在静磁场中，原子核的磁矩与B0方向相同或相反。MRI系统施加一个特定频率的RF脉冲（激发脉冲），可引起共振现象，即原子核吸收射频能量，发生能级跃迁。RF脉冲中止后，原子核受到静磁场影响，将逐渐释放吸收的能量，并恢复到原来静止时的低能级平衡状态，这一过程称为弛豫。T1弛豫指共振发生后，氢质子沿着B0方向重新排列、Z轴的纵向磁化矢量逐渐恢复、增大的过程；T2弛豫指在X-Y平面氢质子相位丧失一致性、净横向磁化矢量不断衰减、变小的过程（图9）。MR信号由T2弛豫及其相关的净横向磁化矢量直接产生。根据是否应用180°复相脉冲（作用为建立一个理想的均匀外磁场环境），可形成T2弛豫曲线（用于产生SE信号）或T2*弛豫曲线（用于产生GRE信号），后者又称自由感应衰减（FID）。
图9 质子弛豫曲线图
A．T1恢复曲线，T1时间为纵向磁化矢量由0恢复至其最大值63%所需时间；B.T2衰减曲线，T2时间为横向磁化矢量由初始值衰减至其37%所需时间
由此可见，共振发生后，原子核净磁化矢量的恢复（Z轴）和衰减（X-Y平面）均属于弛豫。而且，T1弛豫和T2弛豫是2个相对独立的物理过程，经历的时间也各不同，T1弛豫时间（T1值）通常是T2弛豫时间（T2值）的2～10倍。弛豫的最终结果取决于共振前原子核在B0中所处的磁化状态。T1值和T2值是组织的固有特性，但是，他们在MR成像时的实际长短还受对比剂作用和场强大小的影响。随着场强增加，组织完成T2弛豫需要更长的时间。表2列举了在1.0 T场强中水和部分脑组织的T1和T2时间。有关弛豫时间的类似表述包括，T1＝T1值＝T1时间＝ T1恢复时间＝T1弛豫时间＝纵向弛豫时间＝自旋－晶格弛豫时间；T2＝T2值＝T2时间＝T2衰减时间＝T2弛豫时间＝横向弛豫时间＝自旋-自旋弛豫时间。
表2 脑组织在1.0 T下T1和T2弛豫时间
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