血氧水平依赖功能磁共振成像（Blood-oxygen-level-dependent functional magnetic resonance imaging,BOLD fMRI）可用于检测骨骼肌的血流动力学及代谢特征,然而目前已有的研究成果中缺乏其在低强度运动模型下外周动脉粥样硬化性疾病（peripheral arterial disease,PAD）病人中应用的相关数据。本研究采集了12位健康志愿者模拟日常步行状态下的低强度运动（频率20次/秒,时长14分钟的单侧下肢2公斤负重跖屈运动）中3T BOLD fMRI的信号变化时间曲线,获得了腓肠肌外侧头、腓肠肌内侧头、比目鱼肌和胫骨前肌4个兴趣区的数据,此外还监测了运动中的血压和心率变化,并获取了受试对象运动强度和肌肉疼痛水平的评分。结果显示,在该低强度运动模型下,受试对象的不同肌肉群均出现了一个共有的特征——负性BOLD信号变化,即在运动中BOLD信号减低至基线水平之下（p<0.05）,而运动结束后又逐渐回升。这一现象的成因是运动中随着不断增加的代谢需求,骨骼肌的动脉血流灌注及肌肉组织氧摄取能力都随之增加,前者会使BOLD信号增高,而后者则相反。在低强度运动中,健康人的交感神经调节机制并未被明显激活,因而肌肉的氧代谢能力成为主导信号变化的因素,BOLD信号总体呈减低趋势。为了进一步探讨运动负荷与BOLD信号变化特征之间的关系,我们采集了6位健康志愿者在低强度（2公斤负重）和次低强度（6公斤负重）下进行相同跖屈运动的BOLD对比信号、心率、血压、运动评分数据,还通过超声扫描和近红外线光谱成像扫描获取了腘动脉在运动中的流速及管径变化,以及腓肠肌在运动中的氧饱和度变化。结果表明,在健康志愿者,当运动未达到一定强度时,交感神经对血流的调节作用较小,运动负荷的增加导致组织对氧的需求增加,氧摄取率随之增高且始终占主导作用,故6公斤负荷下的负性BOLD现象较2公斤负重时更显著（p<0.05）。最后我们将2公斤负重运动模型应用于临床病人中,采集了9位PAD病人的BOLD fMRI数据并与健康组数据进行比较。病人组的比目鱼肌BOLD信号在运动中和健康组的比目鱼肌BOLD信号变化特征相似,都呈负性BOLD。而病人组的腓肠肌和胫骨前肌在经历了运动初期（前2-3分钟）的信号减低后,BOLD信号逐渐升高并超过了基线水平,呈正性BOLD信号变化特征（p<0.05）,且这一特征并未因运动的结束而消失。这种信号变化差异在腓肠肌外侧头最显著（分组t检验,p<0.05）。同时,病人组在运动后半程的心率和血压增幅都显著高于健康组（分组t检验,p<0.05）,运动强度评分和疼痛评分也显著高于健康组（Mann-Whitney非参数检验,p<0.05）。说明对健康人而言的极低强度运动负荷已经造成了病人组的肌肉疲乏,同等运动条件下,病人组对氧的需求更高,大幅度地激活交感神经对血流灌注的调节作用,因而在病人组中,血流的增加成了主导BOLD信号变化的因素。长期的外周动脉管腔狭窄导致病人肌肉血供不良,代谢功能随之发生了变化,其骨骼肌利用氧的效能显著降低,肌肉的血流灌注增加,使氧合血红蛋白浓度增高,而氧利用率的减少使脱氧血红蛋白浓度降低,由此造成BOLD信号增高,出现了正性BOLD现象。比目鱼肌之所以未产生这种现象是由于该组肌肉群在运动中并不十分活跃,故局部血流灌注增加不显著。综上所述,BOLD fMRI能够检测健康人和病人在运动模型中不同的信号变化特征,有很好的临床应用前景。