Free induction decay (FID), T2 relaxation, intrinsic spin-spin relaxation.

Pulsa RF 90⁰ mengakibatkan koherensi fase pada individual proton dan menghasilkan magnetisasi transversal maksimum (M_xy). Karena (M_xy) berputar dengan frekuensi Larmor, maka lilitan antenna penerima terinduksi dan menghasilkan signal sinusoidal yang disebut free induction decay (FID)

Peluruhan selubung FID dihasilkan oleh spin individual kehilangan koherensi fase akibat adanya variasi medan magnet. Pada struktur sampel, inhomogenitas mikromagnetik intrinsik mengakibatkan interaksi spi-spin, karena spin individual berpresesi dengan frekuensi berbeda akibat sedikit perubahan pada kuat medan magnet lokal. Inhomogenitas kuat medan magnet utama eksternal ataupun gangguan dari kehadiran obyek paramagnet ataupun ferromagnet akan mempercepat proses defase. Waktu relaksasi T2 berkaitan dengan interaksi spin-spin yang berakibat kehilangan koherensi fase karena sifat magnetik intrinsik sampel. Peluruhan M_xy mengikuti hubungan berikut.

M_xy (t) = M₀ e^-t/T2

Peluruhan T2 ditentukan oleh struktur molekul sampel. Molekul yang bergerak dalam fluida amorf (contoh cerebal spinal fluid, CSF) mempunyai T2 panjang, karena gerakan molekul cepat mengurangi atau menghilangkan inhomogenitas magnetic intrinsic. Bila ukuran molekul besar, gerakan terhambat, menjadikan medan magnet lebih bervariasi, sehingga T2 relatif lebih pendek.

Ketidak homogenan medan magnet utama menyebabkan T2 diperpendek menjadi T2*. Selain tergantung pada homogenitas medan magnet utama, T2* juga tergantung pada berbagai material dengan suseptibilitas tinggi yang berada dalam jaringan (misalnya media kontras, obyek paramagnetik ataupun ferromagnetik).

T1 relaxation, spin-lattice relaxation.

Kehilangan magnetisasi transversal berlangsung relatif cepat, sedangkan pemulihan magnetisasi longitudinal memerlukan waktu lama (T1).

T1 relaxation tergantung pada disipasi energi absorpsi ke dalam kisi molekuler sekelilingnya. Waktu relaksasi bervariasi untuk struktur jaringan dan patologi yang berbeda. Energi transfer efesien bila frekuensi presesi proton sesuai dengan frekuensi vibrasi kisi molekul. T1 sangat dipengaruhi oleh karakter fisik jaringan. Ketidak mampuan membebaskan energi pada kisi akan memperpanjang waktu relaksasi T1. Molekul besar dan bergerak lambat mempunyai frekuensi vibrasi rendah dan terkonsentrasi pada spektrum frekuensi paling rendah. Molekul dengan ukuran moderat (protein) dan fluida viscous mempunyai vibrasi dalam rentang intermediate. Molekul kecil mempunyai komponen frekuensi vibrasi rendah, intermediate, dan tinggi. Oleh karenanya relaksasi T1 sangat dipengaruhi oleh karakteristik fisik jaringan. Salah satu molekul yang menarik perhatian adalah molekul air yang mempunyai T1 sangat panjang. Tetapi dengan tambahan water-soluble protein, membentuk selaput hidrasi yang menurunkan vibrasi molekul, meningkatkan jumlah spektral yang sesuai dengan frekuensi Larmour dan memperpendek waktu T1 dengan cepat. Molekul dengan ukuran medium, seperti lipid, protein, fat, mempunyai spectrum vibrasi yang sangat kondusif untuk relaksasi spin-kisi. T1 jaringan biologi berkisar 0.1 sampai 1 sekon untuk jaringan lunak, dan 1 sampai 4 sekon untuk jaringan encer (mis. CSF) dan air.

T1 meningkat dengan kenaikan medan magnet. Pemberian kontras akan mengubah harga T1. Kenaikan frekuensi Larmour mereduksi spektral yang sesuai dengan spektrum frekuensi vibrasi molekul, sehingga memperpanjang T1. Kontras media seperti gadolinium efektif menurunkan waktu relaksasi T1, proton bebas terikat membentuk lapisan/selaput hidrasi, mengakibatkan energi spin-lattice menurun dan cepat kembali ke kondisi seimbang. Kontras media gadolinium dengan jumlah kecil dalam air murni memberikan efek dramatik pada T1, menurunkan waktu relaksasi dari beberapa sekon menjadi puluhan sekon.

Pertumbuhan M_z mengikuti hubungan berikut.

M_z (t) = M₀ (1-e^-t/T1)

Perbedaan T1 dan T2

T1 lebih panjang dibanding dengan T2. Ukuran, gerakan, dan interaksi molekul berpengaruh pada T1 dan T2. Ukuran molekul secara umum dapat dikelompokkan, besar, medium, kecil, dan frekuensi vibrasi molekul dapat cepat, medium, dan lambat. Molekul kecil mempunyai T1 panjang dan T2 panjang, molekul dengan ukuran intermediate mempunyai T1 dan T2 pendek. Namun molekul dengan gerakan lambat atau molekul terikat akan mempunyai T1 panjang dan T2 pendek. Kebanyakan jaringan yang diperlukan untuk MRI, mempunyai ukuran intermediate dan kecil, sehingga untuk T1 panjang T2 juga panjang, T1 pendek T2 juga pendek.

Urutan pulsa

Pemilihan urutan pulsa, dengan variasi waktu, order, polaritas, dan frekuensi ulangan RF serta aplikasi gradien magnet, dapat mengakibatkan signal yang terbentuk tergantung pada karakteristik T1, T2, atau densitas spin.

Spin echo

Time repetition dan partial saturation

Spin echo contrast weighting

T1 weighting

Spin density weighting

T2 weighting

Spin echo parameter

Inversion recovery

TE harus dibuat pendek untuk menghindari citra kontras campuran dan membuat minimum ketergantungan pada T2.

S ~ r_H f(n) (1 - 2e^-TI/T1 + e^-TR/T1)

Short Tau inversion recovery (STIR)

STIR merupakan deretan pulsa yang menggunakan very short TI dan magnitude signal processing. Hasil yang diperoleh

· Material dengan T1 pendek mempunyai signal intensity lebih rendah

· Semua jaringan melalui amplitudo nol (M_z= 0)

M_z = 0 terjadi pada saat TI = ln 2 x T1 = o.693 T1

Untuk fat magnetisasi nul terjadi pada 0.693 x 260 msec = 180 msec. Pemeriksaan STIR menggunakan TI 140 – 180 msec dan TR 2500 msec.

Fluid Attenuated Inversion Recovery (FLAIR)

Penggunaan TI panjang mengurangi derajat signal CSF dengan T1 panjang. FLAIR mengurangi signal CSF dan anatomi dengan water bound lain, menggunakan TI yang dipilih ataupun mendekati titik balik CSF (M_z=0). Untuk memperoleh M_z=0 untuk CSF harga TI = ln2 x 3500 msec = mendekati 2400 msec. TR= 7000 msec atau lebih biasa digunakan untuk memberikan waktu recovery M_z

Perbedaan contrast pada spin echo sequences