회전-격자 이완

핵자기공명 관측 중 스핀-잠자리 이완은 일정한 자기장과 평행한 총 핵자기 모멘트 벡터의 성분이 더 높은 에너지, 비균형 상태에서 주변과의 열역학적 평형("잠자리")으로 이완하는 메커니즘이다.T로₁ 알려진 시간 상수인 회전-격자 이완 시간이 특징이다.

외부 자기장에 수직인 핵자기화 벡터의 구성요소의 이완을 염려하는 스핀 스핀 스핀 스핀 이완 시간인 T라는₂ 다른 매개변수가 있다.서로 다른 물질에서₁ T와₂ T의 변동을 측정하는 것은 일부 자기 공명 영상 기법의 기초가 된다.^[1]null

핵물리학

T는₁ 방정식에 따라 자기화 벡터의 종적 M_z 성분이 열역학적 평형을 향해 기하급수적으로 회복되는 속도를 특징으로 한다.

${\displaystyle {또는}_{}}$ M z${\displaystyle {}_{}}$( ${\displaystyle 0}$)${\displaystyle }$=${\displaystyle }$- ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle z_{}}$, ${\displaystyle {e\mathrm{}}_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{q}}_{}}$ ${\$이(가) 있는 특정 경우에 대해

따라서 종방향 자기화가 90° 무선주파수 펄스에 의해 자기 횡단면에 플립된 후 초기 값의 약 63%[1-(1/e)]를 회복하는 데 걸리는 시간이다.null

핵은 분자 구조 내에 포함되어 있으며, 일정한 진동과 회전 운동을 하고 있어 복잡한 자기장을 생성한다.격자 내 핵의 열운동에 의해 발생하는 자기장을 격자장이라고 한다.낮은 에너지 상태에 있는 핵의 격자장은 더 높은 에너지 상태에서 핵과 상호작용을 할 수 있으며, 더 높은 에너지 상태의 에너지가 두 핵 사이에 분산되게 한다.따라서 RF 펄스에서 핵에 의해 얻어지는 에너지는 격자 내에서 진동과 회전이 증가함에 따라 소멸되어 샘플의 온도를 약간 상승시킬 수 있다.스핀-래티스 이완이란 이름은 스핀들이 RF 펄스에서 얻은 에너지를 주변 격자로 다시 전달하여 평형 상태를 회복시키는 과정을 말한다.주변의 정적 자기장의 변화(예: 높은 자기장에 의한 전극화 또는 삽입)에 의해 스핀에너지가 변형되거나 다른 수단에 의해 비안정화 상태가 달성된 경우(예: 광학 펌핑에 의한 초극화)에도 동일한 과정이 발생한다.null

이완시간 T₁(높은 에너지 상태에서 핵의 평균 수명)는 핵의 자석 비율과 격자의 이동성에 따라 달라진다.이동성이 증가하면 진동 주파수와 회전 주파수가 증가하여 격자장의 구성 요소가 높은 에너지 상태에서 낮은 에너지 상태로의 전환을 자극할 가능성이 높아진다.그러나 극도로 높은 모빌리티에서는 진동 주파수와 회전 주파수가 더 이상 상태 간의 에너지 갭에 대응하지 않기 때문에 확률이 감소한다.null

조직마다 T 값이₁ 다르다.예를 들어 유체는 Ts₁(1500~2000ms)가 길고 수성 조직은 400~1200ms 범위인 반면 지방성 조직은 100~150ms 범위가 짧다.강한 자기 이온이나 입자(예: 강자성 또는 파라자성)의 존재도 T 값을₁ 강하게 변화시켜 MRI 조영제로 널리 사용된다.null

T₁ 가중 영상

자기공명영상(Magnetic Community imaging)은 양성자의 공명을 이용하여 영상을 생성한다.양자는 적절한 주파수(Larmor 주파수)에서 무선 주파수 펄스(Larmor 주파수)에 의해 흥분한 다음, 스핀들이 열 평형상태로 돌아오면서 주변에 극미량의 열 형태로 과잉 에너지가 방출된다.양성자 앙상블의 자기화는 시간 상수 T로₁ 특징지어지는 지수 곡선으로 평형값으로 돌아간다(긴장(NMR) 참조).null

T₁ 가중 영상은 기존 스핀 에코 시퀀스에서 < 40 ms>와 같은 짧은 반복 시간(TR)과 에코 시간(TE)을 설정하여 얻을 수 있으며, 그라데이션 에코 시퀀스에서는 TE 값을 15 ms 미만으로 설정하면서 50^o 이상의 플립 각도를 사용하여 얻을 수 있다.null

T는₁ 회색 물질과 백색 물질 사이에 현저하게 다르며 뇌 스캔을 할 때 사용된다.유체와 보다 단단한 해부학적 구조 사이에 강한 T₁ 대조가 존재하여, 예를₁ 들어 근골격계 용도와 같은 정상 또는 병리학적 해부학의 형태학적 평가에 적합하게 된다.null

회전 프레임에서

회전 프레임의 스핀-래티스 이완은 자기화 벡터의 횡방향 성분인_xy M이 핵자기공명(NMR)과 자기공명영상(MRI)에서 무선주파수(RF)장의 영향을 받아 그 평형값 0을 향해 기하급수적으로 분해하는 메커니즘이다.회전 프레임인_1ρ T에서 스핀-래티스 이완 시간이 일정하게 유지되는 것이 특징이다.스핀-래티스 이완 시간인 T와₁ 대조적으로 이름이 붙여졌다.^[2]null

T_1ρ MRI는 가로면 자기화에 적용된 스핀락(SL) 펄스로 불리는 장시간의 저전력 무선 주파수를 사용함으로써 기존의₁ T와₂ T MRI의 대체물이다.자석은 적용된 B와₁ 모든 소외 구성 요소의 벡터 합에 의해 생성된 유효 B 필드를₁ 중심으로 효과적으로 회전한다.$스핀$ 잠금 자석은 자기 공명 신호가 초기 값 $M{\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle x_{}}$ ${\displaystyle y_{}}$( ${\displaystyle 0}$)의 37%(1/$e)$에 도달하는 데 걸리는 시간인 시간 상수 T로_1ρ 이완된다$.$Hence the relation: ${\displaystyle M_{xy}(t_{\rm {SL}})=M_{xy}(0)e^{-t_{\rm {SL}}/T_{1\rho }}\,}$ , where t_SL is the duration of the RF field.null

측정

T는_1ρ 스핀-락 펄스 진폭(0B~0₁.1-feu kHz)이 고정된 상태에서 스핀-락 펄스 지속시간의 함수로 위의 신호 식을 적합시켜 정량화(relaxometry)할 수 있다.정량적 T_1ρ MRI 이완 지도는 조직의 생화학적 구성을 반영한다.^[3]null

이미징

T_1ρ MRI는 특정 종류의 암뿐만 아니라 ^[9]연골,^[4][5] 추간 디스크,^[6] 뇌,^[7][8] 심장 등의 조직을 영상화하는 데 사용되어 왔다.^[10][11]null

참고 항목

• 이완(NMR)
• 스핀 스핀 스핀 이완 시간
• 에른스트 앵글

참조

• 맥로비 D 등MRI 사진에서 양성자까지2003
• 하세미 레이 외MRI, 더 베이직스 2ED2004.