逐次呼吸時(shí)O2-CO2交換率的動(dòng)態(tài)腦體結(jié)合

隨靜息狀態(tài)下腦血流動(dòng)力學(xué)波動(dòng)

1美利堅(jiān)合眾國(guó)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(xué)成像中心放射科

2美利堅(jiān)合眾國(guó)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(guó)香港特別行政區(qū)香港理工大學(xué)，生物醫(yī)學(xué)工程系

摘要

背景

靜息狀態(tài)下低頻腦血流動(dòng)力學(xué)波動(dòng)（CHF）的起源尚不清楚。在健康成年人中，逐次呼吸時(shí)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(shí)的腦血管反應(yīng)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(xiàng)研究中，我們旨在調(diào)查呼吸時(shí)氣體交換（RGE）指標(biāo)（bER, ΔPO2 and ΔPCO2）對(duì)自主呼吸過(guò)程中低頻

CHF的貢獻(xiàn)。

方法

在22名健康成年人中，我們用經(jīng)顱多普勒超聲通過(guò)測(cè)量?jī)蓚?cè)大腦中動(dòng)脈的血流速度變化（ΔCBFv）來(lái)評(píng)估CHF。局部的CHF通過(guò)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(hào)變化。我們檢測(cè)了自主呼吸過(guò)程中顳部特征以及RGE指標(biāo)的頻率特征，并研究了RGE指標(biāo)與CHF（ΔCBFv和ΔBOLD）的同期測(cè)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(shí)間的變化過(guò)程存在相關(guān)性但有所區(qū)別。在頻率范圍為0.008-0.03HZ時(shí)，RGE指標(biāo)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(qiáng)。 bER和ΔBOLD之間交互最強(qiáng)的大腦區(qū)域與許多具有默認(rèn)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(qiáng)相關(guān)性的生理機(jī)制，但我們的發(fā)現(xiàn)表明bER對(duì)低頻靜息狀態(tài)下的CHF具有貢獻(xiàn)，通過(guò)CHF和RGE指標(biāo)振蕩為腦-機(jī)交互提供了新見(jiàn)解

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