磁共振成像基本原理和应用

课程编码：180085071006P3002H 英文名称：Basic principles of magnetic resonance imaging and its applications 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业课 主讲教师：左真涛等

本课程介绍磁共振成像基本原理、常用技术及其认知科学和临床应用。通过本课程学习， 学生将对常用的磁共振成像技术有全面的了解。实验环节是本课程的重要组成 部分:通过在磁共振设备上编程实现多种成像序列，学生将对成像技术在设备上 的实现有一个全面的了解。通过计算机编程，学生将掌握基本的图像重建算法 和图像处理算法，掌握相关的编程能力。课程内容包括:磁共振设备、射频激 发、梯度回波、空间编码、磁共振信号形成、K-空间、自旋回波、信号衰减、 信噪比、图像伪影、抑脂技术、运动伪影及消除等

高等数学

第一章 核磁共振基本原理 2学时 左真涛
第1节 原子核磁性和共振条件
第2节 弛豫过程和弛豫时间
第3节 MRI的量子描述和经典理论
第4节 布洛赫方程和旋转坐标系
第5节 自旋回波
第6节 NMR信号检测
第二章 NMR成像原理 2学时 左真涛
第1节 空间编码原理
第2节 傅立叶变换
第3节 层选梯度
第4节 RF脉冲
第三章 基本脉冲序列 2学时 左真涛
第1节 自旋回波脉冲序列
第2节 改进的自旋回波变型序列
第3节 反转恢复脉冲序列
第4节 对比度模型和压脂肪技术
第5节 梯度回波脉冲序列
第6节 相干稳态梯度脉冲序列
第7节 不相干梯度回波序列
第8节 受激回波脉冲序列
第四章 单射成像和高速脉冲序列 2学时 左真涛
第1节 EPI序列
第2节 EPI序列伪影
第3节 EPI变型序列
第4节 螺旋序列
第5节 其他快速成像序列
第五章 自旋激发动力学与RF脉冲设计 1学时 张紫豪
第1节 自旋激发动力学
第2节 SLR脉冲设计
第3节 复合脉冲
第4节 绝热脉冲设计
第5节 空间频谱RF脉冲设计
第六章 扩散磁共振成像 2学时 左真涛
第1节 扩散对磁共振信号的影响
第2节 自旋回波扩散磁共振成像序列
第3节 b因子计算
第4节 扩散MRI灵敏度及其生物系统中的扩散效应
第5节 受激回波扩散成像序列
第6节 扩散EPI成像序列
第7节 扩散张量MR成像
第8节 基于DTI的神经纤维束造影
第9节 复杂神经纤维结构成像
第七章 MR图像重建 3学时 左真涛
第1节 傅里叶重建
第2节 方格化重建
第3节 并行采集MRI
第4节 相位差重建
第5节 观共享重建
第八章 MRI扫描仪概论 1学时 左真涛
第1节 MRI扫描仪总体结构简介
第2节 MRI主磁体系统简介
第3节 MRI梯度系统
第4节 MRI的RF线圈系列
第5节 射频发射/接收系统
第九章 血流MR成像和血管MR造影 4学时 张紫豪
第1节 生理血流运动
第2节 流动血对MR信号的影响
第3节 流动伪影和流动补偿技术
第4节 血流在梯度回波图像上的流入或TOF效应
第5节 相位成像
第6节 MR流动测量：飞行时间方法
第7节 MR流动测量：相敏方法
第8节 飞行时间法血管造影（TOFMRA）
第9节 相位对比度血管造影（PCMRA）
第10节 全身MRA
第11节 磁化率加权成像（SWI）
第12节 快速MRA
第十章 脑功能磁共振成像 3学时 左真涛
第1节 血氧水平依赖功能磁共振成像
第2节 BOLD-fMRI实验设计和时空分辨率
第3节 fMRI实验数据预处理
第4节 fMRI数据统计步骤和方法
第5节 静息态功能磁共振成像（restingstatefMRI）和脑功能连通图
第6节 实时脑功能磁共振成像（rtfMRI）
第7节 光遗传学功能磁共振成像（ofMRI）
第8节 非BOLD脑功能磁共振成像
第十一章 灌注MR成像 3学时 左真涛
第1节 灌注概念和描写微血管的基本物理参数
第2节 早期的SPECT,PET和CT灌注成像
第3节 顺磁性对比剂的1H灌注MR成像
第4节 对比剂增强灌注MRI的临床应用
第5节 体元内非相干运动（IVIM）和相干运动（IVCM）成像
第6节 IVIM成像中扩散和灌注的分离
第7节 动脉自旋标记灌注MR成像（ASLMRI）
第8节 血管空间依赖磁共振成像（VASOMRI）
第9节 脑组织氧摄取分数（OEF）和氧代谢率
第十二章 饱和转移成像和细胞、分子成像 3学时 张紫豪
第1节 磁化强度转移成像
第2节 磁化强度转移定量理论
第3节 化学交换饱和转移
第4节 APT成像
第5节 CEST成像
第6节 化学交换饱和转移双池模型理论
第7节 外源性CEST对比度介质
第8节 对CEST对比度介质关键参数-交换率的定量方法
第十三章 磁共振谱和谱成像 3学时 左真涛
第1节 生物体内定域NMR谱
第2节 活体MRS定位技术
第3节 磁共振谱成像
第4节 影响代谢物浓度定量MR谱的因素
第5节 脑中定域1HMRS采集、拟合步骤和浓度估计
第6节 质子MRS在神经疾病中的临床应用
第十四章 油/水质子化学位移成像 2学时 张紫豪
第1节 脂肪化学位移和MRI信号
第2节 与脉冲序列有关的脂肪化学位移伪影
第3节 抑制脂肪的STIR技术及变型
第4节 Dixon化学位移成像（CSI）
第十五章 MR图像伪影及抑制方法 2学时 张紫豪
第1节 混叠或折绕伪影,截断或跳动伪影
第2节 金属材料伪影和磁化率伪影
第3节 主磁场B0、梯度和RF场不均匀产生的伪影
第4节 四类中央伪影和部分体积平均伪影
第5节 数据限幅、数据丢失、数据错误引起的伪影
第6节 化学位移空间失配伪影（CSMAs）和黑分界线伪影
第7节 MRI中运动效应和鬼影
第8节 不监视运动抑制运动伪影的措施
第9节 监视运动,抑制运动伪影的措施
第10节 抗运动伪影的脉冲序列
第十六章 MRI 操作实习 4学时 左真涛
第1节 测量T1/T2
第2节 分辨率对信噪比的影响
第3节 带宽对信噪比影响
第4节 fMRI 静息态数据采集
第十七章 MRI前沿讨论 1学时 左真涛
第1节 前沿技术讨论

左真涛 博士，中国科学院生物物理研究所脑与认知科学国家重点实验室正高级工程师（教授级），中科院青促会成员，中国认知学会认知与类脑计算专委会委员。2007年本科毕业于南开大学物理系，2012年获中国科学院生物物理所博士学位。主要研究方向为新型磁共振成像技术开发，包括高场射频线圈、射频功放、灌注成像、高分辨率功能磁共振成像和多核成像技术等，并应用于认知科学、脑功能成像和临床神经疾病。张紫豪 博士，中国科学院生物物理研究所脑与认知科学国家重点实验室高级工程师，中科院青促会成员，在stroke等期刊发表论文30余篇。