A+醫(yī)學(xué)百科 >> 自旋回波

自旋回波，是磁共振現(xiàn)象中的一種訊號(hào)來(lái)源，相對(duì)于第一個(gè)射頻脈沖(RF pulse)激發(fā)后立刻出現(xiàn)的自由感應(yīng)衰減(FID)，自旋回訊是透過(guò)第二個(gè)射頻脈沖之后，將失相的磁化向量重新聚焦(refocus)而長(zhǎng)回來(lái)的訊號(hào)。“自旋回訊”是項(xiàng)歷史名詞，若從意義上來(lái)看，稱(chēng)之為射頻回訊(RF echo)可能更為貼切，以其為射頻聚焦造成的回訊，相對(duì)于利用梯度反轉(zhuǎn)達(dá)成聚焦的梯度回訊(gradient echo)。

目錄 1 歷史 2 機(jī)制 3 訊號(hào)強(qiáng)度 4 與梯度回訊的比較 5 其他意涵 6 參考文獻(xiàn) 7 相關(guān)條目 8 參考來(lái)源

歷史

在核磁共振(時(shí)稱(chēng)“核感應(yīng)”，Nuclear induction)發(fā)現(xiàn)后不久，埃爾溫·翰(Erwin L. Hahn)于1950年的《物理評(píng)論》雜志發(fā)表了一篇名為“自旋回訊”的文章，首次介紹了這個(gè)現(xiàn)象。為了紀(jì)念他，他所提出的“單一自旋回訊磁振脈沖序列”方法以及相應(yīng)產(chǎn)生的訊號(hào)，也稱(chēng)作“翰回訊”(Hahn echo)^[1]。

機(jī)制

在射頻激發(fā)之后，熱平衡態(tài)的磁化向量(磁向量)M₀部分或全部被翻轉(zhuǎn)到垂直主磁場(chǎng)的橫平面上，產(chǎn)生了自由感應(yīng)衰減(FID)這種訊號(hào)。由于局部磁場(chǎng)不均勻、化學(xué)位移等等因素，使得自旋不完全是處在預(yù)想的共振頻率上(由主磁場(chǎng)強(qiáng)度與核種決定)，事實(shí)上有不同的共振頻率與旋進(jìn)速率。隨著時(shí)間，這樣的離共振現(xiàn)象使得橫磁向量不再處在同一方向上，使得橫磁向量的向量和變小，即造成訊號(hào)強(qiáng)度變小。這是自由感應(yīng)衰減(FID)的機(jī)制。

自旋回訊的產(chǎn)生，是額外加上一個(gè)聚焦用的射頻脈沖，傳統(tǒng)是用翻轉(zhuǎn)角180度的脈沖。其作用在于將不同旋進(jìn)速率的自旋一下子反轉(zhuǎn)，變成跑得快的在后，跑得慢的在前。隨著時(shí)間，跑得快的漸漸追上跑得慢的，則橫磁向量漸漸排在一起；當(dāng)排在同一方向上時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)此時(shí)自旋訊號(hào)強(qiáng)度達(dá)到最高峰。

整段過(guò)程訊號(hào)慢慢回復(fù)，到達(dá)最高峰，再慢慢消逝；相對(duì)于自由感應(yīng)衰減是一激發(fā)就出現(xiàn)的自旋反應(yīng)訊號(hào)，其與激發(fā)當(dāng)下隔了一段時(shí)間，像個(gè)回音(echo)一樣，而其又來(lái)自于射頻聚焦，故應(yīng)稱(chēng)為“射頻回訊”，但因歷史因素，多稱(chēng)為“自旋回訊”。

訊號(hào)強(qiáng)度

圖左側(cè)為自由感應(yīng)衰減，向右經(jīng)過(guò)一些時(shí)間后出現(xiàn)自旋回訊，并在回訊時(shí)間(TE)達(dá)到最高峰。

設(shè)定參數(shù)：橫向弛緩時(shí)間(T₂)為120毫秒，回訊時(shí)間(TE)為100毫秒。自由感應(yīng)衰減最初強(qiáng)度設(shè)定為1。 自旋回訊最高峰的訊號(hào)強(qiáng)度(SI_SE,max)受到橫向弛緩的影響，與FID最初時(shí)間點(diǎn)的訊號(hào)強(qiáng)度(SI_FID)相比，呈現(xiàn)了與回訊時(shí)間(echo time, TE)以及橫向弛緩時(shí)間(T₂)相關(guān)的指數(shù)衰減：

以右圖的例子為例：TE為100毫秒，T₂為120毫秒，則自旋回訊(最高峰)的強(qiáng)度衰減至原來(lái)FID的。

與梯度回訊的比較

請(qǐng)參見(jiàn)梯度回訊#與自旋回訊的比較|此條目段落。

其他意涵

自旋回訊也是一大類(lèi)磁振脈沖序列的總稱(chēng)，包括有先前提過(guò)的“翰回訊”以及它的造影版本、“CP自旋回訊磁振脈沖序列”^[2]、“CPMG自旋回訊磁振脈沖序列”^[3]，更廣義的還包括了磁振造影中的“快速自旋回訊磁振脈沖序列”。其中，C是Carr字首、P是Purcell字首、M是Meiboom字首、G是Gill字首，是核磁共振歷史中研究自旋回訊的幾位貢獻(xiàn)者姓氏。

另外，在磁振造影方面，單講“自旋回訊磁振脈沖序列”通常是指“翰回訊”的造影版本。

參考文獻(xiàn)

1. ^ 翰回訊：Hahn EL “自旋回訊”("Spin Echoes") 《物理評(píng)論》雜志(Physical Review) 80 (1950): pp.580–594 Acrobat? PDF
2. ^ CP自旋回訊：Carr HY, Purcell EM. "Effects of Diffusion on Free Precession in Nuclear Magnetic Resonance Experiments" 《物理評(píng)論》雜志(Physical Review) 94(1954): pp.630-638 Acrobat? PDF
3. ^ CPMG自旋回訊：Meiboom S, Gill D. "Modified Spin-Echo Method for Measuring Nuclear Relaxation Time" The Review of Scientific Instruments 29(8) (1958): pp.688-691

相關(guān)條目

• 核磁共振
• 磁振造影
• 自由感應(yīng)衰減
• 梯度回訊

參考來(lái)源

• 維基百科-自旋迴訊

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