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.
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 смещения по фазе 37% протонов.
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 меняющиегося) 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 перемещения и вращения соседних диполей и молекул воды. Диполь-дипольное взаимодействие также 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 мс).
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 (Т2-ВИ). 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 изображениях 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.