脑成像基础知识

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1、TR（timeofrepetition,TR）又称重复时间。MRI的信号很弱，为提高MR的信噪比,要求重复使用同一种脉冲序列，这个重复激发的间隔时间即称TRo地豫（relaxation,经常被误写为''驰豫〃）是指在核磁共振和磁共振成像中磁化欠星由非平衡态到平衡态的过程。在统计力学和热力学屮，弛豫时间表示系统由不稳定定态趋于某稳定定态所需要的时间。在协同学屮，弛豫时间可以农征快变量的影响程度，弛豫时间短农明快变虽:容易消去。这个系统可以是具体或抽彖的，比如弹性形变消失的吋间可称为弛豫吋间，乂比如光电效应从光照射到射出电子的时间段也称为弛豫时

2、间，政策实施到产生效果也可称为弛豫时间。弛豫时间有两种即T1和T2oT1T1为自旋一晶格或纵向驰豫时间，纵向磁化强度恢复的时间常数T1称为纵向弛豫时间（乂称门旋■品格弛豫时间）。T2T2为自旋一自旋或横向弛豫时间，横向磁化强度消失的时间常数T2称为横向弛豫时间（乂称口旋-口旋弛豫时间）。T2*在理想的状态下，在同-•磁场下，给定的化学环境中，所有的核以同一频率进动。但是在实际系统屮，各个核的化学环境冇细微的不同。1/T2*=1/T2+1/T（inhomo）=1/T2+yABO不像T2,丁2*受磁不均匀性的影响，T2*总是比T2短。T1总是比

3、T2长吗？一-般来说，2T1>T2>T2*o在大部分情况下，T1比T2长。常见弛豫时间值以下为常见健廉人体组织的两个弛缓吋间常数大概数值，仅供参考。1・5特斯拉主磁场Z下组织类型T1大约值（亳秒）T2大约值（毫秒）脂肪组织240-25060-80全血（缺氧血）135050全血（带氧血）1350200脑脊髄液（类似纯水）2200-2400500-1400大脑灰质920100大脑白质78090肝49040肾65060-75肌肉860-90050fMRI脑成像原理及其应用领域功能磁共振成像(fMRI)技术是二十世纪九十年代发展起來的一种新的脑功能

4、研究手段，它对脑功能的成像原理是建立在脑部血氧水平依赖性(BOLD)的基础之上的。fHRT-BOLD是基于神经元兴奋区血氧水平变化而显彩的一种成像技术，通过大量在人和动物身上的研究，其原理主要是通过观察在显示组织水分方而明显口对逆转的弛豫时间(TJ的增加来定位脑部激活的区域。在脑激活期间，fMRI信号的增加能够反映静脉内脱氧血红蛋口浓度的下降，而脱氧血红蛋口浓度乂受局部脑血流量(cerebralbloodflow,CBF),脑血流容积(cerebralbloodvolmue,CBV)，脑部耗氧量代谢率(cerebralMetabolicra

5、teofoxygenconsumption,CMR02)的相互作用的影响。当神经元的活动增强时，脑功能区皮层的血流量和氧交换量增加，但与代谢耗氧量的增加不成比例，超过细胞代谢所需的氧供应竝，其结果可导致功能活动区血管结构屮氧合血红蛋白增加，脱氧血红蛋口的相对减少。脱氧血红蛋口是顺磁性物质，其铁离子有四个不成对的电子，磁矩较大，有明显的L缩短效应。因此，脱氧血红蛋白的肓接作用是减少T2加权像的信号减低，fMRT对其在血管结构中的浓度变化极为敏感，当浓度增加时口J以引起局部信号的减低，减低时则可使磁化率诱导的像素内相位作用减低，引起口旋相干性增

6、大，从而导致T*2和T2驰豫时间的延长，信号升高，使脑功能成像吋功能活动区的皮层表现为高信号。神经元活动与细胞能量代谢密切相关，磁共振功能成像并不是直接检测神经元活动，而是通过磁共振信号的测定来反映血氧饱和度及血流量，从而间接反映脑的能最消耗。因此，在一定程度上能够反映神经元的活动情况，达到功能成像的冃的。由于fMRI-BOLD无需注射任何放射性的核素，具有空间分辨率高及无创伤性，同时可以观察多个脑区的活动，探讨各个脑功能区域之间的关系等特点，作为一种较理想的研究脑部功能变化的可行性手段，在现代脑功能研究领域具冇很大的发展潜力，已成为世界脑

7、科学研究领域的热点之一。fMRI的优点在于能在数秒钟内多次成像，并使受试者处于各种测试状态下，连续测定MRT的变化。感知觉、学习、记忆、悄感及思维过程甚至约物刺激等因素均能导致局部神经兀功能兴奋，而局部神经元兴奋导致局部血流量增加和氧分压升高，使MRI信号随脑功能变化的过程而变化，由此将功能过程与结构关联起來成像，在神经科学和高级脑功能研究小己得到应用，显示出巨大的优越性。功能磁共振成像fMR■技术基本原理功能磁共振成像简称fMRI,是使用磁共振成像技术來观察活体功能代谢活动的实验技术方法。上世纪九十年代初，由于BOLD技术的开创而逐渐兴起

8、，起初被广泛用于神经科学研究领域，尤其在认知心理学和神经生物学研究方面取得很好的成绩。实际上，广义的功能磁共振成像(也有人成为FMRI),不单指BOLD技术而言，还包括多种其它可