Т2 релаксация

Радиография
автор:

Т2 релаксация или спин-спиновая релаксация - это экспонециальный процесс сдвигания векторов суммарной намагниченности по фазе (дефазировки), после применения 90° РЧ импульса. Она описывает процессы временных и случайных взаимодействий протонов, приводящие к потере фаз и общей потери сигнала, в их непосредственной среде (молекулах) и определяется преимущественно гидратацией тканей (свободной и связанной H2O). 
Также известена как поперечная релаксация.

Обсуждение

После применения 90° РЧ импульса, помимо отклонения суммарного вектора намагниченности в плоскость XY, протоны начинают вращаться в фазе (синхронно). Поскольку каждый протон подобен маленькому стержневому магниту (диполю) с северным и южным полюсами, а полюса одного знака отталкиваются, то влияя друг на друга одни протоны начинают замедляться, а другие ускоряться. Иными словами, практически сразу начинается процесс, при котором векторы будут вращаться с разными скоростями - начнут смещаться по фазе. Этот процесс перехода от состояния совпадения фаз к отсутствию фазы и называется T2 релаксацией.

Переходя в плоскость XY, после применения 90° РЧ импульса, суммарная намагниченность меняет название на MXY. В момент времени, равный 0, все спины находятся в фазе, но затем начинается смещение по фазе. T2 релаксация – также постоянная времени, и определяется как время необходимое для достижения 37% протонов смещенныия по фазе.

Факторы влияющие на Т2 релаксацию

Каждый протон водорода (диполь) находиться в микросреде биологической ткани, а все ткани характеризуются микромагнитными полями (~1мТл) генерируемыми прецессирующими протонами водорода. Т2 релаксация происходит за счет вариаций локального флуктуирующего (хаотически меняющиеся) магнитного поля, когда диполи, выстроившиеся в противоположных направлениях (параллельно и антипараллельно) во внешнем магнитном поле, за счет взаимодействий начинают переворачивать друг друга в противоположные направления, вызывая расфазировку поперечной намагниченности. Скорость этих переворотов, или передачи энергии между  диполями, возрастает с частотой вариаций локального магнитного поля, достигая частоты Лармора. Она связана со скоростью перемещений и вращения соседних диполей и молекул воды. Диполь-дипольное взаимодействие так же усиливает силу локального поля в зависимости от близости соседних диполей.

В чистой воде T2 релаксация длинная, потому что молекулы двигаются быстрее частоты Лармора, так при 20°С время Т2 релаксации воды равно ~2,02 сек., а время Т1 релаксации составляет ~2,51 сек.
В растворах макромолекул и биологических тканях скорость выше, а время Т2 релаксации короче. Это связано с более медленным движением как самих протонов в макромолекулах, так и в молекулах воды связанной в макромолекулах. Например время в ЦСЖ T1=1.9 сек, а T2=0.25 сек; в белом веществе головного мозга, T1=0.5 сек, а T2=0.07 сек (70 мсек).

Межмолекулярные и внутримолекулярные движения протонов в тканях создают локальные магнитные поля, которые снижают частоту Ларморовой прецессии ядер. Другими словами, диполи синхронизированные основным магнитным полем, за счет локальных флуктуаций измененяют скорость прецессии, приводя к потере фазы и общей потери сигнала. 

В результате, ткани и сухожилия с коротким временем Т2 релаксации выглядят темными на Т2 взвешенных изображениях. А жидкости с небольшим содержанием макромолекул (например, моча или спинно-мозговая жидкость) за счет длинного времени Т2 релаксации выглядят яркими на Т2 взвешенных изображениях.

Потеря сигнала и темный цвет кортикальной пластинки в костях, в конкрементах и зубах, в отличии от тканей и сухожилий, на Т2 взвешенных изображениях в основном обусловлены минимальным содержанием молекул воды (низкая протоная плотность), поскольку в основном все молекулы воды в данных тканях связаны с молекулами коллагена, а следовательно иметют очень короткое  время T2 релаксации.

Существует также слабая магнитная восприимчивость между костями и мягкими тканями, что может способствовать появлению темной линии на границе раздела сред, в частности на изображений градиентного-эхо.

Примечание: T2 релаксацию не следует путать с T2* релаксацией, которая представляет собой более широкое явление, и включает в себя, в дополнение к Т2 релаксации связанной с тканевой характеристикой, статические эффекты магнитного поля.

Поделиться:
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Иллюстрации

  • Кривые релаксации
Cайт предназначен только для медицинских работников. Продолжая Вы даете согласие на использование файлов cookies и принимаете условия использования сайта.