首页|行业资讯|企业名录|周边产品|数字城市|增强现实|工业仿真|解决方案|虚拟医疗|行业仿真|图形处理|军事战场
资讯首页
行业资讯 >> 科技荟萃>>正文
新技术使大脑3D成像扫描可在半秒内完成
2011年1月10日    评论:    分享:

    来源: 腾讯科技
    编译:锋格

    据国外媒体报道,由物理学家和神经科学家组成的国际科研小姐在核磁共振成像研究领域取得重大的突破,使得大脑扫描速度在现有水平上提高七倍之多。研究论文发表在12月20日《公共科学图书馆·综合》(PLoS ONE)上。在论文中,一名伯克利加州大学的物理学家和来自明尼苏达大学及牛津大学的同僚们描述技术改进可以让全影3D脑扫描在不到半秒的时间内完成,而不是一般所需要的2到3秒,该项技术对于神经科学尤为重要,可以捕捉到大脑内的动态行为。

    首席作者物理学家大卫-范伯格(David Feinberg)是伯克利加州大学海伦·威尔斯神经系统科学研究所副教授,他说:“当第一次用该技术时,真是快得难以置信,就好像从螺旋桨飞机到喷气式飞机的转变。这是质的飞跃。”

新技术使大脑3D成像扫描可在半秒内完成

    对于神经科学,快速扫描尤为关键,它可以捕捉到大脑内的动态行为。

    范伯格说:“当利用功能核磁共振成像(fMRI)对大脑进行研究时,填充满整个3D大脑图像大约需要30到60幅的图像重复数百次才能完成,就像组成电影的无数帧,而功能核磁共振成像是一部3D电影,通过多路技术可更高速的获取图像,一个高频帧在很短的时间里可获得更多的信息。”

    圣路易斯华盛顿大学放射医学、神经学、神经生物学、生物工程学及心理学教授马克-雷切尔(Marc Raichle)博士补充说:“大脑是一个活动目标,因此对这一活动性目标取样越精确,对大脑动态活动了解就越透彻。”

    范伯格说,超高速成像技术对整个现代核磁共振扫描领域内各研究机构的影响是直接而又深远的。此外,大幅度推动了神经成像的发展,该研究直接影响人类大脑联络图工程的进度。该项工程是美国国家卫生研究院(NIH)于去年创建,用功能核磁共振成像和结构核磁共振成像扫描1200个健康成年人,系统地收集描绘人类大脑联络图

    华盛顿神经生物学家该项目的共同负责人大卫-范-埃森(David Van Essen)博士说:“当时,我们向人类大脑联络图工程递送了我们的资助计划书,我们热切希望从研究对象身上得到更高质量的信息,因为这项研究成果可以帮助我们向实现工程目标迈近一大步。这对于我们能够获得高质量的图像数据非常关键,从而我们可以精确地描绘出大脑电路图——如何建立以及它们怎么运作。”

    核磁共振成像的工作原理是利用磁场和无线电波探测人体内水份子中的氢原子。因为在血液中的氢原子与在骨骼和组织中的氢原子反应有差别,这样计算机可以不用敏锐的X光就可重现人体内部的景象。

    然而,大约在20年前,一种被称之为功能核磁共振成像的技术得到发展,它利用氧使得脑部区域的图像突显出来,从而可推断出有神经元活动,如思考。利用平面回波扫描成像(EPI)和功能核磁共振成像可清晰的分辨出含氧血集中在大脑运转区,而去氧血位于大脑的低活跃区。

    当用标准的核磁共振成像仪器或功能核磁共振成像仪器所产生的磁场覆盖大脑时产生轻微的变化,从而为氢原子在不同的区域提供相应不同的磁场。这些不同的磁场强度使氢原子旋转产生不同的速率,因此,当一个无线电波脉冲集中在头部时,这些原子依赖所处的不同区域和特定的环境产生不同的反应。环绕在头部的磁线圈可检测到那些吸收了无线电能量随后又释放这些能量的原子,得到的信号或“回波”被用来生成大脑图像。

    当利用平面回波扫描成像时,单一的无线电波脉冲用来激发氢原了,在这些原子平静下来之前,磁场多次快速的翻转,可引起50到100的回波。这些多重的回波形成高分辨率大脑图像。

    2002年,范伯格提出依次用两个脉冲,在相同的时间里获得两倍的图像数据。这就是所谓的同步再聚焦(SIR)平面回波扫描成像,这一技术被证实在功能核磁共振成像和神经元轴突因子足迹3D成像中非常有效,然而这次改进在提高扫描速度仍有局限,因为这样会使信号产生衰减并且图像分辨率也会下降。

    另一个改进是用多级螺旋同时检测几个部分的多频带激发。这一技术最近被用于功能核磁共振成像技术中,但这项技术也有局限,主要因为多级螺旋检测需要相对宽松的空间并且不能区分相近空间的图像。

    范伯格和几位资深的科学家将这些技术合理结合起来,使成像速度大幅度提高,在相同图像分辨率下,远远快于单独使用一种技术。在400毫秒内完成脑扫描使功能核磁共振成像技术接近脑电图描记器,从而可用来捕捉大脑中非常迅速的活动情况。这一技术对研究人类大脑自发性活动有着深远的意义。

标签:大脑3D成像三维扫描
上一篇:创战纪:关于前作你需了解的6件事
下一篇:汽车工业虚拟仿真及CAE分析解决方案
网友评论:新技术使大脑3D成像扫描可在半秒内完成
评论
留名: 验证码:
您可能还需要关注一下内容:
·美神经科学研发虚拟现实设备:可走进人类大脑
·科学家绘制大脑数码图 展现4000万个神经键
·最新大脑3D像清晰度增百万倍
· 3D虚拟人脑2023年问世?
·解析南水北调工程三维激光扫瞄技术应用
·扫描大脑活动可重建你所看到的人脸图像
·瑞士启动模拟人类大脑研究计划
·科学家采用电击成功删除人类大脑内指定记忆
·[图]加拿大科学家制成最复杂人造大脑
·2012.8.21广州国际三维测量扫描与现代成型展
☏ 推荐产品

Ladybug5全景
商家:力方国际

ProJet®
商家:力方国际

ProJet®
商家:视科创新

Premium1.5
商家:视科创新

巴可HDX主动立体投
商家:德浩科视

巴可HDF-W26投
商家:德浩科视

巴可30000流明2
商家:德浩科视

巴可4万流明2K投影
商家:德浩科视
☞ 外设导航
☏ 企业名录
【广州】中科院广州电子技术有限公司
【北京】第二空间(北京)科技有限公司
【北京】幻维世界(北京)网络科技有限公司
【厦门】厦门惠拓动漫科技有限公司
【厦门】厦门幻眼信息科技有限公司
【深圳】深圳南方百捷文化传播有限公司
【北京】北京思源科安信息技术有限公司
【上海】上海殊未信息科技有限公司
【北京】北京赢康科技开发有限公司
【武汉】武汉科码软件有限公司
友情链接 关于本站 咨询策划 行业推广 广告服务 免责声明 网站建设 联系我们 融资计划
北京第三维度科技有限公司 版权所有 京ICP备09001338
2008-2016 Beijing The third dimension Inc. All Rights Reserved.
Tel:010-57255801 Mob:13371637112(24小时)
Email:d3dweb@163.com  QQ:496466882
扫一扫 第三维度
官方微信号