首页 >
功能性磁共振成像
✍ dations ◷ 2025-08-28 21:58:51 #功能性磁共振成像
功能性磁共振成像(fMRI,functional Magnetic Resonance Imaging)是一种神经影像学技术。其原理是利用磁振造影来测量神经元活动所引发之血液动力的改变。由于fMRI的非侵入性和其较少的辐射暴露量,从1990年代开始其就在脑部功能定位领域占有了重要地位。目前,fMRI主要被运用于对人及动物的脑或脊髓之研究中。自从1890年代开始,人们就知道血流与血氧的改变(两者合称为血液动力学)与神经元的活化有着密不可分的关系。神经细胞活化时会消耗氧气,而氧气要借由神经细胞附近的微血管以红血球中的血红素运送过来。因此,当脑神经活化时,其附近的血流会增加来补充消耗掉的氧气。从神经活化到引发血液动力学的改变,通常会有1-5秒的延迟,然后在4-5秒达到的高峰,再回到基线(通常伴随着些微的下冲)。这使得不仅神经活化区域的脑血流会改变,局部血液中的去氧与带氧血红素的浓度,以及脑血容积都会随之改变。血氧浓度相依对比(英语: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。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。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。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。
相关
- 纤毛虫门纤毛虫是纤毛虫门(学名:Ciliophora)生物的通称,是一类较复杂的原生动物,主要特点是以纤毛作为运动器,细胞核一般分化出大核(营养)、小核(生殖)、摄食胞器等,无性生殖为横二分裂,有性生殖
- 华盛顿大学华盛顿大学(英语:University of Washington,缩写为UW),一所位于美国华盛顿州西雅图的公立研究型大学。创建于1861年,是美国西岸最古老的大学,也是美国西北部最大的大学。在1990年的
- 法属波利尼西亚法属波利尼西亚(法语:Polynésie française,塔希提语:Pōrīnetia Farāni)是法国在南太平洋的海外集体和自治国,由几组波利尼西亚群岛组成,包括:马克萨斯群岛(即侯爵夫人群岛)、社会
- 血压反射血压反射(英语:baroreflex、日语:血壓反射機能)或血管压力感受器反射(英语:baroreceptor reflex)是身体内的其中一种生命征象恒定机制,功能是确保体内的血压长时间维持在稳定的区间,
- 排气再循环又称废气再循环(Exhaust Gas Recirculation)乃汽车用小型内燃机在燃烧后将排出气体的一部分导入吸气侧使其再度吸气的技术(手法或方法),取其每个英语单字的字首“EGR”为通称,主要
- 印度洋印度洋(英语:Indian Ocean),位于亚洲、非洲、大洋洲和南极洲之间,印度位在印度洋北部的中央位置,这也是印度洋名称的由来,印度洋大部分在南半球。总面积7491万平方公里,约占世界海洋
- 白蛋白尿白蛋白尿(Albuminuria)是一种病理状态,其中血清白蛋白是存在于尿中。它是蛋白尿的类型之一。尿液呈现浓厚的白色泡沫。蛋白质的量丢失在尿液里可以通过24小时尿液采集的量化
- 卟啉病卟啉症(英语:Porphyria,又称噗瑳症、紫质症或吡咯卟啉症),是因卟啉堆积而引起的一系列疾病,会对皮肤及神经系统造成负面影响。影响神经系统的这一类卟啉症,症状发作十分迅速,持续时
- 固体化学固体化学是研究固体结构、性质、合成、表征等的一门化学分支,它综合了固体物理学、矿物学、晶体学、冶金学、材料科学等多个学科的知识。固体无机化学与商业产品联系紧密。工
- 勾引勾引(Seduce)是一个人引诱另一个人进行性行为或其他亲密接触。大多数是贬义。例如妓女勾引嫖客,已婚者勾引配偶以外的人等。如果一个女人抢夺了另一个女人的丈夫,又会被称为狐狸