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FMRI 血流动力学反应功能 (HRF) 作为脑功能的新标记：用于理解强迫症病理和治疗反应的应用
血流动力学反应函数 (HRF) 表示将神经活动与功能性磁共振成像 (fMRI) 信号联系起来的传递函数，用于对神经血管耦合进行建模。由于 HRF 受非神经因素的影响，迄今为止，它在很大程度上被视为混杂因素，或在许多分析中被忽略。然而，潜在的生物物理学表明 HRF 可能包含有意义的神经活动关联，而这些关联可能无法通过传统的 fMRI 指标获得。在这里，我们通过对 25 名健康对照者（扫描两次）和 44 名强迫症 (OCD) 成人（接受 4 周强化认知行为疗法 (CBT) 之前和之后）的纵向样本的静息态 fMRI 数据进行反卷积来估计 HRF。在包括尾状核在内的区域中，OCD 的 HRF 反应高度、达峰时间和半峰全宽 (FWHM) 在治疗前异常，治疗后恢复正常。使用机器学习，治疗前 HRF 预测治疗结果（OCD 症状减轻）的准确率为 86.4%。治疗前尾状核头部的 HRF 反应高度和尾状核尾部的峰值时间是治疗反应的主要预测因素。尾状核尾部的峰值时间可能具有新的重要性，而尾状核尾部是使用传统 fMRI 激活或连接测量方法在强迫症研究中通常不会识别的区域。此外，尾状核头部的反应高度可预测治疗后的强迫症严重程度（R=-0.48，P=0.001），并与治疗相关的强迫症严重程度变化相关（R=-0.44，P=0.0028），强调了其相关性。由于 HRF 是一种对大脑功能、强迫症病理和干预相关变化敏感的可靠标记，这些结果可以指导未来的研究，找到通过传统 fMRI 方法（如标准 BOLD 激活或连接）无法实现的新发现。
重度创伤性脑损伤后脑血流和脑电图频谱反应的无创光学监测：病例报告
图 1. 计算机断层扫描 (CT) 头部成像。上行（从左到右）：A) 术前成像显示左侧硬膜下血肿伴中线移位。BD) 减压开颅术和急性出血清除术后成像显示血肿周围挫伤但中线移位已消退。还可见右侧颞挫伤区域，脑干周围池相对受压。颅内监测装置被放置在对侧半球，位于颅骨内板下方约 2.5 厘米处的皮质下白质内。Bowman 灌注探头的位置以红色圆圈突出显示。下行（从左到右）：术后 CT 成像窗口的矢状面、冠状面和轴向切面，以突出显示包括颅内监测装置在内的致密结构。Bowman 灌注探头在冠状面和轴向切面以红色圆圈突出显示。
结合早期和晚期到达的光子来改善通过时间分辨的近红外获得的脑血流动力学反应的重建
另一种策略是使用时间分辨 NIRS (trNIRS) 来增强测量的深度灵敏度，该方法使用皮秒光脉冲和快速探测器来记录漫反射光子的飞行时间 (DTOF) 分布。9 由于 DTOF 包含时间和强度信息，因此可以分辨不同深度的吸收变化，因为光子到达时间与路径长度成正比。最流行的深度增强方法基于计算 DTOF 的统计矩 10、11 或在时间窗口/门内积分光子计数。12、13 在这两种情况下，目标都是关注晚到达的光子，因为它们最有可能探测到大脑。先前使用分层组织模拟幻影、动物模型和人类受试者的研究表明，与传统的 CW NIRS 相比，trNIRS 对脑血流动力学具有更高的灵敏度。13 – 17
非阻塞性疾病症状患者冠状动脉血流和流速储备的性别差异
方法和结果：共有 1,683 名有缺血症状/体征且血管造影显示冠状动脉畅通（血管造影狭窄 <40%）的患者接受了冠状动脉血管运动评估。CFVR 以 LAD 中的充血/静息平均速度来测量。用定量血管造影测量 LAD 中段直径，并计算静息 CBF（rCBF）和充血（hCBF）。静息微血管阻力（rMR）以平均动脉压/rCBF 来计算。在所有患者中，1,096 名（65%）为女性，平均年龄为 51 [42, 59] 岁。与男性相比，女性的中位 CFVR 较低（2.7 [2.4, 3.2] vs 3.1 [2.7, 3.6]，p<0.001），rCBF 较高（49.7 [34.0, 71.1] vs 45.9 [31.8, 68.7] ml/min，p=0.04），hCBF 较低（139.5 [93.0, 195.2] vs 147.1 [95.7, 218.6] ml/min，p=0.02），但 rMR 相似（p=0.82）。女性是 CFVR 较低、rCBF 较高和 hCBF 较低的独立预测因素。
考虑异质性头皮血流动力学时，功能性近红外光谱中的短通道回归更为有效
功能性近红外光谱 (fNIRS) 通过监测血液中氧合血红蛋白 ( O 2 Hb ) 和脱氧血红蛋白 ( HHb ) 的浓度变化，能够无创地测量人类大脑活动。1 – 4 fNIRS 已经从一种基础研究工具发展成为一种广泛用于研究非约束环境中大脑活动的技术。5、6 尽管其用途广泛，但仍存在一些挑战，特别是连续波 fNIRS 对非神经元来源的血流动力学变化的敏感性。 2、7-10 这些通常被称为生理“噪音”或“干扰”，包括全身活动，例如心脏脉动（1 至 2 Hz）、呼吸（0.2 至 0.4 Hz）、低频振荡（约 0.1 Hz）和极低频振荡（0.01 至 0.05 Hz），11 以及通过交感神经活动导致的血流增加。12 这些伪影产生的信号变化可能会模仿或掩盖真实的任务诱发的血流动力学反应（HR），并可能导致假阳性或假阴性。8、10、13 近年来，fNIRS 社区已经承认了这一挑战，并认识到了其重要性。 8 尽管对非神经元信号的敏感性特定于 fNIRS 的测量原理，但所有通过血流动力学变化推断大脑活动的技术，即 fNIRS、功能性磁共振成像和正电子发射断层扫描，都会受到影响。作为低频振荡的主要贡献者，Mayer 波 (MW) 是动脉血压中的节律性血流动力学振荡，14 并且大概是某些受试者无法恢复功能性心率的主要原因。15 当针对特定测量协议和任务/刺激持续时间进行适当选择时，可以使用低通滤波器去除心脏和呼吸信号。16、17 其他系统信号的去除更加困难，并且需要应用更复杂的信号处理，因为它们的频率内容与功能性心率重叠。18 – 20 短通道回归方法已被提出作为将大脑活动与全身活动分离的一种方法。 21 , 22 通过短间隔 (SS) 通道（通常 < 15 毫米，理想长度为 8.4 毫米 23 , 24 ）单独测量头皮血流动力学，可获得主要包含全身和最小脑活动的信号。为了从长间隔 (LS) fNIRS 测量（通常为 30 毫米）中提取大脑的贡献，需要从 LS 信号中减去 SS。短通道回归已被证明可以显著提高恢复的功能性脑活动的质量。18 , 21 , 22 , 25
考虑异质性头皮血流动力学时，功能性近红外光谱中的短通道回归更为有效
功能性近红外光谱 (fNIRS) 通过监测血液中氧合血红蛋白 ( O 2 Hb ) 和脱氧血红蛋白 ( HHb ) 的浓度变化，能够无创地测量人类大脑活动。1 – 4 fNIRS 已经从一种基础研究工具发展成为一种广泛用于研究非约束环境中大脑活动的技术。5、6 尽管其用途广泛，但仍存在一些挑战，特别是连续波 fNIRS 对非神经元来源的血流动力学变化的敏感性。 2、7-10 这些通常被称为生理“噪音”或“干扰”，包括全身活动，例如心脏脉动（1 至 2 Hz）、呼吸（0.2 至 0.4 Hz）、低频振荡（约 0.1 Hz）和极低频振荡（0.01 至 0.05 Hz），11 以及通过交感神经活动导致的血流增加。12 这些伪影产生的信号变化可能会模仿或掩盖真实的任务诱发的血流动力学反应（HR），并可能导致假阳性或假阴性。8、10、13 近年来，fNIRS 社区已经承认了这一挑战，并认识到了其重要性。 8 尽管对非神经元信号的敏感性特定于 fNIRS 的测量原理，但所有通过血流动力学变化推断大脑活动的技术，即 fNIRS、功能性磁共振成像和正电子发射断层扫描，都会受到影响。作为低频振荡的主要贡献者，Mayer 波 (MW) 是动脉血压中的节律性血流动力学振荡，14 并且大概是某些受试者无法恢复功能性心率的主要原因。15 当针对特定测量协议和任务/刺激持续时间进行适当选择时，可以使用低通滤波器去除心脏和呼吸信号。16、17 其他系统信号的去除更加困难，并且需要应用更复杂的信号处理，因为它们的频率内容与功能性心率重叠。18 – 20 短通道回归方法已被提出作为将大脑活动与全身活动分离的一种方法。 21 , 22 通过短间隔 (SS) 通道（通常 < 15 毫米，理想长度为 8.4 毫米 23 , 24 ）单独测量头皮血流动力学，可获得主要包含全身和最小脑活动的信号。为了从长间隔 (LS) fNIRS 测量（通常为 30 毫米）中提取大脑的贡献，需要从 LS 信号中减去 SS。短通道回归已被证明可以显著提高恢复的功能性脑活动的质量。18 , 21 , 22 , 25
与年龄有关的脑血流量和皮质厚度差异及其对年龄预测的应用
在正常健康衰老过程中，通常会出现大脑皮层变薄和脑血流 (CBF) 减少。然而，基于成像的年龄预测模型主要使用大脑的形态特征。互补的生理 CBF 信息可能会改善年龄估计。在本研究中，对 146 名成年期的健康参与者获取了 T1 加权结构磁共振成像和动脉自旋标记 CBF 图像。分割出 68 个大脑皮层区域，计算每个区域的皮层厚度和平均 CBF。计算每个区域和数据类型与年龄的线性回归，并计算侧向性和相关矩阵。使用皮层厚度和 CBF 数据以及两种数据类型的组合训练了 16 个预测模型。年龄解释的皮层厚度数据 (平均 R 2 为 0.21) 中的方差比 CBF 数据 (平均 R 2 为 0.09) 中的方差更大。所有 16 个模型在结合两种测量类型并使用特征选择时的表现都明显更好，因此，我们得出结论，纳入 CBF 数据会略微改善年龄估计。2020 Elsevier Inc. 保留所有权利。
食物补充对营养不足风险幼儿认知功能、脑血流量和营养状况的影响：随机对照试验
结果对于 4 岁以下儿童，随机分配到 NEWSUP 组与对照组相比，工作记忆有所增加（率比 1.20，95% 置信区间 1.02 至 1.41，P=0.03），并且对于符合方案的人群的影响更大（1.25，1.06 至 1.47，P=0.009）。与对照餐相比，NEWSUP 还增加了贫血儿童的血红蛋白浓度（调整后平均差异 0.65 g/dL，95％ 置信区间 0.23 至 1.07，P=0.003），与 FBF 相比，体重指数 z 得分增益降低（-0.23，-0.43 至 -0.02，P=0.03），并且瘦肉组织增量（2.98 cm 2 ，0.04 至 5.92，P=0.046）且脂肪减少（-5.82 cm 2 ，-11.28 至 -0.36，P=0.04）。此外，与对照餐和两个年龄组的 FBF 相比，NEWSUP 增加了 CBF i（1.14 mm 2 /s×10 -8 ，0.10 至 2.23，两项比较均为 P=0.04）。对于 4 岁及以上的儿童，NEWSUP 对工作记忆或贫血没有显著影响，但与 FBF 相比，其瘦肉组织有所增加（4.31 cm 2 ，0.34 至 8.28，P=0.03）。
严重血流动力学障碍的慢性血栓栓塞性肺动脉高压患者肺动脉内膜切除术前药物治疗的应用
慢性血栓栓塞性肺动脉高压 (CTEPH) 是急性肺栓塞的一种罕见并发症，其特征是肺大动脉的纤维血栓性阻塞无法解决。肺动脉内膜切除术 (PEA) 是该疾病的首选治疗方法，可显著提高生存率。血流动力学状况较差的患者手术后预后较差，这引发了一个问题：手术前使用药物治疗来优化血流动力学是否可以改善预后。本研究的目的是根据诊断时的血流动力学状况评估 PEA 前药物治疗的作用。我们回顾性分析了 2013 年 1 月至 2017 年 12 月接受 PEA 的所有患者。收集功能、临床和血流动力学数据以评估主要的预后决定因素。根据血流动力学严重程度和手术前使用靶向疗法对患者进行分层。共纳入 108 名患者。 35 名患者 (32.4%) 在 PEA 前使用了靶向治疗。药物治疗将手术时间推迟了约 7 个月。接受靶向治疗的患者和仅接受支持治疗的患者的总生存率没有差异（分别为 87.8% 和 80.3%，p = 0.426）。尽管如此，在分析严重血流动力学障碍（定义为基线时心输出量低 (< 3.7L/min)）的患者组时，接受靶向治疗的患者的一年生存率明显更高。对于心输出量低的高危 CTEPH 患者，在 PEA 前使用靶向治疗与更好的结果相关，这表明在这一特定亚组中术前使用药物治疗可能发挥重要作用。
格子玻尔兹曼交互式血流模拟管道
摘要目的脑动脉瘤 (也称为颅内动脉瘤或脑动脉瘤) 是全世界成人中最常见的脑血管疾病之一，由脑动脉薄弱引起。脑动脉瘤最有效的治疗方法是介入放射治疗，这极大地依赖于放射科医生的技术水平。因此，准确检测和有效治疗脑动脉瘤仍然是重要的临床挑战。事实上，一个可靠的建模和可视化环境来测量和显示体内血流模式可以洞察脑动脉瘤的血流动力学特征。在这项工作中，我们引入了一种脑血流模拟和实时可视化的流程，涵盖了从医学图像采集到实时可视化和操纵的所有方面。方法我们开发并使用了改进版本的 HemeLB 作为流程的主要计算核心。 HemeLB 是一款针对稀疏和复杂几何结构优化的大规模并行格子玻尔兹曼流体求解器。该管道的可视化组件基于在支持 CUDA 的 GPU 核心上实现的射线行进方法。