腦功能MRI檢查采用一種超快速采集技術，分別獲取腦皮質(zhì)靜止期和活動期的MR信號圖像。為產(chǎn)生各種有意義的腦功能信號，需要合理設計任務，并通過某種方式刺激大腦活動。受到激活的大腦皮質(zhì)活動時，局部血流量增加。將兩套圖像的信息剪影處理，就可顯示功能性腦活動的部位和程度。評價腦血流可以通過靜脈注射釓對比劑形成對比，也可以將血液本身作為對比成像。腦功能MR成像時，腦部血液的磁性變化是MR信號變化的基礎。血紅蛋白是一種含鐵的分子，具有攜氧能力。鐵與氧直接結(jié)合，形成氧合血紅蛋白時，鐵的磁性被明顯抑制。鐵釋放氧后，形成脫氧血紅蛋白，此時，血紅蛋白分子呈現(xiàn)較強的磁性?？梢?，氧合血紅蛋白具有一定的抗磁性，而脫氧血紅蛋白是順磁性的。后者流經(jīng)腦組織時，在腦功能活動區(qū)產(chǎn)生一過性磁場不均勻，使T2*衰減加速，造成局部MR信號減低。

腦功能MRI的最終信號形成機制實際上相當復雜。腦組織靜止（無功能活動）時，相當一部分血液流經(jīng)毛細血管，故靜脈血中含有幾乎等量的氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白。腦皮質(zhì)功能活動時，局部代謝增加，組織耗氧增加，毛細血管溢出氧增多。但是，由于腦組織對靜脈血中氧合血紅蛋白濃度變低非常敏感，這導致活動區(qū)域的腦血管擴張，局部血流增加，血氧相應增多。不同的刺激任務引發(fā)不同解剖部位的腦皮質(zhì)活動。例如，視活動激活視皮質(zhì)，聽力任務激活聽覺皮質(zhì)，彈指活動激活運動皮質(zhì)。許多研究者認為，腦功能MRI檢查有助于了解大腦的工作原理，包括肢體運動、視覺與嗅覺反應、中醫(yī)針灸、心算加工、記憶存儲等方面，并可能揭示疼痛、卒中、癲、抑郁癥、藥物成癮以及其他行為異常的發(fā)生機制。目前，相關工作仍處于科學研究和探索階段。圖54展示了應用BOLD技術對2型糖尿病患者客體工作記憶力減退的量化研究結(jié)果。

圖54　正常人與糖尿病病人客體工作記憶力對照研究

腦激活圖由SPM軟件生成，圖中紅色代表腦活動的功能區(qū)。A．正常人客體工作記憶活動時腦激活圖；B.2型糖尿病病人客體工作記憶活動時腦激活圖；C.糖尿病患者客體工作記憶時激活信號減弱的腦區(qū)，由A圖與B圖數(shù)據(jù)相減（正常人-糖尿病病人）所得。這項研究說明在執(zhí)行客體工作記憶任務時，2型糖尿病病人在左側(cè)腦頂后區(qū)（BA 40）、左側(cè)初級視覺皮質(zhì)區(qū)（BA 17）和雙側(cè)視覺聯(lián)合皮質(zhì)區(qū)（BA 18、BA 19）被激活的MR信號強度有所減弱。（本圖由首都醫(yī)科大學附屬復興醫(yī)院放射科，谷爽醫(yī)師提供）