磁共振脑功能成像的现状与挑战-中国临床医学影像杂志
文章来源：中国临床医学影像杂志，2018，29（8）：533
作者：于春水
磁共振成像（MRI）的问世给活体脑功能的研究提供了工具柳海光。1992年，Ogawa等提出了血氧水平依赖（BOLD）成像方法，使得活体脑功能成像成为现实。山田光子随后，磁共振脑功能成像（fMRI）技术进入快速发展阶段，新的成像与分析方法不断涌现。目前，已经形成了以三维结构像为基础的脑形态学分析技术、以扩散成像为基础的脑解剖连接分析技术、以BOLD-fMRI为基础的任务及静息状态脑功能分析技术、以动脉自旋标记（ASL）为基础的脑血流分析技术及以磁共振波谱成像（MRS）为基础的脑代谢分析技术。
脑形态学分析技术初期主要进行人脑的各种径线、脑体积及脑室容积测量。随着统计学方法的进步，逐渐出现了基于体素的形态学分析（VBM），可以逐个体素量化比较两组之间体积或浓度的差异。随后，人们开发出了基于脑表面的分析技术，可以量化分析皮层厚度、皮层表面积和皮层复杂度。
扩散成像包括扩散加权成像（DWI）和扩散张量成像（DTI）。DWI对扩散指标的量化与扫描方向有关，不适合进行量化评估。DTI技术可以更加准确地刻画水分子的扩散金真儿，能进行基于体素的扩散指标分析（VBA）及基于纤维骨架的统计分析（TBSS）。近年来开发的扩散张量纤维束成像（DTT）是目前唯一能够活体显示人脑白质纤维束的技术，可用于研究解剖连接及解剖网络。扩散谱成像（DSI）是目前最为可靠的脑白质纤维束跟踪技术。
任务态fMRI最初用于脑激活区检测，如今发展到复杂认知功能的研究。实验任务设计包括组块设计、事件相关设计及混合设计。基于任务态fMRI数据可以研究效应连接变化一门三父子，分析方法包括Granger因果分析（GCA）、结构等式模型（SEM）、动态因果模型（DCM）等。静息态fMRI信号最初被当作噪声，而后被认为可以反映人脑功能特性。常用分析方法包括局部脑活动分析（局部一致性和低频波动振幅等）、功能连接分析（独立成分分析和种子区分析等）及功能网络分析。
顺磁性对比剂动态增强（DSC）技术是最早被使用的脑灌注成像技术陈年代，需要外源性对比剂为其不足之处。动脉自旋标记（ASL）技术以氢质子为内源性标记，无需注射外源性对比剂即可获得脑血流信息。此外，体素内不相干运动（IVIM）技术也可以提供脑灌注信息。
MRS是能够活体显示脑内代谢产物含量的方法。最初主要显示N-乙酰天门冬氨酸（NAA）、胆碱（Cho）、肌酸（Cr）、乳酸（Lac）等代谢产物，在3.0T甚至更高场强情况下还可以检测肌醇（mI）、肌酐（Cre）、γ-氨基丁酸（GABA）、谷氨酸和谷氨酰胺（Glu+Gln）等化合物李刚姐。
fMRI面临诸多挑战。首先是基于体素的分析方法容易产生假阳性结果，应用过程中需要使用恰当的多重比较统计学校正方法。其次路易斯杰西，多数fMRI只适用于组水平分析，如何应用到个体水平仍然是一个挑战性问题。最后，设备的型号、参数等很多因素会影响fMRI定量分析的结果，如何标准化不同单位的数据是应用到个体水平之前必须解决的问题。
未来fMRI的研究将重点关注应用的个体化、采集的标准化、不同技术的融合、跨尺度信息的关联分析及成像新技术的开发等。解决应用个体化问题是fMRI技术能否真正应用到临床的瓶颈，也是未来研究的重点。个体化应用最核心的问题是fMRI数据的异质性都市龙王，如何克服不同设备采集数据的异质性将是亟待解决的难题。不同MRI（下转542页）（上接533页）模态从不同角度刻画神经精神疾病的脑损害特点自由魔酒，有机整合这些信息将更好地解决临床问题夏尔西里。跨尺度关联分析是一个刚刚兴起的研究领域，如何解析微观、介观、宏观及外表型信息的内在关联将是未来的重要研究方向。虽然近年来fMRI技术不断发展，但划时代的新技术多年来未取得突破阎默涵，开发新的脑功能成像技术具有重要意义黄梓熙。
fMRI经历了创建、发展、成熟的过程，在认识人脑功能及脑疾病所致的脑损害方面做出了重要贡献。展望未来，机遇与挑战并存明一居士，需要研究人员瞄准关键瓶颈问题开展研究，使fMRI技术在未来成为临床医生的好帮手，成为科学研究的好工具。
于春水教授简介
于春水，男，48岁，天津医科大学副校长、天津医科大学医学影像学院院长、天津医科大学总医院医学影像科主任、天津市功能影像重点实验室主任、中华医学会放射学分会常委、天津市医学会放射学分会主任委员，教授、主任医师、博士研究生导师。
临床方面进包网，长期从事神经系统疾病的影像诊断，任中华医学会放射学分会第十四届委员会神经学组组长，主编了《中华医学影像案例解析宝典神经分册》异界圣主。教学方面邪能球茎，主编了医学影像学专业规划教材《医学影像诊断学》，主讲的《医学影像诊断学》入选第一批“国家精品资源共享课”，获得天津市级教学成果一等奖。科研方面，长期致力于神经精神疾病的磁共振脑功能成像研究，牵头完成了国际上规模最大的汉族人神经影像遗传学多中心项目——CHIMGEN。揭示了常见神经精神疾病的脑损害模式及其风险基因治病的神经机制；阐释了中风后运动功能自发康复的神经机制及失明和失聪后视听觉皮层神经重塑机制羽衣一族 。目前，主要从事跨尺度关联分析风早神人，努力将微观尺度、介观尺度、宏观尺度及外表型信息有机整合，揭示神经精神疾病的致病机制。主持了5项国家自然科学基金课题，在《Brain》、《Radiology》等期刊发表SCI收录论文190余篇，他引5 000余次。获得了国家杰出青年科学基金、国家百千万人才工程、国家有突出贡献中青年专家、国务院特殊津贴专家、教育部新世纪优秀人才、天津市131第一层次及天津市学科领军人才、天津市教学名师等荣誉称号。率领团队创建了天津市功能影像重点实验室；入选天津市重点学科；成为天津市科研创新团队、教学创新团队和131创新型人才团队；获得国家临床重点专科建设项目资助；成为全国首批5家医学技术专业一级博士点。