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第1章 血流MR成像和血管MR造影1

1.1 生理血流运动1

1.1.1 运动类型1

1.1.2 血液在血管中、流体在管道中流动的描述2

1.1.3 血管血流特征3

1.2 流动血对MR信号的影响4

1.2.1 流空效应及高速信号损失5

1.2.2 湍流引起信号损失6

1.2.3 层流引起奇回波散相、偶回波重聚相7

1.2.4 凝滞和舒张期伪门控9

1.2.5 流动相关增强（FRE）11

1.2.6 血流异常和血管疾病诊断13

1.2.7 辨别血栓和慢血流16

1.3 流动伪影和流动补偿技术18

1.3.1 流动的综合效应及流动伪影18

1.3.2 抑制FRE伪影的预饱和技术19

1.3.3 流动补偿，即GMN技术19

1.3.4 用流动补偿产生的新问题22

1.3.5 心电门控24

1.4 血流在梯度回波图像上的流入或TOF效应25

1.4.1 在破坏GE序列中信号强度与激发脉冲数及倾倒角的定量关系25

1.4.2 二维成像27

1.4.3 三维成像29

1.4.4 对低速流入效应的理解29

1.4.5 克服TOF饱和的措施30

1.5 相位成像31

1.5.1 相位成像概念和方法31

1.5.2 相位像的灰度表示32

1.5.3 相位差像33

1.5.4 在相位分布图中的运动伪影33

1.5.5 用相位像检查主磁场均匀性34

1.5.6 测量磁化率分布34

1.5.7 用“斑马条纹”相位像显示流动效应37

1.6 MR流动测量：飞行时间方法37

1.6.1 团注激发跟踪测量方法38

1.6.2 激发团注一维跟踪法40

1.6.3 团注预饱和跟踪测量方法40

1.6.4 临床应用41

1.7 MR流动测量：相敏方法42

1.7.1 相敏法测量流动的SE序列42

1.7.2 相敏法测量流动的GE序列43

1.7.3 用相位差对比度测量流动仿真的实例44

1.7.4 应用相敏法应注意的问题45

1.7.5 用一维相位数据（RACE）测流速46

1.7.6 RACE的临床应用价值47

1.8 飞行时间法血管造影（TOF MRA）48

1.8.1 二维流入敏感（或TOF）法49

1.8.2 最大强度投影显示50

1.8.3 三维傅里叶变换梯度回波TOF51

1.8.4 黑血造影，最小强度投影55

1.8.5 三维快黑血像和黑血MRA55

1.9 相位对比度血管造影（PC MRA）57

1.9.1 用相位探测运动的原理57

1.9.2 PC MRA的重要属性62

1.9.3 相敏流动成像脉冲序列63

1.9.4 数据后处理65

1.9.5 临床应用66

1.10 全身MRA71

1.10.1 对比度最佳化71

1.10.2 头和颈MRA72

1.10.3 心血管成像73

1.10.4 肾动脉76

1.10.5 四肢血管成像77

1.10.6 未来发展前景77

1.11 磁化率加权成像（SWI）77

1.11.1 SWI原理78

1.11.2 SWI在医学中的应用81

1.12 快速MRA85

1.12.1 压缩感知（CS）技术85

1.12.2 基于CS技术的MRA86

参考文献88

第2章 脑功能磁共振成像94

2.1 血氧水平依赖功能磁共振成像（BOLD-fMRI）94

2.1.1 神经活动的生理基础94

2.1.2 BOLD现象96

2.1.3 BOLD-fMRI原理97

2.1.4 神经激活时脑血流和脑氧代谢率的不匹配现象的理论解释101

2.2 BOLD-fMRI实验设计和时空分辨率104

2.2.1 实验设计104

2.2.2 BOLD-fMRI的空间分辨率和时间分辨率106

2.3 fMRI实验数据预处理112

2.3.1 时间校正112

2.3.2 图像配准112

2.3.3 图像平滑124

2.4 fMRI数据统计步骤和方法125

2.4.1 fMRI数据特征125

2.4.2 基于一般线性模型（GLM）的统计分析方法126

2.4.3 感兴趣区（ROI）分析127

2.4.4 块型和时间相关模块的fMRI实验数据处理的差异128

2.4.5 其他分析方法128

2.5 静息态功能磁共振成像和脑功能连通图129

2.5.1 人脑在静息状态下的代谢129

2.5.2 静息态功能磁其振成像的发现130

2.5.3 BOLD自发性波动的生理基础130

2.5.4 静息态功能磁共振的数据处理方法133

2.5.5 默认网络136

2.5.6 图论和大脑网络138

2.6 实时脑功能磁共振成像（rtfMRI）140

2.6.1 rtfMRI背景与一种经典算法140

2.6.2 rtfMRI系统与技术进展简介146

2.6.3 rtfMRI的相关应用简介150

2.7 光遗传学功能磁共振成像（ofMRI）160

2.8 非BOLD脑功能磁共振成像163

2.8.1 神经电流磁共振成像（ncMRI）164

2.8.2 分子功能磁共振成像166

2.8.3 洛伦兹效应成像（LEI）169

2.8.4 扩散功能磁共振成像（dfMRI）170

参考文献172

第3章 灌注MR成像174

3.1 灌注概念和描写微血管的基本物理参数174

3.1.1 灌注基本概念174

3.1.2 血细胞比容和法拉由斯效应175

3.1.3 平均通过时间176

3.1.4 灌注定量的基本原理177

3.2 早期的SPECT,PET和CT灌注成像178

3.2.1 SPECT和PET灌注成像178

3.2.2 CT灌注成像179

3.3 基于外源示踪剂的多核MR灌注成像181

3.3.1 氘（2H）示踪剂181

3.3.2 17O技术183

3.3.3 19F NMR脑血流成像188

3.4 顺磁性对比剂的1H灌注MR成像189

3.4.1 对比度增强剂189

3.4.2 顺磁性对比剂的两种作用机制190

3.4.3 弛豫率190

3.4.4 磁化率191

3.4.5 动态磁化率对比度技术192

3.5 对比剂增强灌注MRI的临床应用196

3.5.1 磁化率X对比度和脑血管疾病196

3.5.2 脑瘤性疾病197

3.5.3 神经变性疾病200

3.5.4 乳腺肿瘤202

3.6 体元内非相干运动（IVIM）和相干运动（IVCM）成像202

3.6.1 毛细血管模型和IVIM效应202

3.6.2 体元内不相干运动（IVIM）和相干运动（IVCM）205

3.6.3 IVCM成像205

3.6.4 IVIM成像207

3.6.5 IVIM和经典灌注208

3.7 IVIM成像中扩散和灌注的分离209

3.7.1 IVIM成像209

3.7.2 扩散和灌注的分离211

3.8 动脉自旋标记灌注MR成像（ASL MRI）212

3.8.1 连续动脉自旋标记（CASL）213

3.8.2 脉冲动脉自旋标记（PASL）217

3.8.3 CASL和PASL脑部灌注成像220

3.8.4 其他标记方式223

3.9 血管空间依赖磁共振成像（VASO MRI）226

3.9.1 VASO MRI技术原理227

3.9.2 VASO MRI技术应用229

3.10 脑组织氧摄取分数（OEF）和氧代谢率（CMRO2）MR成像230

3.10.1 GESSE技术230

3.10.2 TRUST技术234

3.10.3 QUIXOTIC技术236

参考文献241

第4章 饱和转移成像和细胞、分子成像245

4.1 磁化强度转移成像245

4.1.1 双池模型和磁化强度转移概念245

4.1.2 磁化强度转移成像测量目标247

4.1.3 MT效应对照射功率和频偏的依赖248

4.1.4 MT实验常用的RF脉冲248

4.1.5 频率偏置及符号的选择250

4.1.6 饱和转移对1Hf池弛豫时间的影响251

4.1.7 组织特异性和对比度252

4.1.8 MTC图像临床应用254

4.1.9 MTC的负效应255

4.2 磁化强度转移定量理论255

4.2.1 实验条件和方法255

4.2.2 双池模型参数256

4.2.3 耦合的布洛赫方程257

4.2.4 稳态解257

4.2.5 洛伦兹线形和高斯线形258

4.2.6 偏照的直接效应258

4.2.7 MT效应和模型参数的提取260

4.2.8 Z谱261

4.2.9 最佳偏照条件262

4.3 化学交换饱和转移263

4.3.1 CEST与MT的区别263

4.3.2 CEST成像机制264

4.3.3 慢交换和快交换265

4.4 APT成像266

4.4.1 氨基质子饱和转移比（APTR）266

4.4.2 APT成像脉冲序列267

4.4.3 APTI数据采集方法267

4.4.4 APTI数据处理268

4.4.5 成像结果268

4.4.6 饱和功率优化269

4.4.7 脂肪抑制272

4.4.8 氨基交换旋转转移（CERT）成像新方法272

4.5 CEST成像274

4.5.1 三维（3D）CEST脉冲序列274

4.5.2 数据采集275

4.5.3 数据分析276

4.5.4 实验结果276

4.5.5 照射机制CEST成像序列最佳化问题278

4.6 化学交换饱和转移双池模型理论279

4.6.1 Bloch-McConnell方程280

4.6.2 CEST和APT实验281

4.6.3 CEST实验中照射功率最佳化283

4.6.4 多池交换模型287

4.7 外源性CEST对比度介质290

4.7.1 CEST介质分类291

4.7.2 CEST对比度介质应用前景295

4.8 对CEST对比度介质关键参数——交换率的定量方法297

4.8.1 MR谱线宽方法和WEX方法298

4.8.2 MRI测量方法（QUEST和QUESP）300

4.8.3 QUEST的改进型QUESTRA方法303

4.8.4 奥米伽直线法304

4.8.5 RF功率法307

4.9 测量化学交换的多角比值法309

参考文献314

第5章 在活体中定域磁共振谱和谱成像320

5.1 生物体内定域MRS320

5.1.1 基本原理320

5.1.2 参考谱峰和标准物质322

5.1.3 MRS对仪器的要求322

5.1.4 活体中MRS可观测的代谢物323

5.1.5 活体中定域谱发展简史325

5.2 活体MRS定位技术326

5.2.1 单体元谱（PRESS）技术326

5.2.2 STEAM定位技术327

5.2.3 ISIS定位技术328

5.2.4 表面线圈定位法328

5.2.5 表面线圈和B0梯度相结合的组合方法331

5.2.6 任意形状体元的激发谱331

5.3 磁共振谱成像333

5.3.1 自旋回波谱成像脉冲序列335

5.3.2 3D多体元纵向哈达马（Hadamard）谱成像（L-HSI）序列335

5.4 影响代谢物浓度定量MR谱的因素338

5.4.1 回波时间选择338

5.4.2 匀场340

5.4.3 水抑制340

5.4.4 外体积抑制341

5.4.5 内体积饱和（IVS）342

5.4.6 T1和T2校正344

5.4.7 浓度定量参考标准344

5.4.8 温度校正345

5.4.9 信噪比和信号平均346

5.4.10 体元脑脊液污染的校正346

5.4.11 其他应该避免的因素346

5.5 脑中定域1H MRS采集、拟合步骤和浓度估计347

5.5.1 谱数据采集347

5.5.2 拟合以估计峰面积348

5.5.3 浓度估计350

5.5.4 浓度标准350

5.5.5 线圈负载和RF非均匀性351

5.5.6 对于用外部标准的方程351

5.5.7 典型扫描协议352

5.6 质子MRS在神经疾病中的临床应用353

5.6.1 从临床角度考虑技术方面353

5.6.2 定义正常值354

5.6.3 代谢疾病355

5.6.4 退行性疾病355

5.6.5 感染和炎症356

5.6.6 颅内肿瘤类型鉴别356

5.6.7 癫痫358

5.6.8 缺血和缺氧358

5.6.9 精神病和头伤害359

5.6.10 脊髓359

5.6.11 谱方法的改进359

5.6.12 定量MR谱（qMRS）临床常规软件361

参考文献361

第6章 油／水质子化学位移成像370

6.1 脂肪化学位移和MRI信号370

6.1.1 化学位移370

6.1.2 质子密度372

6.1.3 弛豫时间（T1和T2）373

6.2 与脉冲序列有关的脂肪化学位移伪影375

6.2.1 在EPI序列中沿相位编码轴的化学位移伪影375

6.2.2 在梯度回波（GE）序列中油／水相位对消强度伪影376

6.3 化学位移选择性（CHESS）激发与饱和378

6.3.1 脂肪的选择激发——CHESS序列378

6.3.2 窄带激发脉冲的设计380

6.3.3 脂肪的选择性饱和381

6.3.4 水的选择激发382

6.3.5 梯度反向CHESS技术382

6.4 抑制脂肪的STIR技术及变型384

6.4.1 基于弛豫率的STIR技术384

6.4.2 SPIR技术384

6.5 Dixon化学位移成像（CSI）384

6.5.1 基于SE序列的原始Dixon方法385

6.5.2 扩展的两点式Dixon（E2PD）技术388

6.5.3 用区域增长算法校正2PD图像相位误差390

6.5.4 不对称两点式Dixon方法392

6.6 三点式Dixon方法396

6.6.1 （0，π，—π）采集方案396

6.6.2 （0，π，2π）采集方案397

6.6.3 包括回波幅度调制的3PD方法398

6.6.4 直接相位编码（DPE）的3PD方法401

6.6.5 IDEAL三点式Dixon方法403

6.6.6 3PD方法发展动态408

6.7 单点式Dixon方法408

6.7.1 单点正交式Dixon方法408

6.7.2 相敏真FISP水脂分离成像409

参考文献411

第7章 MR图像伪影及抑制方法415

7.1 混叠或折绕伪影，截断或跳动伪影415

7.1.1 混叠伪影及抑制办法415

7.1.2 边缘跳动伪影418

7.2 金属材料伪影和磁化率伪影422

7.2.1 磁场扰动和材料磁性422

7.2.2 金属材料伪影423

7.2.3 磁化率伪影425

7.2.4 魔角效应427

7.3 主磁场B0、梯度和RF场不均匀产生的伪影428

7.3.1 主磁场不均匀对图像的影响428

7.3.2 梯度涡流伪影429

7.3.3 伴随场相位误差及校正方法433

7.3.4 RF场伪影437

7.4 四类中央伪影和部分体积平均伪影440

7.4.1 中央点或中央斑伪影440

7.4.2 中分线伪影440

7.4.3 中分拉链伪影441

7.4.4 中央扩展伪影442

7.4.5 部分体积平均443

7.5 数据限幅、数据丢失、数据错误引起的伪影444

7.5.1 数据点错误引起的条纹伪影444

7.5.2 数据限幅截顶引起的对比度畸变伪影444

7.5.3 数据丢失引起的伪影446

7.5.4 奈奎斯特伪影446

7.5.5 正交相敏检波器不正确引起的伪影447

7.6 化学位移空间失配伪影（CSMAs）和黑分界线伪影447

7.6.1 化学位移失配机制和伪影特征表现447

7.6.2 黑分界线伪影451

7.7 MRI中的运动效应和伪影453

7.7.1 伪影形成的基本机制454

7.7.2 运动类型及情形455

7.7.3 运动伪影的特征456

7.7.4 影响伪影强度的因素457

7.8 不监视运动抑制运动伪影的措施458

7.8.1 限制体运动458

7.8.2 屏住呼吸458

7.8.3 信号平均458

7.8.4 变TR和NEX459

7.8.5 降低运动组织的信号强度460

7.8.6 调换梯度的方向460

7.8.7 用梯度再聚相的运动补偿461

7.8.8 空间预饱和463

7.8.9 短TE，快序列465

7.9 监视运动抑制运动伪影的措施466

7.9.1 门控466

7.9.2 调序相位编码467

7.9.3 导航回波自适应校正468

7.9.4 基于导航回波的实时呼吸门控采集470

7.9.5 用光学跟踪系统进行预期性实时头运动校正475

7.9.6 跟踪数据的质量479

7.10 抗运动伪影的脉冲序列480

7.10.1 在径向扫描轨迹MRI中的自导航运动校正480

7.10.2 PROPELLER技术483

参考文献489