功能性磁共振成像

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功能性磁振造影（fMRI，functional magnetic resonance imaging）是一種新興的神經影像學方式，其原理是利用磁振造影來測量神經元活動所引發之血液動力的改變。目前主要是運用在研究人及動物的腦或脊髓。

目录 1 背景 2 BOLD與神經活動的關係 3 技術 4 功能性磁振造影是門綜合性學科 5 功能性磁振造的優點與缺點 6 實際運用上的掃瞄步驟 7 相關技術 8 功能性磁振造影的資料分析 9 相關條目 10 參考文獻 11 外部連結 12 附註

[编辑] 背景

自從1890年代開始^[1]，人們就知道血流與血氧的改變（兩者合稱為血液動力學）與神經元的活化有著密不可分的關係。神經細胞活化時會消耗氧氣，而氧氣要藉由神經細胞附近的微血管以紅血球中的血紅素運送過來。因此，當腦神經活化時，其附近的血流會增加來補充消耗掉的氧氣。從神經活化到引發血液動力學的改變，通常會有1-5秒的延遲，然後在4-5秒達到的高峰，再回到基線（通常伴隨著些微的下衝）。這使得不僅神經活化區域的腦血流會改變，局部血液中的去氧與帶氧血紅素的濃度，以及腦血容積都會隨之改變。

血氧濃度相依對比（Blood oxygen-level dependent, BOLD）首先由小川誠二等人於1990年所提出^[2]，接著由鄺健民等人於1992年發表在人身上的應用^[3]。由於神經元本身並沒有儲存能量所需的葡萄糖與氧氣，神經活化所消耗的能量必須快速地補充。經由血液動力反應的過程，血液帶來比神經所需更多的氧氣，由於帶氧血紅素與去氧血紅素之間磁導率不同，含氧血跟缺氧血量的變化使磁場產生擾動而能被磁振造影偵測出來。藉由重複進行某種思考、動作或經歷，可以用統計方法判斷哪些腦區在這個過程中有信號的變化，因而可以找出是哪些腦區在執行這些思考、動作或經歷。

幾乎大部分的功能性磁振造影都是用BOLD的方法來偵測腦中的反應區域，但因為這個方法得到的信號是相對且非定量的，使得人們質疑它的可靠性。因此，還有其他能更直接偵測神經活化的方法（像是氧抽取率（Oxygen Extraction Fraction, OEF）這種估算多少帶氧血紅素被轉變成去氧血紅素的方法）被提出來，但由於神經活化所造成的電磁場變化非常微弱，過低的信雜比使得至今仍無法可靠地統計定量。

[编辑] BOLD與神經活動的關係

[编辑] 技術

应用正电子发射断层扫描技术（PET scans），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。^[4]

[编辑] 功能性磁振造影是門綜合性學科

[编辑] 功能性磁振造的優點與缺點

[编辑] 實際運用上的掃瞄步驟

[编辑] 相關技術

[编辑] 功能性磁振造影的資料分析

[编辑] 相關條目

• 磁振造影

[编辑] 參考文獻

1. ^ Roy CS, Sherrington CS. On the Regulation of the Blood-supply of the Brain. J Physiol. 1890 Jan;11(1-2):85-158.17.
2. ^ Ogawa, S., Lee, T.M., Nayak, A.S., and Glynn, P. (1990). Oxygenation-sensitive contrast in magnetic resonance image of rodent brain at high magnetic fields. Magn Reson Med 14, 68-78
3. ^ KK Kwong, JW Belliveau, DA Chesler, IE Goldberg, RM Weisskoff, BP Poncelet, DN Kennedy, BE Hoppel, MS Cohen, R Turner, H Cheng, TJ Brady, and BR Rosen, Dynamic Magnetic Resonance Imaging of Human Brain Activity During Primary Sensory Stimulation. PNAS, 89:5675-79, 1992
4. ^ 《心理学与生活》（Psychology and life），Richard Gerrig / Philip Zimbardo，ISBN: 9787115111302，人民邮电出版社，2003-10，P52

[编辑] 外部連結

[编辑] 附註