MRI功能成像PPT医学课件

MRI功能成像功能成像1弥散弥散n 弥散：普遍存在的运动形式，布朗运动弥散：普遍存在的运动形式，布朗运动n 小分子物质、温度高、结构疏松，弥散快小分子物质、温度高、结构疏松，弥散快n 弥散方向，随机性弥散方向，随机性n MRI主要显示的是水分子弥散主要显示的是水分子弥散n 表观弥散系数（表观弥散系数（ ADC）：弥散的定量指标，）：弥散的定量指标，弥散距离弥散距离 /弥散时间的平方根弥散时间的平方根n ADC影响因素：弥散、组织灌注状态（体素内的微观血流质子与弥散无法区分）2DWIn 利用弥散造成质子相位漂移利用弥散造成质子相位漂移n 施加方向相反的一对弥散梯度脉冲施加方向相反的一对弥散梯度脉冲n 静止质子完全相位重聚静止质子完全相位重聚n 质子弥散后因为相位漂移，信号降低质子弥散后因为相位漂移，信号降低n 弥散越快，信号衰减越明显弥散越快，信号衰减越明显n DWI：主要显示组织弥散对比的图像：主要显示组织弥散对比的图像3DWI时序图时序图4B值选择值选择n 弥散敏感梯度弥散敏感梯度n b值（弥散加权因子）：越大，表明梯度值（弥散加权因子）：越大，表明梯度场越高或持续时间长；场越高或持续时间长；n b值越大，弥散权重越重，但信噪比降低值越大，弥散权重越重，但信噪比降低n 高高 b值常用于观察较慢的弥散、低值常用于观察较慢的弥散、低 b值用值用于观察较快的弥散于观察较快的弥散n 测量测量 ADC时，时， B值越多，越准确值越多，越准确5DWI与与 ADC图图n ADC图：反应组织图：反应组织 ADC值不同的图像值不同的图像n 信号基本与信号基本与 DWI相反，但并非完全相反相反，但并非完全相反n DWI除了反应除了反应 ADC外，还受组织外，还受组织 T1、 T2、质子密度差别的影响；、质子密度差别的影响； DWI时一般时一般 TE设置较长，尤其设置较长，尤其 T2弛豫影响较大（弛豫影响较大（ T2透透射效应）射效应）6DWI应用应用n 脑梗塞、脑缺血脑梗塞、脑缺血n 神经系统感染、肿瘤等的诊断、鉴别诊断神经系统感染、肿瘤等的诊断、鉴别诊断；如脑脓肿、脑炎与弥漫性胶质留鉴别；如脑脓肿、脑炎与弥漫性胶质留鉴别；瘤周水肿与胶质留浸润鉴别瘤周水肿与胶质留浸润鉴别n 蛛网膜囊肿与表皮样囊肿鉴别蛛网膜囊肿与表皮样囊肿鉴别n 弥漫性轴索损伤弥漫性轴索损伤n 肝脏肿瘤、肝硬化、乳腺肿瘤肝脏肿瘤、肝硬化、乳腺肿瘤7DTI：弥散张量成像：弥散张量成像n 显示三维空间内的水分子弥散显示三维空间内的水分子弥散n 多个方向（多个方向（ 6个以上方向）分别施加扩散敏感个以上方向）分别施加扩散敏感梯度场，多的现在达梯度场，多的现在达 256个方向个方向n 对每个体素水分子扩散的各向异性作出较为对每个体素水分子扩散的各向异性作出较为准确的检测准确的检测n 这种反应组织水分子弥散各向异性的技术称这种反应组织水分子弥散各向异性的技术称为扩散张量成像（为扩散张量成像（ DTI）8DTI 与与 DWI比较比较n 都是反应组织水分子弥散都是反应组织水分子弥散n DWI只用只用 ADC一个参数描述，扩散程度一个参数描述，扩散程度的测量限于一个平面内的测量限于一个平面内n DTI用多个参数用多个参数 (FA、 AI、 RA、 VR)描述描述，从三维立体空间定量地分析水分子的，从三维立体空间定量地分析水分子的扩散运动及相关性扩散运动及相关性9DTI应用应用n 目前惟一能在活体中显示神经纤维束的目前惟一能在活体中显示神经纤维束的走行、方向、排列、髓鞘等信息走行、方向、排列、髓鞘等信息 n 广泛应用于中枢神经系统的组织形态学广泛应用于中枢神经系统的组织形态学和病理学研究和病理学研究n 临床治疗参考，手术导航临床治疗参考，手术导航n 观察心肌、骨骼肌的纤维显微结构观察心肌、骨骼肌的纤维显微结构10MRI灌注成像灌注成像n 并非并非 MRI特有技术，特有技术， CT、 PET、 SPECTn 使用使用 MR造影剂、造影剂、 MR成像成像11脑功能成像（脑功能成像（ BOLD-fMRI）n 血红蛋白包括氧合血红蛋白和去氧血红血红蛋白包括氧合血红蛋白和去氧血红蛋白蛋白n 氧合血红蛋白是抗磁性物质，对质子驰氧合血红蛋白是抗磁性物质，对质子驰豫没有影响豫没有影响n 去氧血红蛋白属顺磁性物质，其铁离子去氧血红蛋白属顺磁性物质，其铁离子有有 4个不成对电子，磁化不均匀，产生个不成对电子，磁化不均匀，产生横向驰豫时间横向驰豫时间 (T2和和 T2*)缩短效应缩短效应12n 局部脑功能区激活局部脑功能区激活 -局部耗氧量增加局部耗氧量增加 -通通过局部、全身调节过局部、全身调节 -局部血流量增加局部血流量增加 -血血流量增加较耗氧量增加为大流量增加较耗氧量增加为大 -局部氧合局部氧合血红蛋白比例增加，去氧血红蛋白比例血红蛋白比例增加，去氧血红蛋白比例降低降低n 去氧血红蛋白所致的缩短去氧血红蛋白所致的缩短 T2*时间作用时间作用减少减少 -局部组织信号相对高局部组织信号相对高13n 由于去氧血红蛋白缩短由于去氧血红蛋白缩短 T2*的效应很小的效应很小n 所以使用对所以使用对 T2*效应敏感的序列，效应敏感的序列， GRE或或 GRE-EPIn 场强越高、场强越高、 T2*效应越明显，所以效应越明显，所以 BOLD一般需要较高场强（一般需要较高场强（ 1.5T以上）以上）n 在在 4.0T以上场强，能显示激活区域早期以上场强，能显示激活区域早期信号降低现象（去氧血红蛋白比例增高信号降低现象（去氧血红蛋白比例增高）14BOLD-fMRI实施实施n 刺激设备刺激设备n 显示激活前后信号变化显示激活前后信号变化n 实验设计、实施实验设计、实施n 避免干扰，可信度避免干扰，可信度n 数据处理、分析；对齐、标准化、准配数据处理、分析；对齐、标准化、准配、平滑等处理、平滑等处理15BOLD-fMRI应用应用n 语言、视觉、运动、其它感觉功能区定语言、视觉、运动、其它感觉功能区定位位n 手术前对术后功能恢复、代偿情况预测手术前对术后功能恢复、代偿情况预测n 手术导航手术导航n 硬件、软件要求高硬件、软件要求高16MR波谱分析波谱分析 n MR波谱（波谱（ MR spectroscopy， MRS）是）是目前能够进行活体组织内化学物质无创目前能够进行活体组织内化学物质无创性检测的唯一方法。性检测的唯一方法。 MRI提供的是正常提供的是正常和病理组织的形态信息，而和病理组织的形态信息，而 MRS则可提则可提供组织的代谢信息。供组织的代谢信息。 17化学位移化学位移n 同一种磁性原子核处于不同的分子中同一种磁性原子核处于不同的分子中n 分子化学结构的不同，电子云对磁性原分子化学结构的不同，电子云对磁性原子核的磁屏蔽作用的大小也存在差别子核的磁屏蔽作用的大小也存在差别n 原子核因分子结构不同而致局部的磁场原子核因分子结构不同而致局部的磁场强度有微小差别强度有微小差别n 表现为进动频率的微小差别表现为进动频率的微小差别181H-MRSn 采集的采集的 MR信号，来源于多种代谢产物中信号，来源于多种代谢产物中 H质子质子n 由于化学位移效应，不同的代谢产物中由于化学位移效应，不同的代谢产物中 H质子进动频质子进动频率有轻微差别率有轻微差别n 通过傅里叶转换可得到不同物质谱的信息通过傅里叶转换可得到不同物质谱的信息n 用谱线表示用谱线表示n 其横坐标表示不同物质中质子的进动频率，通常用其横坐标表示不同物质中质子的进动频率，通常用PPM表示（以标准物的质子进动频率为基准，其他表示（以标准物的质子进动频率为基准，其他代谢物中质子进动频率与标准物中质子进动频率的差代谢物中质子进动频率与标准物中质子进动频率的差别，以别，以 PPM来表示）来表示）n 1H-MRS常选用三甲基硅烷（常选用三甲基硅烷（ Trimethylsilane）作）作为标准物为标准物n 某一窄波的波峰下面积与目标区域内某特定代谢产物某一窄波的波峰下面积与目标区域内某特定代谢产物的含量成正比关系的含量成正比关系n 由于一般含由于一般含 H代谢物的浓度不到代谢物的浓度不到 1/10000的水浓度的水浓度，被水掩盖，序列需要水抑制，被水掩盖，序列需要水抑制 192021MRS特点特点n 得到的是代谢产物的信息，而非解剖图像得到的是代谢产物的信息，而非解剖图像n 通常用数值或谱线来表示通常用数值或谱线来表示n 对磁场均匀度有着更高的要求对磁场均匀度有着更高的要求n 高场强，提高信噪比，各种代谢产物的进动高场强，提高信噪比，各种代谢产物的进动频率差异增大，可更好区分各种代谢产物频率差异增大，可更好区分各种代谢产物n 信号较弱，常需要多次平均才能获得足够的信号较弱，常需要多次平均才能获得足够的信噪比，因此检查时间较长信噪比，因此检查时间较长n 除了除了 1H-MRS外，外， 31P、 13C22MRS空间定位空间定位n 单体素单体素n 序列：序列：n 点解析波谱点解析波谱 （ PRESS）n 刺激回波采集刺激回波采集 （ STEAM）n 两者差别：两者差别： PRESS： SNR高，最短高，最短 TE长长，部分信号因，部分信号因 T2衰减丢失，对短衰减丢失，对短 T2*代代谢物观测困难谢物观测困难23PRESS时序图时序图24STEAM时序图时序图25n 多体素多体素n 化学位移成像（化学位移成像（ CSI）n 使用序列也是使用序列也是 PRESS、 STEAMn 空间定位时增加相位编码梯度空间定位时增加相位编码梯度26多体素多体素 MRS， 2D-CSI27多体素多体素 MRS特点特点n 一次可采集多个感兴趣区的信号，便于比较正常组织和病变组织的波谱n 缺点是体素容积较小，信号强度较低，采集次数相对多，扫描时间较长n 进行化学位移序列数据采集时，必须要保持高场强的均匀性n 在测量