《基於非血流信號的腦功能成像技術與探測研究》是依託華南師範大學，由黃瑞旺擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於非血流信號的腦功能成像技術與探測研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃瑞旺
- 依託單位：華南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於血氧水平的功能磁共振成像技術（BOLD-fMRI）是目前套用最廣泛的研究大腦功能的方法，但BOLD信號與刺激任務相比，有5～10秒的延遲、且激活的腦區較分散，是間接測量大腦功能的技術。因此，為了直接探測大腦神經元的活動，人們一直在探索基於非血流信號（bloodless）的腦功能成像技術。最近的研究表明，基於水分子擴散加權的磁共振功能成像技術（dFMRI）可能用於直接探測大腦的神經元活動。其生物物理假設是：神經元的活動引起腦組織微觀結構改變，神經細胞形態和體積的瞬時變化導致細胞中水分子擴散性質的改變，通過測量擴散信號就可以測量神經元的活動。本項目通過設計、修改擴散成像的脈衝序列、進行dFMRI腦功能的掃描，利用申請人在國外10多年從事磁共振物理技術和成像方面的研究經驗，研究不同的b-值對dFMRI腦功能信號的影響，尋找提高相關腦區定位準確性的方法，探索dFMRI腦功能成像的生物物理機制
結題摘要
儘管基於血氧合水平依賴（Blood Oxygen Level Dependent, BOLD）信號的功能磁共振成像技術（functional magnetic resource imaging, fMRI）已廣泛用於活體人腦功能的研究，但BOLD信號與刺激任務存在5～10秒的延遲， BOLD-fMRI是一種間接測量量大腦組織的神經活動的技術。為更準確探測大腦的功能神經活動，人們試圖探尋基於非血流信號（bloodless）的腦功能成像技術。2006年，法國科學院院士Le Bihan等人提出，利用水分子擴散加權成像技術可能直接探測大腦神經細胞的活動，即擴散加權功能磁共振成像技術（diffusion-weighted functional MRI，dFMRI）。 BOLD-fMRI是根據大腦中的血氧水平的局部變化來研究大腦神經活動，而dFMRI腦功能成像技術的生物物理假設是：大腦活動引起神經細胞形態和體積的瞬時變化，表現為細胞膜膨脹和細胞的吞噬，這種短暫的腦組織的微小變化引起細胞內水分子擴散性質的改變。理論上，利用擴散加權的磁共振圖像可以探測大腦灰質中水分子的擴散信號的改變，進而直接探測大腦的神經活動。 為此，本項目利用非血流性的dFMRI進行腦功能研究，以不同因素（如不同b-值和不同的梯度場方向）對dFMRI腦功能結果的影響為突破口，重點比較dFMRI結果與BOLD-fMRI結果的區別。在實驗中，我們得出無論是高b值還是低b值，dFMRI能夠探測視覺刺激引起的信號變化，而且隨著b值的增加，探測到的信號的變化率增加，探測到的激活腦區比BOLD-fMRI也顯得更加集中。該研究 以期提高探測腦功能圖像的空間定位的準確性，為腦功能成像研究提供新的技術手段。 此外，本項目也嘗試用水分子擴散頻譜（Diffusion Specturum Imaging, DSI）分析大腦白質纖維束的交叉結構分布情況，我們發現角分布的結果依賴於所選擇的腦區位置；比較FLAIR-DTI和conventional DTI（C-DTI）的數據，確定腦脊液對腦結構網路的影響。我們發現FLAIR-DTI技術構建的腦結構網路具有顯著增高的全局和局部網路效率。在FLAIR-DTI掃描技術構建的大腦結構網路中，局部參數顯著增高的區域位於CSF比較多的區域。
