功能磁共振成像是什么？脑功能磁共振应该怎么做？

磁共振功能成像是一种新的研究人脑功能的方法，具有无创！时间和空间分辨率高的特点，渐应用于神经科学的多个领域"在阐明高级神经生理和神经心理活动方式和皮层间的功能联系！术中导航以最大限度切除功能皮层病变并减少手术并发症！了解脑肿瘤的分化程度和预后判断！揭示神经和精神疾病皮层功能异常的病理生理改变等方面，均显示了较高的应用价值。下面和家庭医生在线小编一起来了解一下闹功能磁共振成像的具体情况吧。

脑功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）是近几年来MRI硬件和软件技术都有迅速发展后出现的一项新的检查技术。脑功能磁共振成像技术，顾名思义，它不再是单纯的形态学检查方法，而是能反映脑功能状态的MRI技术。fMRI所指的MRI技术各家的说法不一，有包括弥散加权成像（DWI）、灌注成像（PWI）、血液氧饱和水平检测（BOLD）和磁共振波谱分析（MRS），也有仅指BOLD的。

功能性核磁共振成像（fMRI）技术可以显示大脑各个区域内静脉毛细血管中血液氧合状态所起的磁共振信号的微小变化.fMRI作为无损和动态的探测技术，已日益成为观察大脑活动，进而揭示脑和思维关系的一种重要方法。

FMRI的基本原理：FMRI的方法很多，主要包括注射照影剂、灌注加权、弥散加权及血氧水平依赖（blood oxygenation lev-el dependent，BOLD）法，目前应用最广泛的方法为BOLD法：血红蛋白包括含氧血红蛋白和去氧血红蛋白[1]，两种血红蛋白对磁场有完全不同的影响，氧合血红蛋白是抗磁性物质，对质子弛豫没有影响，去氧血红蛋白是顺磁性物质，其铁离子有4个不成对电子，可产生横向磁化磁豫缩短效应（preferential T2 pro-ton relaxation effect，PT2PRE）。因此，当去氧血红蛋白含量增加时，T2加权像信号减低。当神经元活动增强时，脑功能区皮质的血流显著增加，去氧血红蛋白的含量降低，削弱了PT2PRE，导致T2加权像信号增强，即T2加权像信号能反映局部神经元活动，这就是所谓血氧水平依赖BOLD效应，它是FMRI基础。

历史

血氧浓度相依对比（Blood oxygen-level dependent， BOLD）首先由贝尔实验室小川诚二等人于1990年所提出，小川博士与其同事很早就了解BOLD对于应用MRI于脑部功能性造影的重要性，但是第一个成功的fMRI研究则是由John W。 Belliveau与其同事于1991年透过静脉内造影剂（Gadolinium，Gd，钆）所提出。接着由邝健民等人于1992年发表在人身上的应用。同年，小川博士于4月底提出了他的结果且于7月发表于PNAS。在接下来的几年，小川博士发表了BOLD的生物物理学模型于生物物理学期刊。Bandettini博士也于1993年发表论文示范功能性活化地图的量化测量。

生理学

由于神经元本身并没有储存所需的葡萄糖与氧气，神经活化所消耗的能量必须快速地补充。经由血液动力反应的过程，血液释出葡萄糖与氧气的比率相较于未活化神经元区域大幅提升。这导致了过多的带氧血红素充满于活化神经元处，而明显的带氧/缺氧血红素比例变化使得BOLD可作为MRI的测量指标之一。

血红素氧化状态（带氧血红素）的时候为抗磁性的，相对于缺氧血红素为顺磁性的。根据血液中血红素的氧化比率可轻易的分辨出不同的磁共振讯号。血液中带氧血红素的浓度上升，相对的BOLD信号也会随之加强。借由MRI搜集这些血氧浓度相依比讯号可以得知脑部中的血流与氧气消耗量值。虽然这些讯号是极小量的，但仍可以表现出脑部中脑区的活化程度。当脑部正思考或做动作或是接受一种经验过程，可以利用一系列严密的测量来确定哪些脑区是负责思考、运动、经历经验。

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（像是氧抽取率（Oxygen Extraction Fraction， OEF）这种估算多少带氧血红素被转变成去氧血红素的方法；或侦测神经讯号造成的电磁场变化）被提出来，但由于神经活化所造成的电磁场变化非常微弱，过低的信杂比使得至今仍无法可靠地统计定量。

BOLD与神经活动的关系

神经信号与血氧浓度比之间的关系目前正在研究中。一般来说，血氧浓度比跟血流量有一定程度的关联，近几十年来有许许多多的研究指出血流量与代谢率之间的关系，也就是说，为了提供养分给神经的代谢所需，血流供应的地点跟时间被严密的控制。

技术

正电子发射计算机断层扫描（Positron emission tomography），或称之为PET扫描技术的研究，给被试服用不同种放射活性物质（但是很安全），这些物质在脑内被活动的脑细胞吸收。磁共振成像（magnetic resonance imaging， MRI）利用磁场和射频波脑内产生脉冲能量，因为脉冲可调谐到不同频段，使一些原子与磁场偶联。当磁脉冲被关掉的瞬间，这些原子振动（共振）并返回到自己的初始态，特殊的射频接收器检测这些共振及其对于计算机的通道信息，据此而产生不同原子在脑区中的定位图像。

功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）的新技术，将上述两项技术优势结合起来，通过检验血流进入脑细胞的磁场变化而实现脑功能成像，它给出更精确的结构与功能关系。