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《新編功能性磁共振成像的應用和發(fā)展前景》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、功能性磁共振成像的應用和發(fā)展前景姓名:楊青霜學號：091514摘要：功能性磁共振成像（functionalMagneticResonanceImaging，fMRI）是當代醫(yī)學影像技術應用于腦神經(jīng)科學研究最為迅速的領域之一。其原理是利用磁振造影來測量神經(jīng)元活動所引發(fā)之血液動力的改變。目前主要是運用在研究人及動物的腦或脊髓?？梢燥@示大腦各個區(qū)域內靜脈毛細血管中血液氧合狀態(tài)所起的磁共振信號的微小變化.fMRI作為無損和動態(tài)的探測技術,已日益成為觀察大腦活動,進而揭示腦和思維關系的一種重要方法.關鍵詞：功能性磁共振成像腦神經(jīng)科學臨床應用
2、基礎研究20世紀90年代以來，在傳統(tǒng)磁共振成像（MagneticResonanceImage，MRI）技術的基礎上發(fā)展的功能磁共振成像（functionalMagneticResonanceImage,fMRI）技術已廣泛應用于腦功能的臨床和基礎研究。fMRI結合了功能、解剖和影像三方面的因素，為臨床磁共振診斷從單一形態(tài)學研究到與功能相結合的系統(tǒng)研究提供了強有力的技術支持。該技術具有無創(chuàng)傷性、無放射性、可重復性、較高的時間和空間分辨率、可準確定位腦功能區(qū)等特點，為腦神經(jīng)科學提供了廣闊的應用前景。1.fMRI的基本原理自從1890年
3、代開始，人們就知道血流與血氧的改變（兩者合稱為血液動力學）與神經(jīng)元的活化有著緊密的關系。神經(jīng)細胞活化時會消耗氧氣，而氧氣要借由神經(jīng)細胞附近的微血管以紅血球中的血紅素運送過來。因此，當腦神經(jīng)活化時，其附近的血流會增加來補充消耗掉的氧氣。從神經(jīng)活化到引發(fā)血液動力學的改變，通常會有1-5秒的延遲，然后在4-5秒達到的高峰，再回到基線（通常伴隨著些微的下沖）。這使得不僅神經(jīng)活化區(qū)域的腦血流會改變，局部血液中的去氧與帶氧血紅素的濃度，以及腦血容積都會隨之改變。血氧濃度相依對比（Bloodoxygen-leveldependent,BOLD）
4、首先由小川誠二等人于1990年所提出，接著由鄺健民等人于1992年發(fā)表在人身上的應用。由于神經(jīng)元本身并沒有儲存能量所需的葡萄糖與氧氣，神經(jīng)活化所消耗的能量必須快速地補充。經(jīng)由血液動力反應的過程，血液帶來比神經(jīng)所需更多的氧氣，由于帶氧血紅素與去氧血紅素之間磁導率不同，含氧血跟缺氧血量的變化使磁場產(chǎn)生擾動而能被磁振造影偵測出來。借由重復進行某種思考、動作或經(jīng)歷，可以用統(tǒng)計方法判斷哪些腦區(qū)在這個過程中有信號的變化，因而可以找出是哪些腦區(qū)在執(zhí)行這些思考、動作或經(jīng)歷。1990年,Ogawa等人根據(jù)腦功能活動區(qū)氧合血紅蛋白（HbO2）含量的增
5、加導致磁共振信號增強的原理得到了關于人腦的功能性磁共振圖像[1]，即血氧水平依賴的腦功能成像(BloodOxygenLevelDependentfMRI,BOLDfMRI)。由于血液動力學反應與腦神經(jīng)活動之間存在著緊密的聯(lián)系，BOLDfMRI信號與局部腦血流、氧合血紅蛋白（HbO2）和脫氧血紅蛋白（dHb）含量密切相關。當被特定的任務刺激后（如視覺、運動等），可激活相應的腦功能皮質區(qū)，從而引起局部腦血流量和氧交換量的增加，氧的供量大于氧的消耗量，其結果導致氧合血紅蛋白含量增加，脫氧血紅蛋白含量降低。脫氧血紅蛋白具有順磁特性[2]，
6、可使組織毛細血管內外出現(xiàn)非均勻性的磁場，從而加快質子的失相位，縮短了T2馳豫時間，導致T2加權信號降低。因此當脫氧血紅蛋白含量減少時可促使局部的T2加權信號增強，從而獲得相應激活腦區(qū)的功能成像圖[1,3-5]。2.fMRI物理基礎fMRI成像的物理學基礎是核磁共振現(xiàn)象：自旋磁矩不為零的原子核（如氫原子核）在外界靜磁場中發(fā)生磁化，環(huán)繞靜磁場的縱軸Larmor進動，產(chǎn)生靜磁矩，在一定頻率（Larmor共振頻率）的射頻脈沖（RF）作用下，吸收能量發(fā)生能級的躍遷，而射頻脈沖停止后，躍遷的原子核通過弛豫回復到原來的能級狀態(tài)，同時釋放出能夠被
7、記錄到的能量信號。選擇不同的成像周期的重復時間（TR）參數(shù)和成像的回波時間（TE）參數(shù)，可以得到不同參數(shù)依賴的加權圖象，如T1加權像，T2*加權像和質子密度像。fMRI成像的時間可以短至幾十毫秒，空間分辨率可以達到1毫米，能同時提供大腦結構像和功能像獲得準確的空間定位，可以無創(chuàng)性地多次重復實驗。但fMRI測量的信號不是直接的神經(jīng)活動信號，其測量的血氧變化信號一般滯后于神經(jīng)活動(4~8秒)響應延遲，目前能夠達到的時間分辨率最多只能在數(shù)百毫秒數(shù)量級。3.功能性磁共振成像的技術fMRI掃描序列通常采用回波平面成像技術(EchoPlana
8、rImaging,EPI)[4,6]、梯度回波脈沖序列（GRE）[7]或螺旋成像技術（SPIRAL）[8-9]。梯度回波脈沖序列的成像速度較慢，易受運動影響產(chǎn)生偽影，一般只用于單一刺激的簡單運動研究?；夭ㄆ矫娉上窦夹g是目前fMRI研究中最常用、最快
