《神经影像学MRI技术应用》课件

神经影像学技术应用MRI本课程将带您深入了解神经影像学中核磁共振成像技术（MRI）的应用，从基础原理到临床应用，并探讨未来发展趋势课程概述与学习目标课程概述学习目标本课程将详细介绍MRI的基本原理、成像序列、扫描方案、临床

1.掌握MRI的基本原理和成像技术

2.了解不同MRI序列的应用应用，以及人工智能在MRI领域的应用场景和优缺点

3.熟悉神经系统疾病的MRI诊断方法

4.了解MRI技术的未来发展趋势基本原理介绍MRI基本原理1核磁共振成像利用原子核的自旋特性，在强磁场中进行磁共振，通过接收信号构建图像，从而获得人体内部结构和功能信息优势

21.无辐射，对人体无害

2.分辨率高，可显示软组织结构

3.多种序列，可获得不同信息

4.应用广泛，涵盖神经系统、骨骼、心血管等领域核磁共振成像的物理基础原子核磁场射频脉冲原子核带正电荷，并具有自旋特性，自旋在强磁场作用下，原子核自旋轴趋于与磁射频脉冲使原子核自旋轴发生偏转，产生轴方向随机场方向一致，产生磁矩磁共振信号原子核的自旋特性自旋量子数1原子核具有自旋量子数，决定了核自旋的角动量磁矩2自旋产生磁矩，方向与自旋轴一致磁场作用3在外部磁场作用下，原子核自旋轴发生偏转，产生磁共振信号磁矩与拉莫尔进动磁矩在强磁场中，原子核的磁矩会围绕磁场方向旋转，形成拉莫尔进动进动频率进动频率与磁场强度成正比，称为拉莫尔频率信号接收通过接收进动频率的信号，可以获得图像射频脉冲与激发能量吸收2当射频脉冲的频率与拉莫尔频率一致时，原子核吸收能量，自旋轴偏转射频脉冲1射频脉冲是一种特定频率的电磁波信号发射自旋轴偏转后，原子核释放能量，发出3信号弛豫过程弛豫T1定义1T1弛豫是指原子核自旋轴偏转后恢复到平衡状态的过程时间常数2T1时间表示自旋轴恢复到平衡状态所需的时间信号强度3T1时间越短，信号强度越强，图像越亮弛豫过程弛豫T2定义1T2弛豫是指原子核自旋轴偏转后，磁矩之间的相位差逐渐消失的过程时间常数2T2时间表示自旋轴相位差消失所需的时间信号强度3T2时间越短，信号强度越弱，图像越暗自由感应衰减信号12衰减特性FID原子核自旋轴偏转后，会发出自由感FID信号随着时间衰减，衰减速度与应衰减信号（FID）T2时间相关3信号采集MRI设备通过接收FID信号，进行图像重建设备组成部分MRI主磁体系统梯度线圈系统提供强磁场，使原子核发生偏转产生梯度磁场，编码空间位置信息射频系统计算机系统发射和接收射频脉冲，激发原子核自旋控制设备运行，处理信号，重建图像主磁体系统功能类型强度提供强磁场，使原子核发生偏转超导磁体、永磁体

1.5T、3T、7T等梯度线圈系统功能空间编码类型产生线性变化的梯度磁根据信号频率不同，可X、Y、Z三个方向的梯场，使不同空间位置的以重建图像的空间位置度线圈信号频率不同信息射频系统发射1发射特定频率的射频脉冲，激发原子核自旋接收2接收原子核释放的磁共振信号线圈类型3头线圈、颈线圈、躯干线圈等计算机系统信号处理接收来自射频系统的信号，进行数字化处理图像重建根据信号频率和相位信息，重建图像图像显示将重建后的图像显示在屏幕上成像序列基础MRI定义目的12MRI成像序列是指一系列射频通过不同的序列组合，可以获脉冲、梯度脉冲和信号采集的得不同的图像对比度和信息组合常见序列3自旋回波序列、梯度回波序列、反转恢复序列等自旋回波序列特点2图像对比度主要受T1和T2时间的影响原理1基于90°射频脉冲激发原子核，然后施加180°射频脉冲，获得自旋回波信号应用广泛应用于神经系统、骨骼、心血管等3领域的影像诊断梯度回波序列原理1利用梯度磁场产生相位编码，然后利用射频脉冲激发，获取梯度回波信号特点2扫描速度快，适用于动态成像应用3用于脑血管病、心脏病、腹部器官等影像诊断反转恢复序列原理1先施加180°射频脉冲，然后施加90°射频脉冲，获得反转恢复信号特点2对T1时间敏感，可以抑制脑脊液信号，增强病灶对比度应用3用于脑肿瘤、脑卒中、多发性硬化等影像诊断快速成像技术12概念方法快速成像技术旨在缩短扫描时间，提并行成像、压缩感知、快速序列等高效率3应用用于儿童、老年人、无法长时间配合扫描的患者常规扫描方案MRI加权成像加权成像T1T2显示组织的解剖结构和形态，增强脑白质对比度显示脑脊液、水肿等含水量高的组织，对病灶敏感质子密度加权成像序列成像FLAIR主要显示组织的质子密度，用于显示灰质和白质的对比度抑制脑脊液信号，增强脑白质病变的对比度加权成像T1特点应用脑脊液、脂肪信号较暗，脑白质信号较亮，对组织解剖结构显示脑肿瘤、脑卒中、脑外伤等影像诊断较好加权成像T2特点应用脑脊液信号较亮，脑白质信号较暗，脑肿瘤、脑卒中、多发性硬化等影像对脑脊液和水肿显示敏感诊断质子密度加权成像特点1对组织的质子密度敏感，灰质信号较亮，白质信号较暗应用2脑发育异常、脑白质病变的诊断序列成像FLAIR特点抑制脑脊液信号，增强脑白质病变的对比度，对白质病变敏感应用用于多发性硬化、脑血管病、脑白质病变的诊断扩散加权成像原理DWI原理1测量水分子在组织中的扩散运动，反映组织的微观结构变化特点2对急性脑卒中、肿瘤等病变敏感，可以早期诊断临床应用DWI急性脑卒中脑肿瘤DWI可以早期检测到缺血性脑卒DWI可以显示肿瘤的细胞密度和中的病灶侵袭性脑炎DWI可以显示脑炎的炎症反应弥散张量成像DTI原理应用测量水分子在不同方向上的扩散运动，重建弥散张量纤维束示踪技术，可以显示脑白质纤维束的走行和连接纤维束示踪技术应用意义用于研究脑白质纤维束的连接模式和帮助理解神经系统疾病的病理机制，功能为治疗提供参考功能磁共振成像原理原理1通过检测脑部血液动力学变化，反映脑部神经活动效应BOLD2神经活动时，局部血流增加，氧合血红蛋白比例上升，导致信号增强应用3研究脑部功能，探索认知、情感、语言等功能机制效应BOLD定义原理血液动力学水平变化导致的信号变化，主要由氧合血红蛋白浓神经元活动时，局部血流增加，氧合血红蛋白比例上升，MRI度变化引起信号增强实验设计fMRI任务设计刺激呈现12设计不同的认知任务，引发不通过视觉、听觉、触觉等方式同的脑区活动呈现刺激，诱发脑部反应数据采集3在刺激呈现过程中采集MRI信号，记录脑部活动变化数据处理流程fMRI数据预处理统计分析去除伪影，校正运动，进行空间分析不同任务条件下的脑部活动平滑等操作差异，找出与特定任务相关的脑区结果可视化将分析结果以图像或图表的形式展示静息态功能磁共振原理应用在静息状态下，采集脑部活动，分析脑区之间的功能连接研究脑部功能网络，探索神经系统疾病的病理机制脑网络分析功能连接应用分析不同脑区之间活动的相关性，构研究神经系统疾病的病理机制，探讨建脑功能网络药物治疗效果磁共振波谱成像原理1通过分析组织中不同代谢物的信号，反映组织的生化成分和代谢状态应用2脑肿瘤、脑卒中、神经退行性疾病等影像诊断单体素波谱特点只采集单个体素的信号，可以获得高分辨率的波谱信息应用用于研究局部区域的代谢变化，例如肿瘤的代谢特征多体素波谱特点应用12采集多个体素的信号，可以获得较大范围的代谢信息用于研究脑部的整体代谢状态，例如神经退行性疾病的代谢改变常见代谢物分析乙酰天冬氨酸肌酸N-NAA Cr神经元完整性的指标脑组织能量代谢的指标胆碱Cho细胞膜代谢的指标灌注成像技术原理应用测量组织的血液灌注量，反映组织的血液供应情况脑卒中、脑肿瘤、脑血管病的诊断灌注成像DSC原理应用通过对比剂的到达时间和浓度变化，急性脑卒中的诊断，可以评估病灶的计算组织的血液灌注量大小和灌注情况灌注成像DCE原理1通过对比剂的增强曲线，分析组织的血管通透性和血容量应用2脑肿瘤的诊断，可以评估肿瘤的血管生成情况和治疗效果无创灌注成像ASL原理利用磁标记技术，测量组织的血液灌注量，无需注射对比剂应用儿童、老年人等无法注射对比剂的患者的灌注成像神经系统疾病诊断MRI脑血管病变脑肿瘤影像学12脑卒中、脑动脉瘤、脑血管畸胶质瘤、脑膜瘤、垂体瘤等形等神经退行性疾病3阿尔茨海默病、帕金森病、多发性硬化等脑血管病变脑卒中脑动脉瘤脑血管畸形DWI、FLAIR、灌注成像等可以诊断T

1、T2加权成像可以显示动脉瘤的形血管造影可以显示血管畸形的具体形急性脑卒中，评估病灶的范围和灌注态和大小态和位置情况脑肿瘤影像学肿瘤类型诊断MRI胶质瘤、脑膜瘤、垂体瘤等T

1、T2加权成像、DWI、灌注成像等可以诊断脑肿瘤，评估肿瘤的级别、生长速度和浸润程度神经退行性疾病阿尔茨海默病帕金森病多发性硬化MRI可以显示脑萎缩、MRI可以显示黑质变性MRI可以显示脑白质病海马体萎缩、脑脊液增、脑室扩大等特征变、脑脊液增多等特征多等特征癫痫影像学特征癫痫灶1MRI可以显示癫痫灶的具体位置，例如脑肿瘤、脑血管畸形等脑萎缩2长期癫痫发作会导致脑萎缩脑脊液增多3癫痫发作会导致脑脊液增多多发性硬化特征脑白质病变、脑脊液增多诊断FLAIR序列、DWI等可以诊断多发性硬化颅脑外伤诊断1T

1、T2加权成像、DWI等可以诊断颅脑外伤，评估病灶的范围和程度类型2脑挫裂伤、脑出血、脑水肿等安全性考虑MRI禁忌症磁场安全心脏起搏器、人工耳蜗、磁性植避免金属物品进入扫描室，避免入物等磁场对患者体内金属物的干扰对比剂使用注意事项对比剂有潜在的过敏反应风险，需要进行过敏测试禁忌症心脏起搏器人工耳蜗磁性植入物强磁场会影响起搏器的工作强磁场会损坏人工耳蜗强磁场会对体内金属植入物产生吸引力磁场安全金属物品磁性植入物避免将金属物品带入扫描室，例如手告知医生患者是否有磁性植入物，例机、钥匙、手表、首饰等如心脏起搏器、人工耳蜗等对比剂使用注意事项过敏测试1在使用对比剂前，需要进行过敏测试肾功能2对比剂对肾功能有影响，需要评估患者的肾功能副作用3对比剂可能会引起过敏反应，如皮疹、瘙痒、呼吸困难等儿童患者特殊考虑安抚措施提供玩具、游戏等安抚措施，使儿童配合扫描扫描时间尽量缩短扫描时间，减少儿童的不适感辐射剂量MRI无辐射，对儿童无害高场强技术MRI定义优势12磁场强度大于3T的MRI技术更高的信噪比、更好的空间分辨率、更强的灵敏度应用3脑功能研究、神经疾病诊断、肿瘤影像学等超高场应用7T MRI脑功能研究神经疾病诊断7T超高场MRI可以更详细地研究7T超高场MRI可以更清晰地显示脑功能，探索脑疾病的病理机制神经系统疾病的病变，提高诊断准确率肿瘤影像学7T超高场MRI可以更准确地评估肿瘤的病理特征，指导肿瘤治疗人工智能与MRI图像识别图像分割图像重建利用深度学习技术，自动识别图像中的自动分割图像中的不同组织结构，提高加速图像重建过程，缩短扫描时间病变诊断效率图像后处理技术图像增强图像分割三维重建提高图像对比度，增强图像细节将图像分割成不同的区域，方便分析将二维图像重建成三维模型，方便观察和分析质量控制与伪影处理质量控制1定期对设备进行校准和维护，确保图像质量伪影处理2识别和处理扫描过程中产生的伪影，例如运动伪影、金属伪影等。