検査と技術36巻10号

2008年09月発行

増刊号 これから広がる生理検査・新たにはじまる生理検査 G 磁気共鳴画像検査

3. 脳のfunctional MRIの基礎と臨床

著者： 涌澤圭介¹² 杉浦元亮¹ 土屋滋² 川島隆太¹

所属機関： ¹東北大学加齢医学研究所脳機能開発研究分野 ²東北大学病院小児病態学講座

ページ範囲：P.1141 - P.1147

fMRIの原理

　機能的磁気共鳴画像(functional magnetic resonance imaging，fMRI)を単純に述べるとすると，なんらかの課題や刺激提示を行ったときの脳の神経活動部位を血流変化の信号から捉える方法であるといえる．脳の機能的(functional)な評価をするMRIともいえる．

　原理についてもう少し細かく説明する．なんらかの課題や刺激提示を行った際，脳のある部位で神経活動が起こる．その部位では神経細胞や星状細胞などで作られたネットワークで酸素と糖が消費され，デオキシヘモグロビンが若干増加する．デオキシヘモグロビンは常磁性体であり，磁場の不均一を引き起こし，磁的信号を低下させる．少し遅れて動脈側からオキシヘモロビン(反磁性体)がそこに流入するが，酸素の需要必要量以上の血流量が供給される．結果，その部位の近傍の静脈側では血管内容積が増え，デオキシヘモグロビンは希釈され，相対的に減少し，磁的信号が増強する．

　このような局所血流容積増加とデオキシヘモグロビン濃度変化による信号(blood oxygenation level dependent，BOLD信号)を捉えるのがfMRIである．BOLD信号を鋭敏に捉えるため，通常のMRIとは違い，fMRIではEPI(echo planar imaging)という連続高速撮像法が用いられている．さらに詳しい原理については成書^1，2）を参照されたい．

参考文献

1) Poznanski RR, Riera JJ:fMRI models of dendritic and astrocytic networks. J Integr Neurosci　5：273-326，2006

2) 川島隆太：高次機能のブレインイメージング．医学書院，2002

3) Sunaert S:Presurgical planning for tumor resectioning. J Magn Reson Imaging　23：887-905，2006

4) Crosson B, McGregor K, Gopinath KS, et al:Functional MRI of language in aphasia:a review of the literature and the methodological challenges. Neuropsychol Rev　17：157-177，2007

5) Boyd LA, Vidoni ED, Daly JJ:Answering the call:the influence of neuroimaging and electrophysiological evidence on rehabilitation. Phys Ther　87：684-703，2007

6) Metting Z, Rodiger LA, De Keyser J, et al:Structural and functional neuroimaging in mild-to-moderate head injury. Lancet Neurol　6：699-710，2007

7) Galanaud D, Naccache L, Puybasset L:Exploring impaired consciousness:the MRI approach. Curr Opin Neurol　20：627-631，2007

8) Owen AM, Coleman MR:Functional MRI in disorders of consciousness:advantages and limitations. Curr Opin Neurol　20：632-637，2007

9) 涌澤圭介，土屋滋，川島隆太：Functional MRIとはどのようなものですか．何がわかるのですか．小児内科　39(増)：116-121，2007

10) Seghier ML, Lazeyras F, Zimine S, et al:Visual recovery after perinatal stroke evidenced by functional and diffusion MRI:case report. BMC Neurol　5：17，2005

11) Munakata M, Onuma A, Takeo K, et al:Morphofunctional organization in three patients with unilateral polymicrogyria:combined use of diffusion tensor imaging and functional magnetic resonance imaging. Brain Dev　28：405-409，2006

12) Durston S, Mulder M, Casey BJ, et al:Activation in ventral prefrontal cortex is sensitive to genetic vulnerability for attention-deficit hyperactivity disorder. Biol Psychiatry　60：1062-1070，2006

13) Wang AT, Dapretto M, Hariri AR, et al:Neural correlates of facial affect processing in children and adolescents with autism spectrum disorder. J Am Acad Child Adolesc Psychiatry　43：481-490，2004

14) Wang AT, Lee SS, Sigman M, et al:Neural basis of irony comprehension in children with autism:the role of prosody and context. Brain　129：932-943，2006

15) Dapretto M, Davies MS, Pfeifer JH, et al:Understanding emotions in others:mirror neuron dysfunction in children with autism spectrum disorders. Nat Neurosci　9：28-30，2006

16) Mitterschiffthaler MT, Ettinger U, Mehta MA, et al:Applications of functional magnetic resonance imaging in psychiatry. J Magn Reson Imaging　23：851-861，2006

17) Nagai M, Kishi K, Kato S:Insular cortex and neuropsychiatric disorders:a review of recent literature. Eur Psychiatry　22：387-394，2007

18) Dagher A, Nagano-Saito A:Functional and anatomical magnetic resonance imaging in Parkinson's disease. Mol Imaging Biol　9：234-242，2007

19) Wierenga CE, Bondi MW:Use of functional magnetic resonance imaging in the early identification of Alzheimer's disease. Neuropsychol Rev　17：127-143，2007

20) Olesen PJ, Westerberg H, Klingberg T:Increased prefrontal and parietal activity after training of working memory. Nat Neurosci　7：75-79，2004

21) Aylward EH, Richards TL, Berninger VW, et al:Instructional treatment associated with changes in brain activation in children with dyslexia. Neurology　61：212-219，2003

22) Laufs H, Duncan JS:Electroencephalography/functional MRI in human epilepsy:what it currently can and cannot do. Curr Opin Neurol　20：417-423，2007

23) Magis D, Bendtsen L, Goadsby PJ, et al:Evaluation and proposal for optimization of neurophysiological tests in migraine:part 2-neuroimaging and the nitroglycerin test. Cephalalgia　27：1339-1359，2007

24) Wetter TC, Eisensehr I, Trenkwalder C:Functional neuroimaging studies in restless legs syndrome. Sleep Med　5：401-406，2004