自旋迴波

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自旋迴波，是磁共振現象中的一種訊號來源，相對於第一個射頻脈衝(RF pulse)激發後立刻出現的自由感應衰減(FID)，自旋迴訊是透過第二個射頻脈衝之後，將失相的磁化向量重新聚焦(refocus)而長回來的訊號。「自旋迴訊」是項歷史名詞，若從意義上來看，稱之為射頻回訊(RF echo)可能更為貼切，以其為射頻聚焦造成的回訊，相對於利用梯度反轉達成聚焦的梯度回訊(gradient echo)。

目錄 1 歷史 2 機制 3 訊號強度 4 與梯度回訊的比較 5 其他意涵 6 參考文獻 7 相關條目 8 參考來源

歷史

在核磁共振(時稱「核感應」，Nuclear induction)發現後不久，埃爾溫·翰(Erwin L. Hahn)於1950年的《物理評論》雜誌發表了一篇名為「自旋迴訊」的文章，首次介紹了這個現象。為了紀念他，他所提出的「單一自旋迴訊磁振脈衝序列」方法以及相應產生的訊號，也稱作「翰回訊」(Hahn echo)^[1]。

機制

在射頻激發之後，熱平衡態的磁化向量(磁向量)M₀部分或全部被翻轉到垂直主磁場的橫平面上，產生了自由感應衰減(FID)這種訊號。由於局部磁場不均勻、化學位移等等因素，使得自旋不完全是處在預想的共振頻率上(由主磁場強度與核種決定)，事實上有不同的共振頻率與旋進速率。隨著時間，這樣的離共振現象使得橫磁向量不再處在同一方向上，使得橫磁向量的向量和變小，即造成訊號強度變小。這是自由感應衰減(FID)的機制。

自旋迴訊的產生，是額外加上一個聚焦用的射頻脈衝，傳統是用翻轉角180度的脈衝。其作用在於將不同旋進速率的自旋一下子反轉，變成跑得快的在後，跑得慢的在前。隨著時間，跑得快的漸漸追上跑得慢的，則橫磁向量漸漸排在一起；當排在同一方向上時，可以發現此時自旋訊號強度達到最高峰。

整段過程訊號慢慢回復，到達最高峰，再慢慢消逝；相對於自由感應衰減是一激發就出現的自旋反應訊號，其與激發當下隔了一段時間，像個迴音(echo)一樣，而其又來自於射頻聚焦，故應稱為「射頻回訊」，但因歷史因素，多稱為「自旋迴訊」。

訊號強度

圖左側為自由感應衰減，向右經過一些時間後出現自旋迴訊，並在回訊時間(TE)達到最高峰。

設定參數：橫向弛緩時間(T₂)為120毫秒，回訊時間(TE)為100毫秒。自由感應衰減最初強度設定為1。 自旋迴訊最高峰的訊號強度(SI_SE,max)受到橫向弛緩的影響，與FID最初時間點的訊號強度(SI_FID)相比，呈現了與回訊時間(echo time, TE)以及橫向弛緩時間(T₂)相關的指數衰減：

以右圖的例子為例：TE為100毫秒，T₂為120毫秒，則自旋迴訊(最高峰)的強度衰減至原來FID的。

與梯度回訊的比較

請參見梯度回訊#與自旋迴訊的比較|此條目段落。

其他意涵

自旋迴訊也是一大類磁振脈衝序列的總稱，包括有先前提過的「翰回訊」以及它的造影版本、「CP自旋迴訊磁振脈衝序列」^[2]、「CPMG自旋迴訊磁振脈衝序列」^[3]，更廣義的還包括了磁振造影中的「快速自旋迴訊磁振脈衝序列」。其中，C是Carr字首、P是Purcell字首、M是Meiboom字首、G是Gill字首，是核磁共振歷史中研究自旋迴訊的幾位貢獻者姓氏。

另外，在磁振造影方面，單講「自旋迴訊磁振脈衝序列」通常是指「翰回訊」的造影版本。

參考文獻

1. ^ 翰回訊：Hahn EL 「自旋迴訊」("Spin Echoes") 《物理評論》雜誌(Physical Review) 80 (1950): pp.580–594 Acrobat® PDF
2. ^ CP自旋迴訊：Carr HY, Purcell EM. "Effects of Diffusion on Free Precession in Nuclear Magnetic Resonance Experiments" 《物理評論》雜誌(Physical Review) 94(1954): pp.630-638 Acrobat® PDF
3. ^ CPMG自旋迴訊：Meiboom S, Gill D. "Modified Spin-Echo Method for Measuring Nuclear Relaxation Time" The Review of Scientific Instruments 29(8) (1958): pp.688-691

相關條目

• 核磁共振
• 磁振造影
• 自由感應衰減
• 梯度回訊

參考來源

• 維基百科-自旋迴訊

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