MRI中的T1， T2 和 T2*的原理和区别

MRI中的T1， T2 和 T2*的原理和区别

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*这些概念的区别，需要从原子核的磁化原理开始。

磁共振的基本原理

磁共振成像的基本原理基于氢原子核在磁场中的量子力学特性。在一个均匀磁场B0中，氢原子核的旋转（spin）会出现两种自旋状态：一种是沿着磁场方向（up状态），另一种是沿着磁场反方向（down状态）。旋转的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，大部分的原子核是沿着磁场方向旋转的，因此会产生一个与B0方向相同的磁化M0（magnetization）。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，让B1也沿着B0的方向以拉莫频率进行旋转：

通过一个旋转参考系的简化处理，B1在该参考系中是静止的。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旋转了90度，落在了x-y平面：

这个B1称为90度脉冲。此时移除B1，x-y平面的磁化为Mxy，其大小与M0相同，z轴方向的磁化为Mz，其大小为0。MRI中的信号采集线圈就是测量Mxy的，如果Mxy的大小为0，就没有信号输出。

弛豫过程

当B1被移除之后，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（relaxation）。具体表现为两方面：Mxy逐渐恢复为0，Mz逐渐恢复到M0。

Mz在弛豫过程中呈指数增长，其时间常数为T1；Mxy在弛豫过程中呈指数衰减，其时间常数为T2：

T2*的解释

那么问题来了，T2*又是怎么回事呢？

实际上，主磁场B0无法达到绝对的均匀。因为氢原子旋转频率与B0的强度相关，不均匀的B0就会导致不同位置的氢原子旋转频率不一样，因此氢原子的旋转就会不同步，这样就加速了Mxy的衰减。这个衰减也是指数衰减，其时间常数为T2*。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*的物理意义及其区别。这些参数对于MRI图像的形成和质量控制具有重要意义。