功能磁共振成像原理简介课件.ppt

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1、,第一部分 功能磁共振成像的背景知识,1 解题,功能？（核）磁？共振？成像？功能磁共振成像（fMRI）是众多脑成像技术中的一种，其他成像技术有近红外光学成像（fNIRS）与弥散张量成像（DTI）等。,1.1 功能,核磁共振产生的两种图像：（1）结构像（2）功能像,脑的基本组分：灰质、白质和脑脊液,灰质,白质,脑脊液,1.2 （核）磁,（核）磁无放射常见问题：功能磁共振成像对人体有害吗？你看，不是有“核”吗？！确实，“核”指“原子核”所言不虚，但功能磁共振成像只与原子核的磁场相关，与原子核聚变、裂变等的能量放射并无关系。,1.3 共振,定义：能量从一个振动着的物体传递到另一个物体，而后者以前者相。

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1,古琴介绍,2,琴棋书画，琴居其首。是因为琴除了是一门修身养性的艺术，还承载着儒家的文化传统和道的精神。自汉代就有琴道之称。面对着古琴，就像是面对着天地宇宙，拨动先贤们发明的琴与蚕丝做成的琴弦，发出一种苍茫淳厚的天籁之声，立刻就会把你带入,

2、同的频率振动。,1.4 成像,结构像的成像原理与功能像的成像原理基本相同。前者是对大脑内各组分中特定原子核（如氢原子）的磁共振信号的收集。后者则是对BOLD信号的采集。因此有必要分说两种图像的成像机制。,2 fMRI的主要特点,空间分辨率相对较高定位时间分辨率不如ERP（事件相关电位，俗称“脑电”）,3 fMRI的发展历史,1920-1940：基本物理概念的建立1946-1950s：核磁共振现象的发现与应用（非生物上的应用）1970s：磁共振成像-MRI（生物上的成像）1980s：磁共振成像应用于医学（结构像）1990s：功能磁共振成像-fMRI（功能像）,3.1 基本物理概念的建立,1924。

3、.Wolfgang Pauli被激活的原子出现谱线分离：原子核在离散的频率上自旋。1937.Inidor Rabi发现共振：如果外加变化磁场的频率与原子核自旋一致，原子核就会吸收磁场的能量。,3.2 对固体的磁共振成像研究,1946.Bloch 和 Purcell蜡的导电性研究自此，核磁共振成像技术进入物质成分检测的阶段。,3.3 1970s：利用NMR原理进行成像（生物体上）,Paul Lauterbur：空间梯度的概念（定位）Peter Mansfield: echo-planar imaging-EPI概念解决了快速成像的问题。,3.4 1980s以降,1980s：MRI仪器商品化，广泛。

4、应用于临床。注意：1977. 第一台扫人的MR扫描仪问世（0.05T）。1990s：fMRI技术诞生。注意：1990: Ogawa报告了大脑皮层微血管（毛细血管）中血氧的变化，会引起局部磁场均匀性变化，从而引起NMR信号强度的变化，称血氧水平依赖性（BOLD）。趣闻：为了更好地推广fMRI技术，医疗卫生机构逐渐删去“核”（字母“N”）以免除病人对“核放射”的恐惧。,4 fMRI设备的构成,目前在市场上购买一套fMRI设备需要多少人民币？设备构成：（1）主磁体 (Static Magnetic Field)磁化（2）射频系统 (Radiofrequency Coil)共振，激发与接收信号（3）梯。

5、度系统 (Gradient Coil)定位（4）计算机系统（5）其他辅助设备（空调、液氮及水冷却系统、激光照相机、生理指标监视器等）,掌握一个基本概念：磁场感应强度（B）主磁体的主要指标北师大目前拥有的fMRI仪器主磁体的磁场感应强度是3T。单位T读作“特斯拉”。磁场的其他单位：高斯（gauss, G）： 1高斯为距离5安培电流的直导线1厘米处检测到的磁场强度。特斯拉（Tesla,T）： 1 T = 10000G北极：0.7G，赤道：0.3G,第二部分 功能磁共振成像的物理学原理,1 原子的结构,2 原子核的自旋,原子核像地球一样可以围绕着中轴进行自我旋转。我们选用H原子（H质子）（1）H原子。

6、的质子数为奇数；（2）H原子占人体原子的绝大多数, 水和脂肪。通常所指的MRI为氢质子的MR图像。,通常情况下，尽管每个质子自旋均产生一个小的磁场，但呈随机无序排列，磁化矢量相互抵消，人体并不表现出宏观磁化矢量。,3 静磁场中的原子自旋,加入一个静磁场之后的原子自旋状态。能态哪一块物体更容易保持？,4 原子的进动频率,原子的自旋与进动,纵向磁化与横向磁化（1）处于低能状态的质子略多于处于高能状态的质子，因而产生纵向宏观磁化矢量两者之间的差产生纵向磁化。（2）尽管每个质子的进动产生了纵向和横向磁化矢量，但由于相位不同，因而只有宏观纵向磁化矢量产生，并无宏观横向磁化矢量产生。,5 核磁共振的微观与宏观效应,能态的跃迁通过外来射频给低能的氢质子能量，氢质子获得能量进入高能状态，即核磁共振。射频取消，氢质子回到低能状态。,5.1 微观效应,磁共振现象是靠射频线圈发射无线电波（射频脉冲）激发人体内的氢质子来引发的，这种射频脉冲的频率必须与氢质子进动频率相同，低能的质子获能进入高能状态。,5.2 宏观效应,射频脉冲激发后的效应是使宏观磁化矢量发生偏转。射频脉冲的强度和持续时间决定射频脉冲激发后的效。