fMRI学习笔记


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T1、T2、T2*

受人为强磁场干预的氢原子中的唯一质子的自旋方向发生改变,并且自旋方向一样,其产生的净磁化强度与人为强磁场方向一致,且每个原子核旋转频率一致(拉莫频率?)。

在强磁场(假设纵向)中加入一个射频脉冲(假设横向),产生一个横向磁场,原子核被迫移到同一个相位,磁化强度矢量方向朝横向平面倾斜。脉冲消失的间隔中原子核逐渐恢复,该过程被称为‘弛豫’。分纵向(强磁场方向)、横向(射频脉冲方向)两种弛豫。

  • T1时间常数为纵向弛豫中,原子核纵向磁化强度增长到原来(无脉冲时)63%所需的时间
  • T2时间常数指横向弛豫中,原子核横向磁化强度从100%衰减到37%所需的时间
  • T2*衰减的比T2快,所以如果不加其他处理,我们得到的数据是T2*时间

SNR、CNR

SNR:信号的平均值与噪音方差的比值

CNR:两个信号差的平均值与噪音方差的比值

  • 空间上看:SNR应该是信噪比的结果;CNR是分辨两个不同区域是否是相似组织的依据
  • 时间上看:目标都是一块体素,SNR还是信噪比;CNR代表的是体素对相应的实验操作或者心理状态的响应程度

血液动力响应函数(HRF,Hemodynamic Response Function)

  • 启动下降:神经元兴奋消耗氧气,脱氧血红蛋白短时间内增加,磁场趋于不均匀,信号减弱

  • 顶峰:人体负反馈机制输送来大量富氧血红蛋白,信号增强,甚至调节过度持续走高,在神经元兴奋后大约4到6秒达到顶峰。

  • 最后下降:在到达顶峰后,BOLD信号会大幅度的下降,甚至下降到基线以下(Baseline)。过度下降的原因是血流流出量逐渐减少,血流含量升高(这里不太明白)

HRF曲线

MRI信号如何得到

二维傅里叶原理


疑惑

  • MR扫描仪器测量的信号是氢原子的含量,和血红蛋白是什么样的联系?

依据:MR测量信号即BOLD信号,对应HRF函数

  • 如果就说MR扫描仪器测量的信号是血红蛋白的含量,会由于脱氧、富氧血红蛋白的顺磁性和反磁性使得T2信号有差别而两种血红蛋白的相对含量能分别测出么?
  • 如果不是,那BOLD相对比值是如何求得的?

依据:MR测量一中间步骤即,不断采集获取K-space图,再作IFT得到大脑亮度图像,那么可思考K-space中的每一个点的信号是怎样采集的,是什么形式的(其实是二维傅里叶公式的表示形式)。现知利用磁矩变化推导而来,没时间仔细研究推导过程。

  • 如果MRI的待处理信号表示为一个图像离散数据的二维傅里叶,那么其中的kx、ky的值具体是如何得到的?作为分析数据,我们需要从哪一步开始?直接可以得到T1、T2*之类的图像么?
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