逐次呼吸時O2-CO2交換率的動態(tài)腦體結(jié)合

隨靜息狀態(tài)下腦血流動力學波動

1美利堅合眾國馬薩諸塞州查爾斯敦，馬薩諸塞州總醫(yī)院Athinoula A. Martinos生物醫(yī)學成像中心放射科

2美利堅合眾國馬薩諸塞州查爾斯敦，馬薩諸塞州綜合醫(yī)院精神科

3中國香港特別行政區(qū)香港理工大學，生物醫(yī)學工程系

摘要

背景

靜息狀態(tài)下低頻腦血流動力學波動（CHF）的起源尚不清楚。在健康成年人中，逐次呼吸時O2-CO2的交換率（bER）與在頻率范圍為0.008-0.03HZ下的短促屏氣挑戰(zhàn)時的腦血管反應有關(guān)。bER被定義為O2的分壓與CO2在吸氣與呼氣之間變化的比率。在這項研究中，我們旨在調(diào)查呼吸時氣體交換（RGE）指標（bER, ΔPO2 and ΔPCO2）對自主呼吸過程中低頻

CHF的貢獻。

方法

在22名健康成年人中，我們用經(jīng)顱多普勒超聲通過測量兩側(cè)大腦中動脈的血流速度變化（ΔCBFv）來評估CHF。局部的CHF通過采用功能性磁共振圖的方法被繪制為與血液氧合水平相關(guān)（ΔBOLD）

的信號變化。我們檢測了自主呼吸過程中顳部特征以及RGE指標的頻率特征，并研究了RGE指標與CHF（ΔCBFv和ΔBOLD）的同期測試結(jié)果以研究他們的相關(guān)性。

結(jié)果

我們發(fā)現(xiàn)ΔPO2 和ΔPCO2的隨時間的變化過程存在相關(guān)性但有所區(qū)別。在頻率范圍為0.008-0.03HZ時，RGE指標的振蕩與靜息狀態(tài)下的CHF具有相關(guān)性。bER、ΔPO2和CHF間的相關(guān)性均比ΔPCO2和CHF間的相關(guān)性高，而在某些大腦區(qū)域，CHF與bER的相關(guān)性比與ΔPO2的相關(guān)性更強。 bER和ΔBOLD之間交互最強的大腦區(qū)域與許多具有默認模式網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域重合，包括前額葉和后扣帶回。

結(jié)論

盡管尚不清楚bER和CHF之間強相關(guān)性的生理機制，但我們的發(fā)現(xiàn)表明bER對低頻靜息狀態(tài)下的CHF具有貢獻，通過CHF和RGE指標振蕩為腦-機交互提供了新見解

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