前言
正常人脑的重量只占全身重量的2%，但其耗氧量占全身的20%，因此脑耗氧量是反映人脑功能代谢的一个重要的参考指标。
脑氧代谢的三个指标
1. 氧摄取分数 (oxygen extraction fraction, )：反应氧需求
2. 脑血流量 (cerebral blood flow, )：反应氧供应
3. 脑氧代谢率 (cerebral metabolic rate of oxygen utilization, )
当动脉血流经毛细血管床时，血液中的部分氧被脑组织吸收，大脑消耗氧的速度被称为脑氧代谢率（CMRO2）。CBF 代表血流的速度，OEF 指血液流经毛细血管床后被组织摄取氧的百分比。
三者之间的关系：
其中，表示动脉血氧含量(content of arterial oxygen)。
指每升动脉全血中含氧的mmol数或每分升动脉血含氧的ml数。它是红细胞和血浆中含氧量的总和，包括血红蛋白中结合的氧(HbO2,Hemoglobin)和物理溶解氧两部分。
氧摄取分数 
获取方法
静息状态下，脑组织OEF反应神经元活动的基本水平，可作为脑功能状态首要指标，对于脑组织基础水平功能状态的理解至关重要。
1. PET
PET采用向颈血管注射的办法来获得动静脉间氧差别，进而测量 OEF。受检者吸入
后即刻进行PET动态显像，可得到脑氧代谢率(CMRO2)，结合CBF测定，可计算氧摄取分数(OEF)。
应用：缺血半暗带的判定——OEF可用于判定脑缺血半暗带：CBF 下降诱发脑缺血，为维持脑氧代谢情况（CMRO2），存活的半暗带组织可通过 OEF 升高而进行代偿，而梗死组织无此代偿机制，据此可区分半暗带和梗死组织。PET 研究显示半暗带的 OEF 可超过正常脑组织40%-50%以上。
缺点：示踪剂不易制备、成像分辨率低、有电离辐射
2. MR-BOLD
BOLD(blood oxygen level dependent)为血氧水平依赖，BOLD成像的基础在于脱氧血红蛋白含量的改变能够导致或
信号的改变。BOLD效应分为正性BOLD效应及负性BOLD效应。
正性BOLD效应 --- fMRI成像
当神经元活动增加时，局部血流量增加，局部血容量和血氧浓度均增加，氧供给 > 氧利用，兴奋区域的脱氧血红蛋白向氧合血红蛋白转变。脱氧血红蛋白含有4个未成对电子，有较大的磁矩，为强顺磁性物质，在血管周边及内部产生磁场梯度，缩短横向磁化或
，降低MRI信号。当因神经元兴奋导致脱氧血红蛋白和含氧血红蛋白比例减少时，
或
信号增强，fMRI成像即是利用正性BOLD效应。
负性BOLD效应 --- MRI测量OEF的理论基础
血流量下降，导致神经元活动减弱，脑缺血后，血流的减少使得氧供给缺乏，存活脑组织通过提高氧利用率而发挥代偿机制，脱氧血红蛋白数量和含氧血红蛋白的比例增加，使得或
信号降低。
氧代谢指数 OMI
随着MRI测量OEF的发展，出现了一个新的测量脑氧代谢的指标——氧代谢指数(oxygen metabolic index, OMI)，其大小等于脑血流量与氧摄取分数的乘积。研究表明，用MR测得的OMI和PET测得的CMRO2具有很好的一致性。
