靜息態腦功能血液動力學過程的生物物理模型研究

《靜息態腦功能血液動力學過程的生物物理模型研究》是依託浙江大學，由何宏建擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：靜息態腦功能血液動力學過程的生物物理模型研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：何宏建
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

靜息態功能磁共振成像技術是重要的腦功能成像方法之一，為一系列重大腦疾病的基礎研究和臨床輔助診斷提供了重要的影像學證據。然而，靜息態腦功能信號的生理機制尚不清楚，是該領域仍待解決的重大基礎問題。本項目在相關文獻調研和已有的任務態血氧動力學回響生物物理模型基礎上，提出了建立適用於靜息狀態的生物物理模型方法。該模型通過整合靜息態腦血流信號和血氧水平濃度改變信號，在相關生理模型參數的約束條件下，最終可估計出相應的氧代謝率。我們充分分析了該模型研究所需的實驗條件和存在的困難，並提出了噪聲控制、頻率提取和數值模擬等解決方法。該研究是在現有靜息態腦功能研究上的新嘗試。在該模型基礎上，我們希望可以從新的角度闡釋靜息條件下血氧動力學過程的生理機制，進一步揭示靜息態腦功能信號的生理意義，最終為腦功能成像的臨床套用和疾病研究提供新的理論支持。

結題摘要

近年來，靜息態磁共振成像在腦功能研究中發展迅速，相關研究成果不斷豐富著腦科學和臨床研究中對腦功能的認識。在功能連線、低頻振幅等半定量指標基礎上，本研究著眼於研究靜息條件下局部腦血流和局部血氧信號之間的聯繫，並試圖探索建立兩者之間的定量耦合模型。 為此，本研究設計了跨模態的腦功能磁共振實驗，通過組塊任務確定感興趣區，然後分析該區域在睜眼和閉眼兩種常用靜息條件下，腦血流和血氧代謝信號之間的聯繫。根據需要，我們也針對性地開展了靜息態腦功能信號採集和分析方法的最佳化研究。通過這些探索和實驗，本研究結果主要發現：1、多回波腦功能成像信號通過擬合分析，可以獲得R2*信號，並去除S0信號的影響。2、PCASL成像參數最佳化和組織T1參數校正可以幫助得到更準確的腦血流信息。3、通過比較睜眼和閉眼兩種靜息條件，低頻振幅的變化與CBF變化沒有明確相關關係，但平均R2*的變化與CBF變化的相關緊密。4、R2*變化與CBF的耦合模型仍有待下階段進一步探索。 上述結果提示在未來靜息態研究中除低頻漲落之外，還應關注如平均R2*等其他指標。在本研究過程中所開發和最佳化的腦功能成像和分析方法對本領域相關研究也有較好的參考價值。