功能磁共振成像是什么？腦功能磁共振應該怎么做？

磁共振功能成像是一種新的研究人腦功能的方法，具有無創！時間和空間分辨率高的特點，漸應用于神經科學的多個領域"在闡明高級神經生理和神經心理活動方式和皮層間的功能聯系！術中導航以最大限度切除功能皮層病變并減少手術并發癥！了解腦腫瘤的分化程度和預后判斷！揭示神經和精神疾病皮層功能異常的病理生理改變等方面，均顯示了較高的應用價值。下面和家庭醫生在線小編一起來了解一下鬧功能磁共振成像的具體情況吧。

腦功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）是近幾年來MRI硬件和軟件技術都有迅速發展后出現的一項新的檢查技術。腦功能磁共振成像技術，顧名思義，它不再是單純的形態學檢查方法，而是能反映腦功能狀態的MRI技術。fMRI所指的MRI技術各家的說法不一，有包括彌散加權成像（DWI）、灌注成像（PWI）、血液氧飽和水平檢測（BOLD）和磁共振波譜分析（MRS），也有僅指BOLD的。

功能性核磁共振成像（fMRI）技術可以顯示大腦各個區域內靜脈毛細血管中血液氧合狀態所起的磁共振信號的微小變化.fMRI作為無損和動態的探測技術，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。

FMRI的基本原理：FMRI的方法很多，主要包括注射照影劑、灌注加權、彌散加權及血氧水平依賴（blood oxygenation lev-el dependent，BOLD）法，目前應用最廣泛的方法為BOLD法：血紅蛋白包括含氧血紅蛋白和去氧血紅蛋白[1]，兩種血紅蛋白對磁場有完全不同的影響，氧合血紅蛋白是抗磁性物質，對質子弛豫沒有影響，去氧血紅蛋白是順磁性物質，其鐵離子有4個不成對電子，可產生橫向磁化磁豫縮短效應（preferential T2 pro-ton relaxation effect，PT2PRE）。因此，當去氧血紅蛋白含量增加時，T2加權像信號減低。當神經元活動增強時，腦功能區皮質的血流顯著增加，去氧血紅蛋白的含量降低，削弱了PT2PRE，導致T2加權像信號增強，即T2加權像信號能反映局部神經元活動，這就是所謂血氧水平依賴BOLD效應，它是FMRI基礎。

歷史

血氧濃度相依對比（Blood oxygen-level dependent， BOLD）首先由貝爾實驗室小川誠二等人于1990年所提出，小川博士與其同事很早就了解BOLD對于應用MRI于腦部功能性造影的重要性，但是第一個成功的fMRI研究則是由John W。 Belliveau與其同事于1991年透過靜脈內造影劑（Gadolinium，Gd，釓）所提出。接著由鄺健民等人于1992年發表在人身上的應用。同年，小川博士于4月底提出了他的結果且于7月發表于PNAS。在接下來的幾年，小川博士發表了BOLD的生物物理學模型于生物物理學期刊。Bandettini博士也于1993年發表論文示范功能性活化地圖的量化測量。

生理學

由于神經元本身并沒有儲存所需的葡萄糖與氧氣，神經活化所消耗的能量必須快速地補充。經由血液動力反應的過程，血液釋出葡萄糖與氧氣的比率相較于未活化神經元區域大幅提升。這導致了過多的帶氧血紅素充滿于活化神經元處，而明顯的帶氧/缺氧血紅素比例變化使得BOLD可作為MRI的測量指標之一。

血紅素氧化狀態（帶氧血紅素）的時候為抗磁性的，相對于缺氧血紅素為順磁性的。根據血液中血紅素的氧化比率可輕易的分辨出不同的磁共振訊號。血液中帶氧血紅素的濃度上升，相對的BOLD信號也會隨之加強。借由MRI搜集這些血氧濃度相依比訊號可以得知腦部中的血流與氧氣消耗量值。雖然這些訊號是極小量的，但仍可以表現出腦部中腦區的活化程度。當腦部正思考或做動作或是接受一種經驗過程，可以利用一系列嚴密的測量來確定哪些腦區是負責思考、運動、經歷經驗。

幾乎大部分的功能性磁共振成像都是用BOLD的方法來偵測腦中的反應區域，但因為這個方法得到的信號是相對且非定量的，使得人們質疑它的可靠性。因此，還有其他能更直接偵測神經活化的方法（像是氧抽取率（Oxygen Extraction Fraction， OEF）這種估算多少帶氧血紅素被轉變成去氧血紅素的方法；或偵測神經訊號造成的電磁場變化）被提出來，但由于神經活化所造成的電磁場變化非常微弱，過低的信雜比使得至今仍無法可靠地統計定量。

BOLD與神經活動的關系

神經信號與血氧濃度比之間的關系目前正在研究中。一般來說，血氧濃度比跟血流量有一定程度的關聯，近幾十年來有許許多多的研究指出血流量與代謝率之間的關系，也就是說，為了提供養分給神經的代謝所需，血流供應的地點跟時間被嚴密的控制。

技術

正電子發射計算機斷層掃描（Positron emission tomography），或稱之為PET掃描技術的研究，給被試服用不同種放射活性物質（但是很安全），這些物質在腦內被活動的腦細胞吸收。磁共振成像（magnetic resonance imaging， MRI）利用磁場和射頻波腦內產生脈沖能量，因為脈沖可調諧到不同頻段，使一些原子與磁場偶聯。當磁脈沖被關掉的瞬間，這些原子振動（共振）并返回到自己的初始態，特殊的射頻接收器檢測這些共振及其對于計算機的通道信息，據此而產生不同原子在腦區中的定位圖像。

功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）的新技術，將上述兩項技術優勢結合起來，通過檢驗血流進入腦細胞的磁場變化而實現腦功能成像，它給出更精確的結構與功能關系。