静息态fmri分析方法及其在创伤后应激障碍研究中的应用

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1、生物物理学报2013年10月第29卷第10期：738-750www．cjb．org．caACTABIOPHYSICASINICAVo1．29No．10Oct．2013：738—750静息态fMR1分析方法及其在创伤后应激障碍研究中的应用钟元，一，赵翠花，一，陶玲。，张志强z，戚荣丰z，卢光明z1．南京师范大学心理学院，南京210097；2．南京军区南京总医院医学影像科，南京210002；3．南京航空航天大学自动化学院，南京210016收稿日期：2013．07．18；接受日期：2013—10．03基

2、金项目：全军医学科技“十二五”科研重点项目(BWS11J063)，国家自然科学青年基金项目(81201077，81301209)，教育部人文社会科学研究青年基金项目(11YJC190039)，江苏省属高校自然科学研究面上项目(12KJB310002)，南京军区重点医药基金资助项目(10z026)通讯作者：卢光明，电话：(025)80860185，E—mail：cjr．1uguangming@vip．163．com摘要：静息态功能磁共振成像技术(functionalmageticresonancei

3、maging，刚)是目前研究人脑自发活动的最佳手段之一。由于不受任务设计限制，有利于全面认识临床神经精神疾病大脑的内在活动模式，为重大神经精神疾病病理生理机制提供直接依据。静息态fMR1分析方法大致分为两类：功能整合和功能分化，分别考察局部脑功能、功能子系统、完整功能连接组三个层次上的人脑功能特性。本文综述静息态fMRI技术研究人脑功能的各种方法的原理、优缺点，及其在创伤后应激障碍(posttraumaticstressdisorder，PTSD)脑功能损伤机制研究中的应用，并提出今后可能的研究方

4、向。关键词：静息态；功能磁共振成像；创伤后应激障碍中图分类号：R445．2，R318DoI：10．3724／SP-J．】260．20】3-3O】05引言狭义的功能磁共振成像(functionalmageticresonanceimaging，fMRI)是指基于血氧水平依赖(bloodoxygenationleveldependent，BOLD)的一种技术Ⅲ，也称为BOLD—fMRI。绝大多数的BOLD．fMRI研究都是采用任务刺激模式，以了解人脑在特定任务状态下的功能，而静息态常常被认为是生理噪声

5、，在研究中被设置为对照状态以去除其影响。自1995年BharatBiswal[2]发表第一篇静息态功能磁共振成像(restingstatefunctionalmageticresonanceimaging，RS．fMRI)文章以来，在计算方法、神经精神疾病应用研究及认知神经科学的应用研究等方面，RS—fMRI越来越受到研究者的关注。静息态脑成像可用于观测大脑内部自发产生(与外部刺激无关)的一类重要神经活动。现有研究表明，这种白发脑活动738钟元等：静息态fMR1分析方法及其在创伤后应激障碍研究中的

6、应用的时空特性表征了脑功能的基本构架，且与各种精神疾病密切相关。同时，受试者可在“静息”f自然、放松1状态下完成脑成像扫描，避免了实验设计复杂、患者不易配合等实际操作困难。因此，静息态脑成像技术在临床精神疾病研究领域中具有潜在应用价值。创伤后应激障碍fposttraumaticstressdisorder，PTSD)是指遭受过强烈的精神创伤或经历了重大生活事件后发生的延迟性精神病理性反应的一类应激障碍，并且是少数具有相对明确病因的精神障碍之一。近年来，随着脑神经影像技术的发展，尤其是功能神经影像学

7、研究在精神疾病中的应用日益增多，各种功能神经影像技术，如fMRI、正电子发射断层成像术(positronemissiontompgraphy，PET)、单光子发射计算机断层成像术(single—photonemissioncomputedtomography，SPECT1等，都被广泛应用于PTSD的功能影像研究，试图从不同角度反映患者脑功能的变化。研究结果比较集中地发现杏仁核．内侧前额叶一海马f海马旁回1环路的异常是PTSD重要的神经病理基础_3J。然而，PTSD患者脑区神经影像学的改变是否还有其

8、它脑区的参与，脑区间的功能连接模式如何，影像学生物靶标同认知、行为指标的关系如何，尚需进一步研究。本文主要介绍静息态功能磁共振成像的数据分析方法，包括1)脑功能整合方法：脑功能连接ffunctionalconnectivity，FC)、独立成分分析(independentcomponentanalysis，IcA)、Granger因果分析(Grangercausalityanalysis，GCA)和小世界网络(smallworldnetwork，SWN)等；2)局部脑活动分析方法：