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第 04 章

04-01
自旋晶格弛豫时间(T1)

04-02
T1的微观意义

04-03
T1的宏观意义:脉冲序列

部分饱和脉冲序列
反转恢复脉冲序列
04-04
自旋自旋弛豫时间(T2)

04-05
T2的宏观意义:脉冲序列

自旋回波脉冲序列
04-06
T1和T2的测量

体外测定
活体测定
T1/T2成像和T1/T2加权成像
医学诊断中弛豫时间的测定


04-05  T2的宏观意义:脉冲序列

概括地说,弛豫时间T2是相位一致性消失的一个特征时间常数,即指x-y平面内磁化矢量衰减到最初的69%时所需要的时间。自旋回波序列是测量T2值的最好脉冲序列。

04-05-01  自旋回波脉冲序列

可以把自旋回波脉冲序列和我们日常生活中赛跑这项活动进行类比。

如图04-18和图04-19所示,当一个自旋体系(人体中的质子)被一个90º脉冲激发之后,自旋在x'-y'平面内散相,也就是说,自旋以扇形互相分开,有些自旋运动的快一些,有些自旋运动的慢一些。如果,在经过一个延迟时间τ之后,自旋体系再次受到180°脉冲激发,重聚就开始了。现在运动快的自旋在运动的慢的后面,但是再经过一个延迟时间τ之后,自旋拥有相同的相位,即在2 τ时刻产生了回波。2τ即为回波时间,用TE表示。


图04-18
自旋回波序列和赛跑这项活动有些类似。90°脉冲作用之前,所有参赛者都在起跑线上,90°脉冲作用之后,跑得快的人和跑得慢的人之间的距离会逐渐增大即“散相”。在比赛进行了一段时间τ后,将跑得快的人和跑得慢的人对换位置(180°脉冲的作用),这样,跑得快的人落在跑得慢的人的后面,随着比赛的进行,跑得快的人和跑得慢的人之间的距离会逐渐变小即“重聚”,又经过一段时间τ时,所有参赛者同时到达终点线(即在回波时间TE=2τ时产生回波)。




图04-19
[1]体系受90º脉冲作用后其宏观磁化矢量处于x'-y'平面内,产生初始信号;[2]自旋发生散相;[3]受180脉冲作用,自旋发生反转,自旋快的落在自旋慢的后面,自旋开始重聚[4];经过回波时间TE,产生回波[5]。整个过程会有一些损失,所以,回波信号比初始信号小一些。


180°脉冲把所有自旋的相位改变180°,也就是说,自旋的相位与原来相反,自旋相对位置却不变。因此,180°脉冲作用之后所有自旋又回到初始位置。这个90°-180°脉冲序列被称之为自旋回波序列,参见图04-20。


图04-20
自旋回波序列示意图。用90脉冲激发自旋体系,经过一段时间延迟τ后,发射一个或多个180脉冲,产生回波。90脉冲和回波峰之间的时间间隔即为回波时间TE,TE=2τ。TR为发射两个90脉冲之间的时间间隔。

如果连续发射几个180°脉冲,回波的大小会逐渐降低,这就是多自旋回波脉冲序列或者多个回波序列,参见图04-21。



图04-21
T2*的值可以从FID信号或者单个回波信号中提取,T2的值则要根据多个回波信号强度进行计算。多个180脉冲作用产生一系列信号强度逐渐减小的回波,沿这些回波峰顶所描绘的包络曲线就是T2的衰减曲线。


在回波中心,不均匀性效应被抵消了。既然回波最大值与不均匀性、静态梯度无关,回波大小能真实地反映样品的自旋-自旋弛豫,即弛豫时间T2。自旋从一个位置到另一个位置的流动或者扩散的不可逆性,导致回波逐渐衰减。

90°脉冲之后的衰减和自旋回波中心的两边信号的衰减,由T2*主导。因此,回波信号的衰减很快。


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