Language
Country/Area
No result found
如何用180°脈衝解鎖磁共振的隱藏潛力？揭開磁場中的神秘回音！
在磁共振技術中，一個關鍵的現象是「自旋回聲」，這是由於應用共振電磁輻射脈衝而重新聚焦的自旋磁化信號。這一現象在現代核磁共振（NMR）和磁共振成像（MRI）中扮演著重要角色。當初次激發脈衝後觀察到的NMR信號，隨著時間的推移而衰減，這主要是由於自旋鬆弛和不均勻效應所造成。這些不均勻效應使樣本中的自旋以不同的速率進行進動，從而影響信號的穩定性。
在自旋鬆弛的情況下，磁化的不可逆損失導致信號的減弱。然而，透過施加180°反轉脈衝，這些不均勻的去相位效應能夠被消除。
以各類磁場梯度和化學位移的分佈為例，這些都是不均勻效應的具體體現。在經過一段時間的去相位後，如果施加了反轉脈衝，便能使不均勻演變重新相位，於是產生一個在時間2t處的回聲。
自旋回聲的歷史背景
自旋回聲現象最早由艾爾文·哈恩（Erwin Hahn）於1950年發現，現在常被稱為哈恩回聲。在核磁共振和磁共振成像中，最常使用的輻射形式為無線電頻率輻射。1972年，F. Mezei引入了自旋回聲中子散射技術，可用於研究單晶中的自旋波和聲子。隨著技術的不斷進步，2020年兩個團隊的研究顯示，當將自旋團簇強耦合到共振器時，哈恩脈衝序列可以產生一系列週期性的回聲，這一發現無疑擴展了自旋回聲的應用潛力。
自旋回聲的原理
自旋回聲的原理源於哈恩的早期實驗，他通過施加兩次90°脈衝以觀察信號但未施加測量 pulse，發現了回聲的出現。這一現象於1950年在他的論文中得到了詳細描述，並由卡爾和珀切爾進一步推廣，強調了使用180°反轉脈衝的優勢。
透過將脈衝序列簡化為若干步驟，我們能更好地理解這一過程。
自旋回聲衰減
進行哈恩回聲衰減實驗可以用以測量自旋-自旋的鬆弛時間（T2）。在不同脈衝間隔下，回聲的強度被記錄，反映出未被反轉脈衝重新聚焦的去相位效應。簡單情況下，回聲顯示出指數衰減，這通常由T2時間描述。
刺激回聲
哈恩在1950年的論文還展示了另一種產生自旋回聲的方法，即施加三次連續的90°脈衝。在這一過程中，第一次脈衝施加後，磁化向量開始擴展形成「煎餅狀」結構，而第二次脈衝則將該結構轉換到三維空間中，最終在第三次脈衝後觀察到刺激回聲。
光子回聲
除了自旋回聲，哈恩回聲亦可在光學頻率下觀察到。透過施加共振光照射在具有不均勻吸收共振的材料上，即便在零磁場中，光子回聲的現象也仍然存在。
快速自旋回聲
快速自旋回聲（如RARE、FAISE或FSE）是一種MRI序列，能顯著縮短掃描時間。在這一序列中，無線電頻率脈衝進行多次180°的重聚焦，並在每次回聲間短暫切換相位編碼梯度。這種技術顯著提高了成像速度，成為MRI領域中的一項重要技術革新。
未來展望
隨著技術的演進，磁共振的應用範圍持續擴大，並且學術界對自旋回聲的研究不斷深化。這不僅有助於提高醫療成像的精度，也為新材料及量子技術的開發提供了新的思路。那麼，未來我們將如何運用這些技術來解鎖更多潛力呢？
