Free Induction Decay

Entstehung

Nach einem Hochfrequenzpuls liegt eine phasenkohärente Transversalmagnetisierung ${\displaystyle M_{xy}}$ vor. Diese präzediert mit der Larmorfrequenz um das B₀-Magnetfeld und induziert eine Wechselspannung in der Empfangsspule. Da keine weiteren Hochfrequenzimpulse einwirken, spricht man von "freier" Induktion.

Signalcharakteristik

Das FID ist ein zeitabhängiges Signal, das unmittelbar nach der Anregung beginnt und kontinuierlich abklingt. Die Signalstärke ist proportional zur Transversalmagnetisierung. Der Signalverlauf kann näherungsweise beschrieben werden durch:

$${\displaystyle S(t)\propto M_{xy}(t)=M_{xy,0}\cdot e^{-{\frac {t}{T_{2}^{*}}}}}$$

mit:

• ${\displaystyle S(t)}$ = Signalstärke zum Zeitpunkt ${\displaystyle t}$
• ${\displaystyle M_{xy,0}}$ = anfängliche Transversalmagnetisierung
• ${\displaystyle T_{2}^{*}}$ = effektive transversale Relaxationszeit

Das FID enthält die frequenzkodierten Informationen des Signals und wird zur Bildrekonstruktion mittels Fourier-Transformation ausgewertet.

Ursachen des Signalabfalls

Der Abfall des FID beruht auf dem Verlust der Phasenkohärenz der Spins. Ursachen sind:

• intrinsische Spin-Spin-Wechselwirkungen (T2-Relaxation)
• Inhomogenitäten des Magnetfeldes (T2*)

Diese führen zu einer zunehmenden Dephasierung und damit zu einer Abnahme der Transversalmagnetisierung.

Der Free Induction Decay stellt das grundlegende MR-Signal dar und ist die Basis für alle weiteren Signalformen. In der klinischen MRT wird das FID meist nicht direkt verwendet, da es stark durch T2*-Effekte beeinflusst ist. Stattdessen werden durch geeignete Sequenzen (z.B. Spin-Echo oder Gradientenecho-Sequenz) modifizierte Signale erzeugt.