磁共振和弥散张量成像

各向异性
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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D

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DTI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

ps：ASL-fMRI（脑血流变化）
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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 空间分辨率及时间分辨率高 可将功能成像与解剖细节结合起来
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BOLD-fMRI的原理
1.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
RS-fMRI和DTI的原理及应用
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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。
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MRI VS. fMRI
MRI studies brain anatomy fMRI studies brain function
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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）
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狭义的功能磁共振成像
特指血氧饱和水平依赖成像（ blood oxygen level dependent ，BOLD） 静息态（活动）和任务态（激活）
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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。

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0.2
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纤维束追踪技术
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RS-fMRI和DTI联合应用

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RS-fMRI和DTI联合应用
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Software

DiVa--diffusion imaging visualization and analysis toolbox for matlab

3D-DOCTOR--三维重建
VOLUME-ONE--fMRI和DTI融合
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谢谢！
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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

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RS-fMRI和DTI联合应用
A：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

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DTI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
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DTI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
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纤维束追踪技术
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磁共振弥散张量成像 （diffusion tensor imaging, 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
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RS-fMRI应用

认知科学 神经科学 针灸


药物滥用
临床应用等。
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RS-fMRI应用

数据处理分析方法： ReHo（Regional Homogeneity ） ALFF（Amplitude of Low Frequency Fluctuation ） FC（Functional Connectivity）

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DTI的基本原理
DTI是在DWI(Diffusion weighted imaging) 技术基础上发展起来 在三维空间内定时定量地分析组ຫໍສະໝຸດ Baidu内水 分子弥散特性 各向同性（isotropy） 各向异性 (anisotropy)

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DTI的基本原理

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DTI的基本原理
各向同性