脑活动 代谢变化 功能图像 脑活动 血管变化 功能图像
磁共振脑功能成像的 数据分析
概述
磁共振脑功能成像的数据处理和分析的方法很多，由 于处理的数据量通常很大，因此绝大多数研究的数据处理和 分析多通过专门的软件包来完成。磁共振工作站所附带的软 件虽然也可完成这项工作，如GE公司的FUNCTOOL等，但 其处理较粗糙和简单，仅可作为实验结果的初步观察，一般 不能达到科学研究的需要。
血氧饱和度水平检测 （BOLD）
1990年Belliveu手次报导了血氧饱和度水平检测 技术以来，该技术已成为神经科学家探测各类认识活动 脑内定位的有效方法之一。
采样过程中需设置两种状态：一种是活动、一种是休 息（“”和“B”），在两种状态下，收集由于代谢活动的改 变而引起的血氧水平增加信息，作为原始数据将这些原始数
功能磁共振成像 旦大学华山医院放射科
元
1952年Purcell和Bloch获诺贝尔奖 1971年Dmdin发现肿瘤组织T1和
T2延长 1973年Luterbur发表充水试管的MR图
像
1978年Mllrd等取得第一幅人体MR 图像
1980年MR机开始应用于临床 1988年第一台MR机在中国应用于临床
生理参数
葡萄糖消耗量 氧耗量 细胞色素-C (叶绿醇氧化还原状态) 脑血容量
脑血氧含量
方法
FCG-PET，FDG-SPET O2-PET NIRS
H2O-PET,氙-，ECD-， MPAO-SPET, fMRI, 氙-CCT,NIRS+造影剂, TCD fMRI（BOLD）；NIRS；内 在的视觉信号（去氧血红 蛋白，血红蛋白浓度）
随着磁共振成像技术的迅猛发展，功能性磁共振成像技术
亦日趋成熟。过去，临床功能性检查主要依靠同位素检查 (SPECT、PET等)。自九十年代末以来，功能性磁共振成像技术 不断地成功应用于临床，以其卓越的性能和全新的技术，逐渐 被临床工作者尤其神经科学工作者的认同和接受。该技术即没 有使患者暴露于同位素的缺点，又有功能性与形态学完美结合 的优点，因此，作者认为，一旦功能性磁共振广泛应用于临床， 势必有着宽阔的前景。
功能性磁共振成像 （Functionl Mgnetic Resonnce Imging）
分广义和狭义两种
广义功能性磁共振成像
弥散加权成像（DWI） 灌注加权成像（PWI） 磁共振波谱成像（MRS） 血氧饱和度水平检测（BOLD）
狭义功能性磁共振成像
特指血氧饱和度水平检测（ Blood Oxygen Level Dependent 简称BOLD）。
MRI (N)Mgnetic (核)磁
MRI Resonnce
共振
MRI Imging
成像
几组常用磁共振 参数的概念
T1
TR
T1WI
T2
TE
T2WI
水长T1、长T2。 脂肪短T1、长T2。 软组织等T1、等T2。 钙化短T1、短T2。
T1WI：短TR（小于500ms)、短TE。 PDWI：长TR（500-1000ms)、短TE。 T2WI：长TR（大于2000ms)、长TE。
据进行标准化。如动手实验中，要求受试者闭目、放松、停 30秒、对掌运动30秒、停30秒、对掌运运动30秒、停30秒， 依次类推，完成1分20秒的扫描过程。
在工作站，将“”状态和“B”状态中标化的原始数 据进行类比，无代谢活动改变的区域即血氧水平无改变的 感兴趣区域脑组织设为0，而有代谢活动改变的区域即血 氧水平增高或减低的感兴趣区域脑组织数字化，并依据血 氧水平增高或减低的情况作出伪彩图像。
fMRI时间序列 高斯内核
设计矩阵
p <0.05
采用高斯野理论的推论
统计参数图 (SPM)
移动校正
平滑
通用线性模型
标化
标准脑 模版
参数评估
局部数据的校正
空间分布模式以及 相互有效的连通性
感觉、运动、认知功能障碍是医学中的重点，然而我们在 对他们进行诊断、监测这项战略中还存在实质性的限制。在当 今的医疗实践中，中枢神经系统疾病大致分成神经病学的（疾 病的生物学基础已被认识的）和精神病学的（其特殊的生物学 基础还不确定的）。这种相当武断的分类根源于强调结构病理 学。功能测试直到现在还非常有限。传统医学的神经病学和精 神病学检查是通过特殊的刺激引起预期的反应来检查神经系统。 如反应正常其所做出的诊断是神经系统正常。这“黑箱”方法 现在可能被置疑，因为大脑甚至在遇到严重损伤时也能够产生 表面上是正常的反应。然而，最后通过结合临床与病理，人们 了解到许多，这样的研究仅仅代表着对单个时间点的比较。
常用磁共振脑功能成像处理软件包
CTIV2000 FNI* BrinVoyger FISCO FMRI nlysis Pckge FSL LyngbyMEDx SPM* Stimulte VoxBo
图像数据的获取 图像数据的转换 图像数据分析 图像数据展示
图像数据的预处理
移动校正 层面的延时校正 空间滤过 信号强度的标化 时序滤过
手 对 掌 运 动
双手对掌运动
fMRI
功能性磁共振成像的生理学基础
脑活动状态的生理学变化 脑活动状态的代谢变化 脑活动状态的血管变化
功能脑成像的目的是描绘出活体脑组织活动的空间和时间 位置。
监测脑细胞活动性的金标准是直接、侵入性地记录单个神 经元细胞膜的电势能；然而，这些方法仅限于实验中使用。
在以人为研究对象时必须用非侵袭性的方法，因此这些方 法本身具有局限性。非侵袭性脑功能成像有两种方法： （1）电生理的方法和（2）代谢/血流的方法。
电生理的方法: 脑电图（EEG） 脑磁图描记术（MEG) 代谢/血流的方法: 正电子发射体层成像（PET） 功能磁共振成像（fMRI）
利用成像设备产生功能图像的过程被称作功能重建。要理解如 何用这些方法获得功能图像重要是要理解： 脑活动与测量的生理参数之间的关系。 这些生理参数与脑功能图像之间的关系。
诊断----治疗 结构----功能 宏观----微观
磁共振的设备 磁体 线圈 计算机
磁体的分类 永磁 常导 超导
射 频 线
圈
MR基本原理
ห้องสมุดไป่ตู้
（N）MRI (Nucler) Mgnetic Resonnce Imging
(核） 磁 共振 成像
MRI Mgnetic Resonnce Imging 磁 共振 成像