人腦醫學新紀元 揭開中樞神經及網路之機轉!

利用功能性腦造影及腦圖技術來定位人腦重要功能區及病灶區

台北榮總教學研究部整合性腦功能研究室為台北榮民總醫院的一個特
殊研發單位,負責發展各項人腦神經資訊視覺化的重點高科技(功能
性腦造影及腦圖)及醫學研究。在結合臨床與研究的目標下,建立超
高磁場3T功能性磁振造影及全頭型腦磁圖方法學,更開發諸多神經
訊號之分析技術平台。

功能性磁振造影在臨床上可定位大腦各種功能區,提供神經外科手術
決策之重要醫學資訊。腦磁圖則提供比傳統腦電波儀更為精確的腦神
經活動訊號,並與結構性檢查結合,對於癲癇病灶的偵測尤其精確。
不論是何者,其所根據的原理都是神經元活動所引發的各項生理訊號
變化,所以神經資訊判讀工具及分析技術平台的重要性就不言而喻。

目前台北榮總教學研究部的研究成果已分別發表於國際神經醫學最高
學術雜誌、生醫影像及腦功能造影國際最高學術雜誌、及國際磁振影
像醫學最高雜誌,其中諸多研究發現及技術發展皆為國際首創。

人腦的功能性磁振造影圖譜

當我們在茶餘飯後,談論著人體基因解密或複製人近於科幻小說的情
節時,殊不知當1909年Korbinian Brodmann(1868-1918)依據解剖組
織將腦部分成47區後,至今仍為人腦圖譜之主要依據,只能顯示我們
對『腦袋』了解的不足。時有病患因為腦瘤、血管畸形、或癲癇等等
病情,需接受腦部手術,但術後出現行動不便、感官不良、語言失能
、喪失記憶等等的後遺症,成為在治療程序中的遺憾,常是因為『腦
袋』生病的地方,與這些重要的腦功能區域太接近了,以至於手術時
破壞了這些區域,如果能在開刀前就能將這些重要的腦功能區域標定
出來,應該可以將術後的後遺症降至最低,就像打仗時,能知己知彼
才能打贏這場『腦袋』之戰。

當我們透過五官去感知外在的世界或自發性運作我們的心智時,負責
該項功能的腦部特定區域其神經元的電生理活動會增加,繼而帶動該
區域局部血流量之增加,因此導致血氧濃度改變的對比訊號改變,可
用來研究我們大腦心智活動的腦神經網路運作及解析腦神經結構與功
能的關係,揭開人類腦中樞之意識及心智活動其腦網路之機轉。

功能磁振影像的基本原理是藉腦部神經元活動時,其所在區域的局部
血流量會增加,導致局部腦血管內之去氧血紅素濃度亦隨之變化,因
去氧血紅素具類似磁振造影顯影劑的效應,同時血紅素局限於血管內
,故而在血管內外形成磁化係數的差異,而在磁振影像上隨血管內之
去氧血紅素濃度改變造成訊號的起伏
;可在檢查中讓病患執行不同之
工作或經歷不同的感官刺激,於檢查完成後藉影像及統計模式計算出
腦功能區域的位置。

非常重要的一點,功能性腦磁振造影技術,對腦部或身體是完全無侵
襲性的。受試者或病人必須在磁振造影檢查的過程中,接受特別設計
的知覺刺激或實際從事認知神經工作。這點迥異於目前一般的靜態的
常規臨床醫療影像檢查,也正是功能性磁振造影其定義的由來。我們
可藉手部及臉部運動工作,為一位十四歲的腦瘤病患標定其『腦袋』
負責運動功能的區域,以了解運動功能區域與右邊大腦腦瘤的相對關
係,做為手術計畫的重要依據。

在1999年台北榮民總醫院啟用超高磁場3T磁振造影系統,藉由超高
磁場對比訊號的優越性,專門從事功能性腦磁振造影之臨床及基礎研
究工作,在無健保給付下提供臨床服務達兩百餘人次。在功能性腦磁
振造影之技術方面,研發自裝式線上功能磁振造影分析系統,將耗費
時間的影像計算改善為即時性功能磁振造影分析系統,提供線上的影
像重組、運動位移修正的影像重新排列及統計功能分析,該線上處理
系統可提供醫師即時的臨床功能性磁振檢查回饋及功能性磁振造影的
品管控制;於一般功能性磁振造影檢查下,可於40秒內獲得線上處理
結果,同時該系統無需額外經費並可應用於標準的臨床磁振造影系統
。在榮總陽明團隊合作研究下,發展功能性腦磁振造影的國語語言功
能檢查方法,於術前定位語言優勢腦,以供臨床檢查及手術決策之需


報告人:葉子成醫師
    台北榮總教學研究部整合性腦功能研究室主治醫師
    台北榮總放射線部兼任主治醫師

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