文章来源：中华核医学与分子影像杂志,,37(12):-.
作者：臧玉峰冯逢霍力李彪兰晓莉卢洁田嘉禾赵周社HuangYiyun
单位：杭州师范大学心理科学研究院认知与脑疾病研究中心、浙江省认知障碍评估技术研究重点实验室
引用本文:臧玉峰,冯逢,霍力,等.PET/fMRI对异常脑活动的精准定位：研究进展与展望[J].中华核医学与分子影像杂志,,37(12):-.DOI:10./cma.j.issn.-..12.
PET/fMRIforpreciselocalizationofabnormalbrainactivity:aminireview
ZangYufeng,FengFeng,HuoLi,LiBiao,LanXiaoli,LuJie,TianJiahe,ZhaoZhoushe,HuangYiyun
CiteasChinJNuclMedMolImaging,,37(12):-.
摘要
许多脑疾病无明显病灶，其病因可能是源于脑活动或脑区连通性的异常。目前常用的脑成像诊断技术很难对其异常脑活动进行精准定位。新近发展起来的PET/MR一体同步显像技术或能弥补此缺陷。该设备已经用于临床诊断，但主要还是利用了PET功能影像与MRI结构影像的结合，远远没有发挥其功能－功能结合的诸多优势。目前，国际上PET/fMRI的研究尚处于起步阶段。初步研究表明，PET与fMRI常用功能指标之间的相关性并不高，提示2种功能指标可能揭示了不同的生理、病理机制。目前，医院已经安装了至少5台一体化PET/MR设备。相对来说，我国的优势在于病源充足，PET影像发展迅速，且在fMRI的计算方法学方面有较高的国际地位。PET/fMRI的研究通常需要多学科的合作，包括核医学、放射学、化学、医用物理学、影像计算方法学、认知神经科学等等，医院的科研管理体制还需要改进，以满足这种多学科高度交叉合作的需求。利用自身优势，改进自身科研管理体制，再加上多中心合作，相信我国在PET/fMRI的研究方面能够很快达到国际一流水平，并取得既有科学价值、又有临床价值的科研成果。
一、异常脑功能的定位诊断与定位脑刺激治疗
许多脑疾病无明显的结构异常、而以脑功能障碍为主要表现，如PD、AD、抑郁症等。脑功能异常疾病的诊断缺乏客观指标，治疗以药物为主。目前，靶向定位脑刺激技术在脑疾病的功能调控及治疗方面显示出了巨大的前景。这些技术中，有些已广泛用于临床，如深部脑刺激(deepbrainstimulation,DBS)和经颅磁刺激(transcranialmagneticstimulation,TMS)，有些还处于研究阶段，如低频聚焦超声刺激(focusedultrasoundstimulation，FUS)。DBS、TMS、FUS的共同优势在于其刺激靶点比较精确，其共同特点是需要对刺激靶点进行精准定位。虽然在导航的引导下，对指定位置进行准确刺激并不困难，但刺激靶点确定是一项非常具有挑战性的工作。目前只有极少数脑疾病的特定症状有比较明确的靶点，如丘脑底核或内侧苍白球的DBS对PD的肢体症状有明确的疗效，背外侧前额叶是TMS治疗抑郁症的有效刺激靶点。在绝大多数情况下，刺激靶点并不明确。无创脑功能成像技术，特别是一体化PET/MRI设备的问世，有望解决这一问题。
二、PET与MRI的功能成像特点与数据分析方法
1．PET。PET既属于功能影像学，也属于分子影像学。采用的放射性核素(如11C、13N、15O、18F)本身就是体内各种物质的基本元素，带有这些核素的示踪剂的特异性比较高。目前临床广泛使用的是18F－FDGPET，可反映体内细胞葡萄糖的代谢。与其他功能影像学技术相比较，PET的优势之一在于其可以特异性地标记并测定与神经递质代谢相关的物质或者与脑内某些功能蛋白有特异性结合的物质。
FDGPET的常用观察指标是SUV。该指标受许多因素影响，如注射时间、采集时间、血糖水平等。另一种方法在研究中应用比较多，即将每个体素的值除以全脑的平均值[1],是相对于全脑总量的标准化方法，在静息态fMRI(resting－statefMRI,RS－fMRI)的研究中也经常采用。需要说明的是，这2个方法得到的结果有所不同，但没有对错之分。
2．fMRI。(1)定义。狭义的fMRI通常指的是血氧合水平依赖(bloodoxygenationleveldependent,BOLD)的fMRI技术。脱氧血红蛋白是一种顺磁性物质，BOLD－fMRI对于脱氧血红蛋白的变化比较敏感。动脉自旋标记(arterialspinlabeling,ASL)MRI技术也是无创脑功能成像，也可以称为fMRI，该技术对脑血流(cerebralbloodflow,CBF)的变化比较敏感。目前的新型扫描仪都配备BOLD和ASL这2种技术。其中，BOLD反映的指标是脱氧血红蛋白，其优点是时间分辨率比较高(约为0.1～2.0s)、信噪比比较高，但缺点是无法定量；ASL反映的指标是血流，其优点是可进行定量分析，但缺点是时间分辨率比较低(约为4s或者更长)、信噪比比较低。本文中，如果没有特别说明，fMRI默认为是指BOLD－fMRI。
(2)分类。可以根据扫描过程中的实验设计，将fMRI分为2大类，即任务fMRI和RS－fMRI，前者在扫描过程中需要受试者完成特定的任务，后者不需要完成特定的任务，自然休息即可。年Biswal等[2]发表了第1篇RS－fMRI方面的论文，但并未受到重视。而近年来，每年约有篇相关的研究论文发表，这在很大程度上是由于RS－fMRI具有较大的临床应用价值。任务fMRI用于揭示特定任务状态下的脑活动，其作用是不可替代的，某些简单的任务设计已经被用于神经外科的术前功能定位，但由于任务设计千变万化，大范围临床应用比较困难。因此，本综述对于任务fMRI不作深入讨论。
(3)RS－fMRI数据分析方法简介。①功能整合与功能分离。fMRI的信号无法定量，只能分析其相对变化。RS－fMRI是一个四维数据，其分析方法大致可以分为2类，一类称为功能整合，另一类称为功能分离。功能整合RS－fMRI