磁共振功能成像
功能性MRI技术可以观察大脑活动
功能性MRI技术可以观察大脑活动功能性磁共振成像（fMRI）是一种通过监测大脑血流与氧合状态的变化，来观察大脑活动的非侵入性神经成像技术。
它利用磁共振原理，结合大脑的神经活动和血流代谢情况，为科学家提供了研究脑部功能和认知过程的强大工具。
功能性磁共振成像技术的原理是基于血氧水平依赖性（BOLD）信号。
当神经元活跃时，大脑区域的血流量和氧气供应会增加。
血红蛋白的磁场特性可以被磁共振仪器检测到，通过测量血流量和氧合血红蛋白与脱氧血红蛋白的比例变化，fMRI可以间接反映出神经元活动的变化。
功能性磁共振成像的优势在于非侵入性、无辐射、高空间分辨率和较好的时间分辨率。
与其他脑成像技术相比，fMRI在功能定位和网络连接研究方面具有更大的优势。
fMRI可以帮助科学家观察大脑在不同任务和认知过程中的活动变化，从而深入了解脑部功能和认知机制。
通过功能性磁共振成像技术，科学家可以研究大脑在特定任务下的激活区域以及不同脑区之间的功能连接。
例如，在学习和记忆任务中，fMRI可以帮助研究人员确定大脑中与学习和记忆相关的特定区域，并探索这些区域之间的功能连接方式。
通过观察大脑不同区域之间的相互作用，我们可以更好地理解学习和记忆的神经机制。
此外，功能性磁共振成像技术还被广泛应用于认知神经科学、精神疾病研究、脑功能异常研究以及神经康复等方面。
例如，在精神疾病研究中，fMRI可以帮助科学家研究患者大脑功能异常的区域，以及通过不同治疗方法对大脑活动的影响。
这种非侵入性的技术为研究神经精神疾病提供了独特的手段。
功能性磁共振成像技术的发展也面临着一些挑战与局限性。
例如，由于大脑活动变化引起的血流和氧合状态变化很小，fMRI在时间分辨率上相对较低。
此外，fMRI也受到头动、心跳和呼吸等生理噪声的干扰。
因此，为了获取更准确的结果，科学家还需要进一步改进成像技术和数据分析方法。
总的来说，功能性磁共振成像技术是一种强大的工具，可以帮助科学家观察和研究大脑活动。
功能性脑成像技术的研究进展
功能性脑成像技术的研究进展功能性脑成像技术，也被称为神经影像学技术，是一种能够直接测量大脑神经活动的方法。
该技术主要包括以下几种：功能性磁共振成像（fMRI）、正电子发射断层扫描（PET）、脑电图（EEG）和磁脑电图（MEG）。
这些技术的兴起，使得人们能够非侵入性地及时观察到人脑的活动，从而解读人脑的行为和思维机制。
本文将介绍这方面的研究进展。
一、功能性磁共振成像技术功能性磁共振成像技术主要是基于血氧水平依赖性信号（BOLD）。
该技术通过扫描大脑，观察到局部血流量和质量的变化，从而测量脑细胞的活动情况。
目前，该技术被广泛用于各种神经认知研究中，如学习、记忆和情绪等。
近年来，科学家们致力于将fMRI技术引入临床实践。
对于脑卒中和癫痫等神经类疾病的早期诊断和病因分析，fMRI已经显示出了潜在的优势。
此外，功能性脑成像技术在疼痛治疗、神经科学基础研究以及文化心理学、社会心理学等领域的应用也逐渐受到人们的关注。
二、正电子发射断层扫描技术和fMRI不同，PET技术主要利用放射性核素的比放射性来测量活动组织和器官的新陈代谢率。
PET技术可以为科学家们提供非常高精度的脑部图像数据，而这些图像数据对于研究人类认知功能，如视觉、听觉和语言等，都非常重要。
在医疗领域，PET技术早已被应用于医学影像和疾病研究中，如癌症、糖尿病、心脏病等。
在神经科学领域，PET技术同样具有广泛的应用前景，已经被应用于许多研究，例如探究脑部皮层和下丘脑的功能区和脑区的远距离的相互调节等。
三、脑电图和磁脑电图技术脑电图和磁脑电图技术可以通过记录人脑神经元的电磁活动，以实时显示人脑活动。
这些技术可以用在很多领域，包括神经科学研究、神经逆生物学研究、睡眠研究、神经反馈和神经疾病治疗等。
脑电图与磁脑电图通常被应用在神经生物反馈疗法中，例如，该疗法利用脑电图活动的反馈，用于改进大脑在情感、认知和行为方面的功能。
此外，在社交、网络和安全领域等方面，脑电图与磁脑图技术也被广泛使用，以促进人们的沟通和交流。
磁共振常用技术及临床应用
磁共振常用技术及临床应用
磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)是一种常用的医学影
像学技术，通过利用人体组织对磁场和射频脉冲的不同响应来获得高
分辨率的图像，被广泛用于医学诊断和研究领域。
下面将介绍磁共振
常用技术及其在临床应用中的重要性。
一、磁共振技术分类
1. 结构成像技术：包括T1加权成像、T2加权成像、FLAIR成像等，用于显示人体不同组织的结构和形态。
2. 功能成像技术：包括脑功能磁共振成像(fMRI)、扩散张量成像(DTI)等，用于评估人体器官的功能状态和活动。
3. 成像后处理技术：包括磁共振波谱成像、磁共振弹性成像等，用
于进一步分析和诊断疾病。
二、磁共振在临床应用中的重要性
1. 提高诊断准确性：磁共振成像具有较高的分辨率和对比度，能够
清晰显示人体组织结构和病变情况，有助于医生准确诊断疾病。
2. 无创伤性：相比X射线和CT等影像学检查，磁共振成像不使用
放射线，对患者无损伤，适合长期监测和儿童、孕妇等特殊人群。
3. 多种功能检查：磁共振技术可以提供多种不同的成像方式，如
T1、T2、DWI等，可以全方位检查人体器官的结构和功能。
4. 临床研究应用广泛：磁共振技术不仅用于疾病的诊断，还广泛用于临床研究，如神经科学、肿瘤学等方面。
总之，磁共振成像技术在临床医学中具有重要的地位和作用，不断推动医疗影像学的发展和进步。
希望随着科技的不断发展，磁共振技术能够更加完善和普及，造福更多的患者。
功能性磁共振原理及临床应用
那什么又是功能性磁共振图像？
• 功能性磁共振成像（functional Magnetic Resonance Imaging , fMRI）技术已广泛 应用于脑功能的临床和基础研究。fMRI结合了 功能、解剖和影像三方面的因素, 为临床磁共振 诊断从单一形态学研究到与功能相结合的系统研 究提供了强有力的技术支持。该技术具有无创伤 性、无放射性、可重复性、较高的时间和空间分 辨率、可准确定位脑功能区等特点, 为脑神经科 学提供了广阔的应用前景。
• 狭义的功能性磁共振成像技术专指BOLD 成像
功能磁共振脑成 像(FMRI)。
• fMRI优点: 较好的时间和空间分辨率
•
毋需注射放: 成像时间长﹑对钙化显示不敏感
•
有禁忌症
•
功能性磁共振成像原理的临床应用
图片说明: 功 能性磁共振成 像资料(黄到橘 色)叠在数人平 均而得的脑部 解剖影像(灰阶) 上方，显示出 受外界刺激时 的脑部活化区 域。
功能性磁共振成像 的原理及临床应用
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纲要
• 磁共振成像原理 • 功能性磁共振成像原理 • 功能性磁共振成像的应用
什么是核磁共振？
常用的核磁共振设备
X光机 MRI
X-CT ECT
磁共振成像的原理及临床应用
• 磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging ,MRI), 又称核磁共振成像 （Nuclear MagneticResonance ,NMR）, 是一种新的、非创伤性的成像方法, 它不用电离 辐射而可以显示出人体内部解剖结构。
功能磁共振成像原理
功能磁共振成像原理
功能磁共振成像（Functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI）是一种用于研究大脑活动的非侵入性影像技术。
其原理基于磁共振成像（MRI）技术，但通过测量脑血流动力学的变化来推断脑区的活动。
fMRI利用磁共振成像技术中的磁性共振现象，即通过使核磁共振态发生能级转移来获得图像。
在fMRI中，一个人被置于磁共振扫描机中，机器会产生一个强磁场，使得人体中的氢原子核（其中包括大量的水分子）沿特定方向有序排列。
然后，通过施加无线电波脉冲，使氢原子核进入激发态。
当脉冲停止时，激发态核自发放出能量，产生信号。
通过检测这些信号，可以重建出人体内的图像。
在fMRI中，为了评估脑活动，需要测量氧合血红蛋白（Hemoglobin，Hb）氧化态（oxy-Hb）和还原态（deo-Hb）之间的变化。
当某个脑区活动时，该区域的血管供应会增加。
由于氧合血红蛋白和还原血红蛋白的磁性不同，在磁共振扫描中，可以通过改变磁场的特点来检测到这些变化。
当脑区活动增加时，血流量和氧合血红蛋白增加，导致oxy-Hb信号增加，而deo-Hb信号减少。
fMRI通过测量oxy-Hb和deo-Hb的变化来推断脑区的活动状态，从而揭示脑部特定区域在特定任务中的功能。
总结起来，功能磁共振成像通过利用氢核的磁共振现象和测量血液供应的变化，从而获得能够反映脑区活动的图像信息。
这
项技术在研究脑功能、了解神经疾病和神经可塑性等方面有着广泛的应用。
光遗传功能磁共振成像
光遗传功能磁共振成像是一种结合了光遗传学和功能磁共振成像的技术，用于研究神经系统的功能和结构。
首先，我们来解释一下光遗传学。
光遗传学是一种利用光激活的遗传工程技术，用于研究神经元的功能。
它通过将能够响应光的蛋白质融合到神经元中，使得神经元在受到光刺激时会表现不同。
这种技术可以用来研究神经元在特定条件下的激活情况，从而揭示神经系统的工作机制。
其次，功能磁共振成像（fMRI）是一种用于检测大脑活动的医学影像技术。
它通过检测血液流动的变化来反映大脑的活动情况。
当大脑中的某个区域被激活时，该区域的血流量会增加，这会导致血液中的氧饱和度变化，进而在fMRI扫描仪中产生信号。
最后，我们来解释光遗传功能磁共振成像。
这种技术将光遗传学与功能磁共振成像相结合，可以实时监测神经元的活动情况，并观察其对大脑整体活动的影响。
通过这种技术，研究者可以研究神经系统在受到光刺激时的反应，以及这种反应对整体大脑活动的影响。
这种技术的优点在于它可以提供更为详细和精确的大脑活动信息。
传统的神经科学研究中，研究者通常只能通过尸检或病理学方法来分析大脑的结构和功能变化。
而光遗传功能磁共振成像技术则可以在活体动物中进行研究，为研究者提供了一个更为直观和动态的研究平台。
总之，光遗传功能磁共振成像是一种先进的技术，可以用于研究神经系统的结构和功能，为神经科学的研究提供了新的方法和工具。
这项技术将有助于我们更好地理解神经系统的工作机制，并为治疗神经系统疾病提供新的思路和方法。
功能磁共振成像
功能磁共振成像功能磁共振成像（fMRI）是一种非侵入性的脑部成像技术，它利用磁共振（MRI）机器产生的强大磁场和射频脉冲，检测大脑活动时局部血流变化，从而推断大脑功能活动的情况。
以下是关于功能磁共振成像的详细介绍。
一、功能磁共振成像的工作原理功能磁共振成像的原理在于，当大脑进行某种活动时，例如思考、感觉或运动，该区域的神经元会更加活跃，需要更多的能量。
这种额外的能量需求导致该区域的血流增加，以提供更多的氧气和营养物质。
fMRI就是通过检测这种血流变化来间接测量大脑的活动。
在fMRI扫描中，首先对受试者的大脑进行全面的MRI扫描，以建立一个初始的脑图像。
然后，受试者需要进行某种特定的认知任务，例如解决一个问题或执行一项动作，这会引发大脑的特定区域活动增加。
在任务进行过程中，重复进行MRI 扫描，利用特殊的软件处理后，可以显示出哪些区域的血流增加了，从而识别出大脑活动的情况。
二、功能磁共振成像的应用功能磁共振成像的应用范围非常广泛，包括但不限于以下几个方面：1.神经科学研究：fMRI可以帮助科学家们研究大脑的功能分区，理解不同认知过程如注意、记忆、语言、情感等的大脑活动机制。
2.临床诊断：在精神健康领域，fMRI可以帮助诊断精神疾病如抑郁症、焦虑症、精神分裂症等。
此外，对于脑部病变如肿瘤、中风等，fMRI也可以辅助医生进行定位和评估。
3.脑机接口：通过解析fMRI数据，科学家们可以了解大脑的意图和动作，从而开发出新型的脑机接口，帮助残障人士更好地与外界沟通。
4.教育和训练：fMRI可以用于评估学习效果和训练进展。
例如，在语言学习过程中，fMRI可以显示与词汇理解和语法处理相关的脑区活动模式。
5.预测疾病风险：通过对健康人的大脑进行fMRI扫描，可以预测他们未来患某些疾病的风险，如阿尔茨海默病或其他神经退行性疾病。
6.药物研发：fMRI可以帮助药物研发人员理解药物对大脑功能的影响，从而更有效地筛选和优化新药候选。
功能磁共振成像
功能磁共振成像(fMRI)功能磁共振成像技术简述功能性磁共振成像(fMRI)是一种新兴的神经影像学方式，其原理是采用磁振造影来测量神经元活动所引发之血液动力的转变。
由于fMRI的非侵入性、没有辐射暴露问题与其较为广泛的应用，从1990年月开头就在脑部功能定位领域占有一席之地。
目前主要是运用在讨论人及动物的脑或脊髓。
相关技术进展自从1890年月开头，人们就知道血流与血氧的转变(两者合称为血液动力学)与神经元的活化有着密不行分的关系。
神经细胞活化时会消耗氧气，而氧气要借由神经细胞四周的微血管以红血球中的血红素运送过来。
因此，当脑神经活化时，其四周的血流会增加来补充消耗掉的氧气。
从神经活化到引发血液动力学的转变，通常会有一5秒的延迟，然后在4-5秒达到的高峰，再回到基线(通常伴随着些微的下冲)。
这使得不仅神经活化区域的脑血流会转变，局部血液中的去氧与带氧血红素的浓度，以及脑血容积都会随之转变。
血氧浓度相依对比(Blood oxygen-level dependent, BOLD) 首先由贝尔试验室小川诚二等人于1990年所提出⑵，小川博士与其同事很早就了解BOLD对于应用MRI于脑部功能性造影的重要性，但是第一个胜利的fMRI讨论则是由John W. Belliveau 与其同事于1991年透过静脉内造影剂(Gd)所提出。
接着由邙健民等人于1992年发表在人身上的应用。
同年，小川博士于 4 月底提出了他的结果且于7月发表于PNAS。
在接下来的几年，小川博士发表了BOLD的生物物理学模型于生物物理学期刊。
Bandettini博士也于1993年发表论文示范功能性活化地图的量化测量。
由于神经元本身并没有储存所需的葡萄糖与氧气，神经活化所消耗的能量必需快速地补充。
经由血液动力反应的过程，血液释出葡萄糖与氧气的比率相较于未活化神经元区域大幅提升。
这导致了过多的带氧血红素布满于活化神经元处，而明显的带氧/缺氧血红素比例变化使得BOLD可作为MRI的测量指标之一。
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静息和激活状态下血红蛋白的变化：激活状态下比静息状态下 通过毛细血管床的含氧血红蛋白增加，脱氧血红蛋白减少。
脑功能成像及脑3D成像
BOLD-fMRI的脉冲序列及其信号
1 目前最常用的脉冲序列是：单次激发GRE-EP （FID-EPI）T2﹡WI序列。 2 EPI 是目前最快的MR信号采集方式，单次激发 EPI可1秒采集数十幅图像。 3 EPI技术采集到的MR信号属于梯度回波。但梯 度回波是一次射频脉冲激发后，利用读出梯度 场的一次正反向切换产生一个梯度回波；EPI是 一次射频脉冲激发后，利用读出梯度场连续正 反向切换，每次切换产生一个回波，将产生多 个梯度回波组成的梯度回波链，可以理解为 “一次射频脉冲激发采集多个梯度回波”的采 集模式。
拇 指 运 动 脑 功 能 成 像 （ 双 侧 运 动 中 枢 激 活 ）
默念单词：双侧额下回Broca区运动性语言中枢， 左侧颞上回听觉性语言中枢及小脑半球多部位激活。
用音乐刺 激（听钢 琴曲）： 显示用音 乐和语言 刺激均引 起非对称 性颞叶听 觉中枢激 活。
视皮层功能成像：3.0T比1.5T敏感，枕叶距状 裂两侧皮层视觉中枢激活明显
平面回波成像序列（EPI）
5 EPI临床应用： （1）单次激发GRE-EPI T2﹡WI 主要用于灌注成 像和BOLD脑功能成像。 （2）多次激发SE-EPI T2WI序列主要用于腹部屏 气T2WI （3）单次激发SE-EPI T2WI序列主要用于脑部超 快速T2WI、腹部屏气T2WI、DWI、DTI （4）多次激发IR-EPI T1WI序列用于心肌灌注、 腹部脏器灌注 （5）单次激发反转恢复SE-EPI用于脑部超快速 FLAIR，也可DWI
平面回波成像序列（EPI）
4 EPI分类：（1）按激发次数分类：MS-EPI 及SS-EPI，SS-EPI快，MS-EPI图像质量 优，SNR高，伪影少。 （2）按EPI准备脉冲分类：EPI本身是一种 采集方式，不是真正的序列，需要结合一 定的准备脉冲方能成为真正的成像序列。 根据准备脉冲不同，EPI序列分3种：梯度 回波EPI（GRE-EPI）、自旋回波EPI、反 转恢复EPI（IR-EPI）
fMRI用于手 术计划： fMRI及白质 束成像：左 侧额顶叶胶 质瘤将功能 区推压向后 移位，白质 纤维束完整， 提示手术入 口应从前方 进入，后缘 应注意保护 功能区
不同场强 的MRI系 统，采用 同样的视 觉刺激显 示V5区域 的结果差 异。
精神分裂症患者3.0T MRI在静息状态下的脑 功能联结
磁共振功能成像
一 概念
1 磁共振功能成像目前主要用于脑的研究，所以通常所说磁 共振功能成像指脑的功能性成像（fMRI）。 2 脑功能成像包含很多技术，我们现在研究的是血氧水平依 赖成像，也就是BOLD成像（blood oxygenation leveldependent）。 3 大脑活动时（包括运动、语言、记忆、认知、情感、听觉、 视觉等）并不是全脑都参与，而是其中一个区域或几个区 域参与。可以利用BOLD技术对大脑活动变化时产生的血 液动力学和代谢改变进行测量，通过脑皮层的MRI信号变 化，从而对功能区进行定位，揭示人脑的奥秘。
磁共振功能成像
二 BOLD成像原理
1 基于BOLD效应的fMRI是利用脑组织中血氧饱和 度的变化来制造对比的MRI技术。 2 当大脑一区域被激活时，该区域组织耗氧量增多， 脱氧血红蛋白增多；同时该区域血流灌注增多带 来更多的氧合血红蛋白。氧合血红蛋白与脱氧血 红蛋白比例增高，导致T2WI或T2﹡WI信号增高。 3 一般认为脑组织被激活时信号强度增高，脑组织 活动被抑制时信号强度降低。
正常志愿者静息状态下脑功能联结 （3.0T MRI）
小 结
脑功能MRI检查采用一种超快采集技术，分别 获取脑皮质静止期和活动期的MR信号图像。为产 生各种有意义的脑功能信号，需要合理设计任务， 并通过某种方式刺激大脑活动。受到激活的皮质 活动时，局部血流量增加。将两套图像的信息剪 影处 理，就可显示功能性脑活动的部位和程度。 脑功能MRI检查有助于了解大脑的工作原理，包 括肢体运动、视觉与嗅觉反应、中医针灸、心算 加工、记忆存贮等方面，并可能揭示疼痛、卒中、 癫痫、抑郁症、药物成瘾以及其他行为异常的发 生机制。目前，相关工作仍处于科学研究和探索 阶段。
脑功能研究及临床应用
一脑功能研究：1 脑运动功2能研究2脑语言功能研 究3脑听觉功能研究4脑视觉功能研究5脑认知功 能研究6脑其他功能研究（痛觉、温觉等）7脑事 件相关功能研究8脑情感功能研究（海马）9脑术 前定位研究10脑化学刺激研究（评价药物疗效） 11 脑针灸经络研究12脑内癫痫灶研究13小脑功 能研究 二 临床：1 了解病变与功能的关系2脑肿瘤手术的 危险性3癫痫灶或药物成瘾性功能灶4脑组织功能 修复治疗等