基于血流和平面回波技术的磁共振功能成像数据分析方法研究

发布时间：2020-07-25 13:06

【摘要】：磁共振功能成像能够提供与结构成像互补的组织功能信息,在疾病的诊断、治疗效果评估及神经和精神相关科学研究中都具有非常重要的价值。在本文中,我们研究了两种基于血流和平面回波成像技术的快速功能磁共振成像:动态磁敏感对比增强磁共振成像(DSC-MRI)和静息态功能磁共振(RS-fMRI),并对这两种功能磁共振成像数据分析中的T1效应污染、信度及参数计算新方法进行了研究。DSC-MRI是临床上常用的一种磁共振功能成像技术,最近有研究表明从DSC-MRI中可以提取渗透性生物标志参数相对再循环(rR)。但在血脑屏障受到破坏时,渗透到组织间隙中的造影剂产生的Ti效应不可忽略,使得采集到的DSC-MRI信号升高,目前,T1效应对rR的影响及针对这种影响的校正尚未研究过。本文中,我们仿真了不同成像条件下T1效应对rR的影响,并提出了一种基于药代动力学模型的T1效应校正方法。利用该校正方法,所获得的rR被调整到与已知血管生理相符的水平。RS-fMRI被广泛应用于神经心理学和临床研究,由于对比度噪声比低且被试间差异大,数据分析方法的信度对于RS-fMRI来说尤其重要。另一方面,随着整合不同中心间数据以进行更综合完整的研究的需求越来越强烈,机器内和机器间的信度对某个模型或参数来说越来越重要。基于主成分分析的尺度子轮廓模型(SSM-PCA)是最早且广泛应用于正电子发射断层成像(PET)数据分析的多变量统计方法之一。最近,SSM-PCA被用于分析正常被试和帕金森患者的RS-fMRI参数低频振幅(ALFF),找到帕金森疾病的相关模式并成功地区分开正常被试和帕金森患者。目前,SSM-PCA在RS-fMRI中的机器内和机器间信度还没有系统地研究过。在文中,我们的实验结果表明SSM-PCA在分析睁眼和闭眼的ALFF数据时具有较好的机器内和机器间信度,机器内的组内相关系数(ICC)为0.49,而机器间的ICC值在0.65～0.66。表明SSM-PCA可进一步应用于临床研究。此外,SSM-PCA和传统的单变量T检验是神经影像研究中两种互补的统计方法。ALFF是一个从RS-fMRI数据中提取并被广泛使用的体素水平参数,其通常从T2*加权的RS-fMRI信号计算获得,受到R2*的波动、回波时间、自旋质子密度和平均R2*的影响。多回波fMRI(ME-fMRI)在一个TR内采集多幅不同TE时刻的T2*加权图像,通过对多个TE时刻的信号进行单指数衰减拟合可获取体素水平的定量参数R2*的时间变化曲线。为了使ALFF在研究中具有更好的可靠性和可比性,本文基于ME-fMRI提出了一种依据R2*定量信号变化的ALFF计算新方法(ALFF-R2*)。睁眼和闭眼的ME-fMRI数据分析结果表明,相比传统的ALFF,ALFF-R2*检测的差异脑区特异性更高,可进一步应用于精神、神经和临床研究。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R445.2
【图文】：

平面回波成像（ＥＰＩ）是最快的ＭＲＩ序列之一，于１９７７由ＭＲＩ的鼻祖之一逡逑Ｍａｎｓｆｉｅｌｄ发明４３。在现有的梯度和射频硬件条件下，ＥＰＩ可在几十毫秒甚至更短逡逑的时间内采集一幅二维（ｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎ，２Ｄ）的图像（图２．１）。这种超快的成像速逡逑度在开发一些具有挑战性的ＭＲ应用中发挥了重要作用，如灌注成像、神经功能逡逑成像、扩散成像、心脏成像、动态成像和实时成像等。逡逑ＥＰＩ序列与传统序列（如自旋回波和梯度回波）的区别主要在于读出和相位逡逑编码梯度施加的方式。ＥＰＩ序列通过施加一系列的双向读出梯度产生一串梯度回逡逑波，同时施加的相位编码梯度使得每一个梯度回波的空间编码不同，从而在自由逡逑感应衰减（ｆｒｅｅ－ｉｎｄｕｃｔｉｏｎｄｅｃａｙ，ＦＩＤ）或者射频自旋回波的信号包络曲线下采集获逡逑得多条Ｋ空间填充线。不同于通过射频产生自旋回波链的弛豫增强快速采集技术，逡逑ＥＰ１使用梯度回波链，所以可以更快的采集完一幅图像。逡逑虽然ＥＰＩ序列既可用于２Ｄ也可用于３Ｄ图像采集，但目前ＥＰＩ大多数的应逡逑用仍然是基于２Ｄ采集方式，使用方向互相垂直的读出、相位编码和层选梯度。逡逑最近随着并行成像技术的发展

的数据采集时间为２邋ｘ邋Ｔ２＇邋ｘ邋ｉｎ２邋＾４２ｍｓ。通常在带宽为±６４ｋＨｚ时采集一条Ｋ空逡逑间数据点（如２５６个数据）只需２ｍｓ。因此，若像普通ＧＲＥ序列只采集一个回波逡逑数据（图２．２Ｂ），则浪费大部分的信号。逡逑？＿ＦＩＤ逡逑Ａ逦＇＾逦＾ｅｘｐＣ－ｔ／Ｔｚ）逡逑㈧邋ＲＦ邋＾逡逑Ｖ逡逑Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ邋ＧＲＥ逦Ｒ逡逑一邋Ｇｐｌｉａｓｅ邋逦ｒ￣＼逦逡逑（Ｂ）

浙江大学博士学位论文逦第２章基于血流和ＥＰＩ的磁共振功能成像技术概述逡逑２．１．２．２邋ＳＥ－ＥＰＩ逡逑如图２．３所示，ＳＥ－Ｅ：ＰＩ包含两个选择层面的射频脉冲：９０°和１８０°脉冲。逡逑１８０°的射频脉冲可以对９０°射频激发后形成的信号的散相相位进行重聚，使得逡逑采集到的梯度回波信号衰减呈现Ｇ和７Ｖ混合的衰减。通过调节自旋回波时间ＴＥｈ逡逑与之间的关系，可以调节采集图象Ｇ和Ｔ２加权的比重。例如，当７Ｔｓｇ邋＝邋７Ｔｅｆ／，逡逑序列对偏共振效应不敏感，图象主要为ｒ２加权，从而可几乎不受磁敏感变化和磁逡逑场不均匀引起的图象伪影（图２．４）。当７Ｔｅ／／偏离７ＴＳＥ较多时，序列对偏共振效应逡逑敏感，图象主要为Ｇ加权，但由于仍然存在加权，图象的磁敏感和磁场不均匀逡逑引起的图象伪影会减少。逡逑

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 赵然;卢宏;;磁共振功能成像技术在帕金森病诊断及鉴别诊断中应用进展[J];国际神经病学神经外科学杂志;2016年01期

2 李胜凯;朱文标;;3.0T磁共振功能成像诊断乳腺癌的价值[J];中国现代药物应用;2015年13期

3 陈桂娥;廖文伦;;优化磁共振功能成像序列在前列腺病变诊断中的新进展[J];健康之路;2016年09期

4 汪晓红;李瑞敏;彭卫军;;磁共振功能成像在乳腺癌新辅助化疗早期疗效评价中的应用[J];磁共振成像;2011年03期

5 张雷;张敏鸣;;肾脏磁共振功能成像的研究进展[J];国际医学放射学杂志;2008年01期

6 江泓,胡锦清;磁共振功能成像对神经外科疾病的诊断价值及其应用前景[J];中国临床医学;2001年04期

7 王武,张雪哲;磁共振功能成像[J];中日友好医院学报;1997年02期

8 马林;磁共振功能成像在脑部的应用[J];中国医学影像学杂志;1995年04期

9 张雨晗;郭启勇;孙洪赞;于兵;尚靳;;磁共振功能成像在宫颈癌中的研究进展[J];中国医学影像技术;2017年10期

10 王云玲;贾文霄;;磁共振功能成像的成像原理及研究进展[J];新疆医科大学学报;2009年06期

相关会议论文 前10条

1 杨立铭;赵志刚;杨燕;;磁共振功能成像[A];2015浙江省医学会影像技术学首届学术年会论文汇编[C];2015年

2 李恩中;翁旭初;韩璎;武少杰;庄建程;陈楚晖;冯玲;张侃;;语言与音乐刺激下脑功能活动的磁共振功能成像研究[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展（下册）[C];1999年

3 袁建华;;磁共振功能成像[A];2005年浙江省放射学学术年会论文汇编[C];2005年

4 黄劲柏;徐海波;孔祥泉;冯敢生;刘定西;王伟;李志勇;郭大静;;播散性皮层抑制猫脑模型的磁共振功能成像研究[A];中华医学会第十三届全国放射学大会论文汇编（下册）[C];2006年

5 蒋飚;;磁共振功能成像简介及在神经系统临床应用[A];浙江省中西医结合学会神经内科专业委员会第六次学术年会暨国家级继续教育学习班资料汇编[C];2008年

6 李欢欢;詹松华;;磁共振功能成像技术在中医临床中的应用[A];第十一次全国中西医结合影像学术研讨会暨全国中西医结合影像学研究进展学习班资料汇编[C];2010年

7 王滨;王锡臻;;磁共振功能成像在前列腺疾病诊断中的应用进展[A];中国医师协会放射医师分会首届会员大会暨第四届医学影像山东论坛、山东省第16次放射学会议暨山东省第14届医学影像学学术研讨会论文集[C];2007年

8 王波;;多种磁共振功能成像方法在脑功能定位中的综合应用[A];中国神经科学学会第十届全国学术会议论文摘要集[C];2013年

9 钱亭;;磁共振功能成像对肿瘤微血管生成的研究进展[A];中国中西医结合学会医学影像专业委员会第十五次全国学术大会暨上海市中西医结合学会医学影像专业委员会2017年学术年会暨《医学影像新技术的临床应用》国家级继续教育学习班资料汇编[C];2017年

10 王慧;沈国华;杜小霞;李鲠颖;;外界评价在手势模仿中对脑功能的影响[A];第十七届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2012年

相关重要报纸文章 前2条

1 复旦大学附属华山医院放射科 黎元　尹波;磁共振功能成像功能强在哪[N];健康报;2010年

2 记者 成潮生;全国领先：市中心医院成功开展交互式经颅磁刺激磁共振功能成像技术[N];南充日报;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 袁丽霞;基于血流和平面回波技术的磁共振功能成像数据分析方法研究[D];浙江大学;2018年

2 马霄虹;3.0T磁共振功能成像对原发肝细胞肝癌介入治疗的应用研究[D];北京协和医学院;2015年

3 滕菲菲;磁共振功能成像分析肿瘤异质性在放疗中的应用[D];山东大学;2017年

4 王锡臻;前列腺癌磁共振功能成像及其与生物学特性的相关性研究[D];山东大学;2009年

5 郭莉莉;新生儿脑发育和脑损伤的磁共振功能成像的应用研究[D];南京医科大学;2016年

6 李清海;磁共振功能成像在慢性肾病中的临床应用研究[D];复旦大学;2009年

7 姜梅;新疆维吾尔族语言功能区磁共振功能成像的研究[D];新疆医科大学;2011年

8 郭炜;磁共振功能成像在喉及下咽癌诊断及放化疗疗效评估中的应用研究[D];北京协和医学院;2017年

9 吴殷;篮球运动员的视觉—运动知觉预测特征及fMRI研究[D];上海体育学院;2013年

10 张守鸿;磁共振功能成像用于超声微泡—纳米脂质体复合体介导肝细胞生长因子基因治疗肝纤维化的研究[D];重庆医科大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 黄劲柏;播散性皮层抑制猫脑模型的磁共振功能成像研究[D];华中科技大学;2006年

2 亢晓春;磁共振功能成像对直肠癌术后局部复发的诊断价值[D];郑州大学;2012年

3 王开香;3.0T磁共振功能成像在乳腺病变定性诊断中的临床研究[D];苏州大学;2011年

4 迟婧;对鉴别肾上腺乏脂性腺瘤及嗜铬细胞瘤的影像学研究[D];上海交通大学;2015年

5 孟倩;磁共振功能成像在慢性肾病中的临床应用研究[D];苏州大学;2014年

6 郭明风;磁共振功能成像及定量分析在帕金森病诊断及鉴别诊断中的临床应用研究[D];苏州大学;2012年

7 王文政;磁共振功能成像在腰椎间盘突出神经根损伤中诊断价值的研究[D];河北医科大学;2015年

8 张立;大鼠脑胶质瘤的MR成像与组织学相关性研究[D];暨南大学;2008年

9 付敏;磁共振功能成像对帕金森病的研究价值[D];重庆医科大学;2012年

10 孙尚龙;联合应用BOLD-fMRI和IVIM模型评价慢性肾脏病的研究[D];宁夏医科大学;2015年

本文编号：2769864