1、磁共振功能成像的應用,汕大醫(yī)學院一附院 肖壯偉,磁共振功能成像 (fMRI) 是磁共振成像中 迅速發(fā)展的領域 fMRI包括: 彌散加權像（DWI） 灌注成像（PI） 包括外源性和內源性灌注成像 血氧水平依賴法（BOLD）為內源性PI 磁共振波譜分析（MRS）,血氧水平依賴法(BOLD) 成像是fMRI常用的方法，可用于無創(chuàng)性地檢測腦功能變化情況，其信號具有較高的敏感性和空間特異性 最早的人腦BOLD成像是在1992年使用視覺刺激（Kwong, Ogawa）和運動任務（Bandettini）而實現(xiàn)的 由于神經元興奮區(qū)血液動力學及代謝的特點，可導致其靜脈血中相對的氧合血紅蛋白增加及去氧血紅蛋白減少

2、,動脈血（氧合血紅蛋白） 毛細血管 靜脈血（去氧血紅蛋白+氧合血紅蛋白） 神經元興奮區(qū)靜脈血中氧合血紅蛋白含量高于非興奮 區(qū)靜脈血中氧合血紅蛋白含量，在T2*圖像中信號較 高（2-3%）,BOLD基本原理,BOLD掃描技術,梯度回波和自旋回波 回波平面成像（EPI） SE-EPI（信噪比好，適于高場機） GRE-EPI（敏感但偽影重） 螺旋掃描技術,BOLD的分辨率,BOLD的空間分辨率通?？蛇_到35mm，優(yōu)于其他非創(chuàng)傷性檢測方法，如PET等 BOLD的時間分辨率也較高，但不如EEG等，它受到許多因素的影響，如神經元-血流動力學之間的結合情況、腦活動的復雜程度等,生理性噪聲,BOLD圖像的信號

3、通常很微弱（中央前、后回等信號較強的區(qū)域一般也在4%以下，細微的興奮區(qū)信號變化通常小于1%） 在其他條件（設備硬件、脈沖序列、制動裝置等）穩(wěn)定的情況下，生理性噪聲為主要的噪聲源 生理性噪聲包括呼吸、心跳、腦脊液搏動、眼球運動等引起的噪聲,圖示正常人平靜躺在磁體（4.0T, TR=200ms, TE=26ms） 內時腦部信號曲線，可見呼吸和心跳的噪聲,呼吸噪聲（約0.3Hz） 心跳噪聲（約0.9Hz）,生理性噪聲的修正方法 Navigator（導航） echo correction methods Non-navigator （非導航）echo correction methods,BOLD技術

4、的實現(xiàn),被試的準備和訓練 刺激的施加（視覺、聽覺、嗅覺、體感覺、痛覺、運動等） 記錄反應 安全性 機器噪聲的防護 神經肌肉刺激,刺激的設計,組塊設計（Blocked design） 常用，優(yōu)點為方便可靠，容易獲得興奮區(qū)信號，缺點為：1.持續(xù)和重復給予相同的刺激可引起受試者注意力改變和對刺激的適應，2.盡管本設計可用于功能定位，但不能提供腦局部的反應特點 事件相關設計（Event-related design） 可有效地避免神經元反應減弱，相對提高了實驗的敏感性，可敏感地獲得興奮區(qū)局部血氧反應的曲線,組塊設計,事件相關設計,BOLD數(shù)據(jù)處理,圖像配準 空間配準 檢出并修正運動偽影 將數(shù)據(jù)編碼到三

5、維結構像 按照Talairach圖譜進行標準化,BOLD數(shù)據(jù)處理,統(tǒng)計學處理方法 種類繁多（最簡單的包括t檢驗） 常用的軟件包括AFNI、Stimulate和SPM 設備配置的工作站也可進行自動處理,BOLD技術在研究領域的應用,BOLD 已經廣泛用于基礎研究領域 運動（簡單運動和復雜運動）、感覺 （包括聽、視覺系統(tǒng)）、語言、記憶、 兒童腦發(fā)育等,BOLD技術在臨床領域的應用,BOLD在臨床也有很廣泛的應用前景，如神 經外科手術術前計劃和術后評價、難治性癲癇的 定位 、腦康復的評價、慢性疼痛治療的評價、針 灸穴位治療機理的研究、藥物成癮病人腦內功能 的研究、無創(chuàng)性Wada試驗(語言優(yōu)勢半球定位

6、)、 記憶優(yōu)勢半球的定位、在癡呆研究中的應用等,A,B,7名受試的冠狀位平均腦激活圖 A：顏色知覺激活圖（V4） B：運動知覺激活圖（MT+） 顏色柱表示統(tǒng)計值P,左側V4,左側MT+,本研究利用事件相關功能磁共振成像技術研究了參與顏色知覺和運動知覺的腦結構，并研究了有關腦區(qū)的局部血氧反應。結果表明：顏色刺激主要激活V4，但也可一定程度激活MT；而運動刺激主要激活MT，但V4也有一定激活。這一現(xiàn)象在多數(shù)組塊設計腦功能成像中未能得到反映，提示事件相關fMRI技術敏感度較高,漢字同音字與同義字腦部fMRI,左手運動,右手運動,fMRI在外科手術計劃制訂中的應用,右側腦膜瘤與手指運動皮層的關系,右側

7、膠質瘤與手指運動皮層的關系,左手運動,右手運動,fMRI在外科手術計劃制訂中的應用,Postcentral G. activation during electroacupuncture,S1,S2,S1,S2,針刺腦部fMRI,圖片包括主動持續(xù)右足背屈（對應為1）和持續(xù)電刺激（對應為6） “”說明興奮較強，“”說明興奮較弱 選用SPM軟件處理，所用P值為0.0001 圖象的左右方向均為：上對應左，下對應右；左對應左，右對應右,右足主動持續(xù)背屈,右足電刺激持續(xù)背曲,右足主動持續(xù)背屈,右足電刺激持續(xù)背曲,海洛因成癮者腦部fMRI,Patient YGJ Male Age: 52 years Ri

8、ght-handed Native Chinese speaker Education: 9 years,T2WI at onset,Stimuli : Chinese Numerals: 壹、貳 Chinese Characters High Frequency：人、水 Low Frequency：兌、冗 Presented visually Press a button if recognized,Time 16 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 32 400s Image 1 200,+ N + H + L + H + L + N +,N: Chinese

9、 Numerals H: High Frequency Words L: Low Frequency Words,Activation during reading Chinese characters,YJG, 1st Scan, 45 days after stroke,Healthy Subject,給予高頻漢字閱讀，認字率20%，右側紋外區(qū)部分激活，左（患）側無激活，而Broca區(qū)和Wernicke區(qū)有激活,正常對照，認字率100%，雙側紋外區(qū)明顯激活，Broca 區(qū)及Wernicke區(qū)無激活,YJG, 2nd scan, 4 months after stroke,Healthy S

10、ubject,給予高頻漢字閱讀，認字率70%，右側紋外區(qū)激活增加， 左（患）側部分激活，而Broca區(qū)和Wernicke區(qū)激活減少,正常對照，認字率100%，雙側紋外區(qū)明顯激活，Broca 區(qū)及Wernicke區(qū)無激活,Left Extrastriate Area Right Extrastriate Area,Hemodynamic response in right and left (lesions) extrastriate areas. Note that response in the left extrastriate is about 16 seconds later than

11、 that in the contralateral homologous area (right).,左側紋外區(qū)激活時間晚于右側，激活幅度也低于右側,Activation Volume and Center of Activation in the exstrastriate areas in the patient and control,紋外區(qū)功能主要為視覺字形加工,在正常人 漢語通常可激活雙側 Broca區(qū)和Wernicke區(qū)在正常人處理高頻字（簡單字）時不興奮 左側紋外區(qū)皮層是閱讀功能的關鍵腦區(qū)之一 閱讀功能恢復既可由病灶同側代償也可由對 側對應的腦區(qū)代償，而且這兩種代償機制可 在同

12、一個病人并存,YJG, M/52 左側紋外區(qū)腦梗死改變,紋外區(qū)功能主要為視覺字形加工，在正常人漢語通?？杉せ铍p側 Broca區(qū)和Wernicke區(qū)在正常人處理高頻字（簡單字）時不興奮,分子影像技術要求對活體內部的生理過程或病理過程，在分子水平上進行無損傷、實時的測量和成像。,分子影像技術常用的探測方法有核探測方法、核磁共振方法、光學方法等。這些探測方法的探測原理和探測設備都不相同。,磁共振（MR）的分子水平成像廣義上可以分為磁共振功能成像（functional MRI)和MRI分子成像。,磁共振功能成像可包括下列幾類：,磁共振的彌散成像（diffusion MRI) 磁共振灌注成像（perfusion MRI) 磁共振波譜分