導(dǎo)讀

DTI和BOLD功能性MRI技術(shù)存在多種不同類型的偽影。這些偽影可能與技術(shù)有關(guān)，如特定腦區(qū)的敏感性偽影或振動(dòng)和渦流偽影，但它們也可能與生理學(xué)有關(guān)。在功能活躍區(qū)域附近觀察到的引流靜脈激活或流動(dòng)偽影就是這種生理誘導(dǎo)的偽影。在臨床fMRI中也存在一些具體的問題。這些可能是病理性誘導(dǎo)的病變附近大腦激活的減少或缺失，這可能導(dǎo)致對(duì)生成的fMRI信號(hào)圖的錯(cuò)誤解釋。掃描過程中的頭動(dòng)或缺乏合作也不利于DTI采集。fMRI/DTI方案的成功率顯然與技術(shù)人員識(shí)別和處理這些技術(shù)、生理和被試引起的偽影的能力有關(guān)。

前言

FMRI和DTI技術(shù)存在多種不同類型的偽影。其中一些偽影是技術(shù)造成的(例如，EPI圖像中的尖峰)，其他可能與生理有關(guān)(例如，與心臟相關(guān)的生理腦運(yùn)動(dòng))或兩者的結(jié)合(例如，多波段/超波段采集中的磁敏感偽影)。最后，還有病理性誘發(fā)的偽影，這可能導(dǎo)致對(duì)結(jié)果的錯(cuò)誤解度。臨床BOLD fMRI目前主要在3T的場(chǎng)強(qiáng)下進(jìn)行，是一種相當(dāng)不敏感的技術(shù)，因?yàn)樯窠?jīng)元活動(dòng)引起的信號(hào)強(qiáng)度變化通常只有百分之幾，即噪聲大小。因此，許多偽影與fMRI較低的噪聲對(duì)比度有關(guān)。另一方面，DTI采集技術(shù)對(duì)與硬件相關(guān)的不穩(wěn)定性和渦流也非常敏感，并且信噪比非常低。但是有一些技巧和竅門可以檢測(cè)和最小化這些偽影，并在fMRI中區(qū)分真實(shí)和虛假的大腦激活，以及真正的病理白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化和偽影。

活動(dòng)態(tài)和靜息態(tài)BOLD信號(hào)相關(guān)的偽影

大腦激活和腦血管生理學(xué)之間的神經(jīng)血管耦合導(dǎo)致了三種影響fMRI信號(hào)的效應(yīng)：區(qū)域血流速度(rCBF)、區(qū)域血容量(rCBV)和局部血氧水平的增加。目前使用最廣泛的fMRI技術(shù)被稱為“血氧水平依賴(BOLD)fMRI”。
所有從神經(jīng)元活動(dòng)的血流動(dòng)力學(xué)變化推斷任務(wù)驅(qū)動(dòng)或靜息態(tài)改變的成像模式都生成了通過“血管過濾器”的功能圖。這意味著，檢測(cè)神經(jīng)元激活后功能變化的成像模式的區(qū)域敏感性取決于血管基線狀態(tài)以及激活神經(jīng)元簇內(nèi)和周圍的血管密度。由于BOLD技術(shù)的對(duì)比機(jī)制利用了脫氧血紅蛋白濃度的變化，所以這也適用于fMRI實(shí)驗(yàn)。因此，在BOLD圖像中觀察到的信號(hào)變化區(qū)域比實(shí)際激活區(qū)域更大，并且可以相對(duì)于實(shí)際激活區(qū)域進(jìn)行位移。BOLD機(jī)制的這些內(nèi)在效應(yīng)限制了fMRI的時(shí)間和空間分辨率，與采集協(xié)議無關(guān)。
從fMRI獲得的激活區(qū)域的空間特異性以及與神經(jīng)元(電)活動(dòng)位點(diǎn)相關(guān)的激活位置的準(zhǔn)確性已被證明取決于采集技術(shù)。有研究者提出了這樣的擔(dān)憂，即在較低場(chǎng)強(qiáng)下進(jìn)行的BOLDfMRI檢查可能主要檢測(cè)到大靜脈，而這些大靜脈不一定直接位于激活腦區(qū)附近。為了識(shí)別靜脈從激活區(qū)域排出過量血液而產(chǎn)生的BOLD信號(hào)，可以使用以下原則：從引流靜脈觀察到的激活點(diǎn)大多很小，在幾個(gè)相鄰的層上是連續(xù)的，并沿靜脈路徑穿過不同層的管狀激活點(diǎn)。另一方面，激活的功能性腦組織往往更多地出現(xiàn)在腦實(shí)質(zhì)內(nèi)。
通過將fMRI激活圖或rsfMRI網(wǎng)絡(luò)圖與T1加權(quán)對(duì)比增強(qiáng)圖像共同配準(zhǔn)，就有可能檢查后者的位置以及與Bold簇的任何可能重疊。此外，共配準(zhǔn)靜脈MR血管造影或SWI靜脈圖有助于區(qū)分靜脈內(nèi)信號(hào)變化和腦實(shí)質(zhì)激活。此外，在分析信號(hào)時(shí)程時(shí)，還可以區(qū)分來自激活實(shí)質(zhì)的信號(hào)與來自引流靜脈的信號(hào)之間的差異。由于引流靜脈由激活的腦區(qū)的小靜脈和小動(dòng)脈供血，因此其信號(hào)變化比腦實(shí)質(zhì)的信號(hào)變化要延遲一些。這反映在引流靜脈MR信號(hào)時(shí)程中較晚開始的對(duì)比變化。

腦病變對(duì)BOLD fMRI信號(hào)的影響

臨床功能性MRI的一個(gè)重要方面是了解明顯但未檢測(cè)到的BOLD激活、減少或偽影情況。在這里，重要的是要知道BOLD信號(hào)的缺失或減少是否也反映了神經(jīng)元激活的缺失或減少，以及在過渡灌注組織或血流動(dòng)力學(xué)特性改變區(qū)域(例如AVMs)中的BOLD信號(hào)是否代表真正的功能性神經(jīng)元激活。到目前為止，關(guān)于這些問題及其普遍性的知識(shí)非常有限。
不同的病理狀態(tài)會(huì)減弱血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng)，而血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng)是任何BOLDfMRI信號(hào)的來源。腦腫瘤血管通常缺乏自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。其血管系統(tǒng)比周圍正常組織的反應(yīng)性低。顱內(nèi)占位性病變可使生理狀況發(fā)生變化，可能誘導(dǎo)病變附近組織中的病理性血管增生，從而改變血管的密度、大小和形態(tài)，使得血容量增加。病變本身的占位效應(yīng)和瘤周水腫可改變表觀擴(kuò)散系數(shù)，從而引起血管機(jī)械性壓迫。然而，如果在腫瘤附近的腦組織中，大腦自動(dòng)調(diào)節(jié)血液流動(dòng)的能力完全喪失，那么該區(qū)域可能對(duì)神經(jīng)活動(dòng)增加和相應(yīng)的血流量增加以及隨后的BOLD信號(hào)沒有反應(yīng)。神經(jīng)膠質(zhì)瘤及其周圍的生化環(huán)境和皮層神經(jīng)遞質(zhì)水平可能會(huì)發(fā)生改變。同樣，給患者服用的治療藥物也可能與血流動(dòng)力學(xué)自動(dòng)調(diào)節(jié)相互作用。

腦病變對(duì)DTI結(jié)果的影響

腦部病變會(huì)影響原有的DTI圖像以及由此產(chǎn)生的分?jǐn)?shù)各向異性(FA)圖，并最終影響纖維束示蹤成像。神經(jīng)退行性疾病和脫髓鞘疾病會(huì)使觀察到的局部FA值降低，如肌萎縮側(cè)索硬化癥、多發(fā)性硬化癥和阿爾茨海默癥。同樣，腦卒中患者的白質(zhì)FA也會(huì)發(fā)生局部變化。血管性水腫會(huì)降低局部纖維密度，從而降低測(cè)量的FA值，進(jìn)而影響纖維示蹤算法在各自病變周圍重建的纖維數(shù)量。腫瘤組織還可以通過減少完整軸突的數(shù)量來破壞白質(zhì)纖維。腦腫瘤放射治療也會(huì)引起白質(zhì)微結(jié)構(gòu)損傷，從而導(dǎo)致大腦半球間的FA發(fā)生變化。
由于病變的占位效應(yīng)導(dǎo)致的解剖結(jié)構(gòu)失真，使得很難將ROI追蹤定位在確保可靠和可重復(fù)的纖維示蹤所需的正確位置。解決這一問題的方法之一是使用fMRI激活區(qū)域作為纖維束成像的種子ROI，從而使用功能信息來更好地了解結(jié)構(gòu)狀態(tài)及其變化。

相關(guān)偽影和生理噪聲

流動(dòng)和脈沖偽影

血流偽影是由于垂直于成像層的血液脈動(dòng)進(jìn)出而產(chǎn)生的，從而導(dǎo)致不同層的信號(hào)發(fā)生變化。在1.5T時(shí)，這些偽影在AVMs等病理性血流條件下尤其明顯。然而，使用的磁場(chǎng)強(qiáng)度越高(3T及以上)，流動(dòng)和脈沖偽影變得更加突出。圖1顯示了在3T?fMRI實(shí)驗(yàn)中獲得的脈沖偽影，沒有任何特定的大腦激活，并且可以看到幾個(gè)管狀區(qū)域，信號(hào)強(qiáng)度呈正弦形狀。rsfMRI數(shù)據(jù)對(duì)這些偽影也非常敏感，因?yàn)檫@些正弦信號(hào)時(shí)間軌跡在時(shí)間上非常類似于構(gòu)成各自功能網(wǎng)絡(luò)的不同區(qū)域的真實(shí)同步大腦激活。

大幅頭動(dòng)偽影通常在fMRI圖像中觀察到的小強(qiáng)度變化很容易受到各種源的污染。在臨床fMRI中，信號(hào)偽影的主要來源是采集功能數(shù)據(jù)時(shí)的劇烈頭部運(yùn)動(dòng)。此外，信號(hào)偽影還來自心臟和腦脊液搏動(dòng)時(shí)的生理性腦運(yùn)動(dòng)。然而，臨床fMRI檢查失敗的主要原因是頭部運(yùn)動(dòng)，有研究表明約15%的臨床檢查失敗是由頭動(dòng)偽影造成的。

被試運(yùn)動(dòng)及其對(duì)fMRI時(shí)間序列采集的影響可分為兩類：圖像內(nèi)運(yùn)動(dòng)，通常是非?？焖俸屯蝗坏膭?dòng)作(即，在小于圖像采集時(shí)間的時(shí)間尺度上)，以及圖像間運(yùn)動(dòng)，通常在幾秒到幾分鐘之間，反映了被試的緩慢運(yùn)動(dòng)(即，在大于采集單個(gè)圖像volume所需的時(shí)間尺度上)。這兩類運(yùn)動(dòng)對(duì)采集的圖像和功能圖特性具有不同的影響。在基于GE的采集序列中，通常由突然的頭動(dòng)引起的圖像內(nèi)運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致“模糊”和“鬼影”，而在單發(fā)回波平面成像中則較少出現(xiàn)，在單發(fā)回波平面成像中，圖像的所有數(shù)據(jù)都在不到100ms的時(shí)間內(nèi)收集完畢。然而如果存在偽影，這種突然的運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)EPI圖像產(chǎn)生以下影響：如果運(yùn)動(dòng)非?？?＜100ms)，它仍然會(huì)在采集volume的多個(gè)時(shí)間層中引起鬼影。較慢、較持久的運(yùn)動(dòng)也可以改變圖像對(duì)比度，這尤其適用于垂直于采集平面的運(yùn)動(dòng)。后者會(huì)導(dǎo)致不同volume中采集相同時(shí)間層的表觀重復(fù)時(shí)間發(fā)生變化(圖2)，從而改變不同時(shí)間層組織的T1加權(quán)，從而改變組織的信號(hào)強(qiáng)度。

在靜息態(tài)fMRI中，與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的混淆可能更加麻煩。運(yùn)動(dòng)偽影對(duì)靜息BOLD信號(hào)的影響不同，并且會(huì)在很大程度上影響連接測(cè)量。
即使是＜0.5mm的細(xì)微運(yùn)動(dòng)偽影也會(huì)引起特定的偏差，增加短距離連接，同時(shí)減少長(zhǎng)距離連接，這可能會(huì)導(dǎo)致某些患者群體之間的組間差異，這些患者組通常比健康對(duì)照組的運(yùn)動(dòng)更多。另一方面，采集過程中較大的頭部運(yùn)動(dòng)也可以增加長(zhǎng)距離連接。

大于圖像采集時(shí)間的時(shí)間尺度上的運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致時(shí)間序列內(nèi)圖像的錯(cuò)誤配準(zhǔn)，并使激活焦點(diǎn)無法檢測(cè)到，或者更糟糕的是，當(dāng)運(yùn)動(dòng)與刺激在時(shí)間上相關(guān)時(shí)，會(huì)誘發(fā)偽影激活(圖3)。這尤其會(huì)對(duì)那些顯示陡峭圖像強(qiáng)度梯度的腦區(qū)產(chǎn)生影響，這些區(qū)域特別容易出現(xiàn)這些偽影。這種圖像間運(yùn)動(dòng)的影響在臨床檢查中尤其成問題。Hill等人(2000)的結(jié)果表明，與健康被試相比，癲癇患者的頭部運(yùn)動(dòng)更普遍，振幅更大。

①最小化和校正運(yùn)動(dòng)偽影

一些研究人員已經(jīng)提出了幾種解決方案來校正或最小化圖像間的運(yùn)動(dòng)偽影。采集階段的頭部運(yùn)動(dòng)可以通過模具和綁帶進(jìn)行固定。使用“咬桿”(圖4)(一種定制的牙模固定裝置)限制被試在成像時(shí)的頭部運(yùn)動(dòng)——提供了一種高度剛性的固定裝置，但只能用于有限數(shù)量的患者。因?yàn)椴⒎撬谢颊叨寄苋淌苓@種固定裝置。此外，根據(jù)安全預(yù)防措施，該裝置無法用于那些在成像過程中有癲癇發(fā)作風(fēng)險(xiǎn)的患者。

另一種解決方案是在數(shù)據(jù)后處理過程中使用運(yùn)動(dòng)校正算法，目前大多數(shù)fMRI分析軟件工具都集成了運(yùn)動(dòng)校正算法。運(yùn)動(dòng)校正通常是將數(shù)據(jù)序列中連續(xù)采集的圖像與第一幅圖像(或時(shí)間序列中的任意其他圖像)進(jìn)行剛性重對(duì)齊來實(shí)現(xiàn)的。如果患者的運(yùn)動(dòng)頻率與所應(yīng)用的刺激范式的頻率無關(guān)，則這種重新對(duì)齊后處理可以成功地將患者本身引起的運(yùn)動(dòng)與真正的激活分離開來(圖5)。

患者運(yùn)動(dòng)問題可以通過多種不同的方法來進(jìn)一步減少。首先，可以優(yōu)化刺激范式以最小化頭部運(yùn)動(dòng)。其次，靜息態(tài)fMRI不受基于任務(wù)的患者運(yùn)動(dòng)的影響，因?yàn)闆]有執(zhí)行活動(dòng)任務(wù)。此外，自適應(yīng)的采集序列可以改變獲取的EPI?volume的位置，以便前瞻性地適應(yīng)被試的運(yùn)動(dòng)。為此，必須在線計(jì)算被試在兩個(gè)連續(xù)采集的volume之間的運(yùn)動(dòng)，這可以在圖像本身上完成，也可以通過使用激光制導(dǎo)或單獨(dú)的攝像機(jī)計(jì)算外部標(biāo)記的位置來完成。這些信息可用于預(yù)測(cè)下一次(第三次)采集的頭部位置。因此，與fMRI后處理軟件工具中使用的回顧性運(yùn)動(dòng)校正技術(shù)相比，該技術(shù)使用前瞻性運(yùn)動(dòng)校正算法。當(dāng)掃描平面適應(yīng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，T1加權(quán)時(shí)間層效應(yīng)也會(huì)減弱。
如果運(yùn)動(dòng)偽影仍然存在于最終的BOLD激活圖中，那么大多數(shù)軟件包都可以選擇將預(yù)處理步驟中計(jì)算的運(yùn)動(dòng)參數(shù)納入功能激活的統(tǒng)計(jì)計(jì)算(例如，使用一般線性模型(GLM))中。在此過程中，與這些運(yùn)動(dòng)參數(shù)相關(guān)的體素內(nèi)的信號(hào)變化將反映在這種對(duì)比中，從而減少了刺激范式感興趣的其他條件下運(yùn)動(dòng)誘發(fā)信號(hào)變化的影響。雖然這將有效地消除運(yùn)動(dòng)引起的假陽性激活，但同時(shí)也會(huì)消除或減少歸因于運(yùn)動(dòng)的真實(shí)激活。

②如何區(qū)分真實(shí)激活和運(yùn)動(dòng)誘發(fā)的假陽性激活

如果在圖像采集和數(shù)據(jù)處理過程中無法完全消除運(yùn)動(dòng)，則需要在激活圖中識(shí)別運(yùn)動(dòng)偽影。本段提供了一些實(shí)用技巧來區(qū)分運(yùn)動(dòng)誘發(fā)的“假陽性激活”和BOLD信號(hào)的“真實(shí)激活”。運(yùn)動(dòng)誘發(fā)的“假陽性激活”多位于不同結(jié)構(gòu)的邊緣，信號(hào)強(qiáng)度梯度較大。BOLD血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng)曲線一般在刺激開始后4s上升，并在6-8s后達(dá)到最大值。如果運(yùn)動(dòng)遵循范式，則運(yùn)動(dòng)的開始將與范式的開始同時(shí)進(jìn)行。與動(dòng)作相關(guān)的信號(hào)變化會(huì)隨動(dòng)作立即發(fā)生變化。因此，與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的“假陽性激活”的時(shí)間分布將在時(shí)間上與block設(shè)計(jì)的不同條件相吻合，并且將先于生理延遲的血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng)發(fā)生，后者反映了“真實(shí)激活”的時(shí)間分布(與刺激開始時(shí)相比，通常有大約2-4s的延遲)。與生理BOLD信號(hào)變化相比，與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的信號(hào)變化往往表現(xiàn)出更高的信號(hào)強(qiáng)度變化(圖6)。

DTI中的運(yùn)動(dòng)偽影

通常，DTI掃描需要5-20min才能獲取整個(gè)腦容量數(shù)據(jù)集。在此掃描期間，被試的運(yùn)動(dòng)會(huì)在不同的擴(kuò)散編碼圖像上產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偽影。這些偽影根據(jù)被試運(yùn)動(dòng)的幅度和速度而有所不同。在5-20min的掃描過程中發(fā)生的輕微移動(dòng)將導(dǎo)致不同擴(kuò)散加權(quán)圖像的錯(cuò)位。在DTI數(shù)據(jù)集的后處理步驟中，需要對(duì)不同的volume進(jìn)行配準(zhǔn)，例如b0圖像，但需要注意的是，所應(yīng)用的擴(kuò)散梯度的方向信息也應(yīng)根據(jù)圖像的方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。大而快速的運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致較大的信號(hào)丟失和交錯(cuò)偽影(圖7)。如果這些偽影沒有被識(shí)別出來，則會(huì)干擾生成的DTI圖像。有不同的軟件解決方案可以跟蹤這些信號(hào)丟失，并將其從進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析中剔除。

另一個(gè)與患者運(yùn)動(dòng)有關(guān)但由擴(kuò)散梯度本身引起的問題是所謂的振動(dòng)偽影，通常表現(xiàn)為頂葉內(nèi)側(cè)大面積的信號(hào)丟失(圖8)。強(qiáng)烈的擴(kuò)散梯度會(huì)引起MR系統(tǒng)的低頻振動(dòng)，從而導(dǎo)致掃描床的振動(dòng)，這種振動(dòng)將轉(zhuǎn)化為患者的頭部運(yùn)動(dòng)，與施加的擴(kuò)散梯度同步。據(jù)觀察，當(dāng)擴(kuò)散梯度的左右分量(X梯度)較大時(shí)，該偽影最大。目前已經(jīng)提出了不同的解決方案來避免這種偽影。掃描床與MR系統(tǒng)的分離可以使被試的運(yùn)動(dòng)同步性降低，從而降低偽影。完整的k空間采集或連續(xù)掃描之間較長(zhǎng)的TR也可以減少這種現(xiàn)象。最后，可以結(jié)合采集和后處理方法來消除此類偽影。

在任務(wù)態(tài)fMRI檢查期間，被試的合作非常重要。圖9顯示了在視網(wǎng)膜定位視覺實(shí)驗(yàn)中，注視和非注視被試之間激活圖的差異。在認(rèn)知和語言任務(wù)中，可以在范式中實(shí)現(xiàn)間接控制。認(rèn)知范式可以設(shè)計(jì)成被試必須通過按下按鈕來做出反應(yīng)的方式。這些反應(yīng)可以在掃描過程中記錄下來，并在掃描后進(jìn)行控制以確保其正確性。靜息態(tài)fMRI檢查同樣需要被試的合作，例如，“睜眼”和“閉眼”掃描之間的大腦激活同步模式已被證明存在較大差異。

技術(shù)相關(guān)偽影

BOLD fMRI和DTI的磁敏感偽影

幾乎所有BOLD fMRI采集和DTI采集均采用多層單次激發(fā)EPI采集序列進(jìn)行。這些技術(shù)具有非常高的時(shí)間分辨率，并且對(duì)BOLD效應(yīng)非常敏感，其表現(xiàn)為激活區(qū)域的敏感性變化。但這些單次激發(fā)的EPI序列也因其高T2*加權(quán)和高磁敏感性而受到失真和磁敏感偽影的影響。在大多數(shù)fMRI研究中，這些缺點(diǎn)并不那么重要，也無法衡量EPI技術(shù)在檢測(cè)和定位大腦激活方面的巨大優(yōu)勢(shì)。在患者中，這種效應(yīng)也可以在某些類型的病變附近觀察到，這些病變與周圍腦組織之間的磁敏感差異較大。隨著使用更高靜磁場(chǎng)強(qiáng)度的趨勢(shì)，這種局部信號(hào)丟失和圖像失真的影響更加明顯。對(duì)于臨床fMRI來說，無論是尋找眶額葉皮層激活區(qū)域(如味覺和嗅覺相關(guān)區(qū)域，情緒處理)還是前顳葉皮層(負(fù)責(zé)物體識(shí)別的區(qū)域)激活區(qū)域，這些偽影都是一個(gè)難題。

多波段偽影

近年來，同時(shí)多層采集技術(shù)的發(fā)展使EPI volume的采集速度提高了2-12倍，并顯著提高了BOLD fMRI和DWI采集的時(shí)間或空間分辨率，為所有類型的fMRI和DWI采集提供了快速發(fā)展的可能性。然而，這些技術(shù)也在BOLD fMRI和DTI掃描中引入了一種新型的多波段相關(guān)偽影，其表現(xiàn)為從某個(gè)時(shí)間層到另一個(gè)同時(shí)激發(fā)/采集的時(shí)間層的信號(hào)重疊。原因是很難正確地分離同時(shí)采集的層。

在多波段采集中，另一個(gè)更突出的偽影是并行成像偽影，由于數(shù)據(jù)的部分SENSE展開失敗，信號(hào)在時(shí)間層內(nèi)重復(fù)。這些偽影在EPI圖像中使用較高的多波段加速因子(大于2)時(shí)更容易發(fā)生，因?yàn)橥瑫r(shí)采集的層之間的距離較小，偽影在空氣組織邊界附近也更容易出現(xiàn)(圖10)，并且還可能導(dǎo)致BOLD fMRI掃描不同的非相鄰?fù)瑫r(shí)采集層區(qū)域的假陽性激活。這些偽影可以通過使用適當(dāng)?shù)闹亟夹g(shù)來消除，例如使用適當(dāng)?shù)募铀俣戎?圖10)和使用高階局部勻場(chǎng)來增加局部磁場(chǎng)的均勻性。

EPI序列對(duì)尖峰的敏感性

MR圖像中的尖峰是由外部干擾引起的，并且可以在受影響的圖像中產(chǎn)生較大的信號(hào)變化。如果你懷疑fMRI的時(shí)間序列中包含尖峰，則必須仔細(xì)分析激活區(qū)域的信號(hào)時(shí)間進(jìn)程，因?yàn)榧夥逋ǔ?huì)影響信號(hào)，并且在原始圖像中也很容易觀察到。在DTI圖像中，尖峰也可能是偽影的主要來源。如果假設(shè)存在尖峰，則應(yīng)檢查所有單獨(dú)的b向量圖像，并通過后處理軟件從DTI分析中刪除包含尖峰的圖像volume。為了消除圖像中的尖峰，應(yīng)該檢查法拉第籠，如果法拉第籠在圖像采集過程中是關(guān)閉的且完好無損的，那么打開門進(jìn)行掃描是很麻煩的(圖11：在fMRI掃描期間打開法拉第籠門的效果)。因此，建議關(guān)閉不必要的電子設(shè)備，或者更好的是將它們從掃描室中移除。

DTI中的渦流失真

當(dāng)MR梯度脈沖接通時(shí)，這將導(dǎo)致MRI掃描儀的導(dǎo)電部分(梯度線圈，RF線圈，墊片等)產(chǎn)生電流感應(yīng)，稱為渦流。這些渦流反過來會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)梯度，這種磁場(chǎng)梯度可能比施加的初級(jí)梯度持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間。當(dāng)使用快速序列或強(qiáng)梯度時(shí)，這些渦流會(huì)誘發(fā)額外的梯度場(chǎng)，這將使圖像中的位置編碼錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致圖像失真。雖然BOLD?fMRI掃描也會(huì)受到渦流的影響，但對(duì)生成的DTI圖像質(zhì)量的影響會(huì)大得多。在DTI中，對(duì)于b向量的每個(gè)方向，不同的梯度和強(qiáng)度被開啟和關(guān)閉，導(dǎo)致b向量的每個(gè)方向可能產(chǎn)生不同的渦流偽影。渦流偽影主要表現(xiàn)為圖像的單向收縮、圖像移位和剪切等圖像失真。通過優(yōu)化調(diào)整和校準(zhǔn)梯度設(shè)置以抵消和最小化感應(yīng)電流，以及使用專門設(shè)計(jì)的自屏蔽梯度(現(xiàn)代MRI掃描儀的標(biāo)準(zhǔn))，可以減少渦流。

統(tǒng)計(jì)后處理“偽影”

在fMRI實(shí)驗(yàn)中生成功能激活圖需要對(duì)大腦中每個(gè)體素進(jìn)行獨(dú)立的統(tǒng)計(jì)分析。檢驗(yàn)每個(gè)體素的假設(shè)是基于任務(wù)與基線條件相比沒有影響的假設(shè)，因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)分析意味著要決定此零假設(shè)是真還是假。I型錯(cuò)誤構(gòu)成假陽性，即判斷體素在感興趣的條件下顯示出激活的差異，而實(shí)際上并非如此。II型錯(cuò)誤代表假陰性，即假設(shè)在這個(gè)體素上沒有激活，而實(shí)際上有激活。
在基礎(chǔ)神經(jīng)科學(xué)研究中，統(tǒng)計(jì)分析本質(zhì)上是為了防止假陽性。由于fMRI測(cè)量結(jié)果本身上就有噪聲，這總是會(huì)導(dǎo)致相對(duì)較高的假陰性。對(duì)于臨床fMRI應(yīng)用，必須考慮假陽性或假陰性是否會(huì)對(duì)患者產(chǎn)生更有害的后果。例如，在切除病理性腦區(qū)的術(shù)前計(jì)劃中，假陽性(I型錯(cuò)誤)可能會(huì)導(dǎo)致腦部病變的不完全切除。相反，假陰性(II型錯(cuò)誤)可能會(huì)使醫(yī)生傾向于切除過多組織，可能導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的功能缺陷。因此，臨床fMRI數(shù)據(jù)應(yīng)不同于基礎(chǔ)神經(jīng)科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。需要更多的研究來發(fā)現(xiàn)一種新的臨床fMRI分析方法，該方法可以評(píng)估I型和II型錯(cuò)誤。例如，可以對(duì)每個(gè)未達(dá)到顯著性的體素進(jìn)行測(cè)試，以確定如果該體素中的信噪比較高，那么一定幅度(例如0.5%MR信號(hào)變化)的fMRI響應(yīng)是否會(huì)達(dá)到顯著性。

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