I protoni presenti nei fluidi si comportano diversamente rispetto a quelli legati a molecole qualora vengano eccitati da impulsi di radiofrequenza. In entrambe i casi, cessato lo stimolo RF, la magnetizzazione ritorna sul piano longitudinale, impiegando un tempo T1, detto, come abbiamo già visto, tempo di rilassamento longitudinale.T1 è definito come il tempo necessario per il recupero di circa i 2/3 (63%) della magnetizzazione longitudinale. Il tasso di recupero è 1/T1.
Dopo un impulso RF a 90o il vettore M impiega un tempo T1 per recuperare il 63% del suo valore iniziale
La magnetizzazione trasversale decade invece, come già accennato, nel tempo di rilassamento T2.
Dopo un impulso di eccitazione la magnetizzazione trasversale decade al 37% del suo valore massimo in un tempo T2
L’acqua legata a macromolecole, per effetto delle forze di legame, tende ad avere T1 e T2 minori rispetto all’acqua libera. Il limite superiore per T1 re T2 è di circa 3 secondi e corrisponde all’acqua distillata.T2 non può mai essere maggiore di T1, anzi per tessuti ricchi di strutture T2 è sempre minore di T1. I tempi di rilassamento T2 sono meno influenzati dall’intensità del campo magnetico applicato rispetto ai tempi T1.
Può capitare che il campo B presenti dei punti di disomogeneità oppure che il sistema stesso di spin (campione) abbia dei punti a diversa suscettività (suscettività = intensità di magnetizzazione/B = I/B ) a causa, ad esempio, di accumuli di materiali paramagnetici, o sia soggetto ad ulteriori campi magnetici. In questi casi la frequenza di precessione degli spin dipenderà anche dalla loro posizione rispetto ai punti di disomogeneità, per cui in punti diversi del campione di avranno diverse frequenze di precessione con un conseguente sfasamento degli spin. A causa del minore ordine del sistema di spin, il decadimento della magnetizzazione trasversale avviene più rapidamente rispetto al caso in cui ci sia solo il rilassamento spin-spin. Questo fenomeno è considerato nella costante di tempo T2*.La relazione tra T2 e T2* è la seguente:
1/T2* = 1/T2+γΔB/2
dove ΔB indica il range di variabilità del campo magnetico applicato.
Applicando i gradienti di campo magnetico per la codifica spaziale del segnale si introduce una ulteriore fonte di disomogeneità del campo per cui si ha:
1/T2** = 1/T2+γΔB/2 + γGr
dove G indica l’intensità del gradiente per unità di lunghezza, r indica la lunghezza (nella direzione di G) del campione in esame
