1、Magnetic Resonance Imaging VI,Advanced Magnetic Imaging Technology,Diffusion Imaging,磁共振擴(kuò)散成像（diffusion imaging）又稱為彌散成像或擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging)。它是根據(jù)（水）分子微觀運(yùn)動(dòng)狀況進(jìn)行成像的方法。測(cè)量分子擴(kuò)散（diffusion）可用于早期估價(jià)腦血管故障（比如阻塞）。擴(kuò)散直接反映分子可活動(dòng)性（mobility）。至今MRI是唯一能在活體中直接測(cè)量分子位移擴(kuò)散的技術(shù)。而且dMRI能反映分子微米量級(jí)的運(yùn)動(dòng)。,關(guān)于擴(kuò)散系數(shù)的兩種說明,費(fèi)克（Fi

2、ck）第一/二定律：在擴(kuò)散物質(zhì)濃度不太大的情況下，擴(kuò)散分子流（單位時(shí)間通過單位面積的分子數(shù)量）與分子濃度n的梯度成正比，D成為擴(kuò)散系數(shù)：,愛因斯坦方程：分子位移的方均值與擴(kuò)散時(shí)間成正比。,自旋回波擴(kuò)散成像序列,b因子,利用擴(kuò)散的信號(hào)衰減效應(yīng)可以測(cè)量擴(kuò)散系數(shù)。測(cè)量分兩次進(jìn)行，即在不用線性梯度和施加線性梯度G兩種情況下分別進(jìn)行一次測(cè)量。將這兩次測(cè)量結(jié)果代入:,b因子的決定因素：,DWI image,DTI- diffusion tensor imaging,擴(kuò)散尤其是生物系統(tǒng)中的擴(kuò)散是一個(gè)三維過程。由于介質(zhì)的物理結(jié)構(gòu)不同，或者每個(gè)方向?qū)U(kuò)散的限制或障礙不同，使得分子的運(yùn)動(dòng)方向不一定完全相同。這種現(xiàn)

3、象就是常說的各向異性。顯然，擴(kuò)散的各向異性特點(diǎn)是當(dāng)不同方向施加擴(kuò)散梯度時(shí)所測(cè)表面擴(kuò)散系數(shù)不同的直接原因。擴(kuò)散張量成像（DTI，diffusion tensor imaging)正是在充分研究各向異性的基礎(chǔ)上提出的一種最新擴(kuò)散成像技術(shù)。,矩陣計(jì)算,在各向異性的介質(zhì)中的擴(kuò)散，擴(kuò)散不再是用一個(gè)標(biāo)量即擴(kuò)散系數(shù)來描述，而是用一個(gè)張量 表示。其定義為：,DTI應(yīng)用,Perfusion MRI 灌注成像,什么是灌注 灌注的意義,血液流入和流出；灌注是指單位時(shí)間流過器官的血體積被器官質(zhì)量歸一化的血流。 反映了組織和器官的活性與功能，物質(zhì)輸運(yùn)和交換情況。,灌注測(cè)量方法,注射外源性示蹤劑 內(nèi)源性示蹤劑（動(dòng)脈血流自

4、旋標(biāo)記）,常用順磁性Gd造影劑。降低T2*,對(duì)比劑團(tuán)注示蹤法,在短時(shí)間內(nèi)快速(3-5ml/s)靜脈團(tuán)注順磁性造影劑后進(jìn)行快速掃描，通過測(cè)量組織血流量、造影劑通過組織所需的時(shí)間等，可以獲得灌注圖像，計(jì)算出組織的灌注功能。例如可通過測(cè)量造影劑平均通過腦組織的時(shí)間、峰值灌注時(shí)間等繪出腦血流圖像，評(píng)估腦血流(Cerebral Blood Flow，CBF) 、腦血容積(Cerebral Blood Volume，CBV)等，從而有助于腫瘤的定性或復(fù)發(fā)、癲癇等中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的診斷。,動(dòng)脈血流自旋標(biāo)記,ASL可以通過飽和或激勵(lì)脈沖測(cè)量血液流入量，因此ASL除了可以測(cè)量CBF、CBV等以外還可以監(jiān)測(cè)藥物或

5、其他治療性措施對(duì)腦血流的影響。ASL的優(yōu)點(diǎn)是可以更精確地評(píng)估腦血流，并且可以對(duì)同一個(gè)患者重復(fù)使用，但是方法比較復(fù)雜，而且信噪比較低和受磁化率偽影影響，臨床應(yīng)用較少。,fMRI,fMRI是通過血氧水平依賴(blood oxygenation level dependent; BOLD)原理反映血流動(dòng)力學(xué)變化，不涉及放射性元素，具有較好的空間及時(shí)間分辨率，可發(fā)現(xiàn)健康人群和患病人群的神經(jīng)功能聯(lián)系。由于磁共振設(shè)備掃描速度的提高及對(duì)比劑的應(yīng)用，使fMRI技術(shù)成為檢測(cè)腦血容量分布的最佳成像方法。,BLOCK刺激的設(shè)計(jì) 圖像獲得（BOLD）, 脈沖與成像參數(shù)選擇 后期數(shù)據(jù)分析處理（SPM）,fMRI成像經(jīng)歷

6、兩個(gè)過程：,BOLD原理示意圖,a示正常情況下血液中氧合血紅蛋白及脫氧血紅蛋白； b示任務(wù)刺激腦激活后由于血管擴(kuò)張和血流量明顯增多，血液中脫氧血紅蛋白相對(duì)減少。,脫氧血紅蛋白有四個(gè)不配對(duì)的電子，具有順磁性，可以縮短T2*弛豫時(shí)間。,Data analysis,語言任務(wù)激活左側(cè)半球前額葉Broca區(qū),Magnetic Resonance Angiography,無創(chuàng)血管造影技術(shù) Time of Flight (TOF) MRA Phase Contrast (PC) MRA,MRI的流動(dòng)現(xiàn)象,流動(dòng)相關(guān)增強(qiáng)效應(yīng)：靜態(tài)組織反復(fù)RF激勵(lì)，達(dá)到飽和；流入流體未受激勵(lì)，再次激勵(lì)時(shí)信號(hào)較靜態(tài)組織強(qiáng)。 相位偏

7、移效應(yīng)：梯度場(chǎng)下不同位置的自旋核發(fā)生不同的相位變化；靜止核與自旋核變化不一樣。,單極性梯度磁場(chǎng)，靜態(tài)核與運(yùn)動(dòng)核產(chǎn)生不同的相位變化。雙極性梯度磁場(chǎng)（取向相反的等長(zhǎng)等強(qiáng)梯度），靜態(tài)核產(chǎn)生的相位將被抵消，運(yùn)動(dòng)核產(chǎn)生的相位差不能被相互抵消。,流動(dòng)現(xiàn)象補(bǔ)償,Gradient Motion Rephasing (GMR) 預(yù)飽和，流入前加預(yù)飽和脈沖,用于消除流動(dòng)偽影或優(yōu)化MRA.,TOF MRA,在同一個(gè)層面內(nèi)，流入受檢層面的血液比部分已飽和的靜止組織具有更高的磁化。在每一個(gè)成像層面中，由于短TR使靜止的組織反復(fù)受激發(fā)脈沖的激發(fā)而致部分飽和；在每一次發(fā)射激發(fā)脈沖之前，新的未被激發(fā)的血液流入成像層面，取代以

8、前處于激發(fā)脈沖下的血液；因此，流動(dòng)的血液比飽和的背景靜止組織具有更高的磁化，即更高的信號(hào)。在MRA圖像上，血液是高信號(hào)的，而其他背景組織是低信號(hào)的。 2D和3D MRA,PC MRA,通過運(yùn)動(dòng)本身的相位改變來顯示流動(dòng)的血液。不同雙極性梯度，減影，消除靜止背景，相位差轉(zhuǎn)換為亮度信號(hào)。 因此相對(duì)于TOF法，PC法能使MRA血管結(jié)構(gòu)與血流速度更好地相對(duì)應(yīng)。其優(yōu)點(diǎn)是更好地抑制了背景組織，具有能夠更好地測(cè)量血流速度的潛能，缺點(diǎn)是采集時(shí)間較長(zhǎng)。,圖像重建與顯示,MRA顯示正常腦血管,MR圖像噪音、偽影與QA,SNR，對(duì)比度，F(xiàn)OV 與 Matrix 偽影 QA: Quality assurance,MRI偽影,B0不均勻偽影,An inhomogeneous Bo magnetic field will cause distorted images.,梯度場(chǎng)偽影,are