与CT检查技术相比，MRI技术具有很多技术特点和优势，如多参数、多序列、多方位成像，组织对比度高，利用流动效应进行血管成像，多种功能成像等。MRI技术日趋成熟，并不断快速发展，已经成为颅脑疾病的主要影像学检查方法。与其他成像方法比较，MRI检查技术对颅脑病变的检出更为敏感，且可较早地发现病变；对病变的诊断更为准确，尤其是应用各种特定成像序列和成像方法，能进一步显示病变的特征，从而提高了对病变诊断和鉴别诊断的能力。

与CT图像相同，MR图像也是数字化模拟灰度图像，可以用窗技术显示，并能够进行各种图像后处理。然而，与CT不同的是MR图像上的灰度并非表示组织和病变的密度，而是代表它们的MR信号强度，反映的是弛豫时间的长短。

与CT检查的单一密度参数成像不同，MRI检查有多个成像参数，如：反映T ₁弛豫时间的T ₁值、反映T ₂弛豫时间的T ₂值。主要反映组织间T ₁值差别的成像称为T ₁加权成像（T ₁ weighted imaging，T ₁WI），主要反映组织间T ₂值差别的成像称为T ₂加权成像（T ₂ weighted imaging，T ₂WI），主要反映组织间质子密度差别的成像称为质子密度加权成像（proton density weighted imaging，PdWI）。颅脑组织及其病变具有不同的T ₁、T ₂值和质子密度，因此，在T ₁WI、T ₂WI和PdWI像上产生不同的信号强度，具体表现为不同的灰度。MRI检查就可根据这些灰度变化进行颅脑疾病的诊断。一般而言，组织信号越强，图像上相应部分就越亮；组织信号越弱，图像上相应部分就越暗。但应注意，在T ₁WI和T ₂WI图像上，弛豫时间T ₁值和T ₂值的长短与信号强度的高低之间的关系有所不同：短的T ₁值（简称为短T ₁）呈高信号，例如脂肪组织；长的T ₁值（简称长T ₁）为低信号，例如脑脊液；短的T ₂值（简称短T ₂）为低信号，例如骨皮质；长的T ₂值（简称长T ₂）为高信号，例如脑脊液。MRI检查也可以通过静脉注射对比剂，人为改变组织与病变间T ₁值或T ₂值对比，即T ₁WI或T ₂WI图像的信号强度对比，以利于病变的检出和诊断。

MR图像的另一个特点是能够实施多序列成像。其中，最常应用的是自旋回波（spin echo，SE）序列，用于获得T ₁WI；快速自旋回波（turbo SE，TSE；fast SE，FSE）序列，用于获取T ₂WI和PdWI；梯度回波（gradient echo，GRE）序列主要用于获取T ₁WI和T ₂* WI；反转恢复（inversion recovery，IR）序列包括短时IR和长时IR，短时反转恢复序列用于脂肪抑制，长时反转恢复序列用于自由水的抑制，即液体衰减反转恢复（fluid attenuated inversion recovery，FLAIR）序列；平面回波成像（echo planar imaging，EPI）是一种快速成像序列，主要用于弥散加权成像（diffusion weighted imaging，DWI）、灌注加权成像（perfusion weighted imaging，PWI）等功能成像检查。在这些成像序列中，改变成像的具体参数，还可获得更多的成像序列和更多的成像方法。这些成像序列和成像方法具有不同的成像速度，并具有不同的组织对比，如：与SE序列相比，GRE序列显著提高了成像速度；同属SE序列的T ₂WI和重T ₂WI，由于所用的具体成像参数不同，脂肪组织在前者呈中高信号，而在重T ₂WI上仅静止的或慢速流动且富有游离水的液体呈高信号，包括脂肪在内的其他组织均呈低信号。因此，不同成像序列和成像技术各具特征，而又有不同的临床应用价值。

MR可进行多方位断层成像，在颅脑疾病的临床应用中，MRI检查常规获取轴位、冠状位和矢状位断层图像。有时还可以根据诊断需要，进行倾斜面的断层成像。将多方位图像结合起来可清楚显示组织结构间的解剖关系，有利于明确病变的起源部位及其范围。

较高的软组织分辨率为MR图像的一个突出优点，有利于识别正常结构和病变的组织类型。此外，一些特定的成像序列和成像方法还有利于进一步确认病变的组织学特征。例如，亚急性出血和脂肪组织在T ₁WI、T ₂WI上均呈相似的高信号，然而应用频率选择性脂肪抑制技术，脂肪组织被抑制为低信号，而亚急性出血依然为高信号；再如，钙化和含铁血黄素在T ₂WI上均表现为低信号，两者难以鉴别，应用GRE序列或磁敏感加权成像（susceptibility weighted imaging，SWI），由于它们的磁化率不同而呈不同信号强度，借此可以进行区分。MRI的不同成像序列和成像方法，常能够准确识别正常结构和病变的不同组织学类型，有助于病变的检出和诊断。

MRI可进行多种特殊的结构和功能成像，可反映脑结构和功能方面的信息以及病变导致的结构和功能变化。这些特殊成像方法主要包括脑血管成像、DWI、弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）、PWI、磁共振波谱技术（magnetic resonance spectroscopy，MRS）、SWI及功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）等。

MRI平扫检查即不注射对比剂的一般扫描。患者仰卧，使用头部线圈，常规获取轴位、冠状位和矢状位的T ₁WI和（或）T ₂WI。平扫检查可观察病变的有无及病变位置、大小和信号表现等，并可为MRI增强检查提供参考。

MRI增强检查即静脉内注射对比剂后进行扫描的方法。常用的对比剂为含钆的顺磁性螯合物Gd-DTPA，其主要作用为缩短T ₁、T ₂值，而前者作用更明显，可增加T ₁WI上病变与正常组织间的信号强度对比。常规剂量为0.1mmol/kg，而在检查多发性硬化和转移瘤时常用剂量为0.2～0.3mmol/kg，以便提高小病灶的检出。而在垂体微腺瘤的MRI增强检查中对比剂的用量要减半，即0.05mmol/kg，以避免明显强化的垂体组织掩盖较小的微腺瘤而导致漏诊。Gd-DTPA较安全，注射前不需要进行过敏试验，个别患者可能会出现胃肠道刺激和皮肤黏膜反应等轻微副反应，一般不需要特殊处理。但对肾功能不全的患者，Gd-DTPA有可能导致肾源性系统性纤维化的危险，因此对该类患者要慎用。

注射对比剂后T ₂WI上也具有一定的T ₁增强效应，FLAIR对脑脊液信号具有抑制效应。因此，在增强T ₂-FLAIR上病变强化也较明显。T ₂-FLAIR的强化效果与对比剂浓度有关，低浓度时强化程度高于T ₁WI，当达到一定浓度时T ₂-FLAIR强化程度达到峰值，其后由于T ₂增强效应增加（信号降低），强化程度逐渐降低，直至呈负性强化。增强T ₂-FLAIR在中枢神经系统具有一定的临床价值，尤其对T ₁WI增强显示不满意、怀疑脑膜或皮层血管病变的情况（图1-3-1）。

包括磁共振动脉成像（magnetic resonance angiography，MRA）和磁共振静脉成像（magnetic resonance venography，MRV）。

MRI受流动效应影响，基于MRI成像原理，流动的血流信号表现复杂，取决于流速、流动类型和成像序列等多种因素。例如，在SE序列图像上，高速血流由于流空效应表现为明显低信号；而在大多数GRE序列图像上，血流因流入相关增强效应而呈高信号。此外，流速还可诱导流动的质子发生相位改变。流入相关增强效应和流速诱导的流动质子的相位改变分别为时间飞跃（time of flight，TOF）法和相位对比（phase contrast，PC）法MRA的物理学基础。

TOF法MRA包括二维TOF（2D-TOF）和三维TOF（3D-TOF）。2D-TOF序列获取三维容积图像时要连续采集多幅图像，采集层面方向应垂直于流体的主要方向。2D-TOF在垂直于层面方向上的分辨率是由层面厚度决定的，因此受层数、短回波时间（echo time，TE）设计、信噪比等因素的影响，导致层面方向上的结果不可靠；此外，患者运动能产生层面间的血管错位。在3D-TOF中，全部容积成像用两个方向上的相位编码进行单次采集，获取的容积数据用MIP方法进行后处理，可获得三维MRA图像。与2D-TOF相比，其优势在于信号丢失少，空间分辨率高，采集时间短，有利于查出有信号丢失的病变，如动脉瘤和血管狭窄等。PC法在层面选择和读出梯度之间施加双极流动编码梯度脉冲，使流体和静息组织的横向磁化矢量发生相位改变。最终的流速图像和相位图像的信号强度均与流速呈线性关系，因此该方法对流速敏感，能进行定量和定向分析，可检查病变区的血流细节与方向，可用于诊断动脉瘤、动静脉畸形、静脉畸形和血管狭窄等疾病。

MRA除了利用流动原理成像之外，也可注射顺磁性对比剂，利用顺磁性对比剂明显缩短T ₁时间的原理来提高血管的信号，即对比增强MRA（CE-MRA）。该方法消除了因流入饱和效应造成的信号丢失，血液与静态组织间的对比与流动基本无关。流入恢复在成像容积的不均匀性方面也变得不重要，可实现更短的重复时间（repetition time，TR），提高了对背景组织的抑制程度，加快了扫描速度，更容易实现3D立体采集。该方法的关键在于注射对比剂后扫描时机的掌握，采集过早可能出现伪影样的边缘增强，而采集过晚则可能使静脉信号增强。在进行颅脑CE-MRA时，扫描时间要控制在注射对比剂后10s以内。CE-MRA一般都使用梯度回波序列，如3D-SPGR等，可显示细小的血管和更细微的血管病变。

颅脑血管因为血流量大、没有呼吸等运动伪影的干扰，易得到质量较高的MRA图像，是MRA临床应用最早、最广泛的部位。颅脑MRA可诊断多种疾病，如血管栓塞、血栓形成、血管硬化狭窄、动脉瘤、血管畸形等。MRA可查出90%～95%的颅内动脉瘤，但对直径小于5mm的动脉瘤漏诊率较高。MRA的分辨率尚不及DSA，对小血管疾病的检出还有困难。

MRV是将MRA的成像序列应用于脑静脉系统的成像方法。在各种MRA成像序列中CE-MRA对脑静脉系统的显示最好，不受血流的影响，除可显示大的静脉和静脉窦外，还可显示大脑内静脉、大脑大静脉和皮层引流静脉等。该技术的不足在于动静脉同时显影，影响观察。因此，需要采用减影技术去掉动脉影像，再将减影后的原始图像进行MIP重建，可得到清楚的三维静脉血管影像。MRV对静脉窦血栓、静脉窦闭塞、静脉窦肿瘤侵犯等显示较好。

弥散成像是基于水分子布朗运动的成像方法，可获得活体组织的微观结构信息，具有无创性、无需使用对比剂的优点，在临床和科研中得到了广泛应用。弥散成像包括早期应用于临床的DWI及DTI，而DTI在广义上还包括弥散峰度成像（diffusion kurtosis imaging，DKI）和高角度分辨率弥散成像（high angular resolution diffusion imaging，HARDI），后者又可根据计算模型的不同分为弥散谱成像（diffusion spectrum imaging，DSI）和Q球成像（Q-ball imaging，QBI）。

DWI是在自旋回波180°重聚脉冲的两侧对称各放置一梯度场，该梯度场具有加速质子失相位的作用，对水分子的弥散特别敏感，当在三维空间任一方向上使用该弥散敏感梯度磁场时，即可检测到水分子弥散造成的MR信号改变。在均质的水中，水分子的弥散是一种完全随机的热运动。但在人体组织中，由于存在细胞结构等各种各样的屏障物，水分子的自由弥散就会受到影响，水分子可能在某一方向上的弥散较自由，而在另一个方向上弥散却受到限制。例如，在脑白质的髓鞘中，水分子沿着髓鞘的弥散明显要快于横跨髓鞘的弥散，水分子的这种强烈方向依赖性弥散的特点称为各向异性。通常采用表观弥散系数（apparent diffusion coefficient，ADC）来度量组织和病变中水分子弥散能力的大小，其单位为mm ²/s。临床工作中DWI常用的弥散敏感梯度b值为1 000s/mm ²。DWI已成为早期脑梗死的常规检查序列，在脑梗死发生后1～6h内即可显示病灶，呈明显高信号，ADC值降低。

DTI是20世纪90年代初提出的一种对组织中水分子弥散特性（如弥散各向异性）进行定量的磁共振成像技术，是传统DWI技术与计算机科学结合产生的一种新的成像及分析方法体系。狭义上，DTI专指基于单高斯张量模型测量生物组织水分子弥散系数方向依赖性的弥散加权成像技术。DTI可以测出特定方向上水分子的弥散特性，从而得到每个体素的张量基本要素，即本征值和本征向量。张量是对称的，仅需6个独立的元素即可描述张量特征，即只需收集6个非共线弥散梯度方向的DWI图像就能求解该张量模型。DTI量化组织微观结构的定量指标包括：本征值代表了沿弥散椭球三条正交径线上的弥散系数，包括轴向弥散系数（axial diffusivity，AD）和径向弥散系数（radial diffusivity，RD）；平均弥散系数（mean diffusivity，MD）是三个本征值的平均，反映了组织内水分子的平均弥散能力；分数各向异性（fractional anisotropy，FA）是度量组织中水分子弥散各向异性程度的指标，范围在0～1，各向异性程度越大，FA值就越大，FA值常用来度量脑白质纤维的密集程度和完整性。弥散张量纤维束成像（diffusion tensor tractography，DTT）主要用于在活体内呈现脑白质纤维束的走行，由于DTI具有非侵入性以及在脑白质定量和纤维束可视化方面的优点，如今已被广泛运用于神经科学和精神病学的相关研究和临床实践中，如探索人脑结构网络的拓扑属性，以及揭示阿尔茨海默病、精神分裂症等神经精神类疾病的神经机制等。

DKI采用非参数模型，在传统DTI模型的基础上额外增加了一个峰度项，用于评价水分子弥散位移偏离高斯分布的程度。峰度张量（kurtosis tensor）是四阶对称的3×3×3×3矩阵形式，有15个独立元素，因此至少需15个非共线弥散梯度方向的扫描数据。DKI线性公式中含有两个未知系数（D和K），因此至少需要2个非零b值数据才可以求解，并且尽可能采集更多高b值数据。DKI常用指标有张量指标和峰度指标，张量指标与传统DTI一样，包括MD、FA、AD、RD等。常用的峰度指标包括：平均弥散峰度（mean kurtosis，MK），轴向弥散峰度（axial kurtosis，AK）和径向弥散峰度（radial kurtosis，RK）。MK值越大表明弥散受限越严重，成分结构越复杂，是目前DKI临床科研应用中最常用的弥散峰度参数。

HARDI是对体素内交叉纤维进行解析的纤维示踪技术的统称，包括多种弥散模型，如：DSI、Q-ball、多张量、球形返卷积、球棒等。

DSI利用多b值多方向弥散梯度对q空间密集填充采样，通过对采集的标准弥散信号进行直接傅里叶逆变换得到弥散传播函数，即概率密度函数（probability density function，PDF），并通过PDF提取定量信息和方向信息。弥散方向分布函数（orientation distribution function，ODF）是PDF在球形坐标系中的轴向投影，ODF可直观描绘白质纤维在体素内各个方向上的分布情况，根据ODF可以表征单个体素内多条纤维束交叉的信息（图1-3-2）。由于DSI不需要特定的数学假设，直接对原始信号进行定量和方向解析，因此理论上来说是最理想的弥散模型。但DSI模型需要采集大量不同弥散强度（b值）以及不同弥散梯度方向的数据以填充q空间，因此采集时间非常长，限制了其在科研和临床中的广泛应用。

DSI需要对q空间密集采样，成像比较耗时，限制其应用。为了解决这一问题，有学者提出如果只需要对q空间最外层（即球面）进行数据密集填充，也可以重建出方向分布函数ODF，该方法即为QBI。HARDI原理及数据处理详见本章第六节。

灌注过程是指血流从动脉向毛细血管网灌注然后汇入到静脉的过程。一般仅指细胞外液的液体交换过程，而不涉及细胞内液的液体交换。为了测定这个过程，必须采用示踪剂进行定量分析。近年来，发展较成熟的两种方法为顺磁性对比剂动态增强（dynamic susceptibility contrast，DSC）技术和动脉自旋标记技术（arterial spin labeling，ASL）。此外，体素内不相干运动（intravoxel incoherent motion，IVIM）技术也可以提供脑灌注信息。

DSC技术在检查时需要团注对比剂，同时进行动态重复扫描。当对比剂在短时间内高浓度通过某一区域的毛细血管网时，基本上可代表血流通过的情况。由于血管内的顺磁性对比剂会导致邻近组织内的磁场不均匀，发生自旋去相位，组织信号降低，即T ₂*衰减。当用对T ₂*衰减效应敏感的梯度回波序列进行检测时，可发现组织内对比剂的分布和浓聚情况，进而获得浓度-时间变化曲线，进而计算出脑血容量（CBV）、平均通过时间（MTT）和脑血流量（CBV）等参数。DSCPWI需要在EPI技术的基础上进行，以实现快速扫描。对比剂用Gd-DTPA 0.1～0.2mmol/kg，采用高压注射器以5ml/s流速注射，时间分辨率须达到每1～3s扫描一次，连续扫描50次以上，才能获得较为理想的结果。在定量分析灌注时，一般用示踪剂弥散理论和技术来计算CBV、MTT和CBF。DSC-PWI技术已广泛应用于临床，尤其在脑梗死的预后判断、脑梗死溶栓疗效评估和脑肿瘤的定性诊断等方面发挥重要作用。

ASL技术不需要外源性对比剂，而是利用血液内水中的氢质子作为内源性示踪剂进行灌注成像的方法。采用射频脉冲标记动脉血中的水质子，带标记的动脉血流入成像平面后对组织进行灌注成像，此时得到的图像为“标记像”，其图像信号包括标记后的血流信号和原组织的静态信号；另单独采集未标记的静态组织信号，为“参考像”，将标记像与参考像减影便得到灌注像。因标记像与参考像的信号强度差异仅约1%，因此灌注像的信号较弱，常需多次采集平均才能获得较理想的灌注像，用于测量CBF。ASL技术根据标记方式的不同，可分为连续式动脉自旋标记（continuous arterial spin labeling，CASL）、脉冲式动脉自旋标记（pulsed arterial spin labeling，PASL）和伪连续式动脉自旋标记（pseudo continuous arterial spin labeling，pCASL）。CASL技术虽然信噪比高，但标记效率较低，对MR设备要求也较高，因此应用较少。PASL技术标记效率虽较高，但信噪比较低、伪影大、成像范围小。pCASL技术综合了CASL和PASL的优点，能够较好地平衡信噪比和标记效率。利用ASL技术检测CBF受动脉通过时间的影响，因此对于某些存在动脉狭窄的患者进行ASL检查时，可能会低估其CBF，而采用多种延迟时间的ASL技术可以在一定程度上克服上述不足。

3D-ASL技术能在短时间内（1.5s）完成1 000次以上的准连续式标记，实现了大范围的全脑容积灌注成像，克服了PASL信噪比低及灌注不均的缺点。3D-ASL采用基于快速自旋回波的螺旋K空间采集技术，可获得高保真度的影像，该技术采集效率比EPI高20%，且可提高信噪比及降低运动伪影。3D-ASL技术为目前ASL技术的主要发展趋势，虽然不能完全取代DSC-PWI技术，但其具有完全无创性、可重复检查的优点，在临床和科研中显示出广阔的应用前景（图1-3-3）。

IVIM技术是由Le Bihan于二十世纪九十年代开发出来的一种技术，该技术可以同时提取出水分子微观运动的弥散和灌注信息。尽管IVIM的临床应用价值尚不明确，但其可以在一次成像中同时获得弥散和灌注信息，且不需要注射对比剂和不需要复杂后处理的优点，值得深入研究。

MRS是利用磁共振化学位移（chemical shift，CS）现象来测定组成物质的分子成分的一种检测方法，是目前唯一可测得活体组织代谢物化学成分和含量的检查方法。即使是同一种原子核（如 ¹H），由于它在不同的化合物中所处化学环境不同，其质子的Larmor频率就不同，在MRS上产生共振峰位置也不同，这种现象称为化学位移。实际测量中只能得到化学位移的相对值，并以化合物与参照物中质子共振频率差异的百万分率（parts per million，ppm）来表示化学位移的大小。 ¹H-MRS以四甲基硅中的甲基（-CH3）为参照物， ³¹P-MRS以磷酸肌酸（PCr）为参照物，即化学位移定义为0.0ppm。不同化合物中质子化学位移不同，可根据其在MRS中共振峰的位置加以鉴别，共振峰下面积与质子数目呈正比，反映化合物的浓度，可进行定量分析。

目前，相对成熟的MRS技术包括 ¹H-MRS和 ³¹P-MRS， ¹H-MRS在临床中的应用最为广泛。MRS技术对磁场均匀度和磁场强度的要求较高，均匀的磁场是获得高分辨率MRS的必要条件，故MRS检测前必须匀场。 ¹H-MRS的分辨率在1.5 T设备上可达1cm ³，3.0 T设备可达8mm ³。 ¹H-MRS技术包括单体素MRS和多体素MRS。单体素MRS主要包括激励回波探测法（stimulated echo acquisition mode，STEAM）和点分辨波谱法（point resolved spectroscopy，PRESS）。单体素定位方法常用于病变位置已知的情况。多体素MRS在一次测量中同时检测多个体素，获得一定区域的波谱，其优越性在于可进行2D和3D定位，每次检测多个体素，包括正常和病变区域，便于比较分析。此外，多体素方法还可将检测区域内所得的某种化合物的共振信号转换为可视图像，直观显示该化合物的分布，即磁共振波谱成像（magnetic resonance spectroscopic imaging，MRSI），又称为化学位移成像（CSI）。

¹H-MRS是敏感性最高的MRS技术。在颅脑系统可检测的化合物主要包括：N-乙酰天门冬氨酸（NAA）、胆碱（Cho）、肌酸（Cr）、乳酸（Lac）等，在3T甚至更高场强情况下还可以检测肌醇（mI）、肌酐（Cre）、γ-氨基丁酸（GABA）、谷氨酸和谷氨酰胺（Glu+Gln）等化合物。 ¹H-MRS已经广泛应用于脑肿瘤和脑梗死等多种颅脑疾病的诊断和鉴别诊断。 ³¹P-MRS广泛用于研究组织能量代谢和生化改变。活体 ³¹P-MRS可检测磷酸单脂（PME）、磷酸二酯（PDE）、磷酸肌酸（PCr）、无机磷（Pi）和腺苷三磷酸中的α-ATP、β-ATP、γ-ATP。目前，脑的 ³¹P-MRS均可检测到上述7种化合物，主要用于研究脑组织的能量代谢、脑磷脂代谢和pH测量等。

CEST技术是在磁化传递和化学交换理论基础上开发出来的磁共振成像新技术，其利用特定的偏共振饱和脉冲，对内源性或外源性的特定物质进行充分的预饱和，该物质中饱和的氢质子与自由水中的氢质子进行化学交换，导致自由水的信号减低，通过检测水的信号可间接反映该物质的信息及化学交换的组织环境。由于自由水中氢质子含量是要检测的物质中氢质子含量的10 ⁵～10 ⁶倍，一次饱和转移引起的自由水信号下降极其微弱，因此需要连续多次进行饱和与转移，经过叠加放大得到明显的信号改变。因CEST是通过检测水信号间接反映代谢物信息，所以信号得到明显放大，可以检测的代谢物浓度达到微摩尔，甚至纳摩尔级别。CEST技术可进行组织的酸碱度成像及各种代谢物的成像。酰胺质子转移（amide proton transfer，APT）成像是应用最多的一种基于CEST的成像方法，可无创性地检测内源性的、位于细胞质内的游离蛋白质及多肽分子。采用CEST技术，用饱和脉冲激发可交换的酰胺质子，被饱和了的酰胺质子与未饱和的水中氢质子进行交换，使水中的氢质子信号强度发生变化，从而间接检测游离蛋白质和多肽分子。CEST可用于脑部疾病的早期诊断和疗效评估，如脑肿瘤中含有丰富的游离蛋白或多肽，且肿瘤组织内的酸碱度较正常脑组织发生明显变化，因此可用CEST技术进行评估。基于胺（amine）质子转移的CEST技术可对谷氨酸盐成像，用于研究与谷氨酸盐神经递质有关的神经退行性疾病等，如阿尔茨海默病模型中发现Glu-CEST下降。作为一种较敏感的分子成像方法，CEST技术具有很好的应用前景。

SWI采用3D-GRE、完全流动补偿、射频脉冲扰相等技术，利用不同组织间磁敏感性的差异产生图像对比。SWI可同时获得幅值图像（magnitude image）和相位图像（phase image），二者成对出现，所对应的解剖位置完全一致。然后对相位图像进行高通滤波以去除由于空气-组织界面以及主磁场的不均匀性对相位造成的低频扰动，得到校正的相位图；再以校正的相位图作为相位加权因子，称为相位蒙片，用相位蒙片对幅值图进行多次加权叠加，使顺磁性物质引起的失相位区域的负性信号强度得以最大化；最后用最小强度投影（MinIP）得到最终的SWI图。SWI具有高分辨率的特点，层面内的分辨率为0.5mm×0.5mm到1.0mm×1.0mm，层面间的分辨率为0.7～2.0mm。SWI对于微小的磁场不均匀性具有极高敏感性，这种不均匀性主要来自脱氧血红蛋白、血液代谢产物、微量铁沉积等。因此，SWI可显示正常组织之间或组织与病变之间磁敏感性的差异，可用于显示小静脉、微出血、铁沉积和钙化等（图1-3-4）。

在SWI的图像重建过程中可由滤波后的相位图获得磁敏感图（susceptibility map），将磁敏感图经最大密度投影重建可获得定量磁敏感图（quantitative susceptibility map，QSM），可用于量化分析。SWI中的相位信息具有方向依赖性，在高分辨率成像时静脉影像可能会失真。因此，有学者提出用磁敏感图代替相位图来生成蒙片，再与幅值图加权叠加而生成真正的磁敏感加权图像（true susceptibility weighted imaging，tSWI），该方法不依赖于相位方向，受成像参数的影响较小，对小静脉和微出血的显示更保真。

人体各种生理活动都由相应的大脑皮层控制，人脑活动是快速的神经元生理和生化变化，是大量消耗能量的过程。脑组织不能储存能量，几乎只能从葡萄糖中获取，血液循环中的葡萄糖通过血流灌注到达毛细血管床供给活动的神经元。因此，局部脑区活动的增加将伴随局部脑灌注和代谢的增加。脑组织血流、血流容积以及血氧消耗均增加，但增加的比例不同，血流量增加超出了耗氧量的增加。这种差异导致活动区域的静脉血中氧合血红蛋白增加，脱氧血红蛋白相对少。脱氧血红蛋白主要缩短T ₂弛豫时间，引起T ₂加权像信号减低。当其浓度减低时则导致T ₂*或T ₂时间延长，在T ₂*或T ₂加权像上信号增强，使脑功能成像时激活区表现为高信号，即血氧水平依赖（blood oxygenation leveldependent，BOLD）成像。

fMRI成像需要高场强和快速梯度切换率的MR设备，1.5T或3.0T MR机均可实现，但目前临床科研最常用的是3.0T MR机。fMRI常用序列为GRE-EPI，其优点为时间分辨率高、运动伪影少，可在几分钟内完成一次fMRI试验，并获得相对较高的空间分辨率。常用的fMRI扫描参数为：层厚3～4mm，矩阵64×64或128×128，TR 2 000～3 000ms，TE 40～60ms，可提供较强的T ₂*对比。随着fMRI技术的发展，多层面扫描的BOLD-fMRI序列的TR时间可缩短至几百毫秒，明显提高了时间分辨率，可提供更为丰富的脑局部活动信息。

fMRI研究时任务的设计方式可分为三类：组块设计（block design）、事件相关设计（eventrelated design）和混合设计（mixed design）。组块设计较为常用，优点为方便可靠，缺点为持续和重复给予相同的刺激可引起受试者注意力改变和对刺激的适应，该任务对于脑功能定位较好，但不能提供脑局部的反应特点。事件相关设计可有效地避免重复适应导致的神经元反应减弱，相对提高了实验的敏感性，且可获得感兴趣区局部血氧的变化曲线，但实验设计精度要求较高，采集时间较长。混合设计是前两种实验设计的混合应用。临床科研中要根据具体实验要求选择合理的实验设计类型。

获得fMRI数据后，要有高性能计算机系统进行数据传输、图像格式转换、数据预处理和统计分析，最终获得任务相关脑激活图（图1-3-5），具体数据处理方法及步骤见本章第六节。

人脑在休息时仍需消耗大量的能量，提示即使在没有明确的外部或内部刺激条件下，人脑仍以特定方式维持其自身的活动，即静息状态下的脑活动。静息状态是指受试者平卧、清醒、闭眼、平静呼吸、最大限度减少身体主动与被动运动、尽量不做任何主动性思维活动的状态。在静息状态下进行的fMRI检查即为静息态fMRI（resting state fMRI，rs-fMRI）。在成像序列和参数方面静息态fMRI与任务态fMRI相似，但扫描时相数有所不同，rs-fMRI通常采集180个或240个容积数据，用于后续分析。rs-fMRI的分析方法和指标较多，包括低频振幅（amplitude of low-frequency，ALFF）、局部一致性（regional homogeneity，ReHo）、功能连接（functional connectivity，FC）和脑功能网络等。ALFF是通过计算在一段时间内脑低频振荡BOLD信号的平均幅度值，用以反映该时期脑自发活动的强度。ReHo是通过计算肯德尔和谐系数，评价一个体素与其周围相邻体素在时间序列上的相关性，反映局部脑区内神经元活动的协调性。功能连接是空间上分离脑区的BOLD信号在时间上的相关性，通过计算种子点时间序列与其他体素（或感兴趣区）时间序列之间的相关性，反映脑区间在功能活动中的协同作用。包括功能连接和效应连接，功能连接只用于评价脑区间有无连接，而效应连接还可以评价脑区间的作用方向。脑功能网络分析方法是通过将多个脑区作为节点，将节点间的功能连接作为边，构建功能网络，并通过分析各种网络属性指标（如网络效率、聚类系数、最小路径长度等）评价脑功能状况的研究方法（图1-3-6）。这些方法目前已广泛应用于神经和精神疾病的科研之中。rs-fMRI数据处理方法详见本章第六节。