靜息態功能磁共振數據處理方法的應用

Basic information

中國醫學影像技術 2013年 第29卷 第4期

Contents

Background

• 楔前葉是靜息態下代謝率最高的腦區，可作為卒中患者腦基線狀態的檢測指標。

Concepts

• 腦干網狀結構通過間腦上行投射，作用于大腦皮質的廣泛區域，主要功能是維持腦靜息狀態的皮質興奮度。
• 數據處理方法在處理過程中的差異是其側重性和敏感性的基礎。
• 分數低頻振幅(fALFF)與局部一致性(ReHo)側重腦局部功能活動的分析，功能連接(FC)側重腦整體功能活動的分析。
• 局部功能活動特性分析方法：
  1. 分數低頻振幅(fractional amplitude of low frequency fluctuation,fALFF)；
  2. 局部一致性(regional homogeneity,ReHo)。
• 線性相關分析方法：
  1. 功能連接(functional connectivity,FC)。

Key points

• fALFF分析：采用平滑后未濾波數據，對0.01_{0.08Hz下信號的功率譜進行開方計算，得到低頻振蕩幅度值，相加得到總和值，與0}0.25Hz的全頻段振幅總和值相除，得到fALFF值；將其除以全腦均值，得到標準化的fALFF值。
• ReHo分析：采用未經平滑的濾波后數據，計算腦內各體素的肯德爾和諧系數值即ReHo值，將其除以全腦均值，得到標準化的ReHo值。
• FC分析：采用平滑后的濾波數據，去線性漂移，提取并去除協變量(頭動參數、全腦信號、白質信號、腦脊液信號)，選取特定種子區，并提取種子區的平均時間序列，計算其與全腦各體素的線性相關系數，再進行Fisher Z-score轉換。
• 三種數據處理方法：

  名稱	原理	優點	缺點
  fALFF	直接對BOLD信號低頻震蕩的振幅加以分析，不進行濾波處理。	利用了所有頻域的信息。	僅關注頻域信息，是一種側重腦局部功能活動的分析方法。
  ReHo	體現的是全腦中每個體素與其鄰近的26個體素時間序列的同步性。	對局部結構和血流動力血差異不敏感。	數據不能進行平滑處理，無法剔除預處理時不良的空間配準，是一種完全針對腦局部功能活動的分析。
  FC	需要先確定ROI，將其作為種子提取時間序列，分析全腦所有體素與其的線性相關程度。	用特定ROI提取特定腦功能網絡，有直接的指向性。	研究者對ROI的選擇會導致結果帶有主觀性。