纵向弛豫T和横向弛豫T
磁共振t2和r2的关系
在进行磁共振检查过程中会存在弛豫过程，而这个弛豫过程中所需要的时间为弛豫时间。
其中磁共振T2信号为横向弛豫时间，是指横向磁矢量的衰减和消失时间，称为T2弛豫时间，简称T2。
除T2外，还包括T1，是指纵向弛豫时间，是纵向磁矢量恢复的时间。
在发生共振的弛豫过程中，就会产生代表T1值和T2值的磁共振信号。
MRI图像上的黑白灰度对比，反映的是组织间弛豫时间的差异，而不同于X线、CT和超声图像上的灰度概念。
MRI检查有两种基本成像，一种是主要反映组织间T1值的差异，称为T加权成像(T1WI)。
另一种是主要反映组织间T2值的差异，称为T2加权成像(T2WI)。
人体内各种组织及其病变，均有相对恒定的T1值和T2值。
MRI检查就是通过图像上反映T1值和T2值的黑白灰度及其改变，来检出病变并进行诊断。
磁共振可以检测脑组织、韧带、肌肉、骨骼等组织是否出现异常，因此，如果机体存在不适症状，可及时到医院普通内科就诊，由医生开具检查单后进行磁共振检查，以明确诊断。
磁共振T1和T2的区别讲课稿
磁共振T1和T2的区别1、T1观察解剖结构较好。
2、T2显示组织病变较好。
3、水为长T1长T2，脂肪为短T1短T2。
4、长T1为黑色，短T1为白色。
5、长T2为白色，短T2为黑色。
6、水T1黑，T2白。
7、脂肪T1白，T2灰白。
8、T2对出血敏感，因水T2呈白色。
T1加权成像、T2加权成像所谓的加权就是“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。
在任何序列图像上，信号采集时刻横向的磁化矢量越大，MR信号越强。
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。
T2加权像长TR、长TE——T2加权像， T2像特点：组织的T2越长，恢复越慢，信号就越强；组织的T2越短，恢复越快，信号就越弱。
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rH 越大，信号就越强； rH 越小，信号就越弱。
脑白质：65 % 脑灰质：75 % CSF： 97 %常规SE序列的特点最基本、最常用的脉冲序列。
得到标准T1 WI 、 T2 WI图像。
T1 WI观察解剖好。
T2 WI有利于观察病变，对出血较敏感。
伪影相对少（但由于成像时间长，病人易产生运动）。
成像速度慢。
FSE脉冲序列原理：FSE脉冲序列，在一次900脉冲后施加多次1800复相位脉冲，取得多次回波并进行多次相位编码，即在一个TR间期内完成多条K空间线的数据采集，使扫描时间大大缩短。
在一次成像中得到同一层面的不同加权性质的图像。
T1WI——短TE，20ms 短TR,300~600ms ETL—2~6T2WI——长TE，100 长TR，4000 ETL—8~12优点：时间短，显示病变。
缺点：对出血不敏感，伪影多等。
IR序列特点IR序列具有强T1对比特性；可设定TI，饱和特定组织产生具有特征性对比图像(STIR、FLAIR)；短 TI 对比常用于新生儿脑部成像；采集时间长，层面相对较少。
磁共振成像(MRI)的基本原理
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纵向磁化对比
由于各种组织的T1不同，在纵向弛豫过程中，不同时 刻各种组织在纵向磁化中的比例不同，因而产生了不 同组织间的纵向磁化对比。也称为T1对比。
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T1加权图像
T1 weighted image
图像的对比主要依赖T1对比称为T1加权（权重） 图像。
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傅立叶变换
• 将时间——强度的信号关系变换为频率——强度的信号关系。这 种数学变换模式称为傅立叶（Fourier transform)变换。
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1DFT重建
• 梯度与梯度磁场 • 层面选择及相关因素Δω=γGz·ΔD • 体素的频率编码及投影
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空间频率与K-空间
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磁共振各种特殊成像技术
• 磁共振血管造影技术(MRA) • 时间飞跃法 (Time of flight) • 相位对比法(Phase contrast) • 幅度对比法(Magnitude contrast) • 对比剂增强法(Contrast enhance)
的磁共振靶核。
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第二节：磁场
• 磁场的概念 • 均匀磁场 • 稳定磁场 • 交变磁场
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磁场
• 物质场 • 对磁性物质的力效应 • 磁场的强度
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均匀磁场
大小方向恒定不变的磁场.
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交变磁场
大小或方向呈规律性变化的磁场
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Y BX=Bsina
B(RF) a
X BY=Bcosa
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第三节：磁场对样体的作用
核磁共 振 横 向 弛 豫 时间与孔径关系
核磁共振横向弛豫时间与孔径关系
核磁共振（NMR）是一种物理现象，广泛应用于化学、生物、医学等领域。
在NMR中，横向弛豫时间（通常表示为T2）是一个重要参数，它描述了磁化强度在横向平面上的衰减速度。
T2时间的长短与多种因素有关，其中之一是样品的孔径。
孔径对横向弛豫时间的影响主要体现在受限扩散和表面弛豫两个方面。
1．受限扩散：在小孔径的样品中，分子的扩散受到限制。
这种受限扩散会导致磁化强度的相位失配，从而加快横向弛豫速度，即缩短T2时间。
因此，在孔径较小的样品中，通常会观察到较短的T2时间。
2．表面弛豫：孔径较小的样品通常具有较大的比表面积（表面积与体积之比）。
表面上的分子或原子可能与体相中的分子有不同的磁性质，从而导致磁化强度在表面附近发生快速弛豫。
这种表面弛豫也会缩短T2时间。
需要注意的是，孔径与横向弛豫时间之间的关系并非简单的线性关系。
实际上，这种关系可能受到多种其他因素的影响，如样品的化学组成、温度、磁场强度等。
因此，在解释实验结果时，需要综合考虑各种因素。
总之，核磁共振中的横向弛豫时间与样品的孔径之间存在一定的关系。
在小孔径的样品中，由于受限扩散和表面弛豫的影响，通常会观察到较短的T2时间。
然而，这种关系并非简单的线性关系，可能
受到多种其他因素的影响。
磁共振知识点总结
磁共振知识点总结一、磁共振成像（MRI）基本原理。
1. 原子核特性。
- 许多原子核都具有自旋特性，例如氢原子核（单个质子）。
当置于外磁场中时，这些自旋的原子核会发生能级分裂，产生两种不同的能量状态（平行和反平行于外磁场方向）。
- 两种状态的能量差与外磁场强度成正比，公式为Δ E = γℏ B_0，其中γ是旋磁比（不同原子核有不同的旋磁比），ℏ是约化普朗克常数，B_0是外磁场强度。
2. 射频脉冲（RF）的作用。
- 当施加一个频率与原子核进动频率相同（拉莫尔频率，ω_0=γ B_0）的射频脉冲时，原子核会吸收能量，从低能级跃迁到高能级，处于激发态。
- 射频脉冲停止后，原子核会释放能量回到低能级，这个过程产生磁共振信号。
3. 弛豫过程。
- 纵向弛豫（T1弛豫）- 也称为自旋 - 晶格弛豫。
是指处于激发态的原子核将能量传递给周围晶格（分子环境），恢复到纵向平衡状态的过程。
- T1值反映了组织纵向弛豫的快慢，不同组织的T1值不同。
例如，脂肪组织的T1值较短，水的T1值较长。
- 横向弛豫（T2弛豫）- 也称为自旋 - 自旋弛豫。
是指激发态的原子核之间相互作用，导致横向磁化矢量衰减的过程。
- T2值反映了组织横向弛豫的快慢，一般来说，纯水的T2值较长，固体组织的T2值较短。
二、MRI设备组成。
1. 磁体系统。
- 主磁体。
- 产生强大而均匀的外磁场B_0，是MRI设备的核心部件。
常见的磁体类型有永磁体、常导磁体和超导磁体。
- 永磁体：不需要电源，磁场强度相对较低（一般小于0.5T），维护成本低，但重量大。
- 常导磁体：通过电流产生磁场，磁场强度一般在0.2 - 0.5T，需要大量电力供应，产生热量多。
- 超导磁体：利用超导材料在超导状态下的零电阻特性，通过强大电流产生高磁场（1.5T、3.0T甚至更高），磁场均匀性好，但需要液氦冷却，设备成本和维护成本高。
- 梯度磁场系统。
- 由X、Y、Z三个方向的梯度线圈组成，用于在主磁场基础上产生线性变化的梯度磁场。
核磁共振的横向弛豫时间与孔径转化关系
一、概述核磁共振是一种无创的成像技术，可用于观察人体和动植物的内部结构及功能。
在核磁共振成像中，横向弛豫时间（T2）是一个重要的参数，它反映了样品中的磁性粒子在受到外部磁场扰动后重新排列成稳态的速度。
而孔径转化是指磁性粒子在孔径尺寸变化的情况。
本文将探讨核磁共振的横向弛豫时间与孔径转化之间的关系。
二、核磁共振的横向弛豫时间1. 横向弛豫时间的概念横向弛豫时间（T2）是指核磁共振信号在受到外部磁场扰动后迅速减小到初始数值的时间。
它是样品中磁矩的横向弛豫时间，与样品中磁性粒子的自旋之间的相互作用有关。
2. T2与孔径转化的关系实验表明，孔径转化会显著影响样品中的横向弛豫时间。
当孔径尺寸较小时，磁性粒子的移动受限，其运动受到限制，横向弛豫时间会相对变长。
而当孔径尺寸较大时，磁性粒子的运动受到更少的限制，横向弛豫时间会相对变短。
三、基于孔径转化的横向弛豫时间的应用1. 生物医学成像在生物医学成像领域，横向弛豫时间与孔径转化的关系被广泛应用于MRI成像。
通过观察样品中不同孔径尺寸下的横向弛豫时间变化，可以对生物组织的微观结构进行评估，为疾病的诊断和治疗提供重要信息。
2. 材料科学对于材料科学而言，通过研究材料孔径尺寸对横向弛豫时间的影响，可以更好地了解材料内部结构的微观特性，为材料的设计和制备提供指导。
四、未来展望随着核磁共振技术的发展，对横向弛豫时间与孔径转化之间关系的研究将会更加深入。
未来可以通过更精细的实验设计和先进的数据分析技术，进一步揭示孔径尺寸对横向弛豫时间的影响机制，为核磁共振技术在生物医学和材料科学领域的应用提供更多可能。
五、结论核磁共振的横向弛豫时间与孔径转化之间存在一定的关系，孔径尺寸的变化会显著影响样品中的横向弛豫时间。
在生物医学成像和材料科学领域，这一关系已经得到了广泛的应用，并在未来有望得到进一步的深化和拓展。
对此关系的研究将为核磁共振技术的发展和应用提供新的思路和机遇。
六、深入探讨孔径尺寸对横向弛豫时间的影响上文简要介绍了孔径尺寸对横向弛豫时间的影响，但随着科学技术的不断进步，人们对孔径尺寸与横向弛豫时间之间关系的研究远未达到尽头。
弛豫时间的测量
公式 1
Mz 恢复的表达式为
Mz(t) = M0(1 − e−t/T1)
公式 2
纵向弛豫时间 T1 是组织的固有特性，又称为自旋-晶格弛豫时间，其大小取决于外磁场
和质子与周围环境之间的相互作用（即组织的性质）。
在射频脉冲作用下，质子的相位沿相同的方向排列，以相同的角速度绕外磁场进动，形
核磁共振成像实验室
致谢
感谢实验期间我的搭档金明洲同学的通力合作，在我其他课程最忙的时候可以帮忙先规 划我们的实验进程，使实验不至于因为我的特殊状况而有拖延。俞熹老师的细致讲解和资料
3
核磁共振成像实验室
的提供给我带来很大的帮助。同时也感谢实验室老师们在我们做实验时给予充分的信任，使 我们可以在老师们不在办公室时继续做实验。最后，感谢自己选了这个实验，它教给了我很 多很多的知识和寻找信息的手段。
个有大约 3 倍的关系，其中可能有更多需要更高等的量子力学来解释的驰豫过程。
3、T1 的两种测量方法对比 T1 无法测量的原因主要有，所得幅值变化范围太小，不能体现整个驰豫过程（即纵向弛 豫时间很长）；有些样品的反转恢复法可测，可是饱和恢复法却无法测量。反转恢复包括正
负两个区间，可取的点较多，而饱和恢复可取的点都是在正区间，范围较小，容易出现点数
横向弛豫时间 T2 的测量：由 CPMG 序列产生回波，回波的峰值在逐渐衰减，当回波数 目足够多，能够反映横向衰减全过程时，则可通过实验软件自带的 T2 拟合功能进行拟合。 拟合功能中有“双组份”和“单组份”两种拟合方式，不同拟合方式结果不同，随着材料不
同，利用的拟合方式有不同。
实验结果
不同样品弛豫时间（T1、T2）的测量
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Lu Yuting (University Fudan, Shanghai) Abstract: This article gives some results of the measurement of relaxation time in Magnetic Resonance Experiment. From these result, the relative factors in the measurement are discussed, and the best condition for the measurement is presented. Different results of different samples are also presented. Key words: relaxation time, condition of the measurement
核磁共振波谱法
自旋角动量P 自旋角动量P：
h P= I(I +1 ) 2 π
式中： 为普郎克常数（6.63× 式中：h为普郎克常数（6.63×10−34J·s）； s 为自旋量子数，与原子的质量数及原子序数有关。 I为自旋量子数，与原子的质量数及原子序数有关。 （I=0, 1/2, 1, 3/2, 2, 5/2, ……）。 ）。 不为零的核都具有磁矩 核磁矩（动与共振
拉莫尔进动：当核磁矩方向与外磁场的方向 成一夹角时，磁矩矢量（自旋轴）在垂直于 外磁场的平面上饶外场轴做旋进运动。 Larmor方程： ν=(γ/2π)H0 =(γ/2π
外磁场越强， 外磁场越强，进动频率越高
ωo
µ Ho
角速度ω = 2πν = γH0 π
γ 磁旋比 H0 外磁场强度
Ｉ＝1/2的原子核可看作核电荷均匀分 的原子核可看作核电荷均匀分
布的球体，是核磁共振研究的主要对 布的球体，是核磁共振研究的主要对 象，C，H。 ， 。 I=1 或 I >1的原子核，核电荷分布可看 的原子核， 的原子核 作一个椭圆体； 作一个椭圆体； I=0的原子核 16 O；12 C；22 S等， 的原子核 ； ； 等 无自旋，没有磁矩， 无自旋，没有磁矩，不产生共振吸收
n+1/ 2 =e n−1/ 2
6.63×10 −34 ×2.68×108 ×1.4092 2×3.14×1.38×10 −23 ×300
∆E
hν
= 1.0000099
2 饱和和驰豫 • 饱和 饱和(saturated)——低能态的核等于 低能态的核等于 高能态的核。 高能态的核。 弛豫(relaxtion)——高能态的核以非辐 高能态的核以非辐 弛豫 射的方式回到低能态 自旋—晶格驰豫 自旋 晶格驰豫 自旋—自旋驰豫 自旋 自旋驰豫
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纵向弛豫T1和横向弛豫T2
摘要: 在磁共振成像中。存在着两种组织磁性，即纵向磁性Mz，它与Bo平行，涉及T1；
横向磁性Mxy，它与Bo垂直，涉及T2。这两种磁性涉及到两种不同的机制：Mz：质子从
E1能级跃迁到E2能级，和从E2能级回到E1能级的状态。Mxy：自 ...
在磁共振成像中。存在着两种组织磁性，即纵向磁性Mz，它与Bo平行，涉及
T1；横向磁性Mxy，它与Bo垂直，涉及T2。这两种磁性涉及到两种不同的机制：
Mz：质子从E1能级跃迁到E2能级，和从E2能级回到E1能级的状态。
Mxy：自旋相位的重聚和相散。示意图如下：
纵向弛豫T1
人体进入主磁场B0中后将形成一个与主磁场B0方向一致的净磁矩Mz，给予RF
脉冲激励，为了使得两个能级上的自旋等量化，造成B0偏离纵轴的改变，纵向
磁矩Mz减小，横向磁矩Mxy的出现。当RF终止后，Mz又将逐渐向纵向恢复大
最大。从微观角度来讲，在这个过程中能量被吸收，一半数量的额外自旋吸收能
量从E1跃迁到E2，但处于此状态系统不稳定，当激励结束后，系统又将回到稳
定状态，从E2到E1，纵向磁矩的缓慢恢复过程就是纵向弛豫。如下图所示：
由于质子从高能级E2到低能级E1，通过与周围分子晶格的相互作用，热交换和
释放能量，所以纵向弛豫也叫自旋—晶格弛豫。纵向弛豫的回复过程是一个从零
恢复到最大的一个一个递增的指数函数，如下图所示：
T1值对应于恢复完成63%的时间。纵向磁矩在2T1恢复了87%，在3T1恢复95%。
我们人为的把纵向磁矩恢复到原来的（最大值）63%时，所需的时间为一个单位
T1时间，即T1值，单位为s或ms。T1是反映组织纵向磁矩恢复快慢的一个的
物理指标，人体内各种组织都具有不同的T1值，一般在500~1000ms。液体的T1
值要比固态物质的T1更长一些。
横向弛豫T2
RF脉冲激励后，造成B0偏离纵轴的改变，纵向磁矩Mz减小，横向磁矩Mxy的
出现。当RF终止后，Mxy逐渐减小，逐渐恢复到RF作用前的零状态，这个过程
叫横向弛豫。所需的时间为横向弛豫时间。横向弛豫和纵向弛豫是同时发生的。
从微观角度来讲，RF通过质子的相重聚，造成了组织的横向分量磁矩Mxy的出
现，当RF终止后，系统将发生相反的现象（质子的快速相散），横向磁矩快速
的减少以致最后相互抵消。如图所示：
该现象是质子自旋相互间的作用，所以又称为自旋—自旋弛豫，横向弛豫不涉及
能量的交换。横向磁矩的消失过程是一个快速下降的指数函数，如下图所示：
T2值对应于消失量达到63%所需的时间，横向磁矩在2T2减少了87%，在3T2
减少了95%。
人为的将横向磁矩消失量达到63%所需的时间，即是减少至最大时37%时所需的
时间称为一个单位T2时间，即T2值单位为s或ms。
生物组织的T2值一般为T1值的10%，即50~100ms。相对于固态物质和大分子
构成的组织来说，液体的T2值较长些。