Gleichgewichtsmagnetisierung

Entstehung

Im äußeren B₀-Magnetfeld kommt es durch die Boltzmann-Verteilung zu einer bevorzugten Besetzung des energieärmeren Kernspin-Zustands. Dadurch entsteht ein kleiner Überschuss an parallel ausgerichteten Spins. Die Summe dieser Spins führt zu einer makroskopischen Magnetisierung entlang der Feldachse, der Gleichgewichtsmagnetisierung ${\displaystyle M_{0}}$.

Eigenschaften

Die Gleichgewichtsmagnetisierung ist:

• zeitlich konstant (im Gleichgewicht)
• parallel zum B₀-Feld ausgerichtet
• betragsmäßig maximal

Sie stellt den Referenzzustand dar, zu dem das System nach Störung durch einen Hochfrequenzpuls zurückkehrt.

Die Größe der Gleichgewichtsmagnetisierung hängt ab von:

• Magnetfeldstärke
• Protonendichte
• Temperatur

Näherungsweise gilt:

• ${\displaystyle M_{0}\propto {\frac {B_{0}}{T}}}$

Zusammenhang mit Relaxation

Nach Anregung durch einen Hochfrequenzpuls wird die Gleichgewichtsmagnetisierung reduziert oder umgekehrt. Die Rückkehr zum Gleichgewicht erfolgt durch die T1-Relaxation. Dabei gilt:

• ${\displaystyle M_{z}(t)\rightarrow M_{0}}$

Die Geschwindigkeit dieses Prozesses wird durch die T1-Zeit bestimmt.

Die Gleichgewichtsmagnetisierung ist von zentraler Bedeutung für die MRT, da sie das maximale Signalpotenzial eines Gewebes bestimmt, die Ausgangsbasis für jede MR-Sequenz darstellt und durch T1-Relaxation den Kontrast beeinflusst. Ein höheres ${\displaystyle M_{0}}$ führt zu einem höheren Signal-Rausch-Verhältnis.