脑功能磁共振成像课件

图像数据的预处理 移动校正 层面的延时校正 空间滤过 信号强度的标化 时序滤过 手对掌运动 双手对掌运动 fMRI 功能性磁共振成像的生理学基础 脑活动状态的生理学变化 脑活动状态的代谢变化 脑活动状态的血管变化 功能脑成像的目的是描绘出活体脑组织活动的空间和时间位置。 监测脑细胞活 动性的金标准是直接、侵入性地记录单个神经元细胞膜的电势能；然而，这些 方法仅限于实验中使用。 在以人为研究对象时必须用非侵袭性的方法，因此这 些方法本身具有局限性。非侵袭性脑功能成像有两种方法：（1）电生理的方法 和（2）代谢/血流的方法。 电生理的方法: 脑电图（EEG） 脑磁图描记术 （MEG 代谢/血流的方法: 正电子发射体层成像（PET） 功能磁共振成像 （fMRI） 利用成像设备产生功能图像的过程被称作功能重建。要理解如何 用这些方法获得功能图像重要是要理解： 脑活动与测量的生理参数之间的关系。 这些生理参数与脑功能图像之间的关系。 葡萄糖消耗量 FCG- PET，FDG-SPET 氧耗量 O2-PET 细胞色素-C NIRS 叶绿醇氧化还原状态 脑血容量 H2O-PET,氙-，ECD-， MPAO-SPET, fMRI, 氙-CCT,NIRS+造影剂, TCD 脑血氧含量 fMRI（BOLD） ；NIRS；内 在的视觉信号（去氧血红 蛋白，血红蛋白浓度） 生理参数 方法 脑活动 代谢变化 功能图像 脑活动 血管变化 功能图像 磁共振脑功能成像的 数据分析 磁共振脑功能成像的数 据处理和分析的方法很多，由于处理的数据量通常很大，因此绝大多数研究的 数据处理和分析多通过专门的软件包来完成。磁共振工作站所附带的软件虽然 也可完成这项工作，如 GE 公司的 FUNCTOOL 等，但其处理较粗糙和简单，仅可 作为实验结果的初步观察，一般不能达到科学研究的需要。 概述 ACTIV2000 AFNI* BrainVoyager FIASCO FMRI Analysis Package FSL LyngbyMEDx SPM* Stimulate VoxBo 常用磁共振脑功能成像处理软件包 图像数据的获取 图像数 据的转换 图像数据分析 图像数据展示 移动校正 平滑 标化 通用线性模型 统计参数图 SPM fMRI 时间序列 参数评估 设计矩阵 标准脑模版 高斯内核 p 0.05 采用高斯野理论的推论 局部数据的校正 空间分布模式以及 相互有效 的连通性 感觉、运动、认知功能障碍是医学中的重点，然而我们在 对他们进行诊断、监测这项战略中还存在实质性的限制。在当今的医疗实践中， 中枢神经系统疾病大致分成神经病学的（疾病的生物学基础已被认识的）和精 神病学的（其特殊的生物学基础还不确定的） 。这种相当武断的分类根源于强调 结构病理学。功能测试直到现在还非常有限。传统医学的神经病学和精神病学 检查是通过特殊的刺激引起预期的反应来检查神经系统。如反应正常其所做出 的诊断是神经系统正常。这“黑箱”方法现在可能被置疑，因为大脑甚至在遇 到严重损伤时也能够产生表面上是正常的反应。然而，最后通过结合临床与病 理，人们了解到许多，这样的研究仅仅代表着对单个时间点的比较。 工作人员 病员的准备 患者的安全性 模式 扫描仪 控制系统 临床 fMRI 的质量保证 手 术前计划:动静脉畸形,脑肿瘤 诊断:Alzheimers 病 恢复治疗:中风模式 功 能重组:臂丛移位 另类研究:针刺镇痛,气功,吸毒 fMRI 应用的临床病例展示 中文汉字和空白注视点对比 顶上回 顶下回 额上回 扣带回 中文汉字和空白注 视点对比 额中回 角回 额下回 颞中回 拼音和空白注视点对比 额上回 额中回 额下回 顶上回 顶上回 顶下回 拼音和空白注视点对比 额下回 颞中回 颞下回 * * 脑功能磁共振成像 复旦大学华山医院放射科 黎 元 1952 年 Purcell 和 Bloch 获诺贝尔奖 1971 年 Damadian 发现肿瘤组织 T1 和 T2 延长 1973 年 Lauterbur 发表充水试管的 MR 图 像 1978 年 Mallard 等取得第一幅人体 MR 图像 1980 年 MR 机开始应 用于临床 1988 年第一台 MR 机在中国应用于临床 诊断-治疗 结构-功能 宏观-微观 磁共振的设备 磁体 线圈 计算机 磁体的分类 永磁 常导 超导 射 频 线 圈 MR 基本原理 （N）MRI Nuclear Magnetic Resonance Imaging 核） 磁 共振 成像 MRI Magnetic Resonance Imaging 磁 共振 成像 MRI N Magnetic 核 磁 MRI Resonance 共振 MRI Imaging 成像 几组常用磁共振 参数 的概念 T1 T2 TR TE T1WI T2WI 水长 T1、长 T2。 脂肪短 T1、 长 T2。 软组织等 T1、等 T2。 钙化短 T1、短 T2。 T1WI：短 TR（小于 500ms 、短 TE。 PDWI：长 TR（500-1000ms 、短 TE。 T2WI：长 TR（大于 2000ms 、长 TE。 随着磁共振成像技术的迅猛发展，功能性磁共 振成像技术亦日趋成熟。过去，临床功能性检查主要依靠同位素检查 SPECT、PET 等 。自九十年代末以来，功能性磁共振成像技术不断地成功应用 于临床，以其卓越的性能和全新的技术，逐渐被临床工作者尤其神经科学工作 者的认同和接受。该技术即没有使患者暴露于同位素的缺点，又有功能性与形 态学完美结合的优点，因此，作者认为，一旦功能性磁共振广泛应用于临床， 势必有着宽阔的前景。 功能性磁共振成像 （Functional Magnetic Resonance Imaging） 分广义和狭义两种 弥散加权成像（DWI） 灌 注加权成像（PWI） 磁共振波谱成像（MRS） 血氧饱和度水平检测（BOLD） 广 义功能性磁共振成像 特指血氧饱和度水平检测（ Blood Oxygen Level Dependent 简称 BOLD） 。 狭义功能性磁共振成像 血氧饱和度水平检测 （BOLD） 1990 年 Belliveau 手次报导了血氧饱和度水平检测技术以来， 该技术已成为神经科学家探测各类认识活动脑内定位的有效方法之一。 采样过程中需设置两种状态：一种是活动、一种是休息（“A”和“B” ） ，在两 种状态下，收集由于代谢活动的改变而引起的血氧水平增加信息，作为原始数 据将这些原始数据进行标准化。如动手实验中，要求受试者闭目、放松、停 30 秒、对掌运动 30 秒、停 30 秒、对掌运运动 30 秒、停 30 秒，依次类推，完成 1 分