第1章 绪论 1
1.1 人脑科学研究面临的挑战 1
1.1.1 脑功能研究的重要意义 1
1.1.2 脑科学 9
1.1.3 脑功能研究中的物理学问题 9
1.1.4 脑功能成像物理 10
1.2 脑功能成像方法学 16
1.2.1 脑功能机制的系统论方法 16
1.2.2 脑功能成像目前常用的研究方法 17
1.2.3 脑功能成像研究中的科学问题 18
参考文献 22
第2章 脑功能信息的生物学基础和脑激活区的表达 23
2.1 引言 23
2.1.1 发育认知神经科学 23
2.1.2 大脑发育和功能成像 24
2.2 脑功能成像的生理学基础 32
2.2.1 葡萄糖代谢和脑功能 33
2.2.2 大脑激活时葡萄糖的代谢率变化 35
2.2.3 脑活动时的血流变化 36
2.3 大脑激活区的解剖定位和表达方法 42
2.3.1 Talairach坐标系 44
2.3.2 Talairach坐标系在脑功能研究中的应用——SPM程序表达脑激活地图的方法 47
2.3.3 平面方法表达脑激活地图 48
参考文献 52
第3章 脑功能成像与心理学 53
3.1 引言 53
3.2 实验心理学研究问题的基本思路和方法 54
3.2.1 观测与实验方法 54
3.2.2 心理学实验中常用的各种变量 54
3.3 脑功能实验数据处理方法 57
3.3.1 脑功能数据处理的基本步骤和方法 58
3.3.2 统计分析 72
3.4.1 感觉和运动的脑功能 82
3.4 脑认知功能研究的现状 82
3.4.2 注意和意识的脑功能 85
3.4.3 学习和记忆的脑功能 88
3.4.4 动态脑功能研究 90
参考文献 97
第4章 大脑电磁信号的测量及其应用 99
4.1 引言 99
4.2 大脑电磁信号产生的生理学基础 99
4.3 大脑电磁信号产生的物理基础 104
4.4 神经元放电的动力学模型 108
4.4.1 单个神经元放电模型 109
4.4.2 神经元的集体自发放电 111
4.5 人脑电磁信号及其诱发信号的测量 113
4.5.1 电信号的测量 113
4.5.2 磁信号的测量 114
4.5.3 脑磁场测量传感器SQUID 116
4.5.4 脑磁图测量装置简介 120
4.6 脑电磁信号分析的理论模型 122
4.6.1 引言 122
4.6.2 模型的建立 123
4.7 脑电磁测量在正常脑功能和癫痫病诊断中的应用 134
4.7.1 脑电磁测量在人的知觉水平的研究 134
4.7.2 癫痫病的脑磁图诊断和定位 139
参考文献 145
5.1.1 引言 146
5.1 磁共振成像的物理基础 146
第5章 功能磁共振成像的物理基础 146
5.1.2 磁共振成像的基本原理 147
5.2 用于脑功能成像的高场MRI设备的两个关键问题 167
5.2.1 MRI的信号的激发理论 167
5.2.2 加快数据采集速度的其他关键技术 173
5.3 功能磁共振成像的原理和基础 176
5.3.1 功能成像的数据采集原理 176
5.3.2 fMRI的数据采集 178
5.3.3 基本成像方法介绍 181
参考文献 197
第6章 BOLD-fMRI及其在脑功能成像中的应用 199
6.1 引言 199
6.2 用fMRI方法进行实验设计 199
6.2.1 对脑认知功能实验测量的基本要求 199
6.2.2 用磁共振功能成像方法开展脑认知研究的实验设计 200
6.3 BOLD-fMRI脑认知功能测量实验研究举例 208
6.3.1 运动区激活脑功能BOLD-fMRI实验测量研究 208
6.3.2 视觉脑功能实验研究举例 215
6.3.3 人脑Cocayine急性效应研究 226
6.3.4 用BOLD-fMRI方法和动物模型测量DA的功能 237
参考文献 248
第7章 扩散张量成像在脑功能研究及脑疾病诊疗中的应用 250
7.1 扩散张量成像的物理基础 250
7.1.1 引言 250
7.1.2 扩散及扩散张量 252
7.2 扩散张量成像 257
7.2.1 扩散张量成像原理 258
7.2.2 扩散参数的优化 259
7.2.3 扩散张量导出量及其呈现方法 260
7.3 从扩散张量提取纤维束信息 264
7.3.1 引言 264
7.3.2 纤维束成像方法学研究 265
7.3.3 获得白质纤维束的连接度的方法 270
7.3.4 白质纤维束连接度在脑疾病诊疗中的应用 276
7.3.5 白质纤维束连接度在脑高级功能信息整合研究中的应用 282
参考文献 284
第8章 PET及其在脑功能成像中的应用 286
8.1 PET成像的意义和发展趋势 286
8.1.1 引言 286
8.1.2 PET在脑认知功能成像中的应用和发展前景 288
8.1.3 分子影像学和PET 290
8.2 PET设备简介 291
8.2.1 PET成像仪的设计思想和空间分辨率的物理极限 292
8.2.2 PET常用的放射性核素和药物 293
8.2.3 PET的关键部件 294
8.3 药代动力学 303
8.3.1 药物在人体内的生理生化过程 303
8.3.2 药代动力学模型 305
8.4 PET成像在脑认知功能性疾病诊疗中的应用 307
8.4.1 引言 307
8.4.2 功能簇——脑神经成像中激活脑区相互作用的强度分析 308
8.5 PET在脑内分子水平研究工作中的应用 319
8.5.1 引言 319
8.5.2 PET对A1腺苷受体浓度分布的实验测量和定量分析 319
8.5.3 定量分析 323
8.5.4 结果 325
8.5.5 讨论 331
8.6.1 PET图像的优缺点分析 332
8.6.2 PET的局限性及其解决办法 332
8.6 PET和其他图像之间的信息整合 332
8.6.3 医学图像格式标准化问题 333
参考文献 354
第9章 脑功能成像在脑肿瘤诊疗中的应用 356
9.1 肿瘤及其诊疗情况综述 356
9.1.1 引言 356
9.1.2 脑肿瘤问题 359
9.2.1 引言 361
9.2 功能磁共振成像用于脑肿瘤的诊断 361
9.2.2 FAIREST脉冲序列的开发 362
9.2.3 MRIS用于脑胶质瘤的诊断 371
9.3 PET用于肿瘤亚临床病灶的诊断 379
9.3.1 引言 379
9.3.2 以PET/SPECT为主要成像手段检测第一类肿瘤亚临床病灶 381
9.3.3 对第二类亚临床病灶诊断和多模态医学影像信息整合的研究 383
9.4 功能成像信息用于肿瘤的治疗 391
参考文献 395