縱向馳豫(T1馳豫)、縱向馳豫時間(T1值)及T1加權圖(T1WI)的認識

2021-02-13 影像技術張春紅

       前面和大家聊了射頻脈衝,那在我們射頻激發脈衝關閉之後會發生什麼呢,那就是從激發態回到平衡態,即磁化矢量Mz從射頻脈衝激發後偏轉到Mxy而射頻脈衝撤銷後便要回到Mz,這個過程中我們看到宏觀橫向磁化矢量從最大值衰減直至到零,縱向磁化矢量從零開始恢復直至到最大,把這個過程稱之為核磁的馳豫過程,有縱向馳豫和橫向馳豫,今天和大家聊縱向馳豫。

縱向馳豫的概念是在射頻脈衝關閉後,縱向磁化矢量從零恢復到最大值,把這個過程稱為縱向馳豫,也叫T1馳豫。下面以圖例進行演示:


簡單說就是從射頻激勵脈衝關閉後縱向磁化矢量的零變為最大值(原始平衡態)的過程稱為縱向馳豫。

縱向馳豫時間是指:以最小零為起點,恢復到最大值的63%為終點,起點與終點之間的時間稱為縱向馳豫時間,即為該組織的T1值。

縱向馳豫的衰減曲線符合指數衰減,即下面的公式:

為什麼要定義縱向磁化矢量恢復到最大值的63%所需要的時間為縱向弛豫時間呢?

T1弛豫過程是一個非常漫長的過程,有關文獻中提到,如果不考慮環境熱運動及其他分子運動,自發條件下這個時間是10的13次方年,但是實際考慮環境的因素等,T1弛豫並沒有這麼長。

當T=T1時,Mz=0.63M0,因此將縱向磁化矢量恢復到最大值63%時所需要的時間為縱向弛豫時間。那到底需要多長時間,質子才能弛豫完全呢?

在序列設置原則中,TR>5T1,這樣設置的TR才是合適的,能保證每次弛豫都衰減完全。5T1是怎麼來的呢?當t=5T1時,MZ約為0.99M0,這時T1弛豫基本沒有對T2的影響。

T1加權成像是指磁共振圖像中組織信號強度的高低反映的是組織縱向馳豫的差別。

【頭部不同組織的縱向馳豫時間常數:脂肪>白質>灰質>腦脊液

【T1WI圖像】

在T1WI成像中,TR重複時間決定圖像的T1成分,短T1的組織(如脂肪)在T1WI圖像上表現為高信號,長T1的組織(如腦脊液)在T1WI圖像上表現為低信號。因為脂肪在很短時間內就縱向馳豫恢復到了63%,腦脊液然而才恢復了一點點,而如果要想脂肪和腦脊液的縱向馳豫(T1馳豫)沒有差別,那麼就需要最夠長的TR,這樣就能夠剔除組織T1成分即剔除了圖像的T1馳豫差別,所以在T2WI成像中,選擇很長的TR,目的就在於這裡。

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