功能性磁振造影

功能性磁振造影（fMRI，functionalMagneticResonanceImaging）是一種神經影像學技術。其原理是利用磁振造影來測量神經元活動所引發之血液動力的改變。因為 fMRI 的非侵入性佮其中較少的輻射暴露量，自一九九空年代開始其實就佇腦部功能定位領域占有了重要地位。目前，fMRI 主要被運用佇對人佮動物的腦抑是脊髓之研究中。

背景

自從一八九空年代開始，人就知影血流佮血氧的改變（兩个人合稱做血液動力學）佮神經元的活化有密不可分的關係。神經細胞的活化的時陣會消磨氧氣，氧氣欲藉著神經細胞附近的微血管以紅血球當中的血紅素運送過來。所以，做腦神經活化的時，其附近的血流會增加來補充消耗掉的氧氣。對神經活化到引發血液動力學的改變，通常會有一見五秒的延遲，然後佇四配五秒達到的高峰，才閣轉來基線（通常伴綴著一寡微微仔落衝）。 這予神經活化區域的腦血流會改變，局部血液中的去氧佮帶氧血紅素的濃度，猶閣有腦血容積攏會隨之改變。

歷史

血氧濃度相依對比（BOLD）首先由貝爾實驗室小川誠二等人佇一九九空年所提出，小川博士佮其同事真早就了解矣 BOLD 對應用 MRI 佇腦部功能性造影的重要性，但是第一个成功 fMRI 研究講是由著 John W . Belliveau 佮其同事佇一九九一年透過靜脈內造影劑（Gadolinium , Gd , ua-sá-bih）所提出。紲落來因為身體健民等於一九九二年發表佇人身軀頂的應用。仝年，小川博士佇四月底提出伊的結果而且七月發表於 PNAS。佇紲落來的幾年，小川博士發表矣喔 BOLD 的生物物理學模型佇生物物理學期刊。Bandettini 博士也佇一九九三年發表論文示範功能性活化地圖的量化測量。

生意學

因為神經元本身並無儲存所需要的葡萄糖佮氧氣，神經活化所消磨的能量著愛快速地補充。經由血液動力反應的過程，血液釋出葡萄糖佮氧氣的比率比起來無活化神經元區域大幅提升。這致使過多的帶氧血紅素充滿著活化神經元處，啊若明顯的帶氧 / 缺氧血紅素比例變化予得 BOLD 通做 MRI 的測量指標之一。

血紅素氧化的狀態（帶氧血紅素）的時陣為著抗磁性的，相對缺氧血紅素為順磁性的。根據血液中血紅素的氧化比率真輕易的分辨出無仝款的磁共振訊號。血液中帶氧血紅素的濃度上升，相對的乎 BOLD 信號嘛會隨之加強。藉由 MRI 搜集遮的血氧濃度相依比訊號會當知影腦部中的血流佮氧氣消耗量值。雖然遮的訊號是足細港的，毋過猶是會當表現出腦部中腦區的活化程度。做頭殼當咧思考抑是講做動作抑是講接受一種的經驗過程，會當利用系列嚴密的測量來確定佗一寡腦區是負責思考、運動啦、經歷經驗。

差不多大部份的功能性磁振造影攏是用 BOLD 的方法來偵測腦中的反應區域，但是因為這个方法得著的信號是相對而且非定量的，予得人質疑伊的可靠性。所以，猶閣有其他會當閣較直接偵測神經活化的方法（像氧抽取率（Oxygen Extraction Fraction , OEF）這款估算偌濟帶氧血紅素被轉變做去氧血紅素的方法；抑是偵測神經訊號造成的電磁場變化）予人提出來，毋過因為神經活化所造成的電磁場變化非常的弱，傷低的信雜並使到今猶無法度倚靠地統計定量。

BOLD 佮神經活動的關係

神經信號佮血氧濃度比之間的關係目前當咧研究中。一般來講，血氧濃度比佮血流量有一定程度的關聯，這幾十年來有真濟真濟的研究指出血流量佮代謝率之間的關係，也就是講，為著提供養分予神經的代謝所需要，血流供應的所在佮時間被嚴密的控制。

技術

正電子發射計算機斷層掃描（Positron emission tomography）， 抑是講號做 PET 掃描技術的研究，予人試服用寫寫大聲放射活性物質（但是足安全的）， 遮的物質佇腦內被活動的腦細胞吸收。磁共振成像（magnetic resonance imaging , MRI）利用磁場和射頻波腦內產生脈衝能量，因為脈衝可調諧甲無仝款頻段，使一寡原子佮磁場尪仔聯。做磁脈衝被關掉的瞬間，遮的原子振動（共振動）閣倒轉來家己的初始態，特殊的射頻接收器檢測遮的共振佮其對計算機的通道信息，根據按呢產生無仝款原子佇腦區內面的定位圖像。

功能性磁振造影（functional magnetic resonance imaging，fMRI）的新技術，欲寫兩項技術優勢結合起來，通過檢驗血流進入腦細胞的磁場變化而實現腦功能成做像，伊會當出閣較精確的結構佮功能關係。

參見

• 磁振造影
• 神經成做像

外部連結

• www . mri-tutorial . com MRI-TUTORIAL . COM–A free learning repository about neuroimaging
• BrainMapping . ORG project–Community web site for information Brain Mapping and methods
• fMRI Videos at RadiologyTube . com–A collection of fMRI videos
• Columbia University Program for Imaging and Cognitive Sciences : fMRI