1、本科毕业设计(论文)FINALPROJECT/THESISOFUNDERGRADUATE(20XX 届)功能磁共振图像在听觉中的初步研究Preliminary study of Auditory Based On Functional Magnetic Resonance Imaging 学 院 工程科技专 业 医学影像学生姓名 学 号 指导教师 完成日期 摘要近年来，血氧水平依赖性磁共振脑功能成像(Blood oxygenation level-dependent functional magnetic resonance imaging, BOLD-fMRI)技术得到极快的发展，除了与扫描
2、硬件、扫描技术的进步有关外，更得力于以图形图像等计算机科学为核心的相关学科的支持；图像数据的后处理技术成为fMRI中的关键环节。本文实验采集了被试在收到声音刺激时 fMRI 的脑部图像，简单介绍了 fMRI 数据处理与分析的原理及方法。这些步骤的实现均靠软件根据不同算法完成。专业软件多种多样，但方法和步骤都基本相同。国际较为通用的功能影像软件有综合的处理分析软件，如英国伦敦大学神经影像科学系 Wellcome 实验室的 SPM(Statistical Parametric Mapping)系列软件以及 MCW AFNI(Medical College of Wisconsin Analysis
3、 of Functional Neuroimages)软件等，本文利用基于 matlab 上的 spm12 来完成功能磁共振听觉图像的处理, 通过对 fMRI 数据做时间层校正、头动校正、配准、分割、空间标准化以及平滑处理等预处理，一般线性模型建模以及统计分析，我们验证了当听觉受到刺激的时候，大脑颞叶区域会产生响应。关键词：听觉; 血氧水平依赖性磁共振脑功能成像 ; SPMABSTRACTIn recent years, the Blood oxygen level dependent magnetic resonance brain imaging (Blood oxygenation le
4、vel - dependent functional magnetic resonance imaging, BOLD fMRI) technology has been developed extremely fast, in addition to the associated with the progress of scanning hardware, scanning technology, is more effective in image as the core of computer science related discipline, such as support; I
5、mage post-processing technology is a very important link in the fMRI data.This paper collects the subjects in the received sound stimulation fMRI images of the brain, simply introduces the fMRI data processing and analysis of the principles and methods. The implementation of these steps are complete
6、d by software according to the different algorithms. Professional software is varied, but the methods and steps are basically the same. International more general function imaging software has a comprehensive Analysis software, such as the UK, university of London, neuroimaging science Wellcome labo
7、ratory of SPM (Statistical Parametric Mapping) series software and MCW AFNI (Medical College of Wisconsin Analysis of Functional Neuroimages) software and so on, in this paper based on the matlab spm12 to complete the image processing. Through to the resting state fMRI data layer correction time, he
8、ad of nmo correction, registration, segmentation, space, standardization and smoothing preprocessing. General linear model modeling and statistical analysis, we verify when auditory stimulation, brain response generated in the temporal lobe area.KEYWORDS: Hearing; Blood oxygen level dependent magnet
9、ic resonance brain imaging; SPM 本科毕业设计(论文)题目目录摘要ABSTRACT第 1 章绪论 .11.1 研究背景介绍 .11.2 研究目的及意义 .1第 2 章 MRI 原理介绍的 .32.1MRI 成像基本原理 .32.2 脑功能核磁共振成像 .5第 3 章听觉机制概述 .73.1 听觉神经解剖系统 .73.2 听觉产生原理 .8第 4 章数据分析方法 .114.1SPM 软件 .114.1.1SPM 软件背景及介绍 .114.1.2 功能图像数据的性质 .114.2.SPM 预处理功能目的 .13第 5 章数据处理及分析 .155.1 实验数据 .155
10、.2 数据分析 .155.2.1 数据预处理与分析 .155.2.2 基于 GLM 模型及统计分析 .195.3 结论 .21第 6 章总结 .25参考文献 .27致谢 .29功能磁共振图像在听觉中的初步研究1第 1 章绪论1.1 研究背景介绍近年，随着磁共振技术及脑神经学的发展，人们对神经系统的研究已经开始不仅仅局限于解剖定位， 更多是通过磁共振这种无创的检查方法加深脑功能方面的研究，1990 年代一种新的技术诞功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging， fMRI）诞生，它主要是基于被检器官或组织的功能发生改变而获取信息。功能磁共振成像为研究
11、人体的基本功能开辟了新的道路，自从的 20 世纪 90 年代初，首次引入 fMRI 后，它慢慢的已经演变成为研究人体的神经功能的一种重要工具，最基本的 fMRI 技术是血氧水平依赖（blood oxyen level dependent， BOLD）fMRI（BOLD-fMRI） ， 利用人体 自身内部血氧浓度变化作为造影剂，能够提供足够高的时间和空间分辨率的图像。这对于正电子发射断层图（positron emission tomography， PET）等传统脑成像方法来说是难以实现的。BOLD 效应的发现最先是由 Ogawa 等于 1990 年提出的，他们发现当含氧血红蛋白含量减少是，磁共
12、振信号降低，还观察到信号的降低不只是发生在血液里，而且发生在血管内外，于是提出这种效应是由血液的磁场性质变化引起的，这与注入造影剂引起磁场性质变化的机制类似的。此后很多的研究者在实验和理论上做了大量的工作，总结出了 BOLD-fMRI 成像的基础：神经元活动改变了局部去氧氧合血红蛋白的相对含量，增加局部脑血流量，同时也增加耗氧量，但脑血流量的增加多余耗氧量，综合起来局部血液氧含量增加，即氧合血红蛋白浓度增强，去氧血红蛋白的浓度降低。去氧血红蛋白属顺磁性物质，在血管周边及内部产生磁场梯度，缩短横向磁化 T2，降低 MR 信号；显然当氧合一去氧血红蛋白的比例增加时或者说去氧血红蛋白含量减少时，T2 缩短效应减弱，表现为 MR 信号增强。1.2 研究目的及意义随着医学成像技术的不断发展,尤其是 fMRI 等先进的技术日趋成熟 ,功能影像为探讨脑功能的研究提供了物质基础,已经成为当下研究的一个热点,它可以得到人在受各种刺激情况下，大脑是如何工作, 为解释大脑的工作原理来做充分的准备，并借此来了解脑功能。大脑受到刺激时的工作区域。上海理工大学本科毕业设计(论文)2
