上一篇我們講了T2弛豫，裡面有很多幫助理解T2弛豫過程的動圖，牆裂建議大家收藏！錯過上篇的點選如下標題複習
再熟悉不過的T2，你真的懂了嗎？
這篇我們講講核磁弛豫三兄弟中最沒有存在感的T2※弛豫，進而分析為什麼T2弛豫要用CPMG序列。
核磁共振序列比較抽象，確實很難理解。相信有一些同學做了很多次T2實驗，至今還不明白CPMG序列的原理，以及為什麼要用CPMG序列，如果你也存在這樣的疑惑，非常建議您花5分鐘的時間，閱讀接下來的1500字。
01
T2※弛豫
理想中的T2弛豫曲線如下圖中的藍色，然而真實情況是：當你施加一個90°脈衝後，採集到的T2弛豫卻是這樣的（下圖中的紫色）。
▲T2弛豫和T2※弛豫曲線
上篇文章我們說過：“影響T2弛豫的兩個因素“。
內部因素
：每個H質子所處的環境及自身的不同（分子運動、分子尺寸、分子結合狀態），這個才是我們想要觀察的本徵T2。
外部因素
：磁場不均勻性的影響，會加速H質子的散相過程（使得H質子之間的差異更大），從而測得的T2比實際的T2衰減得快得多得多。
也就是說你想採集到T2弛豫，然而90°脈衝序列後，你採集到的卻是T2※弛豫。
T2※弛豫包含兩部分因素，
H質子本徵弛豫特性和磁場不均勻的影響
，後者顯然是我們不想看到的，怎麼去消除呢？
可以做出磁場絕對均勻的磁場嗎？
消除磁場不均勻顯然是不可能的。首先雖然目前採用了很多超導、低溫等各種技術，但是要想保證磁體內部磁場絕對均勻是不可能的；
其次，當人體、樣品等放入磁體中，由於人體組織或者樣品不同結構處H質子的磁化率不同，造成人體或者樣品內部存在一些磁場梯度，使得磁場也不均勻了。
既然磁場的不均勻性無法消除，採用怎樣的方法才能獲得樣品本徵的T2弛豫呢？
答案是，採用回波的方式，即在90°脈衝後加一個180°的復相脈衝。
使得快速散相的H質子，重新聚攏在一起，此時的橫向磁化向量又達到最大，這就稱為回波。
02
180°復相脈衝的作用機制
▲90°脈衝後施加180°復相脈衝各質子相位變化（示意圖）
90°脈衝作用瞬間，質子1、2、3、4相位相同，聚攏在一起，形成最大橫向磁化向量Mxy；如果磁場均勻，1234將以相同的拉莫爾頻率進動，以同相位進動沒有相位差，而進動頻率不同就有散相（散相的過程類似扇子開啟一樣）。然而由於磁場不均勻的存在，實際散相卻是有的快，有的慢，扇子開啟過程各個扇子骨架並不同速。反映在示意圖上，例如1和4進動的快，2和3進動的慢。
從90°脈衝後經歷一段時間t， 質子散相（如示意圖中的第2個），此時施加180°脈衝，即所有的H質子來了一個180°翻轉（如示意圖中的第3個圖），之前進動的快的1和4在後面，進動的慢的2和3在前面，再經歷一段時間t，所有質子發生重聚，此時形成了回波。
正如圖中所示，自旋並不是完美的不加損耗的相重聚（完全平行），微小的散相是自旋-自旋弛豫的結果，因此此時的磁化向量M會略小於初始M0。
這個過程，可以用龜兔賽跑的故事來理解。
相信大家都能看懂上面的圖，就不做過多的解釋了。
03
為什麼不用自旋迴波序列（90°-t-180°）測T2弛豫？
▲自旋迴波序列圖
90°和180°脈衝，組成了自旋迴波序列（Spin Echo） 簡稱SE序列。
既然180°的復相脈衝能實現聚相，方便訊號採集，那為什麼不用SE序列呢？
答案是：
SE序列雖然在成像中廣泛應用，但是要用SE序列採集完整的T2衰減過程的訊號值，就需要測量n次，每次90°與180°之間的間隔t都需要不斷延長。此外重複等待時間TR要保證足夠長，使得每個週期都是從Mz=M0開始的。隨著t延長，每次得到的回波越來越低，從而得到在橫截方向上的衰減曲線。
但是，這種方法花費時間太長，其次當t過長，分子的擴散影響測試結果，造成訊號失真。
04
CPMG序列
(90°-t-180°-2t-180°-2t-···）
▲CPMG序列圖（來自紐邁分析軟體）
在90°脈衝之後，經過時間t的散相之後，再加上180°的重聚脈衝，各個H質子旋轉180°到達其映象位置，然後再開始聚相，
在2t的時間正好形成第一次回波
。
之後又開始散相，在3t時間時，再施加第二個180°重聚脈衝，同樣的，
在4t時間形成第二次回波
；
如此迴圈往復，在紐邁的核磁共振分析軟體中，施加的180°脈衝的個數為NECH個，NECH的大小與引數設定如TE，以及樣品的衰減特性有關。
CPMG序列總結
在X軸方向施加90°脈衝，此時Mxy=M0為最大值，將該時刻作為時間原點，之後分別在t、3t、5t，···，（2n-1）t時刻施加180°脈衝，然後對應的分別在在2t、4t、6t、 ···，2nt得到回波，其得到的磁化量為：
在這一系列的訊號中，眾多訊號的波峰之間連線即為一條呈指數衰減的曲線。這個曲線代表了弛豫時間T2。
END
參考資料：
1：B站：智慧醫學成像賈廣
2：核磁共振成像學［M］。 高等教育出版社
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關於紐邁
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