Dabei richten sich die Wasserstoffprotonen parallel und antiparallel zum Magnetfeld aus - ein wenig mehr Protonen richten sich parallel zum Magnetfeld aus (1000000 antiparallel vs. 1000007 parallel), welches dann zu der Längsmagnetisierung entlang des B0-Magnetfelds führt.

Die Wasserstoffprotonen kreiseln um ihre eigene Achse und um die Achse des Hauptmagnetfeldes (= Präzession). Die Präzessionsbewegung kann man sich bildlich vorstellen: Wenn ein rotierender Kreisel im Ungleichgewicht ist (nicht genau aufrecht steht oder nicht genau entlang dem Schwerkraftfeld der Erde ausgerichtet ist), bewegt er sich auf einer Kreisbahn um in den Gleichgewichtszustand zu gelangen.

Die Larmor-Frequenz eines Wasserstoffprotons bei 1 Tesla liegt bei 42,6 MHz (und entsprechend bei 1,5 Tesla 63,9 MHz und 3 Tesla 127,8 MHz). Diese Frequenzen liegen somit im Bereich von Radiowellen. Ein Tesla entspricht ungefähr dem 20.000-fachen Erdmagnetfeld.

Bei Anschalten des Hochfrequenz-Impulses nimmt die Längsmagnetisierung ab und die Quermagnetisierung zu. Der Hochfrequenz-Impuls entspricht einem „Energieimpuls“. Die Wasserstoffprotonen erreichen einen höheren, jedoch instabilen Energiezustand.

Dies entspricht in der Physik der sogenannten Resonanzbedingung und ist entscheidend in der Magnetresonanztomographie. Passt die Resonanz-Frequenz nicht, findet keine Energieübertragung statt. Das Prinzip kann man nachbilden, wenn man mit einem bestimmten Ton ein Flüssigkeits-gefülltes Glas zum Schwingen bringt. Dies gelingt nur, wenn man mit dem Ton genau die Resonanz-Frequenz des gefüllten Glases trifft.

Bei Abschalten des Hochfrequenz-Impulses relaxieren die Wasserstoffprotonen. Nach Abschalten des Hochfrequenz-Impulses entsteht das eigentliche MRT-Signal, welches in der Empfangsspule gemessen wird.

Die T1- und T2-Relaxationszeit sind gewebespezifisch. Sie bestehen zur gleichen Zeit, sind jedoch unabhängig voneinander.

Die T1-Relaxation wird auch als longitudinale Relaxation oder Spin-Gitter Relaxation bezeichnet, weil die bei der Anregung von den Spins aufgenommene Energie während der Relaxation an das umgebende Gewebe (Gitter) wieder abgegeben wird.

Die T1-Relaxation ist langsamer (300-2000 ms) als die T2-Relaxation (30-150 ms). Die T2-Relaxation wird auch als transversale Relaxation oder Spin-Spin-Relaxation (aufgrund der Spin-Spin-Wechselwirkung) bezeichnet.

Es gilt: Je fester und fetter, desto kürzer sind T1 und T2 –> Fast Food. „Fast Food“ präsentiert Fett. Es steht schnell zur Verfügung (T1 kurz) und wird schnell vertilgt (T2 kurz).

Es gilt: Je flüssiger (je mehr Wasseranteil), desto länger sind T1 und T2 –> Longdrink. „Longdrink“ präsentiert Wasser. Es dauert einige Zeit (im Vergleich zum Fast Food) bis ein Longdrink fertig ist (T1 lang) und man lässt sich Zeit mit dem Getränk (T2 lang).

Die makroskopischen, statischen Inhomogenitäten sind ungewollt: Dies sind z.B. außen aufliegendes oder im Körper einliegendes ferromagnetisches Material. Das menschliche Gewebe selbst wird ganz leicht magnetisiert. Vor allem an Grenzflächen von Luft und Gewebe (z.B. Schädelbasis) erzeugt man durch den Körper selbst geringe Inhomogenitäten des Magnetfeldes. Die mikroskopischen, dynamischen Inhomogenitäten sind gewollt: Auf molekularer Ebene (Brownsche [...]

Somit ist die T2*-Relaxationszeit kürzer als die T2-Relaxationszeit.

Die Erklärung folgt in den nächsten Antworten.

Beim Spin-Echo gibt es einen zusätzlichen 180° Impuls. Der 180° Hochfrequenz-Impuls wirkt sich nur auf die statischen Inhomogenitäten aus. Die dynamischen Inhomogenitäten werden nicht beeinflusst. Somit erzeugt man mit der Spin-Echo Sequenz das „klassische“ T2-Bild.

Die Parameter Protonendichte, T1- und T2-Zeit sind spezifische, nebeneinander bestehende Merkmale, die sich in den verschiedenen Geweben stark unterscheiden können. Wenn man einen dieser drei Parameter betont, erhält man eine Wichtung - man spricht von T1-gewichteten, T2-gewichteten oder protonengewichteten Bildern.