基本概念：
血氧水平依赖功能磁共振成像( blood oxygen leveldependent functional magnetic resonance imaging,BOLD-fMRI) ,是利用脑活动区域局部血液中氧合血红蛋白与去氧血红蛋白比例的变化所引起的局部组织T2的改变，从而在T2加权像上可以反映出脑组织局部活动功能的一种MR成像技术，可用来研究大脑的皮层活动。是 Ogawa 等提出的在 fMRI 中,最重要的技术， 目前它已成为研究脑功能的强有力的技术手段。 相对于传统的正电子发射断层图( positronemission tomography, PET)等脑成像方法, BOLD-fMRI利用人体自身内部血氧浓度变化作为天然造影剂成像, 能提供足够高的空间和时间分辨率。BOLD-fMRI 成像的基础：血氧水平依赖(blood oxygen level dependent, BOLD)效应最先是由 Ogawa 等于1990 年提出, 他们发现氧合血红蛋白含量减少时, 磁共振信号降低, 并且还发现信号的降低不仅发生在血液里, 而且还发生在血管外, 于是认为这种效应是血液的磁场性质变化引起的。此后很多研究者进行了大量的理论和实验的工作, 总结出 BOLD-fMRI 的成像基础，神经元活动时, 局部脑血流量和耗氧量均增加, 但是两者增加有差异, 即脑血流量的增加多于耗氧量, 这种差异使活动区的静脉血氧浓度较周围组织明显升高, 去氧血红蛋白相对减少。去氧血红蛋白是顺磁性的物质, 在血管和其周边产生局部梯度磁场,使质子快速去相位, 因而具有缩短 T2 的作用。脑区激活时, 由于去氧血红蛋白减少, 缩短 T2 的作用也减少, 同静息状态相比, 局部脑区的 T2 或 T2F 相对延长, 因而在 T2 加权或者 T2F 加权的功能磁共振成像图上表现为信号相对增强。BOLD-fMRI成像的应用：fMRI 从引入到现在, 已经成为神经科学研究领域一个不可缺少的研究工具, 但是它也存在一些缺陷, 比如它的精确性还没有被完全阐明, 尤其是它的空间特异性, 因为大的静脉能产生 BOLD 响应, 而这些静脉远离神经活动的部位。研究表明,fMRI 受大血管作用的控制, 这些大血管在血管图像中能够很容易地看出来。大血管的作用和流入效应有关, 而这两种作用都不是我们所想要的。因为大血管离神经元活动的部位有一定的距离(约 1 cm) ;另外, 它会产生伪迹波动, 妨碍与神经活动相关的信号变化的监测。在许多情况下, 这些伪迹波动与神经元活动引起的强度变化相当或更大, 神经元活动引起的强度变化也在百分之几的范围。由于无法监测小的变化, 将不能准确确定与神经元活动相关的血液动力的真正空间范围和位置。除此之外, 被试的运动和生理噪声也会造成 fMRI 数据波动。近年来 fMRI 新的进展主要为以下几方面：①向高场移动: BOLD 响应与磁场强度是紧密相关的, 并且这种相关性是很复杂的。随着磁场强度的增加, MR 图像本身的信噪比会增加, 而且 fMRI 的敏感性也随之增加。最重要的是, 随着信噪比的增加, 不仅能检测到更加强的信号的变化, 而且 fMRI的可靠性和重复性也增强; ②fMRI 信号的早期衰减: 血液动力学反应可能在空间上比实际的神经元活动部位大, 因此可能影响到 fMRI 的空间特异性。大多数的 fMRI 研究都是基于对延迟反应的测定,所以这些研究可能在空间特异性或空间分辨率上受到固有的限制。一个更加有效的选择可能是测定初始去氧血红蛋白浓度的增加, 表现为 fMRI 信号的降低;③事件相关 fMRI: 传统的 fMRI 研究采用的是区组设计, 该设计可以看作是一个稳态反应, 这种研究得到的图像是对参与特定任务脑区的一个平均观察。事件相关的 fMRI 通过增加一个维度—时间, 打开了探测神经元事件的通道; ④fMRI 和电生理的结合: fMRI 具有高的空间分辨率的特点, 但与电生理方法( EEG、 MEG)比较, fMRI 时间分辨率比较低。因此如果将 fMRI 和电生理方法结合起来,可获得较高的空间分辨率和时间分辨率。
