腦功能磁共振成像及其應用進展

張曉攀

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

【關鍵詞】腦功能磁共振成像；彌散加權成像；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

隨著臨床醫療技術完善與發展，腦功能磁共振成像逐漸應用于臨床，與傳統磁共振成像技術具有一定差異，該種成像能夠獲得人腦在執行任務過程中或者受到刺激過程中的功能映射圖，了解人體在進行任務執行過程中的相關腦區域活動情況，為臨床疾病的診斷以及治療提供重要指導?；诖?，研究以功能磁共振成像的原理以及特點為初步分析，重點針對腦功能磁共振成像技術應用領域進行探究，同時對其應用新進展進行說明，詳細內容綜述如下。

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

依據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。該種成像技術主要是利用MRI對運動物體產生的敏感性，進而根據其移動情況水攜帶的質子在橫向磁場上產生的偏移位移進行檢驗。由于腦組織中通常水分子存在運動緩慢特點，彌散加權成像主要是利用水分子的隨意運動，進而成像，所以其迷散效應較少。但是如果存在長時間高強度梯場強，這種情況會造成水分子的任意運動與其彌散程度存在一定相關性[2]。（2）PWI成像技術。該種技術主要是借助MR快速成像，基于患者腦血流動力學改變進行分析。灌注成像技術主要有血管造影技術，磁共振血管造影技術以及PET技術。磁共振血管造影技術通常應用于宏觀上血流動力學檢查，灌注成像則主要針對微觀血流情況，例如，對毛細血管血流動力學進行分析。（3）BOLD成像技術。該種技術能夠充分對患者腦皮功能活動動態變化進行觀察，對神經認知科學產生重要推動，而且目前臨床研究證實細胞能量的代謝和神經元之間的活動存在密切相關性，當人腦功能區域被信號激活時，會增強神經元活動，被信號激活的功能區皮質內部血流量逐漸增加，但是區域耗氧量情況并未發生明顯變化。主要是由于傳輸氧與利用氧之間不匹配，也就是運輸氧的攝取量并未發生變化，這也是造成受信號激活影響的腦區域氧血紅蛋白指標下降但氧和血紅蛋白水平提高的關鍵原因。

2.1 神經系統病變應用

靜息態功能磁共振技術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而反映患者神經功能，該種技術是一種具有較高的分辨率，且具有無創性的檢驗方式，對于帕金森伴抑郁患者功能異常能夠及時發現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腦功能磁共振成像局部一致性進行研究。結果發現帕金森病伴抑郁左側額中回、運動皮層中右側中央前回、左側輔助運動區域以及右側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以及運動皮層等腦區域功能紊亂存在重要關聯，因此，在針對帕金森病伴抑郁疾病診斷過程中，可以利用上腦區靜息態功能情況判斷，對患者疾病進行診斷，同時還可以監測患者疾病進展，為患者臨床疾病診治提供科學依據。相關學者[4]在報道中基于靜息態功能磁共振針對帕金森病腦功能網絡進行分析，分析結果發現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個區域存在差異，因此，利用靜息態功能磁共振對于帕金森病患者腦功能網絡具有小世界屬性。

2.2 糖尿病認知功能應用

糖尿病疾病發生會造成中樞神經系統以及周圍神經系統發生損害，而損害的主要臨床表現以心理速度、心理靈活性以及認知功能降低，由于疾病發生具有隱蔽性，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。調查發現二型糖尿病患者通常存在腦部灰質以及白質萎縮，這種情況在一定程度上說明二型糖尿病患者疾病發生后，對腦功能以及腦神經產生嚴重影響。利用腦部靜息態功能磁共振成像，發現與正常對照組進行比較，二型糖尿病患者全腦局部一致性降低，主要區域包括右側丘腦、皮質、海馬區與左側殼核等，低頻振幅減低區域主要包括左側額中回以及右側緣上回和枕中回[5]。對比正常情況下的海馬功能連接情況，發現二型糖尿病患者雙側海馬之間功能連接減低，但與其他腦功能區域之間并無影響，因此說明尿病疾病發生后，對患者腦功能產生重要影響。

2.3 創傷后應激障礙應用

創傷后應激障礙屬于創傷及應激相關障礙的一種亞型，通常表現為創傷后再體驗癥狀，警覺性增高等，引發機體異常以及精神異常。相關學者[6]報道中針對創傷后應激障礙軍人腦局部功能變化中靜息態功能磁共振技術價值進行研究。選擇創傷后應激障礙軍人以及非創傷后應激障礙軍人進行對比，采用MRI檢查，過程中進行常規的T1WI、T2WI、液體衰減反轉恢復（FLAIR）成像與靜息態功能磁共振成像，通過這一研究結果發現兩組MRI掃描過程中均未發現明顯病灶，兩組全腦標準化腦局部一致性差異顯著，利用AlphaSim進行多重矯正，創傷后應激障礙軍人腦局部一致性減低區主要包括右側海馬以及海馬旁回區左側尾狀核、右側額中回左以及左側顳上回等，腦局部一致性增高區主要包括右側顳中回、右側中央后回以及右側楔葉等，這一研究結果證實靜息態功能磁共振技術對于創傷后應激障礙人腦局部活動有重要輔助價值。

2.4 臨床外科手術中應用

腦腫瘤的發生在治療中首選外科手術治療，由于腦腫瘤發生區域較為特殊在腦部，因此手術難度較高，極易對患者造成神經功能損傷。明確腦腫瘤患者功能區激活、皮質脊髓術受累情況其為患者制定手術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中血氧水平依賴功能磁共振成像與擴散張量成像技術聯合應用價值進行研究。在研究過程中利用兩種檢驗方式對腦腫瘤患者功能區激活內皮脊髓束受累情況進行預測，對其功能一致性進行研究。研究結果發現，血氧水平依賴功能磁共振成像+擴散張量成像技術運動功能區激活影像檢查靈敏度、特異度與準確率分別為97.4%、100.0%與98.3%，高于單一影像檢查技術的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%（擴散張量成像技術）。而且此次預測患者情況與實際臨床手術診斷結果具有一致性。這一結果說明腦腫瘤外科手術中利用血氧水平依賴功能磁共振成像以及擴散張量成像技術具有較高的診斷價值，對手術入路的選擇以及患者神經功能保護起到重要指導。

2.5 腦梗死疾病應用

腦梗死作為臨床中多發性以及高發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能夠對患者腦功能變化進行綜合分析，將其應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 藥物濫用監測應用

功能磁共振成像技術除了能夠應用在臨床疾病治療之外，在藥物濫用監測過程中同樣具有較高價值?，F階段國內外高度重視有關毒品成癮以及相關研究工作，而這部分研究工作與腦機制存在重要關聯。關聯主要體現在（1）毒品攝入后對患者體細胞以及分子水平產生影響，對腦興奮傳導以及傳遞回路研究能夠基于神經病理學以及藥理學和分子生物學對患者腦作用機制進行分析。（2）結合腦內受體的不同程度親和力，降低傳遞介質變化以及相應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應用范圍較廣，上述文章分析該技術可以應用在神經系統疾病診治過程中，同時還可以應用到臨床外科腫瘤疾病治療過程中。對于功能損傷所產生的認知障礙進行分析，對創傷后應激障礙患者腦功能區域的變化情況進行了解。這些均是現階段該技術在臨床中以及社會發展過程中的廣泛應用內容，包括但不限于此。

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

參考文獻

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[2] 邢英瀛，張雪芳，程曼，等.磁共振波譜聯合表觀彌散系數與灌注加權成像聯合DWI評價急性腦梗死后缺血半暗帶的比較[J].黑龍江醫藥科學，2020，43（3）：86-87，89.

[3] 邱軼慧，聶坤，高玉元，等.帕金森病伴抑郁患者靜息態腦功能磁共振成像局部一致性研究[J].中國神經精神疾病雜志，2020，46（4）：202-209.

[4] 雷冠雄，朱晟，何玉成，等.基于靜息態功能磁共振的帕金森病腦功能網絡分析[J].湘南學院學報（醫學版），2021，23（2）：1-6.

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[7] 李銳，張茂柏，李志兵，等.聯合應用血氧水平依賴功能磁共振成像與擴散張量成像技術在腦腫瘤外科手術中的應用價值[J].臨床神經外科雜志，2021，18（6）：601-605，610.