05第五节核磁弛豫

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1、第五节核磁弛豫在这一节中让我们来看看90°脉冲关闭后人体组织中的质子的核磁状态又发生了什么变化。90°脉冲关闭后，组织的宏观磁化矢量逐渐又回到平衡状态，我们把这个过程称为核磁弛豫。核磁弛豫又可分解成两个相对独立的部分：（1）横向磁化矢量逐渐减小直至消失，称为横向弛豫；（2）纵向磁化矢量逐渐恢复直至最大值（平衡状态），称为纵向弛豫。一、自由感应衰减和横向弛豫90°脉冲关闭后，横向磁化矢量将逐渐减小，最后将衰减到零。前面第四节我们已经讲到，90°脉冲产生宏观磁化矢量的原因是使质子小磁场的横向磁化分矢量

2、聚相位。90°脉冲关闭后，宏观横向磁化矢量衰减的原因与之相反，即处于同相位的质子发生了相位的离散（失相位），其横向磁化分矢量逐渐相互抵消，因此宏观横向磁化矢量衰减直至到零（图8）。致使质子失相位的原因有两个：（1）质子周围磁环境随机波动。每个质子都暴露在周围无数个其他原子核和电子的磁环境中，而周围这些带电粒子一直处于热运动状态，这样质子感受到的磁场就会有轻微波动，且这种波动是随机的，由于质子周围磁环境的这种随机的轻微波动，各个质子所感受到的磁场就会有差别，也就造成了质子之间的进动频率出现差别，其结

3、果引起质子逐渐的失相位，宏观横向磁化矢量逐渐衰减；（2）主磁场的不均匀。尽管我们追求主磁场的绝对均匀，但实际上这是不可能，主磁场总是一定程度的不均匀，这种不均匀性一般认为是较为恒定的，也就是说某处一直轻微偏高，而另一处则一直轻微偏低，主磁场的这种不均匀同样会造成质子失相位，引起宏观磁化矢量的衰减。abc图8横向弛豫示意图图a示90°脉冲使质子聚相位，产生宏观横向磁化矢量（水平空箭）；图b图c示90°脉冲关闭后，质子逐渐失相位，宏观横向磁化矢量逐渐衰减（水平空箭）100%50%37%20%t/t0甲

4、T2t//乙T2时间（ms）Mxy100%50%37%20%t0t/T2时间（ms）Mxy由于受上述两个方面磁场不均匀的影响，实际上90°脉冲关闭后，宏观横向磁化矢量将呈指数式衰减，我们把宏观横向磁化矢量的这种衰减称为自由感应衰减（freeinductiondecay，FID），也称T2*弛豫（图9）。图9图10图9组织自由感应衰减（FID）和T2弛豫的差别纵坐标为横向磁化矢量（Mxy）的大小（以％表示），横坐标为时间（以ms表示）。受横向弛豫和主磁场不均匀的双重影响，横向磁化矢量很快衰减，称为F

5、ID（圆点虚曲线）；剔除主磁场不均匀造成的质子失相位，得到的横向磁化矢量衰减为真正的T2弛豫（实曲线）。从图中可以看出，同一组织的T2弛豫要远远慢于FID。以该组织的T2弛豫曲线为准，以90°脉冲后横向磁化矢量达到最大值（100%）的时间点为t0，以横向磁化矢量衰减到最大值的37%的时间点为t/，t0与t/的时间间隔为该组织的T2值。图10不同组织的T2弛豫差别纵坐标为横向磁化矢量（Mxy）的大小（以％表示），横坐标为时间（以ms表示）。不同的组织由于结构不同，T2弛豫快慢不同。图中细曲线为甲组织

6、的T2弛豫曲线，粗曲线为乙组织的T2弛豫曲线。以90°脉冲后横向磁化矢量达到最大值（100%）的时间点为t0，以甲组织的横向磁化矢量衰减到最大值的37%的时间点为t/，t0与t/的时间间隔为甲组织的T2值；以乙组织的横向磁化矢量衰减到最大值的37%的时间点为t//，t0与t//的时间间隔为乙组织的T2值。由于甲组织T2弛豫快，其T2值短于乙组织。剔除了主磁场不均匀的影响（利用180°复相脉冲，详见SE序列），质子周围其他磁性原子核的随机运动引起的宏观横向磁化矢量的衰减才是真正的横向弛豫，即T2弛豫

7、，也称自旋－自旋弛豫（spin-spin弛豫），我们用T2值来描述组织横向弛豫的快慢（图9）。90°脉冲后，某组织宏观横向磁化矢量达到最大值，以90°脉冲关闭后的零时刻为起点，以T2弛豫造成的横向磁化矢量衰减到最大值的37%为终点，起点与终点之间的时间间隔即为该组织的T2值（图9）。不同的组织由于质子周围微观磁环境不同，T2弛豫速度存在差别，即T2值存在差别（图10，表2）。同时需要指出的是，即便是同一组织，在不同的主磁场场强下，T2值也会发生改变，一般场强越高，组织的T2值越短。但组织的T2值受

8、主磁场场强的影响不如T1值受后者的影响大。表21.5T场强下正常人体组织的T1、T2参考值组织名称T1值T2值脑白质350~500ms90~100ms脑灰质400~600ms100~120ms脑脊液3000~4000ms1200~2000ms肝脏350~400ms45~55ms脾脏400~450ms100~160ms肾皮质350~420ms80~100ms肾髓质450~650ms120~150ms骨骼肌500~600ms70~90ms皮下脂肪220~250ms90~130ms二、纵