脑功能MRI检查采用一种超快速采集技术，分别获取脑皮质静止期和活动期的MR信号图像。为产生各种有意义的脑功能信号，需要合理设计任务，并通过某种方式刺激大脑活动。受到激活的大脑皮质活动时，局部血流量增加。将两套图像的信息剪影处理，就可显示功能性脑活动的部位和程度。评价脑血流可以通过静脉注射钆对比剂形成对比，也可以将血液本身作为对比成像。脑功能MR成像时，脑部血液的磁性变化是MR信号变化的基础。血红蛋白是一种含铁的分子，具有携氧能力。铁与氧直接结合，形成氧合血红蛋白时，铁的磁性被明显抑制。铁释放氧后，形成脱氧血红蛋白，此时，血红蛋白分子呈现较强的磁性。可见，氧合血红蛋白具有一定的抗磁性，而脱氧血红蛋白是顺磁性的。后者流经脑组织时，在脑功能活动区产生一过性磁场不均匀，使T2*衰减加速，造成局部MR信号减低。
脑功能MRI的最终信号形成机制实际上相当复杂。脑组织静止（无功能活动）时，相当一部分血液流经毛细血管，故静脉血中含有几乎等量的氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白。脑皮质功能活动时，局部代谢增加，组织耗氧增加，毛细血管溢出氧增多。但是，由于脑组织对静脉血中氧合血红蛋白浓度变低非常敏感，这导致活动区域的脑血管扩张，局部血流增加，血氧相应增多。不同的刺激任务引发不同解剖部位的脑皮质活动。例如，视活动激活视皮质，听力任务激活听觉皮质，弹指活动激活运动皮质。许多研究者认为，脑功能MRI检查有助于了解大脑的工作原理，包括肢体运动、视觉与嗅觉反应、中医针灸、心算加工、记忆存储等方面，并可能揭示疼痛、卒中、癫
、抑郁症、药物成瘾以及其他行为异常的发生机制。目前，相关工作仍处于科学研究和探索阶段。图54展示了应用BOLD技术对2型糖尿病患者客体工作记忆力减退的量化研究结果。
图54 正常人与糖尿病病人客体工作记忆力对照研究
脑激活图由SPM软件生成，图中红色代表脑活动的功能区。A．正常人客体工作记忆活动时脑激活图；B.2型糖尿病病人客体工作记忆活动时脑激活图；C.糖尿病患者客体工作记忆时激活信号减弱的脑区，由A图与B图数据相减（正常人-糖尿病病人）所得。这项研究说明在执行客体工作记忆任务时，2型糖尿病病人在左侧脑顶后区（BA 40）、左侧初级视觉皮质区（BA 17）和双侧视觉联合皮质区（BA 18、BA 19）被激活的MR信号强度有所减弱。（本图由首都医科大学附属复兴医院放射科，谷爽医师提供）
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