組織縱向弛豫是指組織縱向磁化矢量經射頻脈衝激發後，由激發態恢復到平衡態的過程，當其縱向磁化矢量恢復到平衡態的63%時，所需的時間被稱為縱向弛豫時間T1。組織的縱向弛豫時間對於組織來說具有一定的特異性，在相同環境下，每種組織的縱向弛豫時間之間存在著差異，也就說組織間存在著內在的天然對比，這對影像學來說是有利的（參考：無處不在的平衡之弛豫）。在磁共振早期，人們關注的便是弛豫時間及質子密度，damadian便是在那時就已經通過觀測不同組織間的弛豫時間來區分正常組織和腫瘤組織（參考：文末文獻分享：Tumor detection by nuclear magnetic resonance），磁共振發展之間已然已經變成多參數成像，了解並掌握組織的縱向弛豫時間已稱為必然，因此本文簡單的教你如何快速測量組織的縱向弛豫時間。
目前針對縱向弛豫時間T1值的測量，最為普遍的是多次信號測量進行T1值的計算，其中包括①：多反轉時間反轉恢復序列法；②多翻轉角擾相梯度序列法。其中多反轉時間反轉恢復序列法利用多個反轉時間測量組織信號，然後利用信號行最小二乘法進行擬合得出T1值，多翻轉角擾相梯度序列法利用多個反轉角測量信號後利用信號行最小二乘法進行擬合得出T1值。兩種方法的信號公式見下圖圖1公式1/2，公式1中的TR-TI=TE（參考：17s的腦部T1WI加權是怎麼改出來的；看完，再不懂反轉恢復序列，算我輸。）。兩種方法各有優缺點，其中多反轉時間反轉恢復序列法準確性高，但是掃描時間比較長，在加速的情況下往往需要十分鐘左右；多翻轉角擾相梯度序列法可以利用兩個反轉角進行掃描，大大提高了掃描速度，且受反轉角的選擇影響較大，導致準確性較低，進行多翻轉角成像時，成像時間又將會增加。且兩者皆需要MAPPING軟體來合成MAPPING圖，成本比較高，因此在不利的條件下，利用我們僅有的資源（序列）來進行組織的縱向弛豫時間的判斷是的迫不及待的。
磁共振成像是多參數成像，在前文遇到雙反轉恢復序列，兩個TI值如何設置？中我們就已經意識到T1值的重要。在那時我就已經很想利用一種簡單的方法來測量組織的縱向弛豫時間T1，當時的思路是依靠圖2中的公式1/2，這種方法需要在沒有軟體的情況下，不能針對性進行組織的T1測量（比如腦脊液，不知道TI時間選擇多大，一個一個的式的話，時間將會被生生的浪費掉），因此不太適合。在這種思路上又想了一下，如果我們選擇反轉恢復單次激發序列，將TR設置的很大，讓組織能夠完全恢復到平衡態，然後在每個TR周期間隔採集一個TI，如下圖圖三所示（只寫出了三個周期），採集多周期後可進行動態觀察，因TR設置的比較大，當某種組織在某個TI時間信號為0時，將此TI值帶入圖2公式2就可求得其縱向弛豫時間T1值，這種方法無需MAPPING軟體就可求得T1值，但是目前所有的廠家機器都不支持在同一個序列裡來設置這種功能，只能這個周期掃描後，把序列拖下來手動改變TI時間再掃描，這種方法就比較繁瑣，不太能實用。
難道就沒有其它方法了麼？當然不是，方法是有的，那就是look-locker法（或者叫TI-scout），這種方法有點類似上面圖3的想法，但還是有些差異，請聽我慢慢道來。在以往的磁共振中：看完，再不懂反轉恢復序列，算我輸。我們關注的是在重聚脈衝後的縱向磁化矢量的變化，卻是沒有研究梯度回波中的縱向磁化矢量的變化。我們首先想像一下：一開始給組織一個180°反轉脈衝，讓其縱向磁化矢量反轉到負向，脈衝停止後，縱向磁化矢量開始恢復，如果在恢復的過程中我們連續等間隔施加N個小角度脈衝（不是90°脈衝），如下圖圖4，因為採用的是小角度，所以不是所有的縱向磁化矢量被偏轉到橫向平面，當第一個小角度脈衝停止後，剩下的縱向磁化矢量開始恢復，經過時間t後，又被一個小角度激發，激發停止後，又開始恢復，這樣循環到最後一個小角度才停止。如果是這樣的話，這其中的縱向磁化矢量是如何變化的？
接著上文講，在這樣的情況下，我們首先要知道在180°反轉脈衝停止後，縱向磁化矢量的恢復曲線公式，見圖5公式1。所以根據這個公式，我們就可以寫出每個小角度後的縱向磁化矢量的恢復情況，假設小角度之間的間隔為T：180°脈衝停止後，縱向磁化矢量恢復到第一個小角度，其曲線有圖6a，此時磁化矢量大小為a1，見圖6公式1；此時施加第一個小角度脈衝，有恢復曲線b，當恢復到第二個小角度時有大小b1；此時再施加第二個第二個脈衝，有恢復曲線c這樣一直間隔施加小角度脈衝直至施加N個（圖6中只寫出了部分）。然後我們就假設M0取1，小角度取10°，組織的T1值取800ms，t取0-2000ms，間隔T=100ms，再假設一個沒有施加小角度的組織在180°脈衝後的正常恢復曲線方程，見下圖圖7，然後我們就用MATLAB軟體生成曲線，見圖8，其中實線是正常的反轉恢復曲線，虛線是添加小角度脈衝後的恢復曲線，從中可以看出虛線先過零。這裡小角度我們採取的是30°，其實從理論我們可以想像，當小角度趨近於0時，此時的恢復曲線差不多就是沒有添加小角度的反轉恢復曲線，我們可以進行驗證，當小角度取1°時，可以得到圖9的曲線，從圖9中我們可以看出實線和虛線是重合的，所以，當我們用非常小的角度去激發時，就可以得出當下的恢復曲線，此時就滿足圖2的公式，從而求出組織的T1值。其實當你選擇任何一個小角度時，都會有一個通用的公式，其中圖10公式1表示在在第N個脈衝後的信號表達式，當小角度接近於0°時，可以得出此時信號表達式有圖10公式3，如果令公式3為零，那麼此時就會變得像圖2公式2，但是利用這種公式就會變得很複雜，不符合我們的主題，因此我們只說簡單的。
從前面的描述，我們大概知道了在180°脈衝後緊接著一串小翻轉角脈衝後縱向馳豫矢量的變變化，look-locker法就是在每個小角度後採集一副圖像，直至採集N幅圖像，形成不同時間點採集的圖像。既然已經大概知道了這種方法的基本知識，就到了該如何操作了。目前的look-locker法基本是基於心電門控下的操作，如果利用正常的心電操作的話，那麼我們能選擇的時間t就很短（按心率60次/每分鐘計算，t只能在0-1000ms內變化，這對於T1值比較長的組織來說是不利的），因此我們可以選擇虛擬心電門控，其一能達到我們的目的，其二就是操作起來很方便，關於如何打開虛擬心電，可以問問廠家的工程師，下圖圖11是我利用西門子的虛擬心電，心電採用的是10次/每分鐘，那麼RR間期就是6000ms,t就能在0-6000ms內變化，這大大的有助於各種組織T1值的測量。其中TI-scout（西門子上叫TI-scout，因此後面的稱為TI-scout）基礎序列我們採用的是真穩態自由進動序列（True fisp），之所以採用這個序列，是因為腦脊液在此序列上表現為高信號，有助於觀察信號的變化。然後我們在0-6000ms內採取169次的小角度激發，得出圖像信號的變化有下圖視頻，從視頻中我們可以看出組織的信號是隨著時間變化的。
從視頻中我們可以看出組織的信號是隨著時間變化的，結合圖8或圖9我們就可以得出在變化的過程中，有一個時間點是會讓組織的信號為0或最低的（此時剛好組織的縱向磁化矢量經過0或附件），因此我們將TI-scout圖像調入mean-curve然後選中腦脊液進行觀察信號的變化，見下圖12，從圖中我們可以觀察到信號最低時的時間是在2010ms處，細心的你會發現橫坐標是從95ms開始的，所以第一個小角度脈衝是在這時候開始的，因此真正讓組織信號最低的時間TI=2010+95ms=2105ms，因此通過圖2公式2計算得出腦脊液的T1時間為2105÷0.69=3050ms，既然我們通過這種方法得到了組織T1值，那麼是否需要驗證一下？這裡我們採用兩種方法驗證，其一就是利用前面說的多反轉時間反轉恢復序列法，見圖13，從中我們可以發現，其值非常接近，這就驗證了我們的方法是可行的；另一種方法就是利用反轉恢復單次激發序列：我們設置反轉恢復單次激發序列，只採集一層，將TI時間設置為2105ms，因是單次激發且採集一層，所以這裡我們不必擔心組織飽和現象，見圖14，其中a為添加反轉脈衝，b在a的基礎上添加了反轉脈衝，其它參數為有任何改變，只是多了一個TI時間，且等於2105ms，可以發現在b圖中腦脊液的信號為低信號，被抑制（這裡a和b來自不同的兩個病人，不影響結果），這也驗證了我們的想法是可行的。
因此利用此法我們就可以簡單快速的測量組織的縱向磁化時間，根據組織在不同時間點的信號就可以計算出T1值，比如圖15（黃色白質，綠色灰質），從圖中我們還可以發現當在單次激發中腦脊液信號最低時，灰白質的對比度是比較低的，從圖14b中就可以看出。
總結：從本文我們可以發現，利用此方法測量組織的T1值，其翻轉角的大小很關鍵，要簡單快速的進行測量，那角度必須越小越好，如果角度過大，那麼在信號最低的時間上在實當增加點時間進行計算（因為總是虛線先過零）。本文屬於探討實踐範疇，其中可能存在偶然性，所以本文給出部分案例可能和大家的結果存在差異，希望大家在遇到這樣的情況時和我進行討論。本文到這裡就結束了，如有什麼想法，可以關注留言和添加微信進行討論，謝謝！