SPM在大脑运动功能异常BOLD-fMRI研究中的应用初探.pdfVIP

稳定状态；神经细胞激活后，激活区氧消耗增加。然而，由于代谢需要和局部脑血 流耦合效应的存在，血流的过度增加与需氧量的轻度增加是不成比例的，这种局部 血流过度增加的效应使得相应引流静脉内的脱氧血红蛋白稀释，脱氧血红蛋白浓度 的相对减低导致局部磁场不均匀性降低，在 T2*加权像上神经元活动区的信号强度 增加。BOLD-fMRI 信号变化幅度非常微弱，在 1.5T 的磁共振设备上，通常只有2 ％左右，通常采用快速梯度回波平面（GRE-EPI ）序列进行实时采集，得到几千幅 空间分辨率低但是时间分辨率高的EPI 图像。如何将这些EPI 图像所包含的激活信 息转化为有意义的可视化激活图是人们一直探索的问题，目前国内外处理脑 BOLD －fMRI 数据主要采用两种软件即统计参数图（Statistical Parametrical Maps, SPM）和 功能神经影像分析（Analysis of functional neuroimaging, AFNI ）。本院自2005 年1 月 开展临床脑 BOLD －fMRI 研究以来，主要采用 SPM 处理数据，现将 SPM 在临床 BOLD-fMRI 数据处理中的应用作初步探讨。 材料和方法 一、研究对象 本研究组被试者共87 例，其中异常组被（受）试57 例，正常对照组被试30 例。 异常被试组：各种原因导致的中枢性运动功能异常者共57 例，男36 例，女31 例，年龄21-67 岁，中位年龄39.7 岁，其中脑卒中21 例，脑肿瘤 15 例，脑内血肿 12 例，脑创伤9 例。 正常对照组： 选取年龄、性别、身高、体重与病变组相匹配，临床上无任何神 经系统异常证据的健康志愿者30 例作为正常对照组。 二、实验材料 采用美国GE 公司生产的Signa Excite HD 1.5T 双梯度磁共振扫描成像仪，八通 道头线圈进行数据采集； 被动运动刺激仪采用武汉康本龙公司生产的中频脉冲理疗 刺激仪；可视化脑功能刺激装置采用深圳美德公司SAV－8800 型脑功能刺激仪。 三、实验设计 异常被试组和正常对照组运动功能刺激实验设计均为组块设计（Block － Design ），刺激任务包括静止（S ）、左手运动（L ）、右手运动（R ）三种组块。脑功 能刺激包括主动运动和被动运动两大类，被动运动刺激通过对受试者左手、右手交替 施加电脉冲引起食指、中指被动对指运动，电脉冲频率为1Hz；主动运动刺激为在可 视化脑功能刺激仪指导下被试左右手交替进行主动对指运动。静止阶段不给予任何刺 激并要求受试者全身放松。被动运动刺激全过程要求受试者闭目，保持安静，放松全 身肌肉。被动运动与主动运动的刺激过程均按静止、左手运动和静止、右手运动的序 列重复三次即SLSR、SLSR、SLSR，然后以静止结束，每一组块持续20 秒，扫描全 过程持续4 分20 秒，每层图像 130 个时相（phase ）。 四、图像采集 受试者就位后，嘱其保持安静、放松，并于头周与头线圈间空隙内衬以硬海绵垫， 以确保严格制动。依次采集定位像、解剖像、功能像、全脑3D 像。 （1）定位像：3D GRE 序列，TR ＝300ms，TE ＝20ms ，层厚＝5mm，间距＝2mm， FOV ＝240mm×240mm，Matrix ＝320×192 ； （2 ）解剖像：T1 加权FLAIR 序列，TR ＝200ms ，TE ＝7.9ms，flip angle ＝90 度，层 厚＝5mm，间距＝1.5mm，FOV ＝240mm×240mm ，Matrix=256×256 ； （3 ）功能像：T2*加权 GRE-EPI 序列，TR ＝2000ms ，TE ＝40ms ，层厚＝5mm，层 间距＝1.5mm，FOV ＝240mm×240mm ，Flip angle ＝90 度，Matrix ＝64×64，20 层连 续扫描以覆盖全脑。 （4 ）全脑3D 像：T1 加权SPGR 序列，TR ＝10.5ms,TE=4.5ms，flip angle ＝15 度， 层厚＝1.3mm，无间隔扫描，FOV ＝240mm×240mm，Matrix ＝256×192 ； 五、脑功能成像数据分析 将所有数据传入PC 机后进行离线后处理。采用MATLAB 平台的 SPM 软件包 （Wellcome Department of Cognitive Neurology ，London ）分析和处理BOLD －fMRI 数据。首先用MRIc