于春水

（天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院醫(yī)學(xué)影像科，天津 300052）

磁共振成像（MRI）的問世給活體腦功能的研究提供了工具。1992年，Ogawa等提出了血氧水平依賴（BOLD）成像方法，使得活體腦功能成像成為現(xiàn)實(shí)。隨后，磁共振腦功能成像（fMRI）技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展階段，新的成像與分析方法不斷涌現(xiàn)。目前，已經(jīng)形成了以三維結(jié)構(gòu)像為基礎(chǔ)的腦形態(tài)學(xué)分析技術(shù)、以擴(kuò)散成像為基礎(chǔ)的腦解剖連接分析技術(shù)、以BOLD－fMRI為基礎(chǔ)的任務(wù)及靜息狀態(tài)腦功能分析技術(shù)、以動(dòng)脈自旋標(biāo)記（ASL）為基礎(chǔ)的腦血流分析技術(shù)及以磁共振波譜成像（MRS）為基礎(chǔ)的腦代謝分析技術(shù)。

腦形態(tài)學(xué)分析技術(shù)初期主要進(jìn)行人腦的各種徑線、腦體積及腦室容積測量。隨著統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的進(jìn)步，逐漸出現(xiàn)了基于體素的形態(tài)學(xué)分析（VBM），可以逐個(gè)體素量化比較兩組之間體積或濃度的差異。隨后，人們開發(fā)出了基于腦表面的分析技術(shù)，可以量化分析皮層厚度、皮層表面積和皮層復(fù)雜度。

擴(kuò)散成像包括擴(kuò)散加權(quán)成像（DWI）和擴(kuò)散張量成像（DTI）。DWI對(duì)擴(kuò)散指標(biāo)的量化與掃描方向有關(guān)，不適合進(jìn)行量化評(píng)估。DTI技術(shù)可以更加準(zhǔn)確地刻畫水分子的擴(kuò)散，能進(jìn)行基于體素的擴(kuò)散指標(biāo)分析（VBA）及基于纖維骨架的統(tǒng)計(jì)分析（TBSS）。近年來開發(fā)的擴(kuò)散張量纖維束成像（DTT）是目前唯一能夠活體顯示人腦白質(zhì)纖維束的技術(shù)，可用于研究解剖連接及解剖網(wǎng)絡(luò)。擴(kuò)散譜成像（DSI）是目前最為可靠的腦白質(zhì)纖維束跟蹤技術(shù)。

任務(wù)態(tài)fMRI最初用于腦激活區(qū)檢測，如今發(fā)展到復(fù)雜認(rèn)知功能的研究。實(shí)驗(yàn)任務(wù)設(shè)計(jì)包括組塊設(shè)計(jì)、事件相關(guān)設(shè)計(jì)及混合設(shè)計(jì)?；谌蝿?wù)態(tài)fMRI數(shù)據(jù)可以研究效應(yīng)連接變化，分析方法包括Granger因果分析（GCA）、結(jié)構(gòu)等式模型（SEM）、動(dòng)態(tài)因果模型（DCM）等。靜息態(tài)fMRI信號(hào)最初被當(dāng)作噪聲，而后被認(rèn)為可以反映人腦功能特性。常用分析方法包括局部腦活動(dòng)分析 （局部一致性和低頻波動(dòng)振幅等）、功能連接分析（獨(dú)立成分分析和種子區(qū)分析等）及功能網(wǎng)絡(luò)分析。

順磁性對(duì)比劑動(dòng)態(tài)增強(qiáng)（DSC）技術(shù)是最早被使用的腦灌注成像技術(shù)，需要外源性對(duì)比劑為其不足之處。動(dòng)脈自旋標(biāo)記（ASL）技術(shù)以氫質(zhì)子為內(nèi)源性標(biāo)記，無需注射外源性對(duì)比劑即可獲得腦血流信息。此外，體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)（IVIM）技術(shù)也可以提供腦灌注信息。

MRS是能夠活體顯示腦內(nèi)代謝產(chǎn)物含量的方法。最初主要顯示N－乙酰天門冬氨酸（NAA）、膽堿（Cho）、肌酸（Cr）、乳酸（Lac）等代謝產(chǎn)物，在 3．0T 甚至更高場強(qiáng)情況下還可以檢測肌醇 （mI）、肌酐（Cre）、γ－氨基丁酸 （GABA）、 谷氨酸和谷氨酰胺（Glu+Gln）等化合物。

fMRI面臨諸多挑戰(zhàn)。首先是基于體素的分析方法容易產(chǎn)生假陽性結(jié)果，應(yīng)用過程中需要使用恰當(dāng)?shù)亩嘀乇容^統(tǒng)計(jì)學(xué)校正方法。其次，多數(shù)fMRI只適用于組水平分析，如何應(yīng)用到個(gè)體水平仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)性問題。最后，設(shè)備的型號(hào)、參數(shù)等很多因素會(huì)影響fMRI定量分析的結(jié)果，如何標(biāo)準(zhǔn)化不同單位的數(shù)據(jù)是應(yīng)用到個(gè)體水平之前必須解決的問題。

未來fMRI的研究將重點(diǎn)關(guān)注應(yīng)用的個(gè)體化、采集的標(biāo)準(zhǔn)化、不同技術(shù)的融合、跨尺度信息的關(guān)聯(lián)分析及成像新技術(shù)的開發(fā)等。解決應(yīng)用個(gè)體化問題是fMRI技術(shù)能否真正應(yīng)用到臨床的瓶頸，也是未來研究的重點(diǎn)。個(gè)體化應(yīng)用最核心的問題是fMRI數(shù)據(jù)的異質(zhì)性，如何克服不同設(shè)備采集數(shù)據(jù)的異質(zhì)性將是亟待解決的難題。不同MRI模態(tài)從不同角度刻畫神經(jīng)精神疾病的腦損害特點(diǎn)，有機(jī)整合這些信息將更好地解決臨床問題?？绯叨汝P(guān)聯(lián)分析是一個(gè)剛剛興起的研究領(lǐng)域，如何解析微觀、介觀、宏觀及外表型信息的內(nèi)在關(guān)聯(lián)將是未來的重要研究方向。雖然近年來fMRI技術(shù)不斷發(fā)展，但劃時(shí)代的新技術(shù)多年來未取得突破，開發(fā)新的腦功能成像技術(shù)具有重要意義。

fMRI經(jīng)歷了創(chuàng)建、發(fā)展、成熟的過程，在認(rèn)識(shí)人腦功能及腦疾病所致的腦損害方面做出了重要貢獻(xiàn)。展望未來，機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，需要研究人員瞄準(zhǔn)關(guān)鍵瓶頸問題開展研究，使fMRI技術(shù)在未來成為臨床醫(yī)生的好幫手，成為科學(xué)研究的好工具。