功能性磁共振成像在精神科的应用

摘要

@@近年来，随着分子遗传学、生物化学、精神药理学及影像学等的迅速发展，脑神经科学的研究已深入到细胞、分子、递质、回路及系统等不同层次。其中功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）就是90年代以来影像学的一项新发展，它是在进行神经心理测试的同时，对脑组织进行功能显像。fMRI标志着临床磁共振诊断从单一形态学研究，到形态与功能相结合的系统研究。rn 一、fMRI的历史背景及原理rn Ogawa等［1］于1990年发现，血液中的脱氧血红蛋白可改变血管周围水分子的质子信号，这种信号可通过梯度回波序列（a gradient echo pulse sequence,GRE）检测出来，从而产生血氧水平依赖（blood oxygenation level dependent，BOLD）增强效应。研究表明，BOLD增强依赖于内源性氧增强剂，同时外源性刺激可通过特定手段，显示短暂血氧含量变化的信息，为fMRI成像奠定了生物学基础。1991年美国麻省总医院Belliveau等［2］开创了fMRI的先例。rn fMRI的研究范围较广，其中包括：（1）血氧水平依赖性测量（BOLD）成像；（2）弥散加权成像（diffusion-weighted MRI，DWI）、灌注成像（perfusion MRI）；（3）磁共振波谱分析。在精神科应用最广的是BOLD。rn BOLD是一种快速、无创伤的检测技术，不需暴露于放射活性物质环境中；是以氧合血红蛋白/脱氧血红蛋白作内源性对比剂，具有较好的空间分辨率（2～3 mm）及时间分辨率（1 s以内，快速成像时间为30～100 ms），一般使用GRE序列和回波平面成像序列［3］（echo-planar imaging，EPI）。BOLD的基本原理是，以脱氧血红蛋白的磁敏感效应为基础，当局部脑皮质在经特定的任务刺激（如感觉、运动、神经心理测试等）后，其代谢率增加，血管扩张，血流量明显增加，即氧合血红蛋白增加；而局部氧耗量却增加不明显，即局部脱氧血红蛋白含量相对较低，从而引起相应大脑组织区域的信号增加［3］。BOLD成像的基本过程是，通过外在的、有规律的任务与静息两种状态的交互刺激，经转换获得一系列动态原始图像，通过设定阈值，使两种状态下的原始图像进行匹配减影，用交叉相关技术重建功能激发图像。