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RS-FMRI和DTI的原理及应用1内容1.静息态功能磁共振（RS-fMRI)的原理及应用。2.弥散张量成像（DTI)的原理及应用。3.RS-fMRI和DTI联合应用。23MRIVS.FMRI4MRIstudiesbrainanatomyfMRIstudiesbrainfunction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）5狭义的功能磁共振成像特指血氧饱和水平依赖成像（bloodoxygenleveldependent，BOLD）静息态（活动）和任务态（激活）ps：ASL-fMRI（脑血流变化）6BOLD-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•空间分辨率及时间分辨率高•可将功能成像与解剖细节结合起来7BOLD-FMRI的原理81.耗氧量增加—氧含量减少2.血流量增加—氧含量增加3.增加快于减少4.氧合/脱氧血红蛋白比例加大BOLD-FMRI的原理•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。9RS-FMRI应用认知科学神经科学针灸药物滥用临床应用等。10RS-FMRI应用•数据处理分析方法：•ReHo（RegionalHomogeneity）•ALFF（AmplitudeofLowFrequencyFluctuation）•FC（FunctionalConnectivity）1112磁共振弥散张量成像（DIFFUSIONTENSORIMAGING,DTI）•实现活体观察组织结构的完整性和连通性•利于白质纤维束的损害程度及范围的判断•显示脑白质内神经传导束的走行方向，实现对人的中枢神经纤维精细成像•目前唯一可在活体显示脑白质纤维束的无创成像方法1314DTI的基本原理DTI是在DWI(Diffusionweightedimaging)技术基础上发展起来在三维空间内定时定量地分析组织内水分子弥散特性各向同性（isotropy）各向异性(anisotropy)15DTI的基本原理16DTI的基本原理17各向同性各向异性DTI的基本原理•至少在6个不同非共线方向上施加敏感梯度•采集一幅具有同样参数而未施加敏感梯度的图像•差异而得到6幅表观弥散系数图（ADC）•得到一个六元一次方程组，利用这些图可以求得每个体素的有效弥散张量D18DTI的基本原理•在梯度场强下水分子的弥散存在会导致磁矩改变，而细胞外水分子运动对信号的改变起主导作用•DTI利用弥散张量场中的各向异性扩散的方向信息来追踪神经通路的走行，从而得到脑白质中神经纤维和功能束的走行方向和立体形态19DTI研究•定量研究—常用指标包括：ADC、MD、FA、RA、VR•纤维束追踪技术—用于显示脑白质中神经系统纤维和功能束的走行方向和立体形态20DTI的定量研究ADC--平均弥散系数MD--平均弥散率FA--部分各向异性RA--相对各向异性VR--容积比21纤维束追踪技术•利用最大本征向量λ1对应纤维束传导方向将大脑中神经纤维束轨迹描出来，实现活体查看和研究中枢以及周围神经系统的神经通路的连接和连续性•方法：从一个设置的种子位置开始追踪，直至遇到体素的FA值小于0.222纤维束追踪技术23RS-FMRI和DTI联合应用24RS-FMRI和DTI联合应用•观察脑功能皮层及与之相连的皮层下传导通路的关系•研究脑结构和功能的关系25RS-FMRI和DTI联合应用26A：增强MRI显示右额后紧贴中央前同脑膜瘤。B：fMRI和DTI图像融合，红色为双侧手运动区，彩棕色为双侧皮质脊髓束，黄色为脑膜瘤。c—F：3D增强MRl、fMRI和DTI图像融合，右侧运动区与病变相邻，功能区受压后移，右侧皮质脊髓柬受病变压迫外侧移位SOFTWARE•DiVa--diffusionimagingvisualizationandanalysistoolboxformatlab•3D-DOCTOR--三维重建•VOLUME-ONE--fMRI和DTI融合27谢谢！28