臺式核磁共振成像T2弛豫時間及弛豫率測試

弛豫過程

在核磁共振現象中，弛豫是指原子核發生共振且處在高能狀態時，當射頻脈沖停止后，將迅速恢復到原來低能狀態的現象。（臺式核磁共振成像）恢復的過程即稱為弛豫過程，它是一個能量轉換過程，需要一定的時間反映了質子系統中質子之間和質子周圍環境之間的相互作用。

完成弛豫過程分兩步進行，即縱向磁化強度矢量Mz恢復到最初平衡狀態的M0和橫向磁化強度Mxy要衰減到零，這兩步是同時開始但獨立完成的，下面將簡單介紹核磁共振成像橫向弛豫過程和弛豫時間T2。（臺式核磁共振成像）

在射頻脈沖的作用下，所有質子的相位都相同，它們都沿相同的方向排列，以相同的角速度（或角頻率）繞外磁場進動。（臺式核磁共振成像）當射頻脈沖停止后，同相位的質子彼此之間將逐漸出現相位差，即失相位。

我們把質子由同相位逐漸分散最終均勻分布，宏觀表現為其橫向磁化強度矢量Mxy

從最大（對于π/2脈沖來說，為M0）逐漸衰減為0的過程稱為橫向弛豫過程。（臺式核磁共振成像）

（a）在射頻脈沖作用后最初4個質子磁矩的橫向分量相同形成橫向磁化強度Mxy；（b）表示開始失相位；

（c）為完全失相位，橫向磁化強度衰減為零。

（臺式核磁共振成像）

從物理學的觀點看，橫向弛豫過程是同種核相互交換能量的過程，故又稱為自旋-自旋弛豫過程。由于質子自旋間的相互作用，其橫向磁化強度Mxy隨時間衰減。而在π/2脈沖作用后，有如下關系：

Mxy(t)=Mxymaxe-t/T2

上式中的T2稱為橫向弛豫時間（transverse relaxation time）又稱自旋-自旋弛豫時間，通常用Mxymax衰減63%時所需的時間，所以經過一個T2時間，Mxy還存在37%

在實際工作中，一般認為Mxy經過5T2時間已基本衰減為零。（臺式核磁共振成像）

下圖表示π/2脈沖之后Mxy隨時間的衰減曲線：

在MRI中，通常用橫向弛豫時間T2來描述橫向磁化強度Mxy衰減的快慢，如果T2小就說明橫向磁化強度Mxy衰減快。（臺式核磁共振成像）否則，若T2長就說明橫向磁化強度Mxy衰減慢。

在給定外磁場中，T2僅取決于組織，不同的組織由于其自旋-自旋相互作用效果不同，而這種效果取決于質子間的接近程度。（臺式核磁共振成像）由于不同組織自旋-自旋相互作用效果不同，所以不同組織的T2不同，固體中的T2比液體中的T2短的多。特別注意的是：橫向弛豫時間T2比縱向弛豫時間T1快5-10倍，也就是說在縱向磁化強度恢復到M0時，橫向磁化強度早已經衰減為零。（臺式核磁共振成像）

橫向弛豫時間應用案例–造影劑弛豫率的測試：

MRI造影劑是為增強影像觀察效果而注入（或服用）到組織或器官的制劑，其通過內外界弛豫效應和磁化率效應間接地改變組織信號的強度，增加組織或器官的對比度。（臺式核磁共振成像）根據顯像特點，可以將造影劑分為陽性造影劑( positive contrast agent) 和陰性造影劑( negative contrast agent) ． 陰性造影劑會使影像比正常狀態更為暗，主要影響橫向弛豫時間T2值的變化，陰性造影劑又稱為T2造影劑。而造影劑的弛豫率是評價造影劑性能的主要參數之一。（臺式核磁共振成像）

下圖為T2造影劑弛豫率測試曲線：

核磁共振成像在能源領域中的應用

在石油/多孔介質領域，低場核磁共振技術發揮越來越重要的作用，不僅可以進行諸如低滲透油田、氣田、煤層氣的勘探和開發等常規檢測，還可以在核磁共振成像技術可以無損快速的檢測巖石內部孔隙分布，空間流體相對飽和度等。（臺式核磁共振成像）搭配不同的功能模塊（如低溫高壓功能模塊，高溫高壓功能模塊），可以實現多種溫壓下的研究。模擬地層不同溫壓環境，使測得的數據可更接近地下真實情況，可在該領域提供更多更全面的應用解決方案。（臺式核磁共振成像）

利用150mm大口徑巖心分析儀分析全

直徑巖心物性成像分析更能反應地層真實情

案列二：水驅油實驗-磁共振成像分析

隨著驅替的進行，驅替入口的含油首先下降，伴隨著明顯的推進過程。核磁共振可視化方法可以做為一種無損、可靠的巖心含油飽和度快速檢測方法，并計算指定切片中指定位置的局部含油飽和度。