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第二章 方法
2-1 受試者
共有兩位健康的受試者參與本實驗，年齡分別為:24、26(男性)。實驗開始前，預先告知受試者 躺進儀器內的環境，以及實驗當下的視覺刺激圖片，了解同意書上的內容。實驗開始後，讓受 試者平躺在 3T 磁場強度下的磁振儀器(Skyra, SIEMENS Medical Solution, Erlangen, Germany) 裡並附有 32 個頻道頭部線圈，磁振儀器後方附有連結電腦的投影機，並投射刺激圖片，平躺 的受試者在前方平面鏡上，可以看到視覺刺激的畫面。視覺刺激開始前，會通知受試者眼睛張 開保持清醒，並注視在刺激圖片的中心十字位置。
2-2 視覺刺激及實驗設計
在 ON 的狀態下視覺刺激為黑白相間圓形棋盤格子狀，並以 8Hz 的頻率做黑白切換；OFF 的 狀態顯示為黑色，我們的實驗設計共有 65 組掃描，OFF(8+1 組)-ON(16 組)-OFF(16 組)-ON(16 組)-OFF(8 組)，如圖 2-1
圖 2-1 視覺刺激實驗流程
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序列為單一體素頻譜(Single Voxel Spectroscopy, SVS)的 PRESS 脈衝序列，由 90°-180°-180° 射 頻脈衝組成，配合梯度磁場在三個垂直的維度(GZ、GX、GY)，當 GZ打開時造成磁場隨著 Z 方 向上有線性的變化，打上一 90°之射頻脈衝即可激發在 Z 方向上的特定切面，而後面兩個 180°則是先後配合 GY、GX來定義出該體素，由此方法可以激發並接收特定體素內的代謝物訊號。
(a) (b)
圖 2-2 脈衝訊列，(a) PRESS 序列示意圖，(b) 切面選擇後的單一體素[10]
每位受試者先進行 MP-RAGE(Magnetization-Prepared Rapid Acquisition with Gradient Echo)掃描，
得到 T1 權重的大腦結構影像，掃描參數為 FOV:256×256 mm2，TE/TR=3.3 /2530 ms，我們在 結構影像上，定位出單一體素頻譜方法掃描位置，VOI=30×25×25 mm3，30 mm 為由左到右之 長度，如圖 2-2，並利用多個 OVS (Outer Volume Suppression)，放置頭殼附近，以降低頭殼附 近脂肪的訊號，磁共振頻譜掃描參數為: TE/TR=25/2500 ms,頻寬(spectra width):
2000 Hz，取樣點數:2048，掃描分成相位循環及無相位循環兩部分:相位循環部分，每組頻譜使 用八個不同相位的脈衝所取得的頻譜作平均，因此我們拿到的一張頻譜即為 8 張平均後的結果。
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在約 21 分鐘裡的實驗，我們共收集了 65 張頻譜；而短 TR 的情況下，磁矩尚未完全 T1恢復 即打下一個射頻脈衝，此時第一次的 FID 與之後的 FID 訊號的大小將會有所差異，因此分析 時將第一張去掉並分析達穩態後的頻譜，每次實驗會有 64 個頻譜用來做後續分析，相當於 512 個頻譜資料，分成 64 組，時間解析度為 20 sec。無相位循環部分， 使用同樣的掃描參數，但 不使用相位循環，直接擷取 516 個頻譜資料，去掉前兩個資料後，一樣得到 512 個資料，在後 續直接將八個頻譜平均成 64 組資料，時間解析度為 20 秒，2 位受試者分別掃描了 6 組相位循 環和無相位循環的資料，每組資料均為 64 個頻譜。
人體約有 70%的水成分，水的莫耳濃度大約 55mol/L，因此水裡的氫核濃度約為 110 mol/L，
與頻譜上帶謝物訊號強度數量級約差了一萬倍，例如: NAA 濃度約在 1~10 mmol/L，因此在磁 振頻譜會看到水的峰值大過其它代謝物而無法分析大腦其他代謝物，處理方法為將頻譜水抑制 (Water suppression)來凸顯出頻譜上其他重要代謝物，我們在進行功能性磁共振頻譜掃描時，均 是有加上水抑制技術，但在最後，會再收取一組非水抑制的頻譜，這組資料可以得到水的訊號，
用來做代謝物濃度的校正，同樣使用 PRESS 脈衝序列，和相同的參數，在非水抑制的掃描時 總共使用四次平均。
圖 2-3 單一體素 VOI 位置
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LCModel 為腦物質定量分析軟體，常被用在磁振頻譜分析上，因此拿到的頻譜均由 LCModel
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的結果是可以互相比較的，採用相對濃度單位(Institutional Unit, IU)，我們所分析的化合物 為:NAA、tCr、tcho、Glx、Glu 一般而言以 CRLB 來估算代謝物濃度的標準差，其在 LCModel 的輸出介面為在%SD 欄位；不同代謝物在量化時，因為自身訊號強度和頻譜複雜度不同，穩 定度也不同，通常當%SD<20 時，為可以接受的標準，而我們所分析的代謝物以 NAA、tCr、tcho 而言，需<10%，在 Glu、Glx 部分需%SD<15
代謝物濃度量化之同步現象
transformation 將相關係數矩陣(R)內各個相關係數元素利用式(2.3)轉換成 z 值，形成 Z 矩陣，
轉換後不同次實驗的 Z 矩陣裡的每個元素做算術平均，並把平均後所得的 Z 矩陣內的所有矩
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視覺刺激代謝物反應分析
針對功能性磁共振頻譜的部分，我們主要分析有相位循環的結果，根據刺激模式，將頻譜分成 五區，如圖 2-1，I、V 區塊都有 8 個頻譜，而 II、III、IV 三個區塊則是有 16 個頻譜以及將所 有頻譜分為有刺激(Stim:II+IV)與無刺激(Rest:I+III+V)兩個部分，各有 32 張頻譜，在 LCModel 分析之前，分為兩種平均的方法:其一是，將每個頻譜直接做 LCModel 運算，得到代謝物濃度 後，再去做濃度的平均；其二是，將每張頻譜先直接做平均，然後平均後的頻譜，再由 LCModel 量化出代謝物濃度，而文獻[11]指出，第二種方法平均後的結果，其訊雜比優於第一種方法，
能反應出代謝物濃度與視覺刺激模式有所相關，因此我們依序將七個區塊(I、II、III、IV、V、
Stim、Rest)內的頻譜各自平均後，得到代表這 7 區塊的頻譜，之後進行 LCModel 分析。
2-6 統計分析
利用兩種統計分析方法比較刺激與無刺激之濃度兩者是否有明顯差異，分別把計算出來的濃度 以 Wilcoxon test 比較有刺激於無刺激之間是否有明顯差異。
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