fMRI及DTI的原理及应用简介.ppt

fMRI和DTI的原理及应用简介 内 容 1.功能磁共振（fMRI)的原理及应用。 2.弥散张量成像（DTI)的原理及应用。 3. 不足及展望。 fMRI MRI VS. fMRI 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） 狭义的功能磁共振成像 特指血氧水平依赖成像（blood oxygen level dependent,简称BOLD) BOLD-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 空间分辨率高(2~3mm内)及时间分辨率高（1s以内，快速成像时间为30~100ms） 可将功能成像与解剖细节结合起来，具有比PET、SPECT检测脑功能更多的优势 ? BOLD-fMRI的原理 ( 1) 当局部脑皮质在经特定的任务刺激（如感觉、运动、神经心理测试等）后，局部耗氧量增加，同时局部脑血流量增加比耗氧量增加更明显。前者使血液内氧含量降低，后者使氧含量增加，二者的综合效应是局部血液氧含量增加,也就是氧合／脱氧血红蛋白的比例增加。 BOLD-fMRI的原理 (2) 这两种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( PT2PRE)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。 BOLD-fMRI的原理 (3) 总之，根据这两种血红蛋白的磁场性质的不同采用成像的方法来确定局部脑组织血流的改变，继而反映神经电活动的方法就称为血氧水平依赖（BOLD）性测量成像。 fMRI研究及应用举例 fMRI应用领域涉及到脑科学研究的许多领域：如认知科学、神经科学、针灸、药物滥用、fMRI数据分析与临床应用等。 现就对fMRI在神经外科中的应用举例。 1.BOLD-fMRI有效性的评估 krings等对50例中央区肿瘤患者运动功能fMRI结果与PET、经颅磁刺激（TMS)、直接皮质电刺激（DECS）结果的相差距离进行比较。 结果： 26例接受PET检查，其中18例 1cm, 7例2cm,1例 2cm. 10例接受TMS检查，其中7例1cm,3例2cm. 49例接受DECS检查，其中31例1cm,14例2cm,4例2cm Agata等对33例脑肿瘤病人分别行fMRI和皮层电刺激检查，结果98%的fMRI对运动感觉皮层的地位和皮质电刺激的结果一致，表明fMRI可以准确的显示肿瘤与功能区的关系。 Roberts等人对17例脑肿瘤病人进行研究，证实90%以上fMRI结果与术中体感诱发电位和皮层电刺激结果一致，表明fMRI可显示肿瘤与功能区的关系，并可为手术计划的制定提供依据。 2.fMRI在神外中的应用举例 黄穗乔等对48 例位于中央沟附近的脑肿瘤患者接受常规和功能磁共振检查，其中转移瘤10例，胶质瘤11例，脑膜瘤6例，动静脉畸形2例，蛛网膜囊肿2例。功能成像方法采用在手静止和开合运动中，行快速梯度平面回波连续成像。 结果 除2例患者头运动较明显外，其余患者都显示了手运动功能皮层活化兴奋区，并测得了功能皮层区与肿瘤的最短距离。 功能皮层活化区表现出3种不同类型，包括：病灶内或边缘散在的活化小斑点；功能皮层活化区受挤压、移位；功能皮层活化区形态、位置正常。 讨论 肿瘤是否可切除，取决于肿瘤与功能区的关系：1.当功能区与肿瘤的最短距离超过2cm时，手术一般不会导致运动障碍，2.当距离在1-2cm之间时，有33%的患者会出现术后运动障碍，3.当距离在1cm之内时，有50%的患者会出现术后不同程度的运动障碍。 在本研究中，得出了运动皮层兴奋出现的三种形式，第一种表示功能区被肿瘤不同程度破坏，残存功能区与肿瘤组织密不可分，要想完全切除肿瘤而不损害功能很难，第二种，功能区在距肿瘤2cm范围内,手术中需注意肿瘤切除范围,避免功能区损伤,第三种,功能区距肿瘤2cm以上,手术对功能区的影响较小。 张磊等利用功能磁共振成像技术显示顽固性癫痫患者脑内致痫灶周围重要功能脑区的位置，避免手术损伤及术后功能障碍。 方法：对4例顽固性癫痫患者于手术前分别进行了运动、语言及视觉的磁共振脑功能成像扫描。 结果：4例患者经不同刺激任务的功能成像扫描及数据处理后，均成功地显示了各自相应的运动、语言、视觉功能活动区的范围及程度，为致痫灶与其周围不同脑功能区的关系提供了直观、准确的信息。 上述4例患者均根据术前脑内重要功能区的定位结果进行了病灶切除术，术中顺利，术后