转载 功能性磁共振成像技术 磁共振成像 技术指南

　　功能性磁共振成像技术
　　功能性磁共振成像 （functionalMagnetic Resonance Image,fMRI）采用核磁共振仪来测量生理活动的变化或异常引起的血氧含量变化的技术，通常血氧含量升高说明流入某一组织或大脑功能区域的血流增加，则表现出该组织或者功能区活动处于激活状态。当人接受外界信息时，大脑皮层特定区域对这些刺激信息会做出相应的反应，并激活该皮层区域的神经元和神经胶质细胞的生物化学过程发生变化，在激活的脑区会有大量的能量消耗，需要额外补充葡萄糖和氧等能量物质，这就会导致大脑局部血管血流（rCBF，regionalcerebral bloodflow）增加，组织中毛细血管内红血球数量和含氧量的生化变化会引起其磁场发生变化，形成该脑区磁场的不均匀性（呈现梯度变化）。这种微观磁场梯度的变化会使磁共振信号增强，信号增强程度与血液磁化率（血氧浓度）有关，因此功能磁共振成像又叫血氧水平相关（BOLD）成像。
　　fMRI是一种对大脑没有伤害的诊断和实验研究方法，它被广泛应用于认知神经科学研究领域，用来探讨人类认知过程与情绪活动的脑机制，对感知觉、注意、语言以及情绪等的脑功能定位进行研究，揭示了认知与情绪过程的神经生理基础。该技术具有较高的空间分辨率，从理论上可以精确到100μm，但在实际运用中，由于很多因素限制了其空间分辨率，在一般的皮层区（如视觉皮层区）可达到1～2mm的分辨率，可是仍然可以对不同脑区的心理功能进行准确的定位。而且，还可以通过对病人和正常人认知的脑功能定位对照，了解大脑的功能定位情况。
　　fMRI的实验设计主要有两种类型：组块设计（Blocked Design）和事件相关设计（Event relatedDesign）。组块设计特点是以组块的形式进行刺激，在每一个组块内同一类型的刺激反复、连续呈现，常用于功能定位；事件相关设计特点是随机化设计，常用于对行为事件的研究。

　　fMRI扫描序列通常采用回波平面成像技术（Echo Planar Imaging,EPI）、梯度回波脉冲序列（GRE）或螺旋成像技术（SPIRAL）。梯度回波脉冲序列的成像速度较慢，易受运动影响产生伪影，一般只用于单一刺激的简单运动研究。回波平面成像技术是目前fMRI研究中最常用、最快速的成像方法，可以在极短时间内（数毫秒2数秒）完成脑皮层的功能性成像，可用于多刺激、复杂运动的多功能区成像研究。回波平面成像技术需要梯度磁场的快速转换，因而产生的噪声较大。螺旋成像技术对梯度切换速率要求较低，与回波平面成像技术相比较成像时间分辨率较高。
　　几乎大部分的功能性磁共振成像都是用BOLD的方法来侦测脑中的反应区域，但因为这个方法得到的信号是相对且非定量的，使得人们质疑它的可靠性。因此，还有其他能更直接侦测神经活化的方法（如氧抽取率（OxygenExtraction Fraction,OEF）,估算多少带氧血红素被转变成去氧血红素的方法）被提出来，但由于神经活化所造成的电磁场变化非常微弱，过低的信噪比使得至今仍无法可靠地统计定量。
　　除了BOLD-fMRI作为基本的fMRI技术外，灌注加权成像和扩散张量成像是另外两种fMRI技术。灌注成像通常表现为较低的敏感性以及较低的解剖覆盖率，包括对于宏观部分的磁场效应不很敏感，而宏观部分效应与脑神经活动关系不密切。Duyu等采用单发射脉冲式旋转标记法结合双倒置标记技术，大大降低了背景信号，增加时间分辨率近2倍。如果把这减少的时间用在重复做实验，可以提高信号平均度，从而提高SNR。扩散加权成像在高磁场强度的应用中起着一定作用，因为该技术可以减少来自于血液的信号，增强血管外现象的敏感性，从而提高与神经活动有关的敏感性。
　　另外，脑成像的技术还有脑磁图（Magnetic Encephalography, MEG）和正电子发射断层成像 （PositionEmissionTomography，PET）。脑磁图是一种通过测量大脑内磁场来对脑功能区域定位达到诊断和实验研究目的的一种医学影像学方法；正电子发射断层成像可从分子水平反映体内的生理生化代谢状况。都是对大脑没有损伤的诊断和实验研究方法。

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