《功能性磁共振成像技术》课件.ppt

功能性磁共振成像技术欢迎来到《功能性磁共振成像技术》专题讲座。功能性磁共振成像（fMRI）是现代脑科学研究中最重要的非侵入性成像技术之一，它能够帮助我们在人类进行认知活动时，实时观察大脑不同区域的活动变化。本次讲座将系统介绍功能性磁共振成像的基础原理、实验设计、数据采集与分析方法，以及其在临床和科研领域的广泛应用。通过全面了解fMRI技术，我们可以更好地理解大脑功能组织及其与行为的关系。

目录1磁共振成像基础核磁共振物理原理、MRI设备结构、图像形成过程、成像序列2功能性磁共振成像原理fMRI定义与特点、BOLD效应、神经活动与血流耦合、信号特性3实验设计与数据获取实验范式设计、数据采集方法、参数选择、伪影控制4数据处理与分析预处理流程、统计分析方法、结果呈现与解释、临床应用

第一部分：磁共振成像基础应用临床诊断与研究应用成像技术多种加权成像与序列选择设备结构主磁体、射频系统、梯度线圈物理原理核自旋、拉莫尔频率、弛豫过程在深入了解功能性磁共振成像前，我们需要先掌握磁共振成像的基本原理。这一部分将介绍核磁共振物理基础、MRI设备组成、图像形成过程以及基本成像序列，为后续内容奠定坚实基础。

核磁共振物理原理1核自旋与磁矩原子核（尤其是氢核）具有自旋特性，表现为小磁体，在外部磁场作用下会产生进动2拉莫尔进动在外磁场中，质子自旋轴会围绕磁场方向进行进动，频率与磁场强度成正比3共振现象当施加频率与拉莫尔频率相同的射频脉冲时，核会吸收能量达到共振状态4弛豫过程激发后，核磁矩会通过T1和T2弛豫过程回到平衡状态，这些信号可被探测并用于成像

磁共振成像设备结构主磁体系统产生强大且均匀的静态磁场（通常为1.5T或3.0T），现代MRI多采用超导磁体射频系统包括射频线圈，负责发射和接收射频脉冲，控制质子激发和信号接收梯度系统产生空间编码磁场梯度，使不同位置的质子具有不同频率，实现空间定位计算机系统控制硬件操作，数据采集，图像重建和存储，包括复杂的软件算法

MRI图像形成过程静态磁场中的质子排列人体内的氢质子在强磁场作用下沿磁场方向排列射频脉冲激发施加特定频率的RF脉冲使质子产生共振，偏离平衡状态空间编码通过梯度磁场进行相位和频率编码，确定信号的空间位置信号接收与重建接收线圈采集弛豫信号，通过傅里叶变换重建为二维或三维图像

MRI成像序列简介自旋回波序列（SE）利用90°和180°射频脉冲组合产生回波，T2加权影像的标准序列，对组织对比度高但扫描时间较长快速自旋回波序列（FSE/TSE）通过多次180°重聚脉冲采集多个回波，大幅缩短扫描时间，临床应用广泛梯度回波序列（GRE）利用梯度反转产生回波，不使用180°脉冲，扫描时间短，但易受磁场不均匀性影响回波平面成像（EPI）单次激发后快速切换梯度采集多个回波，是功能性磁共振成像的主要序列，时间分辨率高

T1加权成像成像原理T1加权成像主要反映组织的纵向弛豫时间（T1值）差异，通过选择较短的TR（重复时间）和较短的TE（回波时间）获得。不同组织的T1值不同，因此在T1加权图像上表现出不同的信号强度。图像特点脂肪信号高（亮）水/脑脊液信号低（暗）灰质比白质略暗组织解剖细节清晰临床应用特别适合观察解剖结构，如脑部解剖、关节、脊柱等。对脂肪包含的病变如脂肪瘤、皮下组织病变敏感。同时是造影增强检查的首选序列，可显示血脑屏障破坏区域。

T2加权成像长TR和长TET2加权成像采用较长的TR（重复时间）和长的TE（回波时间），主要反映组织的横向弛豫特性差异液体信号增强水和脑脊液在T2加权图像上显示为高信号（亮），是观察含水病变的理想序列病灶检出敏感多数疾病相关的病理变化伴随含水量增加，在T2加权像上表现为高信号，检出率高T2加权成像在临床上广泛应用于中枢神经系统疾病，如脑梗死、脱髓鞘病变、肿瘤等的检查。白质在T2加权像上信号强度低于灰质，而大多数病变则表现为高信号，形成良好对比，有利于病变检出。

质子密度加权成像质子密度加权成像（PD加权）主要反映组织中可移动质子的密度差异，通过长TR和短TE参数设置获得。这种成像技术减小了T1和T2效应的影响，更直接地反映组织中的质子含量。在PD加权图像中，水和脂肪都显示为中等信号强度，灰白质对比度较低。PD加权成像特别适合显示关节软骨、半月板等结构，在骨关节疾病诊断中具有重要价值。同时，它也是观察某些脑部病变（如脱髓鞘病变）的有效序列，可与T2加权像互补使用，提高诊断准确性。

第二部分：功能性磁共振成像原理神经活动测量间接检测大脑神经活动血氧水平依赖基于BOLD效应原理活动区域定位高时空分辨率脑功能定位功能性磁共振成像(fMRI)是一种非侵入性的脑功能成像技术，它不同于传统的结构性磁共振成像，能够检测大脑活动时的血流动力学变化。fMRI基于血氧水平依赖(BOLD)效应，可以反映神