横向弛豫过程
核磁共振谱中的弛豫过程
核磁共振谱中的弛豫过程
核磁共振谱中的弛豫过程是指原子核从激发态到基态恢复的过程，它包含了两个重要阶段：纵向磁化强度矢量Mz恢复到最初平衡状态的M0和横向磁化强度Mxy要衰减到零。
这个过程是同时开始但独立完成的。
在弛豫过程中，原子核将所吸收的射频磁场的能量释放出来，并恢复到共振前的状态。
驰豫过程中有两个重要的时间常数T1和T2，称作驰豫时间。
其中T1称作纵向驰豫时间，是描述自旋核与晶格相互作用时，氢核系统恢复到平衡状态快慢的物理量。
T2称作横向驰豫时间，是描述自旋核与自旋核之间相互作用时，氢核系统恢复到平衡状态快慢的物理量。
在完成弛豫过程时，需要区分纵向弛豫过程和弛豫时间T1。
纵向弛豫过程是质子与周围物质进行热交换，或者说质子将多余能量通过晶格扩散出去，使其从高能级跃迁到低能级。
这个过程又称为自旋-晶格弛豫过程。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅相关书籍或咨询专业人士。
核磁共振谱学7
在通常射频作用下，受激跃迁只有满足m = 1的跃迁才是允许的。双 量子跃迁（ m = 2）和零量子跃迁（ m = 0）在射频作用下是禁阻的， 但在偶极自旋算符的作用下上面六个跃迁都是允许的。
饱和S跃迁，即用射频场照射S核，使S跃迁对应的两个能级布居相等。
W1I
(**) ab
N
0.15
NH2
2.4
N
0.16
N 6.3 N O
0.19
0.11
CH2
0.19
0.23
0.22
HO OH
OH O PO
OH
连接NH2的季碳，由于胺基上两个质子对其产生的DD贡献，T1 小些 (2.4)， 由此可以帮助区分这两个季碳。
分子大小与T1的关系：环越大（分子越大），T1越小。
环烷烃的T1
T2 ：自旋－自旋弛豫时间（或横向弛豫时间），是横向磁化矢量保持相 位相干的时间量度。它与谱线的线宽相关，T2越短，谱线越宽。
磁场不均匀性也会使横向磁化伞形散开，导致谱线增宽（半高宽Δ(Hz )= 1/T2*）。由半高宽估计的T2*常常包含了磁场不均匀性的影响，1/ T2* = 1/T2 + 1/T2’，T2’是由磁场不均匀性引起的磁化强度的横向衰减。
核电四极矩相互作用（Q）：对I>1/2的核，它有电四极矩，电四极矩和核 处的电场梯度(EFG)有相互作用，当分子无规滚动时，EFG产生涨落场，为 电四极矩核提供了强烈的弛豫途径。
标量偶合作用（SC）：两个核A和X可以通过核外的成键电子云的间接作用 使它们偶合起来，偶合常数为JAX。如果JAX随时间t无规涨落，就会产生标 量偶合的弛豫机制。分两种情况：（1）JAX是时间的函数，如发生化学交 换，这种情况称为第一类SC机理；（2）IX是时间的函数，即和A偶合的核 X本身可能在进行快速的弛豫，这种情况称为第二类SC机理. 这种弛豫机理 在一般有机分子中不重要，只有当两个直接相连的核A和核X的Larmor频率 相近时才有贡献。
横向弛豫名词解释
横向弛豫名词解释
横向弛豫名词解释指的是一种材料在受力作用下，其自由度的丢失并随时间的推移而恢复的过程。
横向弛豫通常表示为物质的长时间变形，或称之为流动。
在
此过程中，物质的内部结构逐渐调整，以减少应力。
这种现象在很多领域都有应用，比如物理学、化学、生物学等。
在物理学中，横向弛豫现象通常涉及到固体和液体。
固体和液体的粒子在受到外力影响时，会发生位移，产生微观的应变。
这种应变在时间的推移下会逐渐消失，称为横向弛豫。
横向弛豫的速度与温度、压力、材料的内在性质等因素有关。
在化学中，横向弛豫常常与化学反应的动力学有关。
反应产物在形成后，其内部结构会在一定时间内达到稳定状态。
这个过程，就是横向弛豫。
横向弛豫时间是反应速率的重要指标，影响着化学反应的整体进程。
在生物学中，横向弛豫主要发生在细胞和组织的柔性变形中。
例如，细胞在受到外界压力后，会产生形变。
随着时间的推移，细胞会逐渐恢复到原来的状态，
这个过程就是横向弛豫。
综上所述，横向弛豫是一种广泛存在于物质中的自然现象，不仅在自然科学中有应用，同时也对工程技术等应用科学有着重要的影响。
核磁共振的横向弛豫时间与孔径转化关系
核磁共振的横向弛豫时间与孔径转化关系
核磁共振（NMR）是一种常用的物质结构分析方法，通过测量样品中原子核的横向弛豫时间（T2）来获取有关样品的信息。
横向弛豫时间与孔径之间存在着一定的转化关系，这是因为孔径的大小会影响样品中分子的扩散速率，从而影响横向弛豫时间的大小。
在NMR实验中，样品被放置在一个均匀的磁场中，磁场的强度决定了原子核的共振频率。
当外加一个与共振频率相匹配的射频脉冲时，原子核会吸收能量，进入激发状态。
当射频脉冲结束后，原子核会逐渐返回基态，并释放出吸收的能量。
这个返回过程可以分为两个部分，一个是纵向弛豫时间（T1），即原子核返回到基态的时间；另一个是横向弛豫时间（T2），即原子核自发退相干的时间。
横向弛豫时间与孔径之间的转化关系可以通过研究样品中分子的扩散速率来获得。
当样品中存在较大的孔径时，分子的扩散速率会较快，分子之间的相互作用也较小，因此横向弛豫时间会较短。
相反，当样品中存在较小的孔径时，分子的扩散速率会较慢，分子之间的相互作用也较强，因此横向弛豫时间会较长。
通过测量样品中不同孔径的横向弛豫时间，可以建立起孔径与横向弛豫时间之间的转化关系。
这种关系可以用于研究材料中孔隙的大小和分布，对于材料的表征和应用具有重要意义。
核磁共振的横向弛豫时间与孔径之间存在着一定的转化关系。
通过
测量样品中不同孔径的横向弛豫时间，可以获取有关孔隙大小和分布的信息。
这种转化关系对于材料的表征和应用具有重要意义，为我们深入了解材料的结构和性质提供了一种有效的手段。
弛豫与弛豫时间 在磁共振现象中
弛豫与弛豫时间在磁共振现象中，终止射频脉冲后，质子将恢复到原来的平衡状态，这个恢复过程叫弛豫。
弛豫分为纵向弛豫和横向弛豫两种。
（1）纵向弛豫和纵向弛豫时间：人体在MR机磁体内可产生一个沿外磁场纵轴（Z轴）方向的总磁矩，成为纵向磁化。
发射射频脉冲后，纵向磁化消失为零。
停止射频脉冲，纵向磁化逐渐恢复至原磁化量的63%，所需时间成为纵向弛豫时间，简称T1. （2）横向弛豫和横向弛豫时间：发射的射频脉冲还使振动的质子做同步同速运动，处于同相位，这样，质子在同一时间指向同一方向，形成横向磁化。
停止射频脉冲，振动的质子处于不同相位，横向磁化逐渐消失至原磁化量37%，所需时间成为横向弛豫时间，简称T2.在磁场强度一样的条件下，同一种质子的T1和T2从理论上是一样的。
（3）MRI成像：每个体素中氢质子的含量不同，氢质子受周围环境影响也会改变弛豫时间，这样虽然均称为氢质子成像，但含有不同的组织的体素之间会产生弛豫时间的差别。
即同为氢质子，静磁场强度也一致，但因组织结构的差别，造成氢质子之间弛豫时间的差别，把这些弛豫时间的差别用电信号记录下来并且数字化，就成为磁共振成像的基础。
实际过程是在人为旁边安装接受线圈，在质子弛豫过程中接受线圈受到感应产生电信号，弛豫的快慢决定了信号的强弱。
记录每个像素信号的强弱变化并将其定位，经过计算机的处理就形成黑白差别的磁共振图像。
核磁共振的两种弛豫过程
核磁共振的两种弛豫过程1.引言1.1 概述核磁共振（NMR）是一种重要的科学技术方法，被广泛应用于物理学、化学、生物学等领域。
它基于原子核在外加磁场中的行为，通过测量其发出的辐射信号来获取样品的结构和性质信息。
在核磁共振中，弛豫过程是一种重要的现象。
弛豫是指系统从非平衡状态趋向平衡状态的过程，可以分为自发弛豫和受激弛豫两种类型。
自发弛豫是指由于系统内部相互作用导致的能量损失和相位耗散，而受激弛豫则是外界干扰下系统对能量进行响应的过程。
在核磁共振中，自发弛豫和受激弛豫过程对信号的形成和检测起着至关重要的作用。
自发弛豫过程会导致信号的衰减和相位的演化，而受激弛豫过程则可以被外界的射频场所操控。
本文将重点探讨核磁共振中的两种弛豫过程，即自发弛豫和受激弛豫。
通过对弛豫过程的原理和概念的介绍，将深入探讨这两种过程在核磁共振中的应用和影响。
此外，本文还将对这两种弛豫过程进行比较和讨论，以期加深对核磁共振中弛豫过程的理解和认识。
弛豫过程在核磁共振领域中具有重要的意义，对于数据处理、成像和谱图解析等方面都起到至关重要的作用。
因此，对于弛豫过程的深入研究和理解，对于核磁共振技术的发展和应用具有重要的意义。
接下来，本文将首先介绍弛豫过程的概念和原理，然后详细讨论核磁共振中的弛豫过程。
最后，我们将总结弛豫过程的重要性，并对两种弛豫过程进行比较和讨论，从而对核磁共振中的弛豫过程有更深入的了解。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：本文将对核磁共振的两种弛豫过程进行详细介绍和分析。
文章主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，我们将首先对本文的主题进行概述，介绍核磁共振和弛豫过程的一般背景和基本原理。
随后，我们将介绍本文的结构和目的，以帮助读者了解文章的整体框架和内容。
在正文部分，我们将首先对弛豫过程的概念和原理进行详细的阐述，包括其定义、分类和基本原理。
接着，我们将重点介绍核磁共振中的两种弛豫过程，包括自旋网络弛豫和横向弛豫。
弛豫时间 核磁共振氢谱累积时间
弛豫时间核磁共振氢谱累积时间
弛豫时间（relaxation time）是指在核磁共振（NMR）中，核磁共振能级间相互交换的时间。
在NMR氢谱中，主要有两个弛豫时间：
1. 纵向弛豫时间（longitudinal relaxation time或T1值）：当核磁共振系统受到外界影响（如电磁脉冲）后，处于激发态的核自旋会逐渐回到平衡态，这个过程被称为纵向弛豫。
纵向弛豫时间是核自旋从激发态返回到平衡态所需的时间。
2. 横向弛豫时间（transverse relaxation time或T2值）：当核磁共振系统处于平衡态时，核自旋的磁矩在外界磁场中产生进动（precession）。
当核自旋之间存在相互作用（如分子间相互作用、自旋自旋相互作用等），它们之间的进动会逐渐失去同步，从而造成核磁共振信号的衰减。
这个过程被称为横向弛豫。
横向弛豫时间是核磁共振信号衰减到原始信号强度的1/e（约37%）所需的时间。
弛豫时间的值取决于被测物质的性质和测定条件。
不同分子有不同的弛豫时间，因此弛豫时间可以用来研究分子结构和动力学性质。
在氢谱中，测定弛豫时间常用的方法是通过测定不同脉冲间隔的自旋回波信号的衰减，从而得到横向弛豫时间T2值。
同时，T1值可以通过测定不同时间间隔的激发信号的恢复来获得。
磁共振基础知识
何为加权？？？
所 “重 谓的加权就是 点突出”
的意思
T1加权成像（T1WI）----突出组织T1弛豫（ 纵向弛豫）差别
T2加权成像（T2WI）----突出组织T2弛豫（ 横向弛豫）差别
质子密度加权成像（PD）－突出组织氢质子含 量差别
T1WI T2WI
T1WI T2WI
人体不同组织的
磁共振检查技术
平扫（T1WI，T2WI，PDWI) 增强（TIWI） 动态增强（Dynamic MR） 磁共振血管造影（MRA） 脂肪抑制成像（STIR） 水抑制成像（FLAIR） 水成像（MRCP、MRU） 灌注成像（Perfusion) 弥散成像（Diffusion） 功能成像（Function MR）
进入静磁场后，H核磁矩发生规律性排列（正负方向），正负方向的磁矢量相互 抵消后，少数正向排列（低能态）的H核合成总磁化矢量M，即为MR信号基础
z M
x
按照单一核子 进动原理,质子 群在静磁场中 y 形成的宏观磁 化矢量M
Z
B0
Z
MZ
X A
Y
X
在这一过程中，产生能量
Y MXY
B
A:施加90度RF脉冲前的磁化矢量Mz B:施加90度RF脉冲后的磁化矢量 Mxy.并以Larmor频率横向施进 C:90度脉冲对磁化矢量的作用。即M 以螺旋运动的形式倾倒到横向平面
X
X
体各类组织均有特定T1 、
（4）停止后一定时间 （5）恢复到平衡状态 T2值，这些值之间的差
异形成信号对比
弛豫：Relaxation;
自然界的一种固有属性；即任何系统都有在外
MR 信 号 特 点
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反转恢复序列(Inverse Recovery,IR)
由于TE有限，SE序列的 T1像质量不理想。IR序列是 用来得到最佳T1像的成像序 列。
IR序列是由一个180°反转 脉冲使 Mz0 反转，此后脉冲 同SE序列。
180- 90-{180-Echo}n
多回波 SE 序列
由于TR长(2000ms)，短TE回波与质子密度有关(CSF是 灰色白，灰质为灰白，白质为灰)；随TE延长，质子密度作 用逐渐减弱，而T2因素逐渐增大；当TE很长时，图像为很 重的T2加权像(CSF为强信号，灰质为次强信号，而白质为 灰黑色。
SE特点
T1加权像： TR越短，T1对比越强，但信号下降； TE越短，T2影响越小，信号强度越高。
T1加权像
减少T2对图像的作用，可以使用短TR(400-600 ms)，以 增强不同组织的T1对比度
TE越短越好，由于磁共振仪限制(为了避免接收线圈饱和) 和定位脉冲作用，一般TE在5~30ms之间。
T1加权像
短TR、短TE——T1加权像 T1像特点：
组织的T1越短，恢复越快，信号就越强；组织的T1越长， 恢复越慢，信号就越弱。
脑白质：300 ms 脑灰质：500 ms CSF： 2100 ms
T2加权像
将T1对图像的作用减少到最小。
增加TR(2000 ms)，能使T1不同的组织都能得到充分
恢复，使信号对 T1的依赖性就减小。
长TE可以将组织的不同T2特性能充分体现出来，以增
加图像对T2的依赖，一般TE=120ms左右。
IR序列
180°脉冲反转脉冲结束后，无Mxy的存在，Mz开始恢复，等Mz 过了0点后，在时刻 t=TI (Time of Inversion反转时间)，再施加 一个 90°脉冲(此后的脉冲方式同SE)，再施加180°脉冲，就可以 得到回波信号。IR序列的TR一般为1800~2500ms，而 TI=400~600ms。
自旋回波(SE)序列
自旋回波序列通过下列方法获得不同加权图像： T1加权： TR短(500ms)，TE短(20ms) T2加权： TR长(2000ms)，TE长(120ms)
质子密度加权： TR长(2000ms)，TE短(20ms)
多回波SE序列
一个180°脉冲只能产生一个回波信号，若在一个脉 冲周期内施加多个180°脉冲，在每个180°脉冲后，得一 个回波，直到信号消失。回波之间的时间可以是相等或 不等。每个回波所得到的图像性质是不同的。在一次成 像中得到同一层面的不同加权性质的图像。
T2加权像
脑白质：95 ms 脑灰质：105 ms CSF： 245 ms
长TR、长TE——T2加权像
T2长的组织，图像为强信号，如脑灰质； T2短的组织，图像为弱信号，如脑白质。 一般讲：组织T1时间长者，其T2时间也较长，所以T1和T2 图像一般互为反像。
质子密度加权像
选取长TR(2000ms)和短TE(30~40ms)，减少T1和T2 对图像影响，则信号强度与组织质子密度有关。
TR对信号的影响
当第二个序列作用时，前序列作用后的Mz还未恢复至平 衡状态，若进行测量，信号会依赖T1。
TR的长短会影响信号对T1的依赖程度。
TR对MRI的作用
在每个TR期间，Mz是按 T1 时间常数恢复。TR长，Mz恢复 充分；TR短，Mz没有得到充分的恢复。
组织R(T1短)，L(T1长)，若TR短(500ms)，R比L恢复快，R的 信号强，两者构成对比(T1不同造成)——T1加权。
TR越短，T1加权比重越大；TR越长，T1加权越弱。
TE对MRI的作用
在TE期间，信号按 T2*时间常数衰减。TE长，Mxy衰减得多； TE短，Mxy衰减得少。
组织R的T2短，衰减快，L的T2长，衰减慢；用长TE(80100ms)，L的衰减慢，L信号强(T2差异) ——T2加权。
TE越短，T2加权越弱；TE越长，T2加权越强。
脑白质 脑灰质 脑脊液
(%) 65 75 97
T1 (ms) 300 45
预脉冲
成像中，纵向磁化矢量(Mz)和横向磁化矢量(Mxy)是两个 相互相存的量，上一个脉冲序列的Mz恢复值，也就是下一 个脉冲序列的Mxy初始值。
预脉冲
第一个序列的90°脉冲作用时，Mz最大(Mz0)，倒向XOY平面 时， Mxy也最大。由于TR有限，所以Mz恢复也有限，此后序列 90°脉冲作用时，Mxy在逐渐减小，约(4~5)个序列结束后，M才 会维持在一个相对稳定的值，开始进行数据采集。将此称为预脉 冲。
组织质子密度相差不大，则其对比度不强(10％-15 ％)。但有较高的信噪比，用于观察细小结构的组织。
质子密度加权像
长TR、短TE——质子密度加权像 图像特点：
组织的 H 越大，信号就越强； H 越小，信号就越弱。 脑白质：65 % 脑灰质：75 % CSF： 97 %
脑部组织的T1、T2和值
横向弛豫过程
信号不是在90脉冲作用 之后马上采集。由于质 子间相互作用及主磁场 不均匀性，导致 Mxy迅 速下降，采集不到信号 。
自旋回波方法(Spin Echo,SE)
1955年Hahn提出了一种可以在均匀度不是十分理想的磁场条件 下得到横向弛豫时间T2* 的方法，
SE 序列
自旋回波序列是一个以90-180-180的脉冲序列， 90脉冲间隔时间——TR(Time of Repetition，重复时间)， 90至回波时间——TE(Time of Echo，回波时间)。
回波(Echo)
FID：由90°脉冲作用后直接产生的，Mxy从大到小。 Echo：180°脉冲作用结果，信号(Mxy)是从小到大然后再从 大到小，体现了 M 相聚与相散的变化；由于Mxy是按时间常 数T2指数衰减的，
TE的长短决定了信号对T2的依赖程度。
与回波信号强度有关的参数
RF作用后(90°脉冲)，Mz开始恢复(与T1有关)，Mxy开始衰减 (与T2有关)。当下一脉冲周期开始时，其初始值与上一周期结 束时的状态有关。所以TR与TE的选择与MRI信号有关。