(最新整理)脑功能磁共振成像课件

(最新整理)脑功能磁共振成像2021/7/261(最新整理)脑功能磁共振成像2021/7/2611952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2021/7/2621952年Purcell和Bloch获诺贝尔奖2021/7/诊断----治疗结构----功能宏观----微观2021/7/263诊断----治疗2021/7/263

磁共振的设备磁体线圈计算机2021/7/264磁共振的设备2021/7/264

磁体的分类永磁常导超导2021/7/265磁体的分类2021/7/2652021/7/2662021/7/2662021/7/2672021/7/267射频线圈2021/7/268射频线圈2021/7/2682021/7/2692021/7/269MR基本原理2021/7/2610MR基本原理2021/7/2610

（N）MRI(Nuclear)MagneticResonanceImaging(核）磁共振成像2021/7/2611（N）MRI2021/7/2611

MRI

MagneticResonanceImaging

磁共振成像2021/7/2612MRI2021/7/2612

MRI(N)Magnetic

(核)磁2021/7/2613MRI2021/7/2613

MRIResonance共振2021/7/2614MRI2021/7/2614

MRIImaging成像2021/7/2615MRI2021/7/2615几组常用磁共振参数的概念2021/7/2616几组常用磁共振2021/7/2616

T1T2TRTET1WIT2WI2021/7/2617T1TRT1WI2021/7/2617水长T1、长T2。脂肪短T1、长T2。软组织等T1、等T2。钙化短T1、短T2。2021/7/2618水长T1、长T2。2021/7/26182021/7/26192021/7/2619T1WI：短TR（小于500ms)、短TE。PDWI：长TR（500-1000ms)、短TE。T2WI：长TR（大于2000ms)、长TE。2021/7/2620T1WI：短TR（小于500ms)、短TE。2021/7/22021/7/26212021/7/2621

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。2021/7/2622随着磁共振成像技术的迅猛发展，功能性磁功能性磁共振成像

（FunctionalMagneticResonanceImaging）

分广义和狭义两种2021/7/2623功能性磁共振成像2021/7/2623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2021/7/2624弥散加权成像（DWI）广义功能性磁共振成像2021/7/26特指血氧饱和度水平检测（BloodOxygenLevelDependent简称BOLD）。狭义功能性磁共振成像2021/7/2625特指血氧饱和度水平检测（BloodOxyge血氧饱和度水平检测（BOLD）2021/7/2626血氧饱和度水平检测2021/7/2626

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。2021/7/26271990年Belliveau手次报导了血氧饱和度水平检

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20秒的扫描过程。2021/7/2628采样过程中需设置两种状态：一种是活动、一种是休息（“A2021/7/26292021/7/2629

在工作站，将“A”状态和“B”状态中标化的原始数据进行类比，无代谢活动改变的区域即血氧水平无改变的感兴趣区域脑组织设为0，而有代谢活动改变的区域即血氧水平增高或减低的感兴趣区域脑组织数字化，并依据血氧水平增高或减低的情况作出伪彩图像。2021/7/2630在工作站，将“A”状态和“B”状态中标化的原始数据进行手对掌运动2021/7/2631手对掌运动2021/7/2631双手对掌运动2021/7/2632双手对掌运动2021/7/2632fMRI2021/7/2633fMRI2021/7/26332021/7/26342021/7/2634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

2021/7/2635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2021/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。2021/7/2636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。20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）2021/7/2637电生理的方法:2021/7/2637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。

2021/7/2638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

生理参数方法葡萄糖消耗量FCG-PET，FDG-SPET氧耗量O2-PET细胞色素-CNIRS(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）2021/7/2639生理参数方法葡萄糖脑活动代谢变化功能图像脑活动血管变化功能图像2021/7/2640脑活动代谢变化功能图像脑活动血管变化磁共振脑功能成像的数据分析

2021/7/2641磁共振脑功能成像的2021/7/2641

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2021/7/2642磁共振脑功能成像的数据处理和分析的方法很ACTIV2000AFNI*BrainVoyagerFIASCOFMRIAnalysisPackageFSLLyngbyMEDxSPM*StimulateVoxBo常用磁共振脑功能成像处理软件包2021/7/2643ACTIV2000常用磁共振脑功能成像处理软件包2021/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2021/7/2644图像数据的获取2021/7/2644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图像数据的预处理2021/7/2645移动校正图像数据的预处理2021/7/2645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2021/7/2646移动校正平滑标化通用线性模型统计参数图(SPM)fMRI时

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。2021/7/2647感觉、运动、认知功能障碍是医学中的重点，然而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2021/7/2648工作人员临床fMRI的质量保证2021/7/2648手术前计划:动静脉畸形,脑肿瘤诊断:Alzheimer’s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2021/7/2649手术前计划:动静脉畸形,脑肿瘤fMRI应用的临床病例展示20中文汉字和空白注视点对比顶上回顶下回额上回扣带回2021/7/2650中文汉字和空白注视点对比顶上回顶下回额上回扣带回2021/7中文汉字和空白注视点对比额中回角回额下回颞中回2021/7/2651中文汉字和空白注视点对比额中回角回额下回颞中回2021/7/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2021/7/2652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20拼音和空白注视点对比额下回颞中回颞下回2021/7/2653拼音和空白注视点对比额下回颞中回颞下回2021/7/2653中文汉字和拼音对比额上回额中回额中回2021/7/2654中文汉字和拼音对比额上回额中回额中回2021/7/2654中文汉字和拼音对比额下回颞上回额下回2021/7/2655中文汉字和拼音对比额下回颞上回额下回2021/7/2655材料与方法

HMG，女，37岁，右利，受教育5年，工人。2000年6月5日因高血压发生左侧基底节区出血，出现右侧肢体瘫痪，经当地医院治疗后好转，同年7月5日患者又突发语言障碍来我院就诊，经CT、MR检查发现右侧基底节区及额顶叶脑梗死，收入院治疗。2021/7/2656材料与方法HMG，女，37岁，右利，受教育5年材料与方法●选用36对由双字词及非词。所有词均为名词。具有很强的想象性如：马路、火柴、肥皂；另一类为无意义的非词如：杀电、尖八。●将36对词组分为六组，每组均包括三个常用词组和三个无意义词组，并在每组词组之间用“+”间隔。

2021/7/2657材料与方法●选用36对由双字词及非词。所有词均为名词。202材料与方法●对照组任务为“+”，显示时间为30秒，被试仅观看注视点。●显示模式为：“+”30秒，6个词组30秒，每个词组显示5秒；“+”30秒，6个词组30秒……，共6次采样。●分别行患者治疗前后、对照，共3次扫描。2021/7/2658材料与方法●对照组任务为“+”，显示时间为30秒，2021/

结果2021/7/2659结果2021/7/2659

结果2021/7/2660结果2021/7/2660

结果治疗前2021/7/2661结果治疗前2021/7/2661

结果治疗后2021/7/2662结果治疗后2021/7/2662

右侧半球在语言功能损害和恢复中的作用：

讨论治疗后治疗前额中回(BA9/10)额中回(BA9/10)2021/7/2663右侧半球在语言功能损害和恢复中的作用：

右侧半球在语言功能损害和恢复中的作用：

讨论治疗后治疗前颞中回颞中回额中回额中回2021/7/2664右侧半球在语言功能损害和恢复中的作用：

右侧半球在语言功能损害和恢复中的作用：

讨论治疗后治疗前病灶周围病灶周围额中回额中回2021/7/2665右侧半球在语言功能损害和恢复中的作用：

右侧半球在语言功能损害和恢复中的作用：

讨论治疗前语言功能障碍右侧半球语言功能活跃治疗后语言功能恢复右侧半球语言功能减弱2021/7/2666右侧半球在语言功能损害和恢复中的作用：

左侧半球在语言功能损害和恢复中的作用：

讨论治疗前治疗后额中回额下回额中回额下回2021/7/2667左侧半球在语言功能损害和恢复中的作用：

左侧半球在语言功能损害和恢复中的作用：

讨论治疗前治疗后额中回额下回额中回额下回2021/7/2668左侧半球在语言功能损害和恢复中的作用：

左侧半球在语言功能损害和恢复中的作用：

讨论治疗前治疗后额中回额下回额中回额下回2021/7/2669左侧半球在语言功能损害和恢复中的作用：

左侧半球在语言功能损害和恢复中的作用：

讨论治疗前治疗后顶下回额下回顶下回额下回2021/7/2670左侧半球在语言功能损害和恢复中的作用：

左侧半球在语言功能损害和恢复中的作用：

讨论治疗前语言功能障碍左侧半球语言功能减弱治疗后语言功能恢复左侧半球语言功能恢复2021/7/2671左侧半球在语言功能损害和恢复中的作用：控制成像环境的质量，患者的准备和选择，以及适当的校对参数是必须的。提供了监测这些内在的代偿机制来对付由于疾病所造成的损害。一个不同专业间的神经放射学医师队伍，认知心理学者和精神病专家将需要确保将这刚刚发展起来的fMRI技术能合理地应用于临床。总结2021/7/2672控制成像环境的质量，患者的准备和选择，以及适当的校对参数是必谢谢!2021/7/2673谢谢!2021/7/26732021/7/26742021/7/2674(最新整理)脑功能磁共振成像2021/7/2675(最新整理)脑功能磁共振成像2021/7/2611952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2021/7/26761952年Purcell和Bloch获诺贝尔奖2021/7/诊断----治疗结构----功能宏观----微观2021/7/2677诊断----治疗2021/7/263

磁共振的设备磁体线圈计算机2021/7/2678磁共振的设备2021/7/264

磁体的分类永磁常导超导2021/7/2679磁体的分类2021/7/2652021/7/26802021/7/2662021/7/26812021/7/267射频线圈2021/7/2682射频线圈2021/7/2682021/7/26832021/7/269MR基本原理2021/7/2684MR基本原理2021/7/2610

（N）MRI(Nuclear)MagneticResonanceImaging(核）磁共振成像2021/7/2685（N）MRI2021/7/2611

MRI

MagneticResonanceImaging

磁共振成像2021/7/2686MRI2021/7/2612

MRI(N)Magnetic

(核)磁2021/7/2687MRI2021/7/2613

MRIResonance共振2021/7/2688MRI2021/7/2614

MRIImaging成像2021/7/2689MRI2021/7/2615几组常用磁共振参数的概念2021/7/2690几组常用磁共振2021/7/2616

T1T2TRTET1WIT2WI2021/7/2691T1TRT1WI2021/7/2617水长T1、长T2。脂肪短T1、长T2。软组织等T1、等T2。钙化短T1、短T2。2021/7/2692水长T1、长T2。2021/7/26182021/7/26932021/7/2619T1WI：短TR（小于500ms)、短TE。PDWI：长TR（500-1000ms)、短TE。T2WI：长TR（大于2000ms)、长TE。2021/7/2694T1WI：短TR（小于500ms)、短TE。2021/7/22021/7/26952021/7/2621

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。2021/7/2696随着磁共振成像技术的迅猛发展，功能性磁功能性磁共振成像

（FunctionalMagneticResonanceImaging）

分广义和狭义两种2021/7/2697功能性磁共振成像2021/7/2623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2021/7/2698弥散加权成像（DWI）广义功能性磁共振成像2021/7/26特指血氧饱和度水平检测（BloodOxygenLevelDependent简称BOLD）。狭义功能性磁共振成像2021/7/2699特指血氧饱和度水平检测（BloodOxyge血氧饱和度水平检测（BOLD）2021/7/26100血氧饱和度水平检测2021/7/2626

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。2021/7/261011990年Belliveau手次报导了血氧饱和度水平检

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20秒的扫描过程。2021/7/26102采样过程中需设置两种状态：一种是活动、一种是休息（“A2021/7/261032021/7/2629

在工作站，将“A”状态和“B”状态中标化的原始数据进行类比，无代谢活动改变的区域即血氧水平无改变的感兴趣区域脑组织设为0，而有代谢活动改变的区域即血氧水平增高或减低的感兴趣区域脑组织数字化，并依据血氧水平增高或减低的情况作出伪彩图像。2021/7/26104在工作站，将“A”状态和“B”状态中标化的原始数据进行手对掌运动2021/7/26105手对掌运动2021/7/2631双手对掌运动2021/7/26106双手对掌运动2021/7/2632fMRI2021/7/26107fMRI2021/7/26332021/7/261082021/7/2634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

2021/7/26109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2021/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。2021/7/26110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。20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）2021/7/26111电生理的方法:2021/7/2637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。

2021/7/26112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

生理参数方法葡萄糖消耗量FCG-PET，FDG-SPET氧耗量O2-PET细胞色素-CNIRS(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）2021/7/26113生理参数方法葡萄糖脑活动代谢变化功能图像脑活动血管变化功能图像2021/7/26114脑活动代谢变化功能图像脑活动血管变化磁共振脑功能成像的数据分析

2021/7/26115磁共振脑功能成像的2021/7/2641

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2021/7/26116磁共振脑功能成像的数据处理和分析的方法很ACTIV2000AFNI*BrainVoyagerFIASCOFMRIAnalysisPackageFSLLyngbyMEDxSPM*StimulateVoxBo常用磁共振脑功能成像处理软件包2021/7/26117ACTIV2000常用磁共振脑功能成像处理软件包2021/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2021/7/26118图像数据的获取2021/7/2644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图像数据的预处理2021/7/26119移动校正图像数据的预处理2021/7/2645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2021/7/26120移动校正平滑标化通用线性模型统计参数图(SPM)fMRI时

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。2021/7/26121感觉、运动、认知功能障碍是医学中的重点，然而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2021/7/26122工作人员临床fMRI的质量保证2021/7/2648手术前计划:动静脉畸形,脑肿瘤诊断:Alzheimer’s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2021/7/26123手术前计划:动静脉畸形,脑肿瘤fMRI应用的临床病例展示20中文汉字和空白注视点对比顶上回顶下回额上回扣带回2021/7/26124中文汉字和空白注视点对比顶上回顶下回额上回扣带回2021/7中文汉字和空白注视点对比额中回角回额下回颞中回2021/7/26125中文汉字和空白注视点对比额中回角回额下回颞中回2021/7/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2021/7/26126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20拼音和空白注视点对比额下回颞中回颞下回2021/7/26127拼音和空白注视点对比额下回颞中回颞下回2021/7/2653中文汉字和拼音对比额上回额中回额中回2021/7/26128中文汉字和拼音对比额上回额中回额中回2021/7/2654中文汉字和拼音对比额下回颞上回额下回2021/7/26129中文汉字和拼音对比额下回颞上回额下回2021/7/2655材料与方法

HMG，女，37岁，右利，受教育5年，工人。2000年6月5日因高血压发生左侧基底节区出血，出现右侧肢体瘫痪，经当地医院治疗后好转，同年7月5日患者又突发语言障碍来我院就诊，经CT、MR检查发现右侧基底节区及额顶叶脑梗死，收入院治疗。2021/7/26130材料与方法HMG，女，37岁，右利，受教育5年材料与方法●选用36对由双字词及非词。所有词均为名词。具有很强的想象性如：马路、火柴、肥皂；另一类为无意义的非词如：杀电、尖八。●将36对词组分为六组，每组均包括三个常用词组和三个无意义词组，并在每组词组之间用“+”间隔。

2021/7/26131材料与方法●选用36对由双字词及非词。所有词均为名词。202材料与方法●对照组任务为“+”，显示时间为30秒，被试仅观看注视点。●显示模式为：“+”30秒，6个词组30秒，每个词组显示5秒；“+”30秒，6个词组30秒……，共6次采样。●分别行患者治疗前后、对照