腦功能核磁共振成像的質(zhì)量控制研究.pdf

1、功能磁共振成像技術(shù)是神經(jīng)科學(xué)研究技術(shù)的一項(xiàng)革命性突破，是20世紀(jì)90年代最重要的科學(xué)發(fā)展之一，是腦科學(xué)的強(qiáng)有力工具，實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)長(zhǎng)久以來(lái)無(wú)損傷具體觀察活體大腦功能的夢(mèng)想。但由于腦功能成像所檢測(cè)到的信號(hào)較小，所涉及的過(guò)程復(fù)雜，多種原因會(huì)對(duì)結(jié)果造成干擾，影響到結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。要使獲得的結(jié)果有意義，就必須對(duì)造成干擾的各種原因進(jìn)行深刻的分析并進(jìn)行有效控制，以最大限度地抑制各種干擾因素，保證結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。因此對(duì)腦功能成像進(jìn)行質(zhì)量控制和

2、質(zhì)量評(píng)價(jià)是非常必要的。 課題的研究方法主要是理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法。 第一章緒論，簡(jiǎn)單介紹了腦功能成像、功能磁共振成像及其應(yīng)用，以及功能磁共振成像的質(zhì)量控制。 第二章介紹腦功能磁共振成像的物理生理原理，包括磁共振成像的基本原理，重點(diǎn)介紹了與腦功能成像關(guān)系密切的回波平面成像序列。闡述了功能磁共振成像的概念及其分類(lèi)，以及人類(lèi)大腦在接受外部刺激過(guò)程中出現(xiàn)的生理變化即細(xì)胞代謝和血流變化的過(guò)程。 第三章詳細(xì)

3、介紹了腦功能核磁共振成像的基本原理、掃描技術(shù)和一般過(guò)程。簡(jiǎn)單而言，功能磁共振成像的原理是基于血紅蛋白在帶氧和不帶氧時(shí)的磁性不同。不帶氧時(shí)，它是順磁性的，在磁場(chǎng)中能顯著增加磁場(chǎng)強(qiáng)度，其結(jié)果是影響在血管附近的磁場(chǎng)的均勻性，因而降低磁共振信號(hào)。當(dāng)血紅蛋白帶氧時(shí)，它是抗磁性的，所以它對(duì)磁場(chǎng)的影響很少。因此，磁共振圖像可以用來(lái)檢測(cè)血液中的含氧濃度。這就是所謂的BOLD對(duì)比度。原理上只要對(duì)磁易感性敏感的序列都可用以功能成像，但從效率和靈敏度來(lái)考慮，

4、梯度回波EPI序列是最佳的腦功能成像序列。功能成像的一般過(guò)程則通常可分實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、確定掃描序列、定位像掃描、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和受激腦活動(dòng)區(qū)的可視化顯示等步驟。 第四章從磁共振機(jī)器的設(shè)備性能，參數(shù)優(yōu)化、數(shù)據(jù)處理以及體模等角度對(duì)功能磁共振成像的質(zhì)量控制和質(zhì)量評(píng)價(jià)問(wèn)題進(jìn)行討論，初步形成了腦功能成像的質(zhì)量控制工作的完整方案。 在設(shè)備性能方面，本文在總結(jié)前人的常規(guī)質(zhì)量保證參數(shù)的基礎(chǔ)上，主要提出了對(duì)腦功能成像來(lái)說(shuō)意義極為重大的穩(wěn)定性

5、這一參數(shù)，并提出了相應(yīng)的簡(jiǎn)單可行的檢測(cè)方法即用與功能成像相同的參數(shù)掃描均勻水模并對(duì)結(jié)果的序列圖像的均值、方差、極差的質(zhì)量控制圖像進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的方法。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明是有效的。 在參數(shù)優(yōu)化方面，本文主要討論了空間分辨和回波時(shí)間對(duì)功能成像的影響，指出了參數(shù)優(yōu)化的必要性，成功應(yīng)用ROC方法為臨床醫(yī)生指出最佳的腦功能成像參數(shù)。為了評(píng)價(jià)不同參數(shù)對(duì)功能成像的影響，本文讓被試在九組不同的參數(shù)條件下，用與腦功能成像相同的序列但不施加任何刺激而采集數(shù)據(jù)，而

6、所需要的信號(hào)時(shí)程變化由圖像處理過(guò)程產(chǎn)生，通過(guò)對(duì)處理結(jié)果的ROC統(tǒng)計(jì)得出了最佳的分辨率和回波時(shí)間，再經(jīng)實(shí)際真正的腦功能成像的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，結(jié)果是可靠的。 在功能圖像的數(shù)據(jù)處理方面，本文同樣應(yīng)用了ROC方法的思想。對(duì)于一個(gè)由多種因素組成的診斷系統(tǒng)如A和B，A和B的不同取值都會(huì)影響診斷系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。要考察不同的取值對(duì)系統(tǒng)的影響，可以在保持其他因素不變的情況下，改變其中一因素的取值，并用ROC方法評(píng)價(jià)不同取值的影響。我們通過(guò)圖像處理產(chǎn)生的實(shí)

7、驗(yàn)數(shù)據(jù)最大限度地保證了數(shù)據(jù)在其他方面如機(jī)器性能、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、成像參數(shù)等方面的一致性，然后通過(guò)改變數(shù)據(jù)處理過(guò)程的辦法得到不同的處理結(jié)果，對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行ROC統(tǒng)計(jì)從而判斷不同數(shù)據(jù)處理過(guò)程的優(yōu)劣。 在體模方面，本文主要對(duì)質(zhì)量控制工作所用到的體模進(jìn)行了小結(jié)，并對(duì)基于動(dòng)脈自旋標(biāo)記灌注成像的功能成像方法提出了一種質(zhì)量保證體模。 最后，對(duì)功能成像的質(zhì)量控制工作過(guò)程所用到的圖像處理技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，介紹了作者為完成課題工作所編寫(xiě)的軟件的內(nèi)容