T1(或縱向弛豫時間)是 MRI 物理學中的一個基本概念,指的是組織的縱向磁化強度在受到外部射頻 (RF) 脈沖擾動後恢復到平衡狀態所需的時間。 T1 弛豫是 MRI 中的一個重要參數,因為它影響 MRI 影像中不同組織之間的對比度。
以下是 MRI 中 T1 弛豫背後的物理原理的簡要概述:
平衡磁化: 在磁場 (B0) 中,組織中的質子(氫原子核)與磁場對齊。這會沿磁場方向產生凈宏觀磁化強度,稱為平衡磁化強度或縱向磁化強度 (Mz)。
RF 脈沖擾動: 為了建立 MRI 影像,垂直於 B0 磁場施加 RF 脈沖。這些脈沖可以使縱向磁化強度偏離 B0 方向,有效地將其移動到橫向平面(xy 平面)。
弛豫過程: 射頻脈沖關閉後,被擾動的磁化強度開始沿B0方向恢復到平衡狀態。這種恢復涉及兩個主要的松弛過程:T1 松弛和 T2 松弛。
T1 弛豫: T1 弛豫,也稱為縱向弛豫,是縱向磁化強度 (Mz) 恢復到其平衡值。該過程由時間常數 T1 控制。當組織的質子恢復到與磁場的平衡排列時,縱向磁化強度增加。不同的組織具有不同的 T1 值,導致恢復速度不同並影響 MRI 影像的對比度。
T2 弛豫: T2 弛豫,也稱為橫向弛豫,是由於相鄰質子之間的交互作用而導致的橫向磁化強度 (Mxy) 的衰減。它由時間常數 T2 控制。 T2 弛豫導致質子之間相位相幹性的喪失,從而導致橫向平面中的訊號衰減。
T1 加權和 T2 加權影像: 透過操縱 RF 脈沖的時序和脈沖序列之間的時間,MRI 掃描器可以生成 T1 加權和 T2 加權影像。 T1 加權影像提供良好的解剖細節,而 T2 加權影像對組織含水量的變化敏感,可以突出炎癥和水腫等病理。
MRI T1 影像特征
當 MRI 序列配置為生成 T1 加權影像時,具有短 T1 值的組織表現出最高的磁化強度,並且在生成的影像中顯得最亮。 T1 加權序列主要透過減少 T2 貢獻的影響來增強 T1 對比度。這通常是透過采用 300-600 ms 的短重復時間 (TR) 來放大恢復平衡期間縱向弛豫的區別,並利用 10-15 ms 的短回波時間 (TE) 來最小化 T2 的影響來實作的。訊號采集期間的依賴性。
MRI T1 影像外觀
辨識T1加權影像的最簡單方法是尋找體內充滿液體的空間,例如腦室和椎管中的腦脊液、腹部中的遊離液體、膽囊和膽總管中的液體、滑液關節積液、尿路和膀胱積液、水腫或體內任何其他病理性積液。流體在 T1 加權影像中通常顯得較暗。以下是不同器官和組織在 T1 加權影像上的顯示方式:
富含脂肪的組織:
肌肉和軟組織:
大腦中的灰質和白質:
血液
含液體結構:
骨骼和鈣化:
肝臟:
脾臟:
腎臟:
胰腺
T1 加權 MRI 的病理表現
病理過程通常會增加組織中的水含量。由於添加了水成分,這會導致 T1 加權影像上的訊號損失和 T2 加權影像上的訊號增加。因此,病理過程通常在 T2 加權影像上較亮,而在 T1 加權影像上較暗。
T1 加權影像上的病理表現可能因特定組織或異常而異。以下是不同病理在 T1 加權影像上表現的幾種方式:
腫瘤: 腫瘤可能會在 T1 加權影像上表現出改變的訊號強度區域。根據腫瘤的細胞結構、血管分布和成分等因素,與周圍組織相比,它們可能呈低訊號(較暗)或等訊號(呈灰色)。
水腫: 由於含水量增加,水腫組織可能在 T1 加權影像上顯示低訊號。這是由於水的 T1 弛豫時間較短,導致訊號強度降低。
出血: 出血在不同階段可以顯示不同的訊號強度:
脂肪瘤: 脂肪瘤由脂肪組織組成,由於其大量脂肪含量,通常在 T1 加權影像上呈現高訊號。在涉及脂肪飽和技術的成像序列中,這一點變得尤其值得註意,導致脂肪組織顯得更暗。
鈣化: 鈣化通常在 T1 加權影像上表現為低訊號。然而,具體外觀可能因鈣化的型別和數量而異。
囊腫: 由於含水量升高,簡單的充滿液體的囊腫可能在 T1 加權影像上顯示低訊號(暗)。相反,復雜或出血性囊腫可能表現出不同的訊號強度。
炎癥: 由於水分含量升高和組織內的變化,炎癥組織在 T1 加權影像上可能會出現低訊號。
退行性變化: 由於含水量和組織成分的變化,退行性組織(例如脊柱中的退行性椎間盤)可能在 T1 加權影像上表現為低訊號。
組織及其 T1表現:
大腦:
脊柱:
腹部和骨盆:
肌肉骨骼:
顱腦 軸位T1加權像
顱腦 冠位T1加權像
眼眶 冠位T1加權像
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