計(jì)力學(xué)和熱力學(xué)中，弛豫時(shí)間表示系統(tǒng)由不穩(wěn)定定態(tài)趨于某穩(wěn)定定態(tài)所需要的時(shí)間。

什么是核磁共振弛豫時(shí)間？

要了解核磁共振弛豫時(shí)間，首先了解一些核磁共振基本原理：核磁共振從字面意思可以理解為原子核在磁場中發(fā)生共振。一般核磁共振中的原子核是指氫原子核。磁是指磁場環(huán)境，在均衡穩(wěn)定的磁場里面，氫原子核會有會以固定的頻率發(fā)生進(jìn)動，進(jìn)動頻率與磁場強(qiáng)度成正比。共振是指外加頻率與氫原子核在磁場中的固有頻率相等時(shí)，氫原子核吸收能量發(fā)生核磁共振。

核磁共振發(fā)生的過程，其實(shí)是原子核吸收射頻能量的過程，當(dāng)射頻脈沖關(guān)閉后，吸收能量的原子核會釋放吸收的能量，經(jīng)過一定的弛豫過程，隨著時(shí)間的推移，蕞終恢復(fù)到平衡狀態(tài)。原子核釋放能量所需要的時(shí)間就對應(yīng)核磁共振弛豫時(shí)間。

核磁共振弛豫時(shí)間有兩種即T1和T2

T1為縱向馳豫時(shí)間,縱向磁化強(qiáng)度恢復(fù)的時(shí)間常數(shù)T1稱為縱向弛豫時(shí)間(又稱自旋-晶格弛豫時(shí)間)。

t2為橫向弛豫時(shí)間,橫向磁化強(qiáng)度消失的時(shí)間常數(shù)T2稱為橫向弛豫時(shí)間(又稱自旋-自旋弛豫時(shí)間)。

核磁共振弛豫時(shí)間與什么有關(guān)：

核磁共振弛豫時(shí)間T1：

弛豫過程是能量釋放的過程，T1弛豫中能量釋放到哪里了呢？其名字告訴我們答案，spin-lattice，自旋晶格，晶格相當(dāng)于指與H原子排列在一起組成的晶格，所以，能量釋放到周圍的晶格中。T1弛豫與周圍分子的運(yùn)動息息相關(guān)。T1可以研究慢速分子運(yùn)動，例如金屬離子的螯合狀態(tài)、蛋白質(zhì)聚集、多孔材料表面動力學(xué)等等。

核磁共振弛豫時(shí)間T2;

T2，自旋-自旋弛豫。歸納起來就是因?yàn)楦鱾€(gè)H質(zhì)子的拉莫爾頻率（或者說相位）不盡相同，當(dāng)撤去射頻脈沖后，質(zhì)子由聚到散的過程。

影響核磁共振弛豫時(shí)間T2的因素：

1.內(nèi)部因素

分子運(yùn)動：分子運(yùn)動越慢，T2越?。焕绫凸腆w；

分子尺寸：分子尺寸越大，T2越??；例如食品中淀粉等大分子的弛豫時(shí)間比水和油脂短得多。

分子結(jié)合狀態(tài)：結(jié)合越緊密，T2越小；食品中水的多層結(jié)構(gòu)理論。

2. 外部因素

磁場不均勻：千萬不要小看這個(gè)因素，磁場不均勻會加速散相過程（使得H質(zhì)子之間的差異更大），從而測得的T2比實(shí)際的T2衰減的快的多的多。

影響核磁共振弛豫時(shí)間T1與T2的關(guān)系：