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弛缓 (核磁共振)

时间:2013-10-28来源:机器视觉网http://shixinhua.com 作者:石鑫华机器视觉网 点击:

弛缓 (核磁共振)

石鑫华机器视觉网:弛缓或译作弛豫,在核磁共振(NMR)现象学上,针对磁化强度的演化分成两个面向:
纵向弛缓:磁化强度M平行主磁场(B0,所指方向习惯定为正z方向)的分量——常标作z分量Mz——回复至热平衡值M0的过程。涉及到的时间常数为T1。
 
横向弛缓:磁化强度M垂直主磁场的分量——常标作x-y平面分量Mxy,或横分量MT,或垂直分量——衰减到零的过程。涉及到的时间常数为T2。
 

局部磁场不均匀

另外因为主磁场的局部不均匀,导致体积元素(voxel)内失相(dephase),使得x-y平面上实际的讯号衰减速度远快于T2时间衰减。
m
T
如此对应的横向弛缓时间常数为T2*,其值远小于T2,两者关系为:
T
其中γ为旋磁比;ΔB0表示局部磁场不均匀的强度差值。

常见人体组织弛缓时间常数值表

以下为常见健康人体组织的两个弛缓时间常数大概数值,仅供参考。 


1.5特斯拉主磁场之下
组织类型 大约值 大约值 (毫秒)
脂肪组织 240-250 60-80
全血(缺氧血) 1350 50
全血(带氧血) 1350 200
脑脊髓液(类似纯水) 2200-2400 500-1400
大脑灰质 920 100
大脑白质 780 90
490 40
650 60-75
肌肉 860-900 50
 

微观解释

1948年由三位学者尼可拉斯·布伦柏根(Nicolaas Bloembergen)、爱德华·珀塞尔(Edward Purcell)、庞德(R. V. Pound)提出Bloembergen-Purcell-Pound理论(简称BPP理论),对纯物质的弛缓常数T1、T2数值随物质状态变动,从固相到液相都能成功解释。这项理论采取了分子滚动(tumbling)对于电磁场局域扰动的影响。
从这理论所得到的T1、T2结果为:
 T
 T
其中W0是拉莫频率,对应于主磁场强度B0TC即为分子滚动相关的“关联时间”。K为常数——μ是自旋1/2原子核的磁矩强度,π是圆周率,H为约化普朗克常数,γ是旋磁比,r是两个带有磁矩的原子核的间距。
以不含氧17的液态纯水中水分子为例,K的值为1.02×1010 秒-2,关联时间TC的尺度大概是1 皮秒=10 秒,设以5×10-12 秒来计算;而氢核(质子)在1.5特斯拉的主磁场底下的拉莫频率约为64 兆赫,故可以估算:
W0TC(无因次)
T1= 3.92 秒
T2= 3.92 秒
和实验所得的3.6秒相当接近。此外可以看到在此极限之下,T1会和T2相等。
 
 
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