医学成像技术(第五章 核磁共振成像系统fMRI)课件.ppt

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1、第五章核磁共振成像系统5.6功能磁共振成像functionalMagneticResonanceImagingfMRI利用磁共振原理对人体或动物的功能进行研究与检测的成像方法血管网功能磁共振在中枢神经系统的应用磁共振脑功能磁共振成像（ｆＭＲＩ）包括弥散加权成像（ＤＷＩ）、灌注加权成像（ＰＷＩ）、磁共振波谱（ＭＲＳ）和脑皮层激发功能成像（ＢＯＬＤ）等技术。这将使中枢神经系统影像学诊断从单纯形态影像学转向与脑功能影像学相结合的发展道路。弥散MRI是一种新的MRI技术，它是基于磁共振对运动检测敏感的基本特性，在活体中非创伤性测定分子的弥散系数来作出诊断。人体在强大的外磁场中，水分子的弥散运动使组织

2、中氢质子横向磁化而发生相位位移，则可产生MR信号。在脑组织缺血的早期，首先出现的是缺血区分子弥散运动的减慢，然后才导致Na--K+-ATP酶泵功能减低而引起细胞毒性水肿。而分子弥散运动的减慢可由弥散MRI检出，因此弥散MRI较常规MRI的T2WI能更早期地发现脑缺血的改变。ＤＷＩ成像速度快，图像信噪比高，其对早期和超早期脑梗塞的诊断价值已得到充分肯定。目前弥散MRI已逐渐应用于临床，如发病在6小时内的超急性脑梗塞，能被弥散MRI所检出，而在常规MRI均未能显示。另外弥散MRI与常规MRI的T2WI结合可鉴别脑内的新旧梗塞灶，因为所有梗塞灶内含水量都增加，T2值延长，故在常规MRI的T2WI上均

3、表现为高信号，而在弥散MRI，慢性梗死灶内水分子的表面弥散系数升高，故呈低信号。在ＤＷＩ基础上发展起来的扩散张量成像（ＤＴＩ）是反映水分子在白质内扩散的优势方向，以显示脑白质纤维束的走行，可观察白质纤维束的空间方向性和完整性。因此，ＤＴＩ既可评价胚胎及新生儿的脑生长发育，又可监测老年性白质改变；对脑白质营养不良及脱髓鞘病变、外伤后记忆丧失、脑梗死后白质损伤、脑内肿瘤对白质束的损害以及精神分裂症等分析，具有独特的价值。灌注MRI是利用磁共振新近开发的快速成像技术，来评价脑血流动力学变化。该技术能早期地显示脑组织缺血后患者脑血流低灌注区、梗塞区及缺血半暗区情况。从而获得较完整的早期卒中的诊断信息

4、。目前临床上较常用的是血管内造影技术，通过静脉团注顺磁性造影剂，利用其在短时间内能相应改变组织的磁化率，因而改变磁共振信号的强弱来测定组织的血液动力学改变。所以灌注MRI能及时地反映脑组织缺血区的血流改变情况，甚至能显示缺血区边缘因血管床受累但尚未出现梗死区域的信号变化情况，即能显示所谓的梗死半暗区。这将有助于指导临床及时抢救尚未出现不可逆损害的梗死边缘的脑实质。临床应用表明，灌注MRI在超早期脑梗塞灌注图像上的改变要先于弥散MRI，是一种很有前途的早期检测手段。但该技术需要较先进高档的超导磁共振成像仪，目前尚无法广泛应用。磁共振波谱分析(MRS)MRS是最近几年随着磁共振成像技术的日趋成熟而

5、开展的一种基础研究项目，该技术通过静脉内注入某种化学标志物，在活体观察细胞代谢变化，从而达到细胞生化代谢水平诊断某些疾病。目前临床上常用的是1HMRS，动物实验表明，脑缺血后数分钟病灶内的乳酸水平就会升高，而在病灶恢复供血后则回复正常，这些代谢的变化能被1HMRS早期检测到。该结果预示MRS在诊断超急性脑梗塞方面将有突破性进展。但MRS在人类的应用尚需进一步研究，目前临床实际应用的文献报道甚少。其它如增强MRI及磁共振血管成像(MRA)在脑梗塞早期诊断中都具有一定价值，增强MRI在T1WI上可显示脑实质异常强化，MRA则可清晰显示颈内动脉闭塞或狭窄。这些均是早期脑梗塞的辅助诊断方法。ＢＯＬＤ与

6、ＰＥＴ相似，可以探查与认知、感觉和运动功能相对应的神经元活动所在的脑活动区。与ＰＥＴ相比，ＢＯＬＤ的优势在于可以同时获得功能与形态解剖图像。ＢＯＬＤ最直接的临床应用是：当病人的损伤部位于重要的功能区相邻时，其可做出术前的功能区测绘图，以帮助神经外科医师在最大程度地切除病灶的同时，最大程度地降低神经功能缺陷。此外，ＢＯＬＤ也可应用于精神疾病的研究，如精神分裂症、药瘾、早老性痴呆等。脑科学研究最具有挑战性的研究课题之一是对人脑工作机制即人脑高级功能的研究，这些功能主要包括视觉、听觉、认知（语言、记忆）和运动功能等。涉及脑科学研究的许多领域，如认知科学、神经科学、针灸、药物滥用、运动、视听觉、手术计

7、划、感觉、ｆＭＲＩ数据分析与处理和临床应用等。目前，国内的ｆＭＲＩ脑功能研究正在由单一的功能研究转向多功能协同研究，由常规的感觉、运动、视觉、听觉的研究向语言、认知、情感、记忆等方面扩展和深入。ｆＭＲＩ存在的问题成像系统本身和成像环境所造成的系统噪声，受试者呼吸、心跳以及与刺激无关的神经活动造成的生理噪声将严重影响脑功能活动区的定位。头部运动是造成ｆＭＲＩ图像运动伪影的主要原因，这就需要在成像前固