腦功能磁共振成像及其應(yīng)用進(jìn)展

張曉攀

【摘要】功能磁共振成像是一種新興的神經(jīng)影像學(xué)方式，該種影像學(xué)方式能夠利用磁振造影對神經(jīng)元活動引發(fā)的血液動力改變進(jìn)行了解，該種技術(shù)廣泛應(yīng)用于人腦部或者脊髓等疾病檢驗(yàn)中，對臨床疾病的診斷以及治療有重要積極作用。基于此，本次研究重點(diǎn)針對腦功能磁共振成像的原理以及該種技術(shù)的臨床應(yīng)用展開重點(diǎn)探究，其目的在于為臨床腦疾病診斷以及治療提供理論支持。

【關(guān)鍵詞】腦功能磁共振成像；彌散加權(quán)成像；灌注成像；血氧水平依賴性成像

Functional magnetic resonance imaging of brain and its application

ZHANG Xiaopan

The Second People’s Hospital of Baiyin， Baiyin， Gansu 730900， China

【Abstract】Functional magnetic resonance imaging （fMRI） is a new way of neuroimaging，this method of imaging could use magnetic resonance imaging to understand the changes in blood dynamics caused by neuronal activity，the technology is widely applied in the examination of human brain or spinal cord diseases and plays an important and positive role in the diagnosis and treatment of clinical diseases.Based on this，this study focuses on the principle of brain functional magnetic resonance imaging and the clinical application of this technology，which aims to provide theoretical support for the diagnosis and treatment of clinical brain diseases.

【Key Words】Brain functional magnetic resonance imaging； Diffusion weighted imaging； Perfusion imaging； Blood oxygen level dependent imaging

隨著臨床醫(yī)療技術(shù)完善與發(fā)展，腦功能磁共振成像逐漸應(yīng)用于臨床，與傳統(tǒng)磁共振成像技術(shù)具有一定差異，該種成像能夠獲得人腦在執(zhí)行任務(wù)過程中或者受到刺激過程中的功能映射圖，了解人體在進(jìn)行任務(wù)執(zhí)行過程中的相關(guān)腦區(qū)域活動情況，為臨床疾病的診斷以及治療提供重要指導(dǎo)?；诖耍芯恳怨δ艽殴舱癯上竦脑硪约疤攸c(diǎn)為初步分析，重點(diǎn)針對腦功能磁共振成像技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行探究，同時對其應(yīng)用新進(jìn)展進(jìn)行說明，詳細(xì)內(nèi)容綜述如下。

功能磁共振成像是通過一定的刺激使大腦皮層各功能區(qū)域在磁共振設(shè)備上成像的方法，該種方法結(jié)合了多種，包括功能、影像和解剖，作為一種活動人腦定位功能區(qū)域的有效方法，該種人像技術(shù)具有諸多優(yōu)勢，例如，在技術(shù)應(yīng)用過程中不具有創(chuàng)傷性，能夠減少對患者機(jī)體的損傷，更加不具有放射性，能夠有效避免對患者產(chǎn)生放射性損害。

依據(jù)原理可以將磁共振功能成像分為三種類型。分別是彌散加權(quán)成像（DWI）、灌注成像（PWI）以及血氧水平依賴性成像（BOLD）[1]。（1）DWI成像技術(shù)。該種成像技術(shù)主要是利用MRI對運(yùn)動物體產(chǎn)生的敏感性，進(jìn)而根據(jù)其移動情況水?dāng)y帶的質(zhì)子在橫向磁場上產(chǎn)生的偏移位移進(jìn)行檢驗(yàn)。由于腦組織中通常水分子存在運(yùn)動緩慢特點(diǎn)，彌散加權(quán)成像主要是利用水分子的隨意運(yùn)動，進(jìn)而成像，所以其迷散效應(yīng)較少。但是如果存在長時間高強(qiáng)度梯場強(qiáng)，這種情況會造成水分子的任意運(yùn)動與其彌散程度存在一定相關(guān)性[2]。（2）PWI成像技術(shù)。該種技術(shù)主要是借助MR快速成像，基于患者腦血流動力學(xué)改變進(jìn)行分析。灌注成像技術(shù)主要有血管造影技術(shù)，磁共振血管造影技術(shù)以及PET技術(shù)。磁共振血管造影技術(shù)通常應(yīng)用于宏觀上血流動力學(xué)檢查，灌注成像則主要針對微觀血流情況，例如，對毛細(xì)血管血流動力學(xué)進(jìn)行分析。（3）BOLD成像技術(shù)。該種技術(shù)能夠充分對患者腦皮功能活動動態(tài)變化進(jìn)行觀察，對神經(jīng)認(rèn)知科學(xué)產(chǎn)生重要推動，而且目前臨床研究證實(shí)細(xì)胞能量的代謝和神經(jīng)元之間的活動存在密切相關(guān)性，當(dāng)人腦功能區(qū)域被信號激活時，會增強(qiáng)神經(jīng)元活動，被信號激活的功能區(qū)皮質(zhì)內(nèi)部血流量逐漸增加，但是區(qū)域耗氧量情況并未發(fā)生明顯變化。主要是由于傳輸氧與利用氧之間不匹配，也就是運(yùn)輸氧的攝取量并未發(fā)生變化，這也是造成受信號激活影響的腦區(qū)域氧血紅蛋白指標(biāo)下降但氧和血紅蛋白水平提高的關(guān)鍵原因。

2.1 神經(jīng)系統(tǒng)病變應(yīng)用

靜息態(tài)功能磁共振技術(shù)能夠利用針對血氧水平測量了解磁共振信號變化間的情況進(jìn)而反映患者神經(jīng)功能，該種技術(shù)是一種具有較高的分辨率，且具有無創(chuàng)性的檢驗(yàn)方式，對于帕金森伴抑郁患者功能異常能夠及時發(fā)現(xiàn)并且采取有針對性的治療。邱軼慧，聶坤，高玉元[3]等人針對帕金森病伴抑郁患者靜息態(tài)腦功能磁共振成像局部一致性進(jìn)行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)帕金森病伴抑郁左側(cè)額中回、運(yùn)動皮層中右側(cè)中央前回、左側(cè)輔助運(yùn)動區(qū)域以及右側(cè)中央旁小葉不一致性明顯增加。這一情況說明帕金森病伴抑郁患者前額葉邊緣系統(tǒng)以及運(yùn)動皮層等腦區(qū)域功能紊亂存在重要關(guān)聯(lián)，因此，在針對帕金森病伴抑郁疾病診斷過程中，可以利用上腦區(qū)靜息態(tài)功能情況判斷，對患者疾病進(jìn)行診斷，同時還可以監(jiān)測患者疾病進(jìn)展，為患者臨床疾病診治提供科學(xué)依據(jù)。相關(guān)學(xué)者[4]在報道中基于靜息態(tài)功能磁共振針對帕金森病腦功能網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)帕金森病患者全局效率（Eg）與局部效率（Eloc）均有明顯降低，而且14個和13個區(qū)域存在差異，因此，利用靜息態(tài)功能磁共振對于帕金森病患者腦功能網(wǎng)絡(luò)具有小世界屬性。

2.2 糖尿病認(rèn)知功能應(yīng)用

糖尿病疾病發(fā)生會造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)以及周圍神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生損害，而損害的主要臨床表現(xiàn)以心理速度、心理靈活性以及認(rèn)知功能降低，由于疾病發(fā)生具有隱蔽性，因此，針對二型糖尿病患者腦功能評估患者疾病診斷以及治療具有重要價值。調(diào)查發(fā)現(xiàn)二型糖尿病患者通常存在腦部灰質(zhì)以及白質(zhì)萎縮，這種情況在一定程度上說明二型糖尿病患者疾病發(fā)生后，對腦功能以及腦神經(jīng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。利用腦部靜息態(tài)功能磁共振成像，發(fā)現(xiàn)與正常對照組進(jìn)行比較，二型糖尿病患者全腦局部一致性降低，主要區(qū)域包括右側(cè)丘腦、皮質(zhì)、海馬區(qū)與左側(cè)殼核等，低頻振幅減低區(qū)域主要包括左側(cè)額中回以及右側(cè)緣上回和枕中回[5]。對比正常情況下的海馬功能連接情況，發(fā)現(xiàn)二型糖尿病患者雙側(cè)海馬之間功能連接減低，但與其他腦功能區(qū)域之間并無影響，因此說明尿病疾病發(fā)生后，對患者腦功能產(chǎn)生重要影響。

2.3 創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙應(yīng)用

創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙屬于創(chuàng)傷及應(yīng)激相關(guān)障礙的一種亞型，通常表現(xiàn)為創(chuàng)傷后再體驗(yàn)癥狀，警覺性增高等，引發(fā)機(jī)體異常以及精神異常。相關(guān)學(xué)者[6]報道中針對創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙軍人腦局部功能變化中靜息態(tài)功能磁共振技術(shù)價值進(jìn)行研究。選擇創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙軍人以及非創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙軍人進(jìn)行對比，采用MRI檢查，過程中進(jìn)行常規(guī)的T1WI、T2WI、液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)（FLAIR）成像與靜息態(tài)功能磁共振成像，通過這一研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩組MRI掃描過程中均未發(fā)現(xiàn)明顯病灶，兩組全腦標(biāo)準(zhǔn)化腦局部一致性差異顯著，利用AlphaSim進(jìn)行多重矯正，創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙軍人腦局部一致性減低區(qū)主要包括右側(cè)海馬以及海馬旁回區(qū)左側(cè)尾狀核、右側(cè)額中回左以及左側(cè)顳上回等，腦局部一致性增高區(qū)主要包括右側(cè)顳中回、右側(cè)中央后回以及右側(cè)楔葉等，這一研究結(jié)果證實(shí)靜息態(tài)功能磁共振技術(shù)對于創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙人腦局部活動有重要輔助價值。

2.4 臨床外科手術(shù)中應(yīng)用

腦腫瘤的發(fā)生在治療中首選外科手術(shù)治療，由于腦腫瘤發(fā)生區(qū)域較為特殊在腦部，因此手術(shù)難度較高，極易對患者造成神經(jīng)功能損傷。明確腦腫瘤患者功能區(qū)激活、皮質(zhì)脊髓術(shù)受累情況其為患者制定手術(shù)方案能夠更加具有安全性。李銳，張茂柏，李志兵[7]等人在報道中針對腦腫瘤外科手術(shù)中血氧水平依賴功能磁共振成像與擴(kuò)散張量成像技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用價值進(jìn)行研究。在研究過程中利用兩種檢驗(yàn)方式對腦腫瘤患者功能區(qū)激活內(nèi)皮脊髓束受累情況進(jìn)行預(yù)測，對其功能一致性進(jìn)行研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，血氧水平依賴功能磁共振成像+擴(kuò)散張量成像技術(shù)運(yùn)動功能區(qū)激活影像檢查靈敏度、特異度與準(zhǔn)確率分別為97.4%、100.0%與98.3%，高于單一影像檢查技術(shù)的82.1% 、84.2% 與82.8%（血氧水平依賴功能磁共振成像）以及76.9%、89.5%與81.0%（擴(kuò)散張量成像技術(shù)）。而且此次預(yù)測患者情況與實(shí)際臨床手術(shù)診斷結(jié)果具有一致性。這一結(jié)果說明腦腫瘤外科手術(shù)中利用血氧水平依賴功能磁共振成像以及擴(kuò)散張量成像技術(shù)具有較高的診斷價值，對手術(shù)入路的選擇以及患者神經(jīng)功能保護(hù)起到重要指導(dǎo)。

2.5 腦梗死疾病應(yīng)用

腦梗死作為臨床中多發(fā)性以及高發(fā)性腦血管疾病臨床中高壓氧療為首選治療方案，臨床中依然存在部分爭議。血氧水平依賴功能磁共振成像技術(shù)能夠?qū)颊吣X功能變化進(jìn)行綜合分析，將其應(yīng)用于腦梗死治療前后腦局部活動情況以及功能連接情況分析中具有較高價值。

2.6 藥物濫用監(jiān)測應(yīng)用

功能磁共振成像技術(shù)除了能夠應(yīng)用在臨床疾病治療之外，在藥物濫用監(jiān)測過程中同樣具有較高價值?，F(xiàn)階段國內(nèi)外高度重視有關(guān)毒品成癮以及相關(guān)研究工作，而這部分研究工作與腦機(jī)制存在重要關(guān)聯(lián)。關(guān)聯(lián)主要體現(xiàn)在（1）毒品攝入后對患者體細(xì)胞以及分子水平產(chǎn)生影響，對腦興奮傳導(dǎo)以及傳遞回路研究能夠基于神經(jīng)病理學(xué)以及藥理學(xué)和分子生物學(xué)對患者腦作用機(jī)制進(jìn)行分析。（2）結(jié)合腦內(nèi)受體的不同程度親和力，降低傳遞介質(zhì)變化以及相應(yīng)代謝異常等同樣能夠充分地反映出精神依賴情況。

臨床中腦功能磁共振成像技術(shù)應(yīng)用范圍較廣，上述文章分析該技術(shù)可以應(yīng)用在神經(jīng)系統(tǒng)疾病診治過程中，同時還可以應(yīng)用到臨床外科腫瘤疾病治療過程中。對于功能損傷所產(chǎn)生的認(rèn)知障礙進(jìn)行分析，對創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙患者腦功能區(qū)域的變化情況進(jìn)行了解。這些均是現(xiàn)階段該技術(shù)在臨床中以及社會發(fā)展過程中的廣泛應(yīng)用內(nèi)容，包括但不限于此。

綜上所述，腦功能磁共振成像技術(shù)是現(xiàn)階段臨床中應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)能夠通過特定人體刺激后對腦部皮層信號變化進(jìn)行分析，利用磁共振成像進(jìn)行顯示。文章中該技術(shù)在神經(jīng)系統(tǒng)病變、糖尿病認(rèn)知功能影響、創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙、臨床外科手術(shù)、腦梗死疾病與藥物濫用監(jiān)測等領(lǐng)域研究情況進(jìn)行說明，目的在于從整體上提高技術(shù)應(yīng)用的可行性。除此之外，對技術(shù)在今后戒毒領(lǐng)域的研究進(jìn)行初步介紹，為今后的技術(shù)研究提供理論支持。

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