功能磁共振成像原理简介课件

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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”）
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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
质子
中子
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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。
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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。
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1.3 共振
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。
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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）
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1.1 功能
核磁共振产生的两种图像： （1）结构像 （2）功能像
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脑的基本组分：灰质、白质和脑脊液
灰质 白质
脑脊液
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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。
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3.4 1980s以降
1980s：MRI仪器商品化，广泛应用于临床。 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
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Leabharlann Baidu
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第二部分 功能磁共振成像的物理学原理
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1 原子的结构
原子
电子
原子核
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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 文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。 上）
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）
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3.1 基本物理概念的建立
1924.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。
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。
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4 fMRI设备的构成
定义：能量从一个振动着的物体传递到另一个物体，而后 者以前者相同的频率振动。
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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。
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第一部分 功能磁共振成像的背景知识
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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。
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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