基于T2和相位的定量腦氧代謝率研究

劉亞，鄭罡，張龍江，盧光明

腦氧代謝率（cerebral metabolic rate of oxygen，CMRO2）表征機體組織的有氧代謝活動，是衡量腦組織的氧利用狀況的一個綜合性標志。測量此參數是研究腦組織在生理和病理狀態的重要手段，尤其在研究缺血性腦血管疾病時，該方法優勢明顯[1]。對研究急性腦梗死疾病的發展過程、腦出血的預測以及各種內外科治療效果的判定也都有著非常重要的意義。

當前，定量CMRO2的技術主要是基于同位素自放射成像原理的正電子發射斷層顯像技術[2]（positron emission tomography，PET）。其基本過程如下：首先，吸入放射性同位素15O標記的氧氣作為示蹤劑；其次，氣態形式的15O被吸入人體后先與血液中的血紅蛋白相結合；再次，經過人體的有氧代謝，轉換成含有15O的水；最后，放射性元素15O在人體內衰變放出正電子，正負電子湮滅后轉化為一對光子，最后光子被探測器檢測成像。然而，由于15O半衰期較短（123s），在成像過程中為了得到穩定成像，一般需要持續給人體吸入高劑量的放射性氣體，會對人體造成較大的電離輻射傷害。

近年來，隨著磁共振代謝成像技術的發展，出現了一批無需外源示蹤劑的全腦及局域性代謝成像技術。不同于基于自放射成像的PET，這些技術多基于測量動靜脈含氧量差的菲克原理。這些技術目前大致可以分為兩個方案：一種方案是基于T2的靜脈血氧飽和度（venous oxygen saturation，Yv）測量，結合全腦水平的腦血流量（cerebral blood flow，CBF）來測量全腦的CMRO2；另一種方案是基于靜脈血的磁敏感值測量Yv，結合局部的CBF水平來測量局部的CMRO2。……