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第六节
功能磁共振成像(BOLD-f MRI)

BOLD-f MRI成像是目前使用最广的脑功能研究方法之一,兼具高空间分辨力、无创性的特点。以BOLD效应为核心检测、定位脑功能,收集未激活区与激活区中氧合血红蛋白/脱氧血红蛋白的比例差异所导致的信号差异,通过应用脑功能分析软件绘制大脑皮层功能图,直观地分析脑功能的变化。其中又以静息态功能磁共振成像(resting-state functional MRI,rs-f MRI)为著,由于其不需要受检者执行特定的任务,可操作性强,便于临床应用,因此,被越来越广泛地应用到阿尔茨海默病性老年性痴呆的研究当中。

一、分析方法

1.功能连接

功能连接(functional connectivity,FC)是指在解剖连接限定的范围内,空间上相互分离的神经细胞或神经细胞团在动态生理活动中的相互关系,可以较完整地揭示解剖、功能关系密切的神经环路,阐明不同脑区间是否存在连接关系以及连接关系的强弱,从整体上发现组成网络的脑区。但不能揭示脑局部自发活动引起的BOLD信号变化,即发现脑区之间有异常连接,却不能反映具体哪个脑区的自发活动有异常改变。

2.局域一致性

局域一致性(regional homogeneity,ReHo)是由藏玉峰教授首先提出,指不同任务状态下和静息状态下脑功能的变化,确定3个或以上体素肯德尔谐和系数(Kendalls coefficient of concordance,KCC),把这一系数赋予选定的体素,依次重复而获得全脑各脑区的局域一致性,以推测相应脑区的功能,反映了局部BOLD信号的一致性。Re Ho值增高说明局部脑区的神经元活动在时间上趋于同步,反之,则说明神经元活动的一致性降低,提示该脑区可能存在功能异常。此方法可以更客观地反映全脑的功能状态,从时间相似的角度分析数据,但不能具体地表示每个脑区的活动状态。

3.低频振幅

低频振幅(amplitude of low frequency fluctuation,ALFF)主要是从能量代谢角度反映低频频段(0.01~0.08Hz)内各个体素自发同步化神经活动的强度。由功率谱计算出BOLD信号的振幅,从能量代谢角度得到BOLD信号相对基线变化的幅度。因此,此种方法能直接提示神经元的自发活动,进而更直接地反映大脑各区域代谢活动的强度,不会出现在任务研究中因任务设计以及受检者执行情况的差异性而导致实验结果的不可比性。

二、检查方法

1.弥散张量成像

弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI)是近年来在DWI基础上发展而来的新型成像技术,是指水分子扩散的各向异性、不均匀性组织扩散的特征,其成像的解剖学和物理学基础使水分子在不均质组织(如脑组织有髓鞘皮质脊髓束)中的弥散具有各向异性特征。部分各向异性(fractional anisotropy,FA)是描述脑皮质脊髓束各向异性特征的主要参数之一,与髓鞘的完整度、维致密度平行度相关,能够反映纤维是否完整。白质纤维的走行不同,其FA值也各不相同。排列紧密且走行一致的白质纤维(如胼胝体膝部、压部)FA值最高,纤维交叉走行(如半卵圆中心)FA值最低。FA值的范围为0~1,0代表最大各向同性的扩散,1代表最大各向异性的扩散。FA是体现神经传导功能强弱的主要参数,其值越大,神经传导功能也越便于显示及临床影像描述。扩散张量的示踪或平均扩散图像需要联合应用相应的示踪ADC和FA图进行评价研究表明,AD患者的颞叶白质,前、后扣带束以及胼胝体后部的FA值均较正常者明显降低,后扣带束FA值降低最为显著,其顶叶、枕叶皮层下区域的FA值亦降低。DTI较常规MRI对显示AD早期纤维束的受损情况更敏感,其多项参数不仅可以在一定程度上反映AD的病理变化,而且可反映AD微观结构的变化,有助于在脑皮质发生明显萎缩之前对AD进行早期诊断。DTI的缺陷主要体现为成像的空间分辨力较低,在纤维束交叉部(如半卵圆中心)的各向异性较低尤为显著。此外,弥散张量成像在EPI(梯度回波成像)序列中易产生伪影,这些问题有待进一步解决。

2.磁共振波谱

磁共振波谱(magnetic resonance spectroscopy,MRS)由化学位移和自旋耦合裂分的波形及频率成分按其内在规律排列组合而成,其与被测物的体内原子核的自然丰度、浓度及固有敏感性有关。因人体内H含量最大,且具有更高的核磁敏感性,临床多采用H-MRS反映活体组织代谢的变化。常用分析方法是通过计算峰下面积的比值来做定量分析。能量代谢标志物肌氨酸(creatine,Cr)在病理状态下的含量一般恒定且分布均匀,常被当作参照物来衡量其他代谢物的含量;因Cho峰和Cr峰的化学位移接近,相邻处有融合峰存在,所以测二者共同的峰下面积(Cho+Cr)可以消除主观区分单个波峰引起的误差。N-乙酰天冬氨酸(N-acetyl aspartate,NAA)是神经元密度和生存的标志。维生素B复合物(choline,Cho)是膜合成及降解的标志物,反映细胞膜的更新。研究表明,AD患者脑灰质的NAA峰值持续降低,脑白质中未发现这种状况。通过对一些患者的回顾性研究发现,脑室旁增高的Cho/Cr比值对预测4年内发展为老年性痴呆的高风险性具有相关性。

(张兆旭) sGHiC3/JfD3/GzFXBbKd6NEPD03a26/jpprAAR5lbbO7QtXc/ka8CsyzlfjKVd4+

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