BOLD-fMRI是近十几年发展起来的动态检测脑活动状态的技术, 研究发现氧合血红蛋白(HbO₂, oxygenated hemoglobin)具有反磁性而还原血红蛋白(dHb, deoxygenated hemoglobin)具有顺磁性, 通过测定完全氧离和完全氧合的红细胞的磁化率约为0.2ppm, 氧合血红蛋白的磁特性与组织接近, 不影响弛豫过程, 而还原血红蛋白的(弱)顺磁性能在周围水质子间建立小的局部场, 使组织毛细血管内外出现非均匀性磁场, 该不均匀场通过加快质子失相过程, 缩短 T2*使NMR信号变小。dHb对组织的作用与Gd-DTPA类似, 因此它便成为fMRI的固有对比剂。激活的、处于工作状态的神经元需要通过血流和代谢的增加来提供能量, 当神经元活动增强时, 局部组织代谢增加; 使血氧合水平降低(HbO₂减少、dHb增多), 结果使得横向弛豫加快、 T2*缩短、NMR信号变小。当增加的血流量超过神经元代谢所需要的氧供应量, 使功能活动区局部毛细血管和引流静脉内氧合血红蛋白/去氧血红蛋白比值增大, 导致去氧血红蛋白引起的去相位信号丢失的减少, 与未激活时相比, 该区域信号相对升高, 此信号的变化, 可以被MR序列检测到^{[2, 3]}。1936年Pauling指出氧合血红蛋白和去氧血红蛋白的磁化率有所不同; 1982年Thulborn论证了去氧血红蛋白的MR信号衰减速度比氧合血红蛋白快, 1986年FOX首先发现涉及神经元活动伴随区域性脑血流(rCBF)、血容积(rCBV)、血氧合代谢等变化; 1990年, Ogawa首次报道血氧的T2效应。即BOLD效应。Turner用动物实验, 给动物呼吸富氮缺氧的空气, 用EPI序列观察这供氧变化的时间过程, 验证了BOLD。 Kwong等报道在人体的实验也观察到类似的变化。为此, 血液的氧合水平与NMR信号之间存在依赖关系、顺磁性的dHb又与局部血流量相关^[3]。这些奠定了fMRI的生物物理基础。

目前MRI对精神分裂症的脑室结构学研究证实了患者的侧脑室及第三脑室体积增大, 间接提示室周相关实质组织的萎缩且脑室异常扩大呈进行性改变^{[4, 5 ]}。

基于BOLD-fMRI具有的图象分辨率高、快速和重复成像、实时跟踪信号改变、无创伤性、安全性高等特点。从早期的视觉、运动、听觉、感觉研究, 手术前定位、癫痫评估。到近期更多关注认知功能, 如记忆、注意和语言功能^[2]。特别对脑功能异常(抑郁症、ADHD、精神分裂症等)的临床与实验研究^{[6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16]}。使得近年来运用在脑功能的正常与异常的研究取得了长足的进展。

在对精神分裂症研究中有学者认为精神分裂症的代谢和认知异常病理部位可能在额叶和所涉及的皮层、皮层下区并提出额叶活动的减弱可能与意志行为障碍有关^[7]。国内刘含秋等指出对首发精神分裂症未接受药物治疗前的fMRI研究发现显示左侧额叶活动减弱以及部分额叶皮层激活区减少, 颞叶皮层的激活区较大^[12]。大脑神经病理学研究已报道了颞叶形态学上的异常^[12]。刘登堂等学者:开展了对首发精神分裂症治疗前后的脑功能磁共振成像的研究, 提示精神分裂症患者的工作记忆的相关皮层具有一定的可塑性^[8]。史家波等对精神分裂症患者的幻听的功能磁共振成像研究提示精神分裂症患者在经历幻听的过程中, 听觉相关脑区被激活。最初的研究显示, 精神分裂症出现幻听两侧或左侧听觉相关皮层显著激活, 进一步研究证实听觉相关皮层在经历幻听时显著激活^[10]。国外Honey等报道:慢性精神分裂症患者额叶fMRI-BOLD信号明显低于正常人, 提示患者额叶功能减退^[15]。所有研究显示运用BOLD-fMRI^[6]、或合并脑磁共振波谱^[7](MRS, magnetic resonance spectroscopy)对精神分裂症的研究, 在揭示精神分裂症的发生、发展、结局等方面研究, 起到了独特的效果。

对带有暴力性质的肇事肇祸精神分裂症患者的临床研究认为, 精神分裂症的暴力作案由于受幻觉、妄想、逻辑推理障碍、情感不协调等影响, 缺乏动机突然作案, 无预谋准备和不知后果, 辨认和控制能力损害的严重程度同精神症状的严重程度有关, 精神症状越严重, 作案动机越缺乏现实性^{[17, 18]}。并且有学者提出凶杀犯罪与雄激素无关, 与受教育年限有关^{[ 14]} 。

BOLD-fMRI研究通常分为确定实验系统、制定激发(刺激)任务、优化扫描序列、定位像扫描、BOLD加权像扫描、数据处理和激活脑活动区可视化显示等步骤。

在肇事肇祸精神分裂症BOLD-fMRI的脑功能定位研究中, 激发(刺激)任务的制定除了可以使用常规精神分裂症BOLD-fMRI检查中使用的N-back测量工作记忆和持续操作测验(continuouse performance task CPT)、词汇流畅性测验(verbal fluency task)、词汇编码识别(code and recognition)、Stroop测验等基于任务的刺激方式来确定患者在感知、运动、思维、注意等异常脑功能激活区^{[6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 19, 20, 21, 22]}, 并寻找其相互之间的联系外。还应该有针对性为该类病人制定一套统一完善的事件相关任务刺激方法^[23], 譬如与肇事肇祸事件相关的图片、语音等这一特异性的刺激任务的制定应用在该类病人的BOLD-fMRI检查中, 来探索其脑异常功能区的分布及其规律。因此, 在目前和以后的研究中, 建立和制定一套完善的任务刺激方案就能够最大限度得到与肇事肇祸精神分裂症有关的特异性的异常脑功能区以及异常功能区之间的相互关系, 并用此来区别于其他类型的精神病, 为司法鉴定提供有力的佐证, 将是今后工作的重点。

目前, 对肇事肇祸精神分裂症治疗前BOLD-fMRI研究还处于探索阶段。实验基本上借鉴了临床精神分裂症研究所使用的方法, 本实验研究的重点是如何设计一套完备、适合针对肇事肇祸精神分裂症的激活任务^[24], 而设计一套详尽而规范的事件线索相关的刺激任务和方法, 将是该研究成功的关键所在。

由于暴力性质肇事肇祸精神分裂症BOLD-fMRI研究对象的独特性和局限性, 以至于BOLD-fMRI在肇事肇祸精神分裂症研究相应存在范围的限制和一定的局限性, 相关文献报道很少, 同样也受到任务制定的难度、刺激模式的非标准化、患者的异质性和实验过程的不确定性如实验前没有足够的药物洗脱期的影响^{[6, 24]}。随着刺激模式的标准化、不同检测方法的整合, 以解决脑区域性活动的时相问题和图象处理技术, 以减少个体间的差异。运用这一技术必将对肇事肇祸精神分裂症患者在司法鉴定中作为辅助诊断与评价的手段之一^[25]。