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)了人類長久以來無損傷具體觀察活體大腦功能的夢想。但由于腦功能成像所檢測到的信號較小，所涉及的過程復(fù)雜，多種原因會對結(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。因此對腦功能成像進(jìn)行質(zhì)量控制和

2、質(zhì)量評價是非常必要的。 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，以及人類大腦在接受外部刺激過程中出現(xiàn)的生理變化即細(xì)胞代謝和血流變化的過程。 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)和一般過程。簡單而言，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的磁性不同。不帶氧時，它是順磁性的，在磁場中能顯著增加磁場強(qiáng)度，其結(jié)果是影響在血管附近的磁場的均勻性，因而降低磁共振信號。當(dāng)血紅蛋白帶氧時，它是抗磁性的，所以它對磁場的影響很少。因此，磁共振圖像可以用來檢測血液中的含氧濃度。這就是所謂的BOLD對比度。原理上只要對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。功能成像的一般過程則通常可分實(shí)驗(yàn)設(shè)計、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功能磁共振成像的質(zhì)量控制和質(zhì)量評價問題進(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，主要提出了對腦功能成像來說意義極為重大的穩(wěn)定性

5、這一參數(shù)，并提出了相應(yīng)的簡單可行的檢測方法即用與功能成像相同的參數(shù)掃描均勻水模并對結(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間對功能成像的影響，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)。為了評價不同參數(shù)對功能成像的影響，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、所需要的信號時程變化由圖像處理過程產(chǎn)生，通過對處理結(jié)果的ROC統(tǒng)計得出了最佳的分辨率和回波時間，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。對于一個由多種因素組成的診斷系統(tǒng)如A和B，A和B的不同取值都會影響診斷系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。要考察不同的取值對系統(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方法評價不同取值的影響。我們通過圖像處理產(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、成像參數(shù)等方面的一致性，然后通過改變數(shù)據(jù)處理過程的辦法得到不同的處理結(jié)果，對處理結(jié)果進(jìn)行ROC統(tǒng)計從而判斷不同數(shù)據(jù)處理過程的優(yōu)劣。 在體模方面，本文主要對質(zhì)量控制工作所用到的體模進(jìn)行了小結(jié)，并對基于動脈自旋標(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，對功能成像的質(zhì)量控制工作過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的軟件的內(nèi)容