PDF《fMRI原理、方法与应用》

生物医学工程――医学成像的科学基础 FMRI原理、方法与应用 fMRI原理、方法与应用 小组 : 讲述 :郑加祥 2009/10/2 TIANJIN UNIVERSITY - PAGE -1/100 - 生物医学工程――医学成像的科学基础 FMRI原理、方法与应用 1.

什么是fMRI 2.fMRI的原理、方法 3.fMRI的特点 4.fMRI的应用 5.fMRI可能的的未来 2009/10/2 TIANJIN UNIVERSITY - PAGE -2/100 - 生物医学工程――医学成像的科学基础 FMRI原理、方法与应用 1.什么是fMRI 2009/10/2 fMRI:英文Functional magnetic resonance imaging首字母缩写,即功能性磁共振成像. fMRI以脑部神经活动产生的局部血液量变化为 基础的成像技术,藉此观察进行认知作业的时 活佛的脑部区域. TIANJIN UNIVERSITY - PAGE -3/100 - 生物医学工程――医学成像的科学基础 FMRI原理、方法与应用 2009/10/2 TIANJIN UNIVERSITY - PAGE -4/100 - 1.什么是fMRI 生物医学工程――医学成像的科学基础 FMRI原理、方法与应用 2009/10/2 2.1 何谓MRI M(magnetic):信号的来源,人体中小磁铁的磁化 R(resonance):小磁铁激发测量的原理,小磁铁和射 频脉冲间的交互作用 I(imaging):信号转化为影像的方式 2. fMRI的原理、方法 TIANJIN UNIVERSITY - PAGE -5/100 - 生物医学工程――医学成像的科学基础 FMRI原理、方法与应用 2009/10/2 TIANJIN UNIVERSITY - PAGE -6/100 - 2.2 MRI原理 每个H原子都是一个小磁铁 2. fMRI的原理、方法 生物医学工程――医学成像的科学基础 FMRI原理、方法与应用 2009/10/2 TIANJIN UNIVERSITY - PAGE -7/100 - 2.2 MRI原理 在外加磁场的自旋状态 2. fMRI的原理、方法 生物医学工程――医学成像的科学基础 FMRI原理、方法与应用 2009/10/2 TIANJIN UNIVERSITY - PAGE -8/100 - 2.2 MRI原理 外加交变磁场 2. fMRI的原理、方法 生物医学工程――医学成像的科学基础 FMRI原理、方法与应用 2009/10/2 TIANJIN UNIVERSITY - PAGE -9/100 - 2.2 MRI原理 外加交变磁场撤消后,H原子释放出能量 2. fMRI的原理、方法 生物医学工程――医学成像的科学基础 FMRI原理、方法与应用 2009/10/2 TIANJIN UNIVERSITY - PAGE -10/100 - 2.2 MRI原理 不同的组织在不同磁场强度不同的驰缓共振周期, 我们通过测量其周期,推断其组织成份 2. fMRI的原理、方法 生物医学工程――医学成像的科学基础 FMRI原理、方法与应用 2009/10/2 TIANJIN UNIVERSITY - PAGE -11/100 - 2.2 MRI原理 2. fMRI的原理、方法 生物医学工程――医学成像的科学基础 FMRI原理、方法与应用 2009/10/2 TIANJIN UNIVERSITY - PAGE -12/100 - 2.2 MRI原理 相同有组织在不同的磁场强度B0 不有同的弛豫共振周期. 我们从同到脚加上梯度磁场,则 会获得人体的三维的组织成份成 像图. 通过MRI扫描人类大脑获得的 连续切片的动画,由头顶开始, 一直到基部. 2. fMRI的原理、方法 生物医学工程――医学成像的科学基础 FMRI原理、方法与应用 2009/10/2 TIANJIN UNIVERSITY - PAGE -13/100 - 2.2 MRI原理 2. fMRI的原理、方法 生物医学工程――医学成像的科学基础 FMRI原理、方法与应用 2009/10/2 TIANJIN UNIVERSITY - PAGE -14/100 - 2.3 fMRI原理 BOLD原理:血 红蛋白包括含氧 血红蛋白和去氧 血红蛋白,两种 血红蛋白以磁场 有完全不同的影 响. FMRI-BOLD原理:blood oxygenation level dependent 2. fMRI的原理、方法 生物医学工程――医学成像的科学基础 FMRI原理、方法与应用 2009/10/2 TIANJIN UNIVERSITY - PAGE -15/100 - 2.3 fMRI原理 活化区域的血流量增加,超过氧的消耗量,使血 液中去氧血红蛋白比例降低,可使影像强度增强 2. fMRI的原理、方法 生物医学工程――医学成像的科学基础 FMRI原理、方法与应用 2009/10/2 TIANJIN UNIVERSITY - PAGE -16/100 - 2.3 fMRI原理 影像强度则反映局部神经元的活动 2. fMRI的原理、方法 生物医学工程――医学成像的科学基础 FMRI原理、方法与应用 2009/10/2 TIANJIN UNIVERSITY - PAGE -17/100 - 3. fMRI特点 fMRI的优点: ?非侵入性 ?可重复并且无副 作用 ?不用使用放射性示踪元素 ?时间分辨率(~2sec) ?空间分辨率(2-5mm) ?同时检测整个大脑 生物医学工程――医学成像的科学基础 FMRI原理、方法与应用 2009/10/2 TIANJIN UNIVERSITY - PAGE -18/100 - 3. fMRI特点 对fMRI的普遍 批评: ?瞬时清楚度有限 ?空间分辨率有限 ?间接 测量神经活动 ?无法对要求的区域定位测量 生物医学工程――医学成像的科学基础 FMRI原理、方法与应用 2009/10/2 4. fMRI的应用 TIANJIN UNIVERSITY - PAGE -19/100 - 纵向研究应用:在神经的适应性、潜伏期和记 忆存储机制方面尚存在一些基本问题没有解决. fMRI使人们有兴趣注意观察与学习和记忆有关 的大脑皮层组织的变化,以及在儿童发育阶段, 在脑损伤的恢复阶段脑区的变化. 生物医学工程――医学成像的科学基础 FMRI原理、方法与应用 2009/10/2 3. fMRI的应用 TIANJIN UNIVERSITY - PAGE -20/100 - 关于人脑功能映射(HumanBrainMapping)的一 个有趣的实验是扣指(Finger-Tapping)实验. 选择多名受试者,拇指和其余四指按规定的顺 序交替对扣,同时用fMRI成像,观察大脑皮层 M1区的变化情况. 该实验成功反映学习过程及大脑对动作支配情 况. 生物医学工程――医学成像的科学基础 FMRI原理、方法与应用 2009/10/2 3. fMRI的应用 TIANJIN UNIVERSITY - PAGE -21/100 - fMRI的应用还涉及: ?中风、脑外伤后功能恢复有关的皮层活动变化 ?肢体切除术或周围神经破坏后皮层重新组织的 情况;