MRI中的T1、T2和T2*：原理与区别详解

MRI中的T1、T2和T2*：原理与区别详解

磁共振成像（MRI）是一种重要的医学影像技术，广泛应用于临床诊断。要理解MRI中的T1、T2和T2*这三个核心概念，需要从原子核的磁化原理开始。

磁共振的基本原理

磁共振成像的基础是氢原子核在磁场中的量子力学特性。在一个均匀磁场B0中，氢原子核有两种自旋状态：沿着磁场方向的"上"状态和沿着磁场反方向的"下"状态。这两种状态的旋转频率与磁场强度相关，这个频率被称为拉莫频率。

在平衡状态下，大部分氢原子核会沿着磁场方向旋转，形成一个与B0方向相同的磁化M0。这个M0就是MRI信号的来源。

90度脉冲的作用

为了激发MRI信号，需要在主磁场B0的基础上，添加一个与z轴垂直的磁场B1。B1以拉莫频率旋转，通过一个旋转参考系的简化处理，可以使B1相对于该参考系静止。

在B1的作用下，M0会以B1为旋转轴进行旋转。经过一个很短的时间，M0会旋转90度，落在x-y平面上。

这个过程被称为90度脉冲。此时，移除B1，磁化状态会分解为x-y平面的磁化Mxy和z轴方向的磁化Mz。其中，Mxy的大小与M0相同，而Mz的大小为0。

弛豫过程

当B1被移除后，磁化状态会逐渐恢复到原来的平衡状态，这个过程称为弛豫。弛豫过程表现为两个方面：

1. Mxy逐渐恢复为0
2. Mz逐渐恢复到M0

Mz的恢复过程遵循指数增长规律，其时间常数为T1；而Mxy的恢复过程遵循指数衰减规律，其时间常数为T2。

T2*的特殊性

实际上，主磁场B0无法达到绝对均匀。由于氢原子的旋转频率与B0的强度相关，不均匀的B0会导致不同位置的氢原子旋转频率不同，从而使得氢原子的旋转不同步。这种不同步会加速Mxy的衰减，这个衰减过程的时间常数为T2*。通常情况下，T2*比T2要小。

通过以上解释，我们可以清晰地理解MRI中T1、T2和T2*这三个参数的物理意义及其相互关系。这些参数对于MRI图像的质量和诊断效果具有重要影响。