نگاشت عملکردی با استفاده از اثر BOLD در FMRI
کشف اثر BOLD سبب شد گروه های زیادی جهت نگاشت فعالیت های مغز از این روش استفاده کنند .در بخش مقدمه راجع به اولین مطالعات fMRI صحبت شد .مراجع متعدد دیگری از مطالعات اولیه fMRI را می توان در مرور مقاالت در این موضوع دید.
برای مطالعه عملکرد مغز با استفاده از fMRI الزم ایت که از مغز به طورمتناوب تصویر گرفته شود، در حالیکه سوژه تحریک می شود یا نیاز هست که یک تکلیف را انجام دهد. موفقیت آزمون به سه جنبه بشتگی دارد؛ دنباله های مورد استفاده، طراحی نمونه تحریک و روشی که داده آنالیز می شود .دامنه
میدان استاتیک به کار رفته برای مقدار تغییرات سیگنال بدت آمده از فعالیت حیاتی است .دلیل این است که تفاوت susceptibility ناهمفازی بزرگتری را در میدان های قوی تر دارد .مطالعات fMRI اولیه در میدان های با شدت ۰٫۵ تسال انجام می شدند، اما امروزه از میدان هایی با شدت ۳ یا ۴ تسال
استفاده می شود .با افزایش شدت میدان استاتیک دامنه سیگنال BOLD سریع تر از نویز سیستم افزایش پیدا می کند، بنابراین به نظر می رسد که میدان قوی تر مورد نظر است، اما کیفیت تصویر در میدان های باال کاهش پیدا می کند .مهمترین جنبه دنباله تصویربرداری این است که تصویری با وزن *T2
ایجاد کند، برای این منظور عموماً echo gradient استفاده می شود، اما دنباله های echo spin به دلیل اثرات انتشارمی توانند کنتراست BOLD را نمایش دهند .تعداد زیادی از محققان از دنباله EPI استفاده می کنند، زیرا سرعت باالی آن باعث می شود پاسخ فعالیت را به تحریک های کوتاه بتوان
شناسایی کرد و نیز EPI جهت برطرف سازی آرتیفکت از جسم در حال حرکت مفید است .مقدار وزن دهی *T2 در تصویر به زمان های اکو TE بستگی دارد .اگر TE خیلی کوتاه باشد، تفاوت اندکی بین منحنی T2 در وضعیت فعال و وضعیت استراحت وجود دارد.، اما اگر TE خیلی بزرگ باشد هیچ سیگنالی از هیچ از یک دو وضعیت وجود ندارد .برای بدست آوردن بیشترین تغییرات سیگنال برای یک ناحیه با یک مقدار مشخصT2 ، می توان نشان داد که مقدار بهینه زمان اکو برابر مقدار *T2 مقدار بافت است .
کنتراست به نویز در سیگنال BOLD به اندازه وکسل و نیز ضخامت قطعه بستگی دارد .وکسل های کوچکتر به دلیل کمتر بودن اسپین ها در آن، سیگنال کمتری دارند، اما وکسل های بزرگتر هم می توند کنتراست به نویز را کاهش دهند، زیرا اثر حجم جزیی نیز وارد می شود .این اتفاق زمانی می افتد که تغییرات سیگنال در حین فعالیت از یک ناحیه ی کوچک در داخل وکسل ناشی شود.
آرتیفکت ها در نگاشت عملکردی با استفاده از اثر BOLD در FMRI
در حین اسکن تعدادی از اثرات فیزیولوژیک وجود دارند که می توانند نتیجه را تحت تاثیر قرار دهند. مثالً تپش قلب، تنفس و حرکات عمومی فرد .با تمامی این مشکالت می توان به دو صورت مواجه شد، در حین زمان اسکن و یا در پیش پردازش تصویر که روش دوم با اقبال بیشتری مواجه است .حرکات فرد می تواند باعث کاهش کنتراست نویز در تصاویر fMRI شود و در صورتی که همزمان با تحریک باشد، آرتیفکت هایی را در نگاشت ایجاد می کند .این مشکل غالباً با محدود کردن سر فرد و یا با استفاده از الگوریتم های ثبت در پیش پردازش اصالح می شود .یکی دیگر از آرتیفکت های fMRI سیگنالی است که از رگ های تخلیه می آید .از آنجایی که تصویربرداری echo gradient به قطر رگ ها از چند میکرومتر تا چند میلی متر حساس است، فهم تفاوت بین سیگنال رسیده از بافت و رگ ها دشوار است، که می تواند در مکانی دورتر از ناحیه ی فعال باشد .همچنین همزمانی تحریک و خونی که وارد قطعه مورد تصویربرداری می شود، مشکل زاست .یک راه کاهش سیگنال رسیده از رگ های بزرگ استفاده از دنباله ی echo spin است .این دنباله فقط به اثرات T2 حساس است و
ناهمفازی ناشی از BOLD را در رگ های بزرگ نادیده می گیرد .استفاده از دنباله های echo spin باعث می شود در بافت واقعی سیگنال BOLD کاهش پیدا کند، غالباً بهتر است یک دسته جدا از تصاویر که به رگ های بزرگ حساس هستند بدست آورده و از این برای پذیرش یا در سیگنال استفاده کرد .انتخاب پارامترهای بهینه برای fMRI همواره قابل مصالحه بوده است، و غالباً وابسته است به آنچه که در دسترس است تا آنچه که مطلوب است.
