T2-Relaxation

Nach Anregung der Kernspins durch einen Hochfrequenzimpuls entsteht eine transversale Magnetisierung. Nach Abschalten des Pulses ist das Spinsystem bestrebt, in den Gleichgewichtzustand zurückzukehren (Relaxation). Neben der longitudinalen Relaxation (T1-Relaxation), welche den Aufbau der Längsmagnetisierung bewirkt, existiert eine transversale bzw. T2-Relaxation, die den Zerfall der Transversalmagnetisierung beschreibt.

Im Gegensatz zur T1-Relaxation benötigt die T2-Relaxation keinen Energieaustausch. Sie wird durch Prozesse innerhalb des Spinsystems ermöglicht (Spin-Spin-Relaxation): Durch fluktuierende lokale Magnetfeldveränderungen kommt es zum Energieaustausch der Spins untereinander. Dies führt zum Verlust von Phasenkohärenz.

Die Zeitspanne, nach der M_XY auf ca. 37 % zerfallen ist, wird als T2-Relaxationszeit bezeichnet. Sie ist weitestgehend unabhängig von der Stärke des Magnetfeldes. Zwar sind T1- und T2-Relaxation unabhängige Prozesse, jedoch zerfällt das MR-Signal aufgrund der T2-Relaxation bereits in den ersten 100 bis 300 ms, lange bevor sich die Längsmagnetisierung aufgrund der T1-Relaxation wieder aufgebaut hat (0,5 bis 5 s).

Der Zerfall der Transversalmagnetisierung lässt sich durch ein Exponentialgesetz beschreiben:

• M_XY (t) = M₀ x e^-t/T2

Gewebe, die eine Transversalmagnetisierung relativ lange aufrechterhalten können, stellen sich in T2-gewichteten Bildern hell dar (z.B. Wasser).

Konstante Inhomogenitäten des äußeren Magnetfeldes, verursacht durch das MRT-Gerät sowie den Körper des Patienten, sorgen dafür, dass der Zerfall schneller als erwartet abläuft. Man spricht hier von der T2*-Relaxation. Der Hauptanteil der Inhomogenitäten, die den T2*-Effekt ausmachen, tritt an Gewebegrenzflächen (z.B. Gewebe/Luft) auf oder wird durch lokale magnetische Felder (z.B. Eisenpartikel) induziert. Spinechosequenzen können den T2*-Effekt eliminieren.