fMRI相关术语

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一．什么是TR？

磁共振成像时对同一层面组织将重复地进行RF激发，每次激发后，随之出现弛豫过程。一般情况下，在成像过程中处在相同层面(Z轴位置相同)但处在不同Y轴位置的体素所接受的RF激发的频率是一样的，只是时间有先后，相位有差异。因此，要进行第二次激发时，必须等待第一次激发后的回波采集完成，这种相邻时间内重复使用脉冲序列的间隔时间就称为脉冲重复时间(time of repetition,TR).

TR时间影响被RF激发后质子的弛豫恢复情况，TR长，恢复好。故TR延长，信噪比提高，可允许扫描的层数增多，T2影响(加权)增加，T1影响(加权)减少，但检查时间延长。TR时间缩短，检查时间缩短，T1影响(加权)增加，信噪比降低，可允许扫描的层数减少，T2影响(加权)减少。

二、什么是TE？

磁共振成像就是要对每次RF激发后的回波进行采集，通过对采集到的回波进行时间、频率、相位、强度等数据的分析和计算而获得磁共振图像，每次RF激发到回波采集间隔时间就叫回波时间(time of echo,TE)。在MRI成像时，回波时间与信号强度成反比，TE延长，信噪比降低，但T2权重增加。TE缩短，信噪比增加，T1权重增加，T2对比减少。

三、什么是NEX？

为了改善图像的质量，需要多次重复激发同一组织，以便取得多次激发获得的信号的数学平均值，提高信噪比，NEX是number of excitations 的缩写，意为脉冲重复激发次数，也有称其为NSA或AC。NEX的增加，虽然提高图像质量，但是检查时间将成倍增加，故MRI 一个序列的成像时间与NEX数有直接关系，但也不是NEX越大越好，NEX增加1倍，信噪比只增加40%，但是时间延长了1倍，时间的延长也易致运动伪影。

四、什么是matrix?

Matrix就是矩阵。一般矩阵大小可为128×128、128×256、160×256、192×256、256×256、256×512等多种选择。矩阵大小的增加或减少实际上就是一幅图像中的各个像素大小的改变，数字矩阵的大小选择关系到MRI图像的空间分辨率。矩阵大，分辨率高，可显示细致的组织形态，检查时间必然增加。但另一方面，矩阵增大，体素必然变小，每个体素内可获得的信号也较少，因此，图像整体信噪比就会下降。

五、什么是flip angle?

flip angle就是翻转角，有时简写为FA。梯度回波成像时，某一体素中质子总磁矩受到射频脉冲激发后发生旋进角度加大的角度增加值，一般用50、300或600等角度形式表示。梯度回波的总磁矩翻转角和自旋回波的900脉冲的作用有许多相似之处，当梯度回波采用900的翻转角时，所获得的图像就与自旋回波T1加权图像相仿了。

六、什么是FOV?

FOV是field of view的英文缩写，就是视野。MRI成像中的视野大小选择与受检部位身体大小有关，头部成像时一般选择25cm左右即可，但上腹部成像时则一般需35cm才能覆盖整个腹部断面，所以，FOV的选择要看被检查部位的身体大小来定。FOV增加，图像覆盖范围增大，信噪比增加，卷褶伪影不易出现，但空间分辨率下降。

七、什么是THK?

THK是thickness的缩写，是层厚。磁共振图像上边缘处可供注释成像条件的空间很小，所以，常采用缩写来表达。层厚也是空间分辨率的一个因素，影响图像质量。层厚增加，信噪比提高，但空间分辨率降低，部分容积效应作用更显著。

八、什么是Gap?

Gap是相邻两个层面间的间隔，每个层面是有厚度的，如果层厚10mm的成像，相邻层面体素中心相距也为10mm时，这两个层面间没有间隔存在，所有身体中质子都参与了成像。但实际MRI成像时常把相邻层面体素中心之间距离调整为11mm，形成1.0mm的间隔，就是GaP为10%，这样有利于相邻层面体素共振频率的有效分辨。但是，这10%的GaP是没有受到成像RF的激发的，可以说是被成像遗漏的部分，有时很重要。目前，一般MRI都能在需要时进行无GaP的成像。

九、什么是acquisition time?

acquisition time是指某一个序列的成像总时间。MRI阅片时要注意这个时间，尽管目前许多快速成像时间已很短，但是，无论什么成像序列，成像时间永远是MRI图像质量的重要影响因素。相同序列，成像时间的缩短常使图像质量下降。在比较不同机器的MRI图像差别时，不但要看成像序列是否一样，也要看成像时间是否相同。

十、什么是自旋回波(SE)序列？

自旋回波序列是磁共振成像最常用的脉冲组合，简称SE序列。SE序列采用900和1800的组合脉冲形式对人体组织进行激发。在第一个900脉冲后，在B0作用下形成的Z轴上的M0被翻转到XY平面上，RF终止后，Z轴上的磁矩阵逐渐恢复，XY平面上的磁矩阵逐渐消

失的。XY平面上的磁矩衰减或消失就是自由诱导衰减(FID)，是T2*衰减，受到组织T2值和磁场不均匀等因素的综合影响，速度很快，信号难以采集和成像。SE序列中，在900脉冲后的1800脉冲可使XY平面上的磁矩翻转1800，产生重聚焦的作用，消除因；在磁场不均匀导致的T2*衰减，而且重聚焦时达到的XY平面磁矩峰值就较大，可被磁共振线圈测得，此时测得的信号强度值就是MRI图像中的亮度值。1800脉冲通常在TE时间的一半发出，1800脉冲后横向上的磁矩又将重新汇聚增大，测量1800脉冲后再聚焦XY平面上的磁矩值是SE 序列形成MRI图像亮暗灰度差别的最基本原理，使用1800脉冲对横向磁矩重聚焦是其特点。十一、什么是快速自旋回波(FSE)序列？

快速自旋回波简称FSE(fast spin scho)或turbo SE。在普通SE序列中，两个900脉冲之间时间为TR，第一个900脉冲后，要等待TE时间才收集信号。如果一个SE序列的TR为250mm、TE为120mm的话，对某一层面体素收集信号后尚留2380ms时间，仅作为纵向磁矩的复原时间而已。虽然有多层面成像技术可利用此时间做下一个层面的激发和信号采集工作，但对第一层面来说，留下了许多的时间可以被利用。FSE序列中，在第一个900脉冲激发后，经第一个TE时间收集信号完成后，继续给予具有不同相位的1800脉冲，可达8或16个连续脉冲，出现8或16个连续回波，称为回波链(ETL)。回波链可一次获得8或16种相位K空间的回波信号值，使一次TR时间完成8或16个相位编码上的激发和信号采集。等于将相位编码减少8或16倍。虽然一次激发后采集8或16个相位K空间，时间是缩短了，但一次激发中后面数次回波的时间距900脉冲较远些，信号必然要低，与前面数次回波的T2加权权重是不一样的。因此，必然在MRI图像上导致与常规SE序列T2加权不同。好在计算机软件和MRI硬件的性能改善，特别是1800脉冲能改进和梯度动量缓冲技术的应用，使FSE 的T2加权图像已经能完全满足临床诊断需要，目前FSE已基本取代SE T2加权成像。

十二、什么是梯度回波(GRE)序列？

梯度(重聚)回波(gradient recalled echo,GRE)序列也称为场回波序列(field echo,FE),也是非常基本的成像序列。MRI中，XY平面上的横向磁矩才能被MRI机测量到具体数值或强度。900脉冲对纵向磁矩激发后，横向磁矩按T2*快速衰减，SE序列采用再给予一个1800脉冲的方法使T2*快速衰减的横向磁矩重新出现，以供测量。但在GRE序列时就不用1800脉冲来重聚焦，而是用一个紧接的反方向梯度来重新使快速衰减的横向磁矩再现，同样也可获得一个回波信号，进行成像。这种序列就是梯度回波序列。由于梯度回波序列使用反向梯度来获得回波，这个回波的强度是按T2*衰减的，与使用1800脉冲的SE序列是不同的。所以，GRE序列要求磁场有更高的稳定性，梯度的切换要非常快。

GRE时，第一脉冲不必用900脉冲，常用小角度翻转角，如100、200脉冲等，另外，TR和TE都可以很短，在很短的TR时间内反复对组织的小角度激发。一般3次激发后，纵向上的磁矩复原值就趋向一个定值，所以，小角度翻转角成像时，组织T1值对图像没有影响，获得的图像是T2*加权像。如果使用较大的翻转角，这时激发后纵向磁矩复原与组织的T1值的关系就大了，所以，将形成T1加权图像。

十三、什么稳态梯度回波(GRASS或FISP)序列？

在GRE小翻转角成像时，纵向磁矩在数次脉冲后出现稳定值，导致组织T1值对图像的影响很小。如果TE也很短，远短于T2*值，那么，此时横向磁矩也会在数个脉冲后趋向一个稳定值，此时组织T2*值对图像的影响也很小了，而真正对图像产生影响的是组织的质子密度，这种特殊稳定状态下的梯度回波成像就被称为稳定梯度回波序列。GRASS获得的图像为质子密度加权图像，血液呈很高信号，由于TR较短，TE也很短，速度很快，很适合心脏电影动态磁共振成像或MRA等。

十四、什么是扰相梯度回波(SPGR或FLASH)序列？

在上述的GRASS序列中，小角度翻转角，短TE，导致纵向和横向的磁矩在数次脉冲激发后均达到一个稳定值，T1、T2值的影响都减少最小。这时，如果在每次脉冲后都加一个去相位脉冲，专门为了使横向磁矩失去相位的一致性，使T2对图像的影响基本消除，同时使用一个中等或较大的翻转角脉冲使T1值对图像影响增加，形成T1加权图像，就种序列就是扰相梯度回波序列。由于这种梯度回波序列的TR和TE都非常短，速度非常快，可反映组织T1值的不同，所以，SPGR在MRI增强检查、增强MRA等需要快速获得T1加权成像时很有实用价值。

十五、什么turbo-FLASH序列？

turbo-FLASH序列是在FLASH序列的基础上发展和改进而产生的。上述FLASH序列中，TR和TE值都很小，为提高梯度回波信号又要选用小角度的翻转角，这时形成的图像是质子密度加权像。为了实现T1或T2加权，除了以上FLASH序列外，还可在短TR、短TE的快速GRE序列前加一个脉冲，可称为快速梯度序列的磁矩预准备成像。在这个预准备脉冲之后，通过控制后续的梯度脉冲出现的间隔时间(T1)，既可选择性抑制某一种组织信号，从而实现心脏快速时的亮血或黑血成像技术，又可选择性形成T1或T2加权成像。turbo-FLASH结合K空间分段采集技术是心脏快速MRI和冠状动脉成像的主要方法。

十六、什么是反转恢复(IR)序列？

反转恢复序列(inversion recovery,IR)也是反转恢复自旋回波序列。IR使用的脉冲组合与

SE、GRE均不同，它选用一个1800脉冲激发M0。使M0 成为一M0，RF停止后M0将逐渐恢复，组织间T1差别可以使用900脉冲更好地显现出来，因此，IR序列主要是反映组织间

T1值不同的。在第一个1800脉冲之后，IR序列还使用一个900脉冲序列来对纵向磁矩进行900翻转，1800脉冲与此900脉冲之间的时间间隔称为T1。900脉冲后就和SE序列一样在TE时间的一半值再使用一个1800脉冲实现横向磁矩再聚焦和信号读出，所以，IR脉冲相当于在SE脉冲序列前使用一个1800脉冲来先行翻转激发。

IR成像时，第一个1800脉冲后，经过T1时间的弛豫，有些T1值较长的组织，纵向磁矩尚处于负值，有些组织T1时间较短，纵向磁矩可能已恢复至正的某一值，但无论纵向磁矩恢复到正值和负值，900脉冲后XY平面上的磁矩值是其绝对值，因为，只有此绝对值才与采集到的信号强度和频率有关，也就是说这两种组织信号强度值是一样的，所以，T1对图像信号的形成非常重要。T1如果较长，大部分组织的纵向磁矩已恢复至正值，这时T1值对图像信号对比起决定性作用，形成T1加权像，但IR形成的T1加权像因T1的参与，费时长，信噪比低，一般不常用，如果T1较短，可能不同组织恢复到正值和负值的绝对值相仿，900脉冲后的信号强度值就相差不大，也就是说组织T1对图像的影响很小，形成的图像就是T2加权像。由于存在部分组织在T1时间里正好恢复至0值附近的情况，这部分组织的信号就会很弱，所以，IR图像的信噪比一般较低。

十七、什么是FLAIR（水抑制）序列？

FLAIR (fluid attenuation IR)序列是IR序列与FSE结合序列。在FSE序列前，先给予一个1800脉冲对纵向磁矩进行翻转，选择较长的T1时间，可使游离水的纵向磁矩处于零水平时启动后续的FSE序列，达到选择性抑制水信号的作用。这时，脑脊液呈低信号，但脑组织中水肿的组织或肿瘤组织仍像T2加权一样呈高信号，由于脑脊液是T2加权图像上的主要高信号来源，脑脊液信号的降低将突出脑组织中病变组织的高信号，所以，目前FLAIR序列在临床上应用较多。

十八、什么是平面回波(EPI)序列？

平面回波成像(echo planar imaging)实际上是FSE基础上发展起来的一种超快速成像方法。SE序列是利用一次900和1800的RF激发后回波，进行不同相位重复的1800再激发来一次完成8-16排K空间信号采集，这里的回波链采集时每个回波间隔时间仍达100ms左右，每个回波都遵循T2*的自由诱导衰减(FID)规律进行。这是可以再利用的。现代MRI技术的发展已允许各种成像序列的交叉结合，而梯度磁场性能的发展已可达0.25ms时间内快速上升到20-30mT/m的高度，可以在6.0ms时间内完成梯度施放、切换和回波采集的全过程，取得一

个回波信号。这种超快速梯度回波技术与前述的FSE技术结合就产生了平面回波成像技术。也就是在FSE序列遵循T2衰减的回波链中，每个回波产生后遵循T2*衰减，在这个T2*衰减的回波中再采用快速梯度进行高信号再编码和回波采集，一个T2*衰减的回波时间内再完成16个相位K空间的信号采集，这样可以在900和1800一脉冲之后完成所有K空间平面的数据采集，一个序列只需2.0ms! 这就是平面回波成像序列，只有在具有强大梯度磁场性能和良好主磁场强度和均匀度的硬件条件和强大而先进的计算机软件支持下才能实现。这是目前MRI超快速成像的顶尖技术。

十九、什么是GRASE序列？

GRASE是快速梯度自旋回波序列(gradient and spin echo),也叫TGSE。这个序列结合SE-EPI 和GRE-EPI技术，SE-EPI采用了1800脉冲作为回波链产生的能量来源，但1800脉冲的产生需较长时间，导致后续回波链中偏后面的回波信号相对较低，影响图像信噪比。而GRE-EPI 则采用梯度来形成回波链，虽时间较快，但回波信号衰减也快，影响信号采集和易致梯度扰相伪影。GRASE序列则结合SE-EPI和GRE-EPI的优点，减少GRE-EPI的缺点。在SE-EPI的回波链中间插进行GRE-EPI序列相位编码和信号采集，而且把SE-EPI的信号采集安排K空间的中心位置，以保证图像的信噪比和对比度，将GRE-EPI采集到的信号填充K空间周边部位，GRE-EPI的运用提高了速度，使SE-EPI需要的回波链长度减少，平均回波信号水平提高，可以改善图像质量。

二十、什么是弥散成像？

EPI技术的成功对MRI在临床上的应用有极大的推动作用。EPI技术使MRI成像速度极度提高，可与多排螺旋CT相媲美。SE-EPI或GRASE序列中重度T2加权像也有许多特殊应用价值。

首先，EPI序列应用于脑组织弥散成像(diffusion imaging)取得了良好的效果。在脑组织发生缺血缺氧的数10分钟后，脑细胞膜功能障碍，细胞肿胀水肿，这种细胞内含水量增加不会对整体的T1或T2值或X线密度产生影响，因此，在常规T1或T2加权像上或CT图像上均不能显示。但细胞内水肿使水分子弥散受限，弥散系数(ADC)下降，在SE-EPI成像时可见细胞内水肿的组织出现高信号改变，这种改变可在缺血发生后的15分钟时就被发现，代表脑细胞尚未发生坏死和胞膜破裂，有利于指导临床采用溶栓治疗和判断预后。当弥散成像显示信号降低时，代表组织已发生坏死，是不可逆的。

弥散成像还可用来检测肿瘤微波治疗或射频治疗时的组织温度变化，温度的上升将影响组织的弥散系统，因此，温度高的区域将表现出高信号改变，有利于治疗过程的监控和疗效

的即时判断。

弥散成像还可用于小儿神经发育程度的判断。

二十一、什么是灌注成像？

灌注成像(perfusion imaging)是MRI的EPI快速成像的又一良好指征。在造影剂快速通过组织时，将引发局部磁敏感性的改变，T2*衰减过程加快。GRE-EPI可快速成像，对局部组织在造影剂通过时发生的这种局部磁敏感性的改变非常清楚地显示，从而可用来测量局部组织的血流量，这就是灌注成像。在脑组织应用，可以测量局部血流量，发现早期缺血组织，对肿瘤的灌注成像可按其灌注表现区分肿瘤的良恶性程度，在放疗后的病灶，灌注成像可区别肿瘤存活组织与坏死组织。

二十二、什么是弥散张量成像？

弥散张量成像的英文成为diffusion tensor imaging，也有叫tractography，但后者一般是神经纤维束的立体重建立体显示。它是弥散成像进一步发展的特别应用领域。我们知道在脑实质中的白质存在各种方向的神经纤维，而沿神经纤维方向的弥散系数相对较垂直方向更大，这样，通过多次不同的空间方向的弥散成像和计算机处理，可以获得某一种走向上的神经纤维的显像和各个方向所有纤维束的整体成像，实际上就是纤维束的选择性成像。弥散张量成像可以显示神经纤维束的正常形态和病理状态下的形态、走行、交叉等各种改变，以及受压、破坏、断裂、萎缩、稀疏等。目前已经有关其在外伤、精神疾病、发育异常，退行性改变等等方面的应用研究报道。

二十三、什么是3D成像？

3D是三维(three dimensions)的意思，可知道这是一种三维成像方法，但是，这里的三维是指某一人体组织团块在矢状面、冠状面和横断面三个空间位置许多层面一次性共同获得的信号资料，而不是指获得三维立体的图像。所以，3D成像一次性信号采集可以重建出矢状面、冠状面和横断面的分层影像，也可以通过计算机表面重建技术获得立体的三维图像。

二十四、何谓磁共振波谱(频谱)分析？

磁共振波谱分析(magnetic resonance spectroscopy，MRS)是利用磁共振成像(MRI)设备，获得人体活组织内某些生物化学物质(如乳酸和三磷酸腺苷等)核磁共振波谱信息，并推测其含量变化的新技术。是目前惟一能无损伤探测活体组织生物化学和代谢特性的方法。在许多疾病的发生发展过程中，其代谢变化远较病理形态改变为早，而MRS检测代谢变化的敏感性很高，因此，常能对疾病做出早期检出。

MRS主要采集人体内除水和脂肪外的其他化合物原子核中1H或31P等的MR信号，而

水和脂肪以外的化合物中1H和31P等原子核含量远小于水和脂肪中所含有者，在质子的MRS检查中，大量的水和脂肪中的质子的共振必须被抑制，以便显示某一种化合物中质子的共振信号。这在活体组织的不均匀内环境和有限的外加主磁场均匀度条件下很困难的，因此，要求既有高效的硬件配合进行高质量的数据采集和电脑分析，又有强有力的水和脂肪抑制的波谱分析脉冲程序。

水抑制的处理方法有三种：①激发水的共振，随后给出梯度来扰相；②反转水的共振，在水的信号为零时激发代谢物；③不激发水的共振而直接激发感兴趣代谢物的共振。最常用的CHESS技术，它采用了前两种方法组合，即三个水选择RF脉冲与扰相梯度重复地激发和压制水的信号。而最后一个脉冲调节为使T1置空的翻转角。这种方法在单体素法研究中已得到很好的应用，但在B1不均匀的CSI中是有缺陷的，而且在较大体积范围内因水的T1值不同而限制了水抑制。因此，可通过优化所有的三个水选择脉冲使其在对B1和T1一定范围内不敏感而得到更完全的抑制。一种更常用的方法是同时在空间和化学位移有选择地使用RF激发脉冲组合。这种频谱-空间脉冲方法常被设计成只对感兴趣的代谢物进行激发，而让水处在激发脉冲的阻止带上，使得水的共振未被激发而得到抑制。这种频谱-空间脉冲的水抑制技术对梯度硬件的要求更高，而且需要的最少回波时间也应增加。

二十五、什么是脂肪抑制技术？

脂肪抑制的主要目的是消除脂肪的高信号对邻近组织或病变显示的干扰。脂肪抑制技术常用方法有：

(1)短T1的反转恢复序列(STIR)法。是最简单方便的技术，与脂肪的空间分布无关，常能达到足够的脂肪信号抑制。其缺点是易造成感兴趣代谢物约30%信号的丢失。这种技术最近被用来分离代谢物和大分子的信号。

(2)频率选择预饱和法。它是在无梯度场时采用窄带脉冲，即频率选择预饱和脉冲，预先激发脂肪。紧接着加上额外的梯度场使其相位离散，将脂肪信号饱和去除，而后再采用所选择的脉冲序列。该技术用在MRS时要注意小心保留好乳酸盐的信号。

(3)Dixon 和Chopper法。前者是先形成两种相位敏感图像，一种是常规图像，另一种是脂肪和水质子相位差异达1800的反相位图像，再将这两种图像进行叠加或减影则得到脂肪图像或水图像。Chopper法是对Dixon 法的软件改进，其优点是：无需后处理，无化学位移错位伪影，但对磁场均匀度要求更高。

(4)混杂法。它将频率选择预饱和法和Chopper法结合在一起形成一种双激发脉冲序列，使脂肪受激发后很快发生相位离散，使部分恢复的脂肪纵向磁化矢量又通过Dixon 法抑制

掉，从而产生只有水质子的图像，这种图像使脂肪信号抑制得更加完全和均匀。但该技术要求观察野内主磁场的均匀性要超出水和脂肪质子的化学位移差异，否则，脂肪抑制效果不理想，所以目前只适用于超高场强的MR机器。

静息态功能核磁共振发展及其应用

静息态功能核磁共振技术发展及其应用 一、什么是静息态功能核磁共振技术 （一）、功能磁共振技术及其原理 人脑是自然界进化最为复杂的产物，揭示脑的奥秘是当代自然科学面临的最重大的挑战之一。近年来随着脑成像技术及神经科学的发展，人们对脑的研究已不仅局限于解剖定位，更多的是对脑功能活动基本过程的深入研究。功能磁共振成像是90年代以后发展起来的一项新技术，它结合了功能、影像和解剖三方面的因素，是一种在活体人脑中定位各功能区的有效方法，它具有诸多优势，如无创伤性、无放射性、具有较高的时间和空间分辨率、可多次重复操作等，因此，功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging，fMRI )作为脑功能成像的首选方法已被较广泛应用。功能磁共振成像主要是基于血流的敏感性和血氧水平依赖性(blood oxygenation level dependent，BOLD )对比度增强原理进行成像。所谓血氧水平依赖性是指大脑皮层的微血管中的血氧浓度发生变化时，会引起局部磁场发生变化，从而引起核磁共振信号强度的变化。采用基于 BOLD的功能磁共振成像技术进行脑活动研究在近十年中得到了迅速的发展，BOLD f MRI以空间和时间分辨率均较高的优势,逐渐成为对活体脑功能生理、病理活动研究的重要手段之一。其无创性和可重复性使之在临床得以迅速而广泛的应用和认同功能磁共振检查方法对人体无福射损伤，并且其时间及空间分辨率较高，一次成像可同时获得解剖影像及功能影像。功能磁共振成像原理是通过磁共振信号检测顿脑内血氧饱和度及血流量，从而间接反映神经元的活动情况，达到功能成像的目的。BOLD 技术是功能磁共振成像的基础；神经元活动增强时，脑功能区皮层的血流量和氧交换増加，但与代谢耗氧量增加不成比例，超过细胞代谢所需的氧供应量，其结果可导致功能活动区血管活动氧合血红蛋白増高，脱氧血红蛋白相对减少。脱氧血红蛋白是顺磁性物质，其铁离子有４个不成对电子，磁矩较大，有明显的Ｔ２缩短效应。因此，脱氧血红蛋白减少，导致Ｔ２＊和Ｔ２弛豫时间延长，信号増高，使脑功能成像时功能活动去抑制的皮层表现为高信号。功能磁共振成像应用于人脑功能的研究，最常用的方法是利用各种刺激诱导局部脑组织血氧水平依赖信号发生变化，间接反映神经元的活动,这种方法被称为“事件相关功能性磁共振( event-related f MRI)”。

静息态FMRI分频段系统性研究

Different Neural Manifestations of Two Slow Frequency Bands in Resting Functional Magnetic Resonance Imaging: A Systemic Survey at Regional,Interregional, and Network Levels Shao-Wei Xue,1,2Da Li,1,2Xu-Chu Weng,1,2Georg Northoff,1,3 and Dian-Wen Li 1,2 Abstract Temporal and spectral perspectives are two fundamental facets in deciphering ?uctuating signals.In resting state, the dynamics of blood oxygen level-dependent (BOLD)signals recorded by functional magnetic resonance im-aging (fMRI)have been proven to be strikingly informative (0.01–0.1Hz).The distinction between slow-4(0.027–0.073Hz)and slow-5(0.01–0.027Hz)has been described,but the pertinent data have never been system-atically investigated.This study used fMRI to measure spontaneous brain activity and to explore the different spectral characteristics of slow-4and slow-5at regional,interregional,and network levels,respectively assessed by regional homogeneity (ReHo)and mean amplitude of low-frequency ?uctuation (mALFF),functional con-nectivity (FC)patterns,and graph theory.Results of paired t -tests supported/replicated recent research dividing low-frequency BOLD ?uctuation into slow-4and slow-5for ReHo and mALFF.Interregional analyses showed that for brain regions reaching statistical signi?cance,FC strengths at slow-4were always weaker than those at https://www.wendangku.net/doc/634442066.html,munity detection algorithm was applied to FC data and unveiled two modules sensitive to frequency effects:one comprised sensorimotor structure,and the other encompassed limbic/paralimbic system.Graph the-oretical analysis veri?ed that slow-4and slow-5differed in local segregation measures.Although the manifes-tation of frequency differences seemed complicated,the associated brain regions can be grossly categorized into limbic/paralimbic,midline,and sensorimotor systems.Our results suggest that future resting fMRI research addressing the three above systems either from neuropsychiatric or psychological perspectives may consider using spectrum-speci?c analytical strategies. Key words:community detection;functional connectivity;functional magnetic resonance imaging;graph theory; mean amplitude of lower frequency ?uctuation;regional homogeneity Introduction T he human brain is a large and complex network or-ganized by spatial,temporal,and spectral principles.In active mental operation,frequency effects are task sensitive in a topographical manner.For example,electroencepha-lography (EEG)studies reveal that short-term memory pro-cesses are re?ected by theta oscillation in the anterior limbic system,whereas long-term memory processes are re?ected by upper alpha oscillations in the posterior thalamic system (Klimesch,1996).Synchronization in gamma spec-trum can enable object representation and contribute to the maintenance of information in memory (Bertrand and Tallon-Baudry,2000).In resting state,neural characteristics also confer physiological and neuropsychological signi?cance.Neuronal oscillation provides supporting context for various functions,including input selection,plasticity,perceptual binding,psychological representation,and learning (Buzsaki and Draguhn,2004).Frontal alpha asymmetry has long been regarded as a potential indicator of temperament and affec-tive reactivity (Davidson,1992;Hagemann et al.,1998),and connectivity strengths over several brain regions may have implications in depressive disorder (Fingelkurts et al.,2007;Lee et al.,2011a). 1Center for Cognition and Brain Disorders,Hangzhou Normal University,Hangzhou,China. 2 Zhejiang Key Laboratory for Research in Assessment of Cognitive Impairments,Hangzhou,China.3 Mind,Brain Imaging and Neuroethics,Institute of Mental Health Research,University of Ottawa,Ontario,Canada. BRAIN CONNECTIVITY Volume 4,Number 4,2014aMary Ann Liebert,Inc. DOI:10.1089/brain.2013.0182 242