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功能性脑成像的多维模式分析方法
利用非侵入式的功能性脑成像记录大脑活动极大地提升了我们对人类认知功能的理解.与此同时,分析成像数据的手段也逐渐从传统的一元方式向更加有效的多元分析转变.在本综述中,特别针对在认知神经科学领域占主导地位的功能性磁共振成像技术,介绍其多元数据分析方法的发展以及这种分析方法的生理学基础和未来发展方向.
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静息态下复发抑郁症患者海马的功能连接
目的:利用功能性磁共振成像(fMRI)技术,观察静息态下复发抑郁症患者海马的功能连接. 方法:16例复发重性抑郁症患者与16名年龄、性别、受教育程度均匹配的健康者参与了静息态fMRI扫描.通过分析海马与大脑其他区域的低频fMRI信号波动的相关性,观察海马的功能连接.结果:抑郁症患者左海马与右前额背侧、左前额中部、左楔前叶、左顶下小叶、左后扣带回、左脑岛、左海马旁回、左屏状核及左豆状核的功能连接减低;抑郁症患者右海马与左前额中部、右后扣带回、右脑岛及双侧海马旁回的功能连接减低,而与右前扣带回BA25区的功能连接增高. 结论:本研究证实了静息态下抑郁症患者海马与广泛的皮质、皮质下结构的功能连接存在异常,这可能与抑郁症患者一系列认知与情绪功能的损伤有关,从而初步描绘了静息态下复发抑郁症患者海马的功能连接模式.
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脑损害患者数字工作记忆的功能性磁共振研究
目的:探讨脑损害患者数字工作记忆脑区的激活特点.方法:采用1.5T磁共振扫描仪对9例脑损害患者在进行数字工作记忆时进行扫描,结果与正常对照者进行比较.结果:与正常对照组相比,脑损害组大脑皮质对数字工作记忆的激活区域和强度有不同程度的减少,激活广泛而散在,左右半球脑区激活的差距减小.同时,不同脑损害患者也有各自激活特点.结论:脑损害患者在数字工作记忆时可在损害区域附近或对侧半球对应区域甚至其他区域出现激活.
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脑磁图在神经外科领域的应用
1 概述近1/4世纪以来,随着高科技的迅速发展,计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)、功能性磁共振成像(fMRI)、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)、正电子发射断层扫描(PET)等问世和临床应用,为神经科学的发展发挥了巨大作用.近年来,脑磁图(MEG)的研制成功、日臻完善和临床应用,不仅使神经科学的诸多研究、诊断和治疗发生重大变化,而且使神经外科发展的理念、诊断技术、手术方法选择、治疗目标和评估以及相关研究发生重大影响和突破.
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加强正电子显像的临床和基础研究
一个世纪以来，伦琴射线的发现对人类疾病的诊断和治疗产生重要影响。而CT和MRI的出现，特别是多层螺旋CT和功能性磁共振成像的发展使放射学进展到一个新的局面。核医学也由于正电子发射型计算机断层仪（positron emission computerized tomography，PET）的应用， 上了一个新的台阶。短半衰期核素如11C、13N、15O、18F及其标记化合物注入人体后，用计算机重建这些生命物质在脏器内的分布，得到的正电子图像反映了人体的动态化学或代谢过程，因此，是在分子水平揭示人体疾病早期微细的功能或代谢改变，与CT、MRI等解剖图像相比，有更重要的价值。 PET初期仅用于生命科学中脑的研究，后来发现在肿瘤的临床应用有重要的价值。近5年来，特别在欧美国家，PET中心不断增加，检查的病例和发表的文章逐年增多。在肿瘤中的应用已成为PET显像的主要工作，约占85%～90%；其次为脑和心脏疾病，约占10%～15%。18F-FDG PET显像主要用于：①肿瘤良恶性病变的鉴别和全身转移灶的探察；②判断肿瘤术后复发还是瘢痕；③鉴别肿瘤特别是脑瘤放疗后复发还是照射后坏死；④肿瘤放疗和化疗后的疗效监测；⑤血中肿瘤标志物如CEA、AFP、CA-19-9等持续增高时寻找原发或转移灶。总之，18 F-FDG PET显像对提高恶性肿瘤诊断的正确性，改变临床分期，指导治疗方案的正确实施，节省总体的医疗费用和提高患者的生存率均有十分重要的价值。Siegal等［1］综合648篇PET显像文献，对24 395例肿瘤患者的临床分析，18F-FDG PET显像诊断的灵敏度和特异性分别为84%和80%，而CT为66%和76%［1］。目前，肿瘤PET显像的病种涉及肺单个结节（SPN）、结直肠癌、淋巴瘤、黑色素瘤、头颈部肿瘤、甲状腺癌、乳腺癌，肝、胃、胰腺、卵巢和骨肿瘤等。对于脑星状细胞瘤的分化程度、癫痫灶的定位和老年痴呆的鉴别诊断均有明显优势。心肌活力评估在冠心病的介入治疗疗效监测中视为“金标准”。此外，PET显像用于全身健康检查以及在早期发 当前，PET仪和正电子放射性药物的发展新动向为：①PET探头的晶体已从D-PET的BGO和C-PET 的NaI发展为LSO和GSO晶体，在探测效率接近的前提下，能量分辩进一步提高。②图像融合、仪器合一进一步完善，CT不仅与FDG SPECT合一，高质量的螺旋CT/PET已经问世，患者可1次进行两项检查并获得融合图像。③在PET的使用上，将PET仪装在载重车上，对临近18F-FDG供应点的医疗单位开展流动服务。④FDG SPECT逐渐成熟，衰减校正技术日趋完善，对肺单个结节的诊断已接近PET显像。⑤18F-FDG是重要的肿瘤显像剂，但常规合成的产率和可信度有待提高，为提高比活度，［18F］氟化物正取代［18F］气体前体［2］。⑥正电子肿瘤显像剂已从研究糖代谢的18F-FDG进入探索DNA合成和蛋白质合成成分的研究，如18F-3'-脱氧-3'氟胸腺嘧啶（3'-deoxy-3'-fluorothymidine，FLT）、18F-酪氨酸衍生物、反义脱氧寡核苷酸等。⑦肿瘤正电子乏氧显像剂18F-fluoromisonidazole已研制成功。⑧正电子受体显像剂的研究有了很大进展，如雌激素受体（ER）16a-18F-氟雌二醇，交感神经受体11C-Meta-hydroxyephedrine，多巴胺受体18F-dopa和18F-FP-CIT。
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两种不同磁共振成像设备与不同实验材料运用于语言认知的fMRI 对比研究
目的:对两种机器运用于大脑语言认知能力实验进行对比研究,同时对词组作为大脑语言认知能力实验材料的可行性进行探讨.方法:选取7名不同被试者,运用1.5T Siemens Symphony与1.5TGE SI-GNA磁共振成像机器,分别使用不同的现代汉语四字词组作为语言认知刺激材料进行脑功能成像扫描.结果:大脑激活图显示两种型号机器在进行语言认知能力实验时有比较好的一致性,二者之间存在的差异是由实验材料造成的.结论:不同的实验材料、不同机器有不同的激活脑区,但是总体位置,尤其是公认的语言区激活明显,也与以前的研究一致,说明fMRI实验的可重复性比较高.
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基于局域一致性分析的BOLD-fMRI探讨无灶性癫痫的发作机制
目的 利用基于局域一致性(regional homogeneity,ReHo)分析方法的血氧水平依赖功能磁共振成像技术,探讨无灶性癫痫的发作机制.方法 运用功能性磁共振成像技术,采集无灶性癫痫患者17例和健康对照组16例的静息态数据,然后运用局域一致性分析方法对数据进行分析,观察无灶性癫痫患者脑局域一致性与正常对照组的变化.结果 无灶性癫痫组和健康对照组相比ReHo值增强的脑区主要分布在双侧海马;ReHo值降低的脑区主要分布在右顶叶、右中央前回、右额叶、右侧小脑半球及左楔前叶、左前额.结论 无灶性癫痫患者静息状态下脑功能活动较对照组有所改变,ReHo值升高的脑区反映了该脑区参与了癫痫的高活动,而降低的脑区可能反应了由于长期癫痫发作导致这些区域的神经元受损.
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脑肿瘤功能性磁共振成像研究现状
功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)是一种安全的影像学检查手段,在安全无创伤的条件下可对人脑进行功能分析,其时间及空间分辨率较高,一次成像可同时获得解剖与功能影像,且对人体无辐射损伤.目前,fMRI已广泛地用于人脑正常生理功能和脑肿瘤的术前评价,对手术计划的制定及大程度地减小术后功能损伤,很有帮助.
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功能性磁共振成像在神经外科临床中的应用
如何对脑功能区及其邻近部位病变和一些脑组织解剖结构改变不明显的病灶(癫痫等)尽可能的切除,并大限度的保留相应功能区功能,降低致残率,一直是困扰神经外科医生的一大难题.近年来脑磁图(MEG),功能性磁共振成像(fMRI),正电子发射断层扫描(PET),单光子计算机发射体层扫描(SPET),磁共振波谱分析(MRS)的发展为术前影像检查提供了精确、无创、安全的功能性成像工具.
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针刺持续时间及刺激方案对针刺脑功能成像的影响
目的 利用BOLD-fMRI技术,在保持其他影响因素不变的情况下研究针刺持续时间及针刺刺激方案对脑功能成像激活区定位的影响.方法 选取健康志愿者40例,平均分为2组,为持续时间组及刺激方案组,第1组采用相同的针刺刺激方案(改良组块设计)进行3轮(R1、R2、R3)功能像数据采集,第2组采用3种不同的针刺刺激方案(包括典型组块、改良组块设计及事件相关设计)进行3轮功能像采集,两组数据均采用相同的MR扫描参数,用AFNI软件进行数据处理,用Monte Carlo阈值校正方法确定脑功能激活区,得出每组的组内分析结果及组内不同轮次比较的结果.结果 持续时间组及刺激方案组的组内fMRI信号存在明显差异.组内不同轮次fMRI信号比较也均存在显著差异的脑区,两组的R2与R1相比均存在fMRI信号减低区域,但刺激方案组的R3与R1相比存在广泛的fMRI信号减低区域,持续时间组的R3与R1相比存在fMRI信号增高区域.结论 针刺持续时间及刺激方案均会对脑功能成像的激活区定位产生影响.
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穴位功能特异性的功能性磁共振成像研究现状
穴位特异性研究是目前针灸研究领域的热点与难点,穴位特异性包括两个方面,一是穴位的结构特异性,即穴位具有特定的组织结构和物理生物属性;二是穴位的功能特异性,即穴位的效应特异性.其中后者与针灸临床有着密切的关系,能够为临床选穴提供有力的实验依据,也是近年来穴位特异性研究的重点.
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功能性磁共振成像技术针刺临床应用概况
近年来随着医学影像学的发展,国内外许多学者利用功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)技术,对针刺不同穴位的脑功能成像及临床应用进行了一系列的研究,为促进针刺治疗疾病机制的探讨,提供了一定的可视性依据[1].笔者分别对针刺健康人上肢穴位、下肢穴位、上下肢配穴的磁共振脑功能成像以及其在针灸临床应用的概况,做如下综述.
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音乐训练干预对阿尔茨海默病患者功能性磁共振成像检查结果及焦虑抑郁的影响
目的 探讨音乐训练干预对阿尔茨海默病患者功能性磁共振成像(fMRI)检查结果及汉密尔顿抑郁量表(HAMD)评分的影响.方法 选择2016年6月至2017年7月解放军第一五三中心医院收治的82例阿尔茨海默症患者,以随机数字表法分为观察组和对照组,每组各41例.对照组患者进行常规干预,观察组患者进行音乐训练干预,均干预治疗3个月,比较两组患者干预后汉密尔顿焦虑量表(HAMA)、HAMD、易精神状态量表(MMSE)、活动能力(ADL)、痴呆评定量表(DRS)评分,记录并比较两组患者各量表评分和静息态功能磁共振技术(RS-fMRI)数据局部功能连接密度(LFCD).结果 干预后观察组的HAMA、HAMD及DRS各项评分均低于对照组,MMSE评分及ADL评分高于对照组,观察组干预后HAMA、HAMD评分降低程度,DRS、MMSE及ADL评分提高程度均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);对照组患者治疗前后LFCD无明显变化,观察组患者治疗后LFCD较高的区域位于左侧楔前叶,显示该区域脑部活动增强.结论 音乐干预能有效改善阿尔茨海默病患者抑郁及焦虑情况,fMRI检查结果中显示其脑部活动增强,值得临床推广.
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视觉刺激状态下电针阳陵泉穴的fMRI研究
目的:观察视觉刺激状态下电针足少阳胆经阳陵泉穴(GB34)引起的人脑血液动力学响应变化,剖析电针作用与脑功能之间的关联性.方法:12例健康自愿者纳入BOLD-fMRI实验;视觉刺激任务应用闪烁棋盘方格,频率8Hz;检测受试者在静息状态、视觉刺激任务、视觉刺激状态下电针双侧阳陵泉穴时的大脑响应功能区的激活,并分别进行分析比较;后以图像数据重组方法(reblocked方法)处理结果.结果:视觉刺激任务时见左脑干及左小脑枕叶激活及左脑、边缘叶、海马旁回(BA19)、右脑颞中回、颞下回 (BA37)等部位激活;电针状态时见左脑额上回、右脑额叶(BA31)等部位激活;视觉刺激任务下电针双侧阳陵泉见左侧额叶中央前回(BA6)、左侧额下回(BA9)、左侧颞上回(BA22)、顶叶楔前叶(BA7)、左侧顶下小叶(BA40)、右脑额叶(BA31)等部位激活.结论:视觉刺激状态下电针阳陵泉穴引起与人体运动相关的多个区域激活(BA6,BA7),其原因在于,电针与视觉刺激相结合后,通过大脑整合多个皮质区域,引起与人体运动功能相应的脑功能网络的激活有关.
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针刺脑功能磁共振成像的可重复性研究
目的 探讨功能性磁共振成像(fMRI)针刺引起的脑功能活动区域信号变化的可重复性.方法 选择无任何中枢神经系统症状及体征的健康志愿者12名(针刺组),利用fMRI技术分别针刺足三里穴(ST36)、太溪穴(KI3)及非穴位对照点进行5次完全相同的功能磁共振扫描,以右手对指运动作为对照组,通过计算组内相关系数来对比针刺与对指运动fMRI的可重复性.结果 12名志愿者中,10名完成了全部扫描过程,对数据完整的10名志愿者的数据进行分析.针刺足三里穴(ST36)、太溪穴(KI3),针刺组中脑功能区活动平均信号变化有着相似的模式,针刺非穴位点引起的脑功能区激活模式与针刺上述两穴位点明显不同；定量比较对指运动及针刺三点引起的脑功能信号变化的可重复性,对照组组内相关系数明显高于针刺组(P＜0.05).结论 与对指运动对照组比较,针刺fMRI引起的脑功能活动区域信号变化可重复性较差.
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fMRI参数与直肠癌患者病理学分期及淋巴结转移的关系
目的 探讨功能性磁共振成像(fMRI)方法扩散加权成像(DWI)和动态对比增强磁共振成像(DCE-MRI)参数与直肠癌患者病理学T分期、Dukes分期及淋巴结转移的相关性.方法 通过对78例经病理检查证实的直肠癌患者DWI及DCE-MRI图像进行回顾性分析,获得DWI参数ADC值及DCE-MRI定量参数Ktrans、Ve、Kep值,进一步对这些参数值与肿瘤的T分期、Dukes分期及有无淋巴结转移进行相关性分析.结果 直肠癌患者的DWI参数ADC值随肿瘤T分期、Dukes分期的增加及淋巴结转移而减低(P均＜0.05).DCE-MRI定量参数Ktrans、Ve值随肿瘤T分期、Dukes分期的增加及淋巴结转移而升高(P均＜0.05);不同T分期、Dukes分期、有无淋巴结转 移者K.值差异无统计学意义(P均＞0.05).结论 fMRI中DWI参数ADC值及DCE-MRI定量参数Ktras、Ve值与直肠癌患者的病理学分期及淋巴结转移有一定关系,能为直肠癌术前分期提供有价值的信息.
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学龄儿童汉字部首辨认的脑功能磁共振成像研究
目的 探索对汉字部件空间信息进行分析的特殊脑区,探讨视觉空间辨别能力与汉字部首的辨别之间的关系,为进一步探讨汉语阅读障碍的神经机制提供依据.方法 选择广州市某小学四、五年级正常健康学龄9名(男7例,女2例)为研究对象,年龄10～11岁,母语为汉语,右利手.使用Siemens 3.0 T磁共振扫描仪,采用单次激发平面回波扫描序列和组块设计的刺激模式,采用图形开口方向辨别和汉字部首辨别任务,对被试进行脑功能磁共振扫描,采集全脑的fMRI数据.使用SPM2软件包进行数据处理,分别获得2种任务刺激和对照刺激对比的脑激活图.结果 被试在2个实验任务中的反应时均比对照反应时要长,差异有显著性[(879±127)ms,(805±124)ms,P=0.029;(917±144)ms,(750±101)ms,P＜0.01];对照与任务的反应正确率差异无显著性[(96±5)%,(95±8)%,P=0.515;(89±10)%,(96±6)%,P=0.130].在完成图形开口方向辨别任务时,被试双侧顶下回、右侧顶上回、右侧楔前叶及枕叶皮层出现激活.在完成汉字部首辨别任务时,被试左侧楔前叶、左侧顶上回、右侧中央前回、右侧额下回、左侧海马、右侧丘脑、右侧尾状核及枕叶的多个皮层出现激活.结论 右侧大脑半球为图形开口方向辨别的优势半球,左侧大脑半球为汉字部首辨别的优势半球,汉字偏旁的辨别与图形开口方向的辨别之间存在部分类似的机制,视觉空间方向的辨别能力可能是汉字部首辨别所需的一种基本能力.
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针刺足三里穴对海洛因成瘾患者脑区激活的影响
目的 观察海洛因成瘾者和健康被试接受传统针刺和电针治疗时功能性脑区的激活差异.方法 采用功能性核磁共振成像技术,分别对健康被试者和海洛因成瘾病人接受电针以及传统针刺治疗的中枢激活位点进行了比较.针刺穴位取双侧足三里穴.结果 健康被试和海洛因成瘾者电针激活的脑区差异主要集中在下丘脑(横断面0、冠状面2、矢状面9,t=7.36,P<0.01)、前额扣带(横断面5、冠状面49、矢状面8,t=4.1,P<0.01)和颞叶(横断面6l、冠状面12、矢状面8,t=3.05,P<0.01).健康被试和海洛因成瘾病人接受传统针刺时激活差别主要集中在下丘脑(横断面0、冠状面2、矢状面9,t=6.98.P<0.001)、海马旁回(横断面17、冠状面52、矢状面3,t=3.14,P<0.01)和丘脑(横断面2、冠状面16、矢状面12,t=2.87,P<0.01).结论 海洛因成瘾者和健康被试电针刺激的中枢激活脑区有差异,特别是海洛因成瘾患者下丘脑激活明显增强.
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面瘫必用合谷
合谷是人体常用腧穴之一,对于治疗面瘫更有着显著疗效,古人总结为“面口合谷收”.合谷穴的解剖层次为:皮肤-皮下组织-第一背侧骨间肌-拇收肌;浅层布有桡神经浅支、手背静脉网桡侧部和第一掌背动静脉的分支或属支;深层分布有尺神经深支的分支等.红外热像研究表明,面部温度的升高是针刺合谷后出现的客观反应.功能性磁共振成像研究表明,大脑的神经活动与合谷穴有着密切的相关性.
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肠易激综合征患者脑部痛觉功能区域的变化
目的应用血氧水平依赖性功能性磁共振(BOLD-fMRI)技术研究肠易激综合征(irritable bowel syndrome,IBS)患者颅内痛觉功能区的变化及临床意义并比较与正常人的差异.方法2002年1月～2004年2月期间,参照罗马Ⅱ诊断标准纳入67例肠易激综合征患者和10例正常志愿者,其中腹泻型肠易激综合征44例,男19例,女25例.年龄34～73岁,平均年龄53.07±8.44岁.便秘型肠易激综合征23例,其中男12例,女11例,年龄21～74岁,平均年龄46.22±14.64岁.直肠注气试验记录感觉阈值和感觉评分;功能性磁共振(fMRI)分析直肠扩张30ml、60ml、90ml和120ml时颅内痛觉功能区扣带前皮质(ACC)、脑岛皮质(IC)、额前皮质(PFC)及丘脑(THAL)的激活面积和强度.结果腹泻型IBS患者排便急迫和疼痛阈值显著低于便秘型患者和正常志愿者(P＜0.05);腹泻型IBS患者在直肠注气90ml和120ml时视觉模拟评分(VAS)显著高于正常志愿者(P＜0.05);便秘型IBS患者直肠扩张120ml时额前皮质、右侧丘脑兴奋面积较正常对照组显著增高(P＜0.05),腹泻型IBS患者直肠扩张120ml时右侧脑岛皮质、额前皮质和右侧丘脑的兴奋面积较正常对照组显著增高(P＜0.05);所有IBS患者直肠扩张90ml时脑岛皮质、直肠扩张120ml时脑岛皮质、额前皮质和丘脑的信号变化幅度显著高于正常对照组(P＜0.05).结论fMRI是一种较为直观且准确观察脑功能活动变化的脑显像技术,部分肠易激综合征患者存在直肠扩张刺激引起内脏感觉过敏.两种亚型IBS患者中枢的脑岛皮质、额前皮质和丘脑在直肠注气刺激时大脑痛觉功能区的兴奋面积和强度均增高,因此上述区域可能是参与内脏感觉的主要部位.
