fmri及dti的原理及应用简介

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1、fMRI和DTI的原理及应用简介内容1.功能磁共振（fMRI)的原理及应用。2.弥散张量成像（DTI)的原理及应用。3.不足及展望。fMRIMRIVS.fMRIMRIstudiesbrainanatomy.fMRIstudiesbrainfunction广义的功能磁共振成像弥散加权成像（DWI)灌注加权成像（PWI)磁共振波普成像（MRS)血氧饱和水平依赖成像（BOLD）狭义的功能磁共振成像特指血氧水平依赖成像（bloodoxygenleveldependent,简称BOLD)血氧水平依赖成像由Ogawa等于1990

2、年首先提出以来，该技术已成为神经科学家探测、认识活动脑内定位的有效方法之一。BOLD-fMRI的优点无创伤，无示踪剂无电离辐射性，无需暴露于放射活性物质环境空间分辨率高(2~3mm内)及时间分辨率高（1s以内，快速成像时间为30~100ms）可将功能成像与解剖细节结合起来，具有比PET、SPECT检测脑功能更多的优势BOLD-fMRI的原理(1)当局部脑皮质在经特定的任务刺激（如感觉、运动、神经心理测试等）后，局部耗氧量增加，同时局部脑血流量增加比耗氧量增加更明显。前者使血液内氧含量降低，后者使氧含量增加，二者的综合

3、效应是局部血液氧含量增加,也就是氧合／脱氧血红蛋白的比例增加。BOLD-fMRI的原理(2)这两种血红蛋白对磁场影响不同：脱氧血红蛋白属顺磁物质，引起加权像信号减低。氧合血红蛋白是抗磁性物质，可增加加权信号强度。当氧合／脱氧血红蛋白的比例增加时，或说脱氧血红蛋白含量减少，其(PT2PRE)T2缩短效应减弱，表现为延长。在加权像上表现为信号增强，故而神经元活动区的加权像信号即高于非活动区。BOLD-fMRI的原理(3)总之，根据这两种血红蛋白的磁场性质的不同采用成像的方法来确定局部脑组织血流的改变，继而反映神经电活动的

4、方法就称为血氧水平依赖（BOLD）性测量成像。1.外界刺激使局部脑组织兴奋2.能量需求增加—ATP3.血管扩张4.含氧血红蛋白增加5.组织的无氧代谢减少氧耗量，增加含氧血红蛋白的含量脑组织的代谢及血管反应Capillary含氧血红蛋白去氧血红蛋白BloodOxygenLevelDependentBOLD的运作及结果的计算、分析1.实验设计—刺激模式2.统计分析—相关系数28182838485868788898108118BOLD的运动刺激模式fMRI效果图fMRI研究及应用举例fMRI应用领域涉及到脑科学研究的许多领

5、域：如认知科学、神经科学、针灸、药物滥用、fMRI数据分析与临床应用等。现就对fMRI在神经外科中的应用举例。1.BOLD-fMRI有效性的评估krings等对50例中央区肿瘤患者运动功能fMRI结果与PET、经颅磁刺激（TMS)、直接皮质电刺激（DECS）结果的相差距离进行比较。结果：26例接受PET检查，其中18例<1cm,7例<2cm,1例>2cm.10例接受TMS检查，其中7例<1cm,3例<2cm.49例接受DECS检查，其中31例<1cm,14例<2cm,4例>2cm可见大部分患者的fMRI结果与PET、

6、TMS、DECS结果的相差距离小于1cmAgata等对33例脑肿瘤病人分别行fMRI和皮层电刺激检查，结果98%的fMRI对运动感觉皮层的地位和皮质电刺激的结果一致，表明fMRI可以准确的显示肿瘤与功能区的关系。Roberts等人对17例脑肿瘤病人进行研究，证实90%以上fMRI结果与术中体感诱发电位和皮层电刺激结果一致，表明fMRI可显示肿瘤与功能区的关系，并可为手术计划的制定提供依据。2.fMRI在神外中的应用举例黄穗乔等对48例位于中央沟附近的脑肿瘤患者接受常规和功能磁共振检查，其中转移瘤10例，胶质瘤11例，

7、脑膜瘤6例，动静脉畸形2例，蛛网膜囊肿2例。功能成像方法采用在手静止和开合运动中，行快速梯度平面回波连续成像。结果除2例患者头运动较明显外，其余患者都显示了手运动功能皮层活化兴奋区，并测得了功能皮层区与肿瘤的最短距离。功能皮层活化区表现出3种不同类型，包括：病灶内或边缘散在的活化小斑点；功能皮层活化区受挤压、移位；功能皮层活化区形态、位置正常。左顶叶脑膜瘤功能磁共振成像右额顶蛛网膜囊肿的功能磁共振成像讨论肿瘤是否可切除，取决于肿瘤与功能区的关系：1.当功能区与肿瘤的最短距离超过2cm时，手术一般不会导致运动障碍，2.

8、当距离在1-2cm之间时，有33%的患者会出现术后运动障碍，3.当距离在1cm之内时，有50%的患者会出现术后不同程度的运动障碍。在本研究中，得出了运动皮层兴奋出现的三种形式，第一种表示功能区被肿瘤不同程度破坏，残存功能区与肿瘤组织密不可分，要想完全切除肿瘤而不损害功能很难，第二种，功能区在距肿瘤2cm范围内,手术中需注意肿瘤切除范围,避免功能