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《核磁共振成像--物理原理和方法》+《核磁共振成像--生理參數測量原理和醫學應用》
技術流，原理書，很難，預計總閱讀時間一年半
1.3.1自旋晶格相互作用，自旋晶格弛豫時間T1
*把樣品置於外磁場中，它是怎樣發生磁化的呢？置入前，核基態自旋能級是簡併的，即隱含著磁能級。置入後，能級徵服對稱劈裂形成磁能級，即塞曼能級。起初，各塞曼能級上核自旋數目相等，這對應「高自旋溫度」。然後，經過弛豫過程逐步達到負能級上核自旋數目稍多而正能級上核自旋數目稍少，以滿足玻爾茲曼分布的熱平衡狀態，此謂核樣品被B0所磁化。顯然，核自旋系統的總能量是減少了。可見，磁化對核自旋系統來說是一個失能降溫過程。自旋系統與周圍環境（晶格）之間必須有某種形式的「熱接觸」，它交一部分能量給晶格，才能「冷」到晶格溫度，達到熱平衡，建立起玻爾茲曼分布。
*這一過程是通過自旋晶格相互作用進行的，故叫做自旋-晶格弛豫。描寫自旋晶格弛豫過程長短的特徵時間叫做自旋晶格弛豫時間，用t1表示。
*t1短，意味著弛豫過程快，也意味著晶格場中有較強地適合與自旋系統交換能量的電磁場成分（即頻率相近）（個人理解，比如脂肪）；反之，t1長，則意味著晶格場中這種電磁場成分比較弱。
*對不同物質，t1差別很大，從幾百毫秒到幾天。如純水的t1=3s；人體水的t1約在0.5-1s範圍；固體中的t1很長，為幾小時甚至幾天。
*自旋晶格相互作用涉及兩個熱動力學耦合系統之間相互交換能量的過程。對於每個自旋躍遷，在晶格中必然伴隨有一個等價的躍遷（方向相反）。
1.3.2自旋-自旋相互作用，自旋-自旋弛豫時間t2
因為u1和u2是同類核（鄰近兩個核磁矩），進動頻率相同，相互作用（交換能量、交換自旋角動量）很容易，在量子力學裡，被認為是一個「fli-flop(桌球)」的過程，與核電子學中多諧振蕩器相類似。這個過程可以在整個自旋系統內相繼發生，能量子在鄰近核自旋之間傳遞。
*這種能量轉移的速度取決於自旋-自旋相互作用的強度，用一個自旋-自旋弛豫時間t2描述。自旋自旋弛豫通常比自旋晶格弛豫要快，在人體中t1一般比t2大一個量級。
1.3.3相關時間
*粗略的說，人體水分90%以上屬於「自由水」，不到10%屬於束縛水。
1.3.4人體水質子弛豫特性
*關於細胞水動力學有不同的模型，通常把細胞漿（質）看做離子和宏觀分子在水中的稀溶液。用兩相假設（「束縛相」和自由相）來解釋組織水弛豫的數據。大部分水（≥90%）被認為處在自由狀態，NMR特性類似於正常水，更確切的說是一種細胞鹽溶液；剩餘部分（≤10%）被認為是束縛在宏觀大分子上（如蛋白質、DNA等）。
*例如肝水密度低，t1也短（高弛豫率），這是由於相對大份額的水被束縛；腦和肌肉水含量高，t1也長；腎中水含量中等，t1介於其間。
*水密度對自旋晶格弛豫有一個放大效應：水含量有一小變化，典型的是百分之幾，則t1可有一個大的變化。這是mri中t1成像的基礎，它反映t1分布而不是簡單的自旋密度成像。
*病例條件，在一些腫瘤中束縛水釋放，使自由水比例增大，於是t1變長。
*T1隨b0增高而增長。
*有些組織，如乳房是顯著的非指數t1弛豫，有兩個指數成分，在60MHZ時，脂肪t1=200ms，乳腺t1=900ms，這是典型的多弛豫，也有人叫做交叉弛豫。
*在t2弛豫中，沒有從核自旋到晶格的能量轉移，但塞曼能級之間相互交換能量。
*t2對外場不如t1敏感。
1.3.5腫瘤鑑別
*除黑色素瘤外，惡性組織的t1都比相對應的正常組織t1高。
*關於在腫瘤組織中t1升高的根源有很多推測。有人相信它是一個水含量的問題，而另一些人認為它反應了宏觀分子結構的變化。當然，水含量也是一個主因素之一。許多研究結果提示，t1升高與生長速度，較高水含量有關。