fMRI基础与临床应用（原书第3版）

作者简介

卢洁，医学博士，主任医师，博士研究生导师，首都医科大学宣武医院副院长，国家自然科学基金优秀青年基金获得者，国家万人计划科技创新领军人才。担任中华医学会放射学分会委员，中国医学影像技术研究会放射分会副主任委员，北京医学会放射学分会副主任委员，北京医师协会放射医师分会副会长等学术职务。主持国家科技部重点研发专项、国家自然科学重点项目、北京市自然科学基金重点研究专题等研究课题 18 项，主编 / 主译专著 7 部。

内容简介

第 2 章 神经解剖与皮质定位标志 功能区的神经解剖和皮层定位 在进行任何类型的功能定位之前，必须熟悉掌握神经解剖学知识。为了 fMRI 更好的临床应用，本章将介绍识别脑内特征性解剖标志的方法，描述脑沟和脑回的走行、形态，以及如何在 MRI 上进行识别。由于神经功能定位经常需要准确的解剖结构，通过一些方法识别皮层定位标志非常重要。若临床常规扫描未进行 fMRI 采集，则通常需要采集 3D 数据标识。目前，fMRI 采用各向异性的回波平面成像方法（echo planar imaging，EPI）获得，而3D T1 WI 通常是各向同性，如磁化准备快速采集梯度 回 波（magnetization-prepared rapid acquisition gradient echo，MPRAGE）或稳态扰相梯度回波采集（spoiled gradient-recalled acquisition in steady state，SPGR）序列等。fMRI 数据的标准化可一定程度上减少系统误差，这种误差在前额叶和枕叶后部更明显。然而，对于个体数据，标准化模板与 fMRI 结果配准的准确性至关重要，因为没有两个大脑是完全一致的，甚至同一个受试者的双侧大脑半球也不完全相同，应用解剖学模板只是一种折中的方法（Devlin 和 Poldrack，2007）。使用标准模板，如 Talairach 空间（基于 1 个大脑的解剖结构）或 MNI 模板（基于 305 个大脑）可造成配准误差和其他变形，降低准确性，并且不能保证个体化案例的解剖精度。 （一）感觉运动皮层 1. 横轴位 识别中央前回（preCG； 3 ）、中央沟（CS）和中央后回（postCG； 4 ）的方法有很多种。从颅后侧观，感觉运动区呈带状（从顶端到外侧裂35b）的内侧后上向外侧前下走行。从横轴位观（图 2-1 和图 2-2），中央前回 3 与额上回（SFG； 1 ）在颅脑凸面处融合（Ebeling 等，1986；Kido 等，1980；Naidich 等，1995；Ono 等，1990）。中央前回 3 是额叶最后面的部分，向下延伸至外侧裂35b。从横轴位观察，中央前回 3 比中央后回 4 厚（Naidich 等，1995）。皮层也如此（Meyer 等，1996）。中央前回 3 和中央后回4 在顶部汇合形成中央旁小叶 b 。矢状位上（图2-3），扣带沟 5 在内侧半球表面背侧向上走行至中央旁小叶（缘支部） b ，将其与楔前叶 6 分开。横轴位可显示该交点，称为“括弧”征（图 2-2；Naidich 和 Brightbill，1996），与中央后回 4 毗邻。大脑皮层躯体定位图显示，大脑凸面顶点支配下肢的皮层（Penfifield 和 Rasmussen，1950）。沿其凸面表面走行（从内侧后上至外侧前下），中央前回的皮层表面在后缘增宽，从而形成了 Ω 形的运动“手结区”（hand knob）（ a ；Yousry 等，1995，1997）。在对应手部的初级运动皮层（M1）内，每个手指具有相应的位置顺序（个体之间有重叠和变异），从内至外侧依次表示从小拇指区（D5）至最外侧的拇指区（D1）（Dechent 和 Frahm，2003）。运动“手结区” a是中央前回 3 的另一个典型标志。CS 和中央后回 4 按这个路径走行时，中央后回也会形成“Ω”形结构（包括手躯体感觉区）。此外，如上所述，与中央前回 3 相比，中央后回 4 的厚度较小，因此容易区分。大脑皮层躯体定位图显示，躯体感觉区的皮层分布在中央前回 3 走行区域（Penfifield 和 Rasmussen，1950；Overduin 和 Servos，2004），在额上回 1 的外侧，额中回 2 曲折向后，并指向手结区 a 。中央前回 3 的前后径从“手结区”向外侧下方逐渐变细，但在凸面低处再次增宽，Eberstaller（1890）明确提出了这种改变。使用现代成像技术可测量中央前回 3 横轴位的宽度，既往研究结果证实，中央前回的最大宽度位于靠近外侧裂的脑回下部35b（Ono 等，1990），是控制嘴唇和舌头运动的初级运动皮层（M1）。横轴位上既没有典型的脑回形状和标志，又没有运动手结区或 ac（前连合）测量相对位置帮助精确定位，但这矢状位可以解决此问题（见下文）。 上文描述了一部分额叶解剖。横轴位可以清晰显示额中回 2 的走行，额下回位于额叶的侧下方。中央前回 3 前方为前额叶运动区，额下回与岛叶 19 前缘相邻。这部分是额叶岛盖部 9 ，包含Broca 的运动性语言中枢（见下文的矢状位部分）。由于侧脑室的典型形态和脑脊液（corticospinal flfluid，CSF）的信号特征，横轴位很容易定位侧脑室及其前后角（图 2-1、图 2-5 和图 2-6），其形状是由位于前角外侧的尾状核 10 ，体部（第三脑室）外侧丘脑 11 、及其后面前后走行的视辐射 21 和左右走行胼胝体压部 20 形成（图 2-5 和图 2-6）。下行的皮质脊髓束走行于尾状核的外侧，通过内囊 16 。内囊位于内侧尾状核头 10 、第三脑室和丘脑 11 （位于第三脑室的后方）、外侧苍白球 17 形成的区域内。从内到外至岛叶 19 ，可以识别豆状核 17 内的苍白球、壳核以及屏状核。控制舌、嘴唇和面部的皮质脊髓束在内囊 16 前肢和膝部下行，内囊后肢走行控制上肢、躯体和下肢的纤维束。 2. 矢状位 前文已经介绍了矢状位大脑半球表面的解剖结构（图 2-3）。胼胝体 20 、 22 、 23 是联络左右大脑半球纤维构成的纤维束板。前面是膝部 22 ，中间是体部 23 ，后面是压部 20 。胼胝体包绕侧脑室，在基底部、前连合（ac； 24 ）呈椭圆形，容易识别。后联合也容易识别，是穿过中线的纤维束，位于导水管上端背侧。大多数 fMRI 研究扫描根据前 - 后联合连线定位，从而获得标准的参考位置。 从基底部向上，胼胝体与胼胝体沟和扣带回相邻。与扣带沟 5 相邻的脑回是额上回1 的内侧，辅助运动区（supplementary motor area， SMA）位于垂直于前联合（vertical lines perpendicular to the ac，Vac）或后联合（vertical lines perpendicular to the pc，Vpc；图 2-3）的垂直线构成的区域（内侧皮层表面），位于扣带回和额上回。如上所述，扣带沟 5 在中央旁小叶（ b ；扣带沟缘部）背部的内侧半球表面（图2-3）上行，将其与楔前叶分开 6 。该交点在横轴位的“括弧”征显示清晰（图 2-2；Naidich 和Brightbill，1996），与中央后回 4 毗邻。中央后回是顶叶的一部分。楔前叶 6 位于中央后沟背侧。顶枕沟 25 是区分顶叶与枕叶（楔叶 26 ）的重要标志。顶枕沟位于扣带沟 5 上部的后方，由前下向上后走行，矢状位上容易识别（图 2-3）。推荐在矢状位沿这些沟、裂进行横向走行定位，当外侧裂35b显示，解剖标志很容易确定。 正中矢状位（图 2-6）显示运动皮层的手结区，a 形似钩子从脑实质指向背侧。此外，感觉运动皮层位于岛叶 19 上方。外侧裂35b由下前至上后走行，分隔额叶和颞叶，其水平支35c，在前上缘走行，前上升支35d在背侧进入额下回岛盖部9 ，岛盖部位于岛叶 19 的前部。前水平支35c将额下回眶部 40 与三角部 39 分界，前上升支35d将额下回三角部 39 与岛盖部 9 分界，形成 M 形（Naidich 等，1995）。额下回岛盖部 9 位于 Broca区，岛盖部后缘以中央前下沟为界，在感觉运动区的底部，与中央前回 3 和中央后回 4 汇合（Eberstaller，1890；Ono 等，1990），汇合处背部以中央下后沟为界，嘴唇或舌头运动引起此区血氧水平依赖（blood oxygen level-dependent，BOLD）信号增加（Fesl 等，2003）。由于解剖变异，感觉运动区的基底部形成 K 形或 N 形，该形状由中央下前沟和中央前下沟构成，中央前回、中央后下沟、中央后回和中央后沟与角回相邻38 （Eberstaller 1890；Ono 等，1990；图 2-6）。大脑外侧裂的后部沿其上后部走行，上行至后上升支35a，后升支两侧为马蹄形缘上回 37 的前部和后部。 《fMRI 基础与临床应用（原书第 3 版）》由相关领域的专家共同撰写，他们各自分享了所在领域的丰富经验，阐述了 fMRI 的基础理论及其临床引用的新进展，从BOLD-fMRI 信号的基础知识开始，涵盖了相关解剖、技术问题、统计分析、临床应用等内容，此外还包括 fMRI 与其他神经影像技术（如经颅磁刺激和脑电图）的比较与结合。本书对神经影像、神经内外科医师及相关研究人员均具有重要参考价值。