Magnetic resonance imaging ng isang MRI ng utak. Functional magnetic resonance imaging (MRI). Functional MRI scan ng utak - mga eksperimento sa klinikal

Mga Teknolohiya

E.I. Kremneva, R.N. Konovalov, M.V. Krotenkova

Sentro ng Siyentipiko ng Neurology RAMS (Moscow)

Mula noong 90s. XX siglo., Ang pag-andar ng magnetic resonance imaging (fMRI) ay isa sa mga nangungunang pamamaraan para sa pagma-map sa mga functional na lugar ng utak dahil sa hindi pagsalakay, kawalan ng pagkakalantad ng radiation at medyo laganap. Ang kakanyahan ng pamamaraang ito ay upang masukat ang mga pagbabago sa hemodynamic bilang tugon sa aktibidad ng neuronal (epekto ng BOLD). Para sa tagumpay ng eksperimento ng fMRI, kinakailangan: ang pagkakaroon ng naaangkop na suporta sa teknikal (mataas na palapag na MR-tomography graph, mga espesyal na kagamitan para sa pagkumpleto ng mga gawain), pagbuo ng isang pinakamainam na disenyo ng pananaliksik, post-pagproseso ng nakuha na data. Sa kasalukuyan, ang pamamaraan ay ginagamit hindi lamang para sa pang-agham na mga layunin, kundi pati na rin sa praktikal na gamot. Gayunpaman, dapat mong laging magkaroon ng kamalayan ng ilang mga limitasyon at contraindications, lalo na kapag gumaganap ng fMRI sa mga pasyente na may iba't ibang mga pathologies. Para sa tamang pagpaplano ng pag-aaral at pagpapakahulugan ng mga resulta nito, kinakailangang kasangkot ang iba't ibang mga espesyalista: mga neuroradiologist, biophysicists, neurologists, psychologist, dahil ang fMRI ay isang diskarteng multidisiplinary.

Mga keyword: fMRI, BOLD-kaibahan, disenyo ng pag-aaral, pagproseso ng post

Sa loob ng maraming siglo, ang mga siyentipiko at doktor ay interesado sa kung paano gumagana ang utak ng tao. Sa pag-unlad ng pang-agham at teknolohikal na pag-unlad, posible na buksan ang tabing ng misteryong ito. At ang pag-imbento at pagpapakilala sa klinikal na pagsasanay ng tulad ng isang hindi nagsasalakay na pamamaraan tulad ng magnetic resonance imaging (MRI) ay naging mahalaga. Ang MRI ay medyo batang pamamaraan: ang unang komersyal na 1.5 T-scanner ay nagsimulang gumana lamang noong 1982. Gayunpaman, sa 1990, ang patuloy na teknikal na pagpapabuti ng pamamaraan na posible upang magamit ito hindi lamang upang pag-aralan ang mga tampok na istruktura ng utak, ngunit din upang pag-aralan ang gumagana nito. Ang artikulong ito ay tututuon sa isang pamamaraan na nagbibigay-daan sa pagma-map ng iba't ibang mga functional na lugar ng utak - functional magnetic resonance imaging (fMRI).

Mga pangunahing prinsipyo ng pamamaraan ng fMRI_

ang fMRI ay isang pamamaraan ng MRI na sumusukat sa tugon ng hemodynamic (mga pagbabago sa daloy ng dugo) na nauugnay sa aktibidad ng neuronal. Ito ay batay sa dalawang pangunahing konsepto: pakikipag-ugnay sa neurovascular at kaibahan ng BOLD.

hindi pinapayagan ka ng fMRI na makita ang direktang aktibidad ng mga neuron, ngunit hindi ito tuwiran, sa pamamagitan ng isang lokal na pagbabago sa daloy ng dugo. Posible ito dahil sa hindi pangkaraniwang bagay ng pakikipag-ugnayan ng neurovascular - isang pagbabago sa rehiyon sa daloy ng dugo bilang tugon sa pag-activate ng kalapit na mga neuron. Ang epekto na ito ay nakamit sa pamamagitan ng isang kumplikadong pagkakasunud-sunod ng mga magkakaugnay na reaksyon na nagaganap sa mga neuron na nakapalibot sa kanilang glia (astrocytes) at endothelium ng pader ng daluyan, dahil, sa nadagdagan na aktibidad, ang mga neuron ay nangangailangan ng higit na oxygen at nutrisyon na dinala sa daloy ng dugo. Pinapayagan ka lamang ng pamamaraan ng fMRI na direktang suriin ang pagbabago sa hemodynamics.

Naging posible ito noong 1990 nang iminumungkahi ni Seiji Ogawa at ng kanyang mga kasamahan mula sa Bell Laboratories (USA) na gumagamit ng kaibahan ng BOLD upang pag-aralan ang physiology ng utak gamit ang MRI. Ang kanilang pagtuklas ay minarkahan ang simula ng isang panahon

modernong functional na neuroimaging at nabuo ang batayan ng karamihan sa mga pag-aaral sa fMRI. Ang kaibahan ng BOLD (literal - ang antas ng oxygen-oxygenation-based, depende sa antas ng oxygenation ng dugo) ay ang pagkakaiba sa signal ng MR sa mga imahe gamit ang mga pagkakasunud-sunod ng gradient depende sa porsyento ng deoxyhemoglobin. Ang Deoxyhemoglobin ay may mga magnetic na katangian na naiiba sa nakapalibot na mga tisyu, na, kapag na-scan, ay humahantong sa isang lokal na pagkagambala ng magnetic field at pagbaba ng signal sa gradient na sunud-sunod. Sa pagtaas ng daloy ng dugo bilang tugon sa pag-activate ng mga neuron, ang deoxyhemoglobin ay hugasan sa labas ng mga tisyu, at oxygenated na dugo, na kung saan ay katulad sa mga magnetic na katangian sa mga nakapaligid na mga tisyu, pinapalitan ito. Pagkatapos ay bumababa ang perturbation ng patlang, at ang signal ay hindi pinigilan - at nakikita namin ang lokal na pakinabang (Fig. 1A).

Sa gayon, ang pagbubuod sa lahat ng nasa itaas, ang pangkalahatang pamamaraan ng fMRI ay maaaring kinakatawan bilang mga sumusunod: ang pag-activate ng mga neuron bilang tugon sa pagkilos ng pampasigla at isang pagtaas sa kanilang mga pangangailangan sa metabolic ay humantong sa isang lokal na pagtaas ng daloy ng dugo na naitala sa panahon ng fMRI sa anyo ng isang signal ng BOLD - isang produkto ng aktibidad ng neuronal at pagtugon sa hemodynamic ( Fig. 1B).

pic 1: Ang A ay isang eskematiko na paglalarawan ng kaibahan ng VOSH sa Oda / ha eksperimento na may pagbabago sa porsyento ng oxygen sa dugo ng mga daga; kapag ang paglanghap ng ordinaryong hangin (21% oxygen), sa mga lugar ng cortex ng pagbaba ng signal (sa itaas na bahagi ng pigura) na naaayon sa mga sasakyang may mataas na nilalaman ng deoxyhemoglobin ay tinutukoy kapag ang paglanghap ng purong oxygen, ang isang pare-parehong signal ng MR mula sa cerebral cortex ay nabanggit (sa ibabang bahagi ng pigura); B - pangkalahatang pamamaraan para sa pagbuo ng signal ng VOSH

Pagpaplano ng eksperimento

Para sa mga pag-aaral ng fMRI, kinakailangan na magkaroon ng isang mataas na patlang na MRI tomograph (magnetic induction field ay 1.5 T at pataas), iba't ibang kagamitan para sa pagsasagawa ng mga gawain sa pag-scan (headphone, baso ng video, isang projector, iba't ibang mga remotes at joystick para sa feedback mula sa mga paksa, atbp. .). Ang isang mahalagang kadahilanan ay ang pagpayag ng mananaliksik na makipagtulungan.

Schematically, ang proseso ng pag-scan mismo (gamit ang halimbawa ng visual stimulation) ay ang mga sumusunod (Larawan 2): ang paksa ay nasa tomograph; sa pamamagitan ng isang espesyal na sistema ng mga salamin na naka-mount sa itaas ng ulo, maaari niyang ma-access ang mga imahe na ipinakita sa pamamagitan ng projector ng video sa screen. Para sa feedback (kung ito ay ipinahiwatig sa gawain), ang pasyente ay pinindot ang isang pindutan sa remote control. Ang pagbibigay ng mga insentibo at kontrol ng gawain ay isinasagawa gamit ang console sa console.

Ang mga gawain na isinagawa ng paksa ay maaaring magkakaiba: visual, nagbibigay-malay, motor, pagsasalita, atbp, depende sa mga layunin. Mayroong dalawang pangunahing uri ng representasyon ng stimuli sa isang gawain: sa anyo ng mga bloke - disenyo ng bloke, at sa anyo ng hiwalay na magkakaibang stimuli - discrete design (Fig. 3). Posible rin ang isang kombinasyon ng parehong mga pagpipiliang ito - isang halo-halong disenyo.

Ang pinakalat, lalo na para sa mga gawain sa motor, ay ang disenyo ng block, kapag ang parehong stimuli ay nakolekta sa mga bloke na alternating sa pagitan ng kanilang sarili. Ang isang halimbawa ay ang gawain na pisilin ang isang goma na bola (ang bawat pisilin ay isang hiwalay na pampasigla) para sa isang tiyak na tagal ng panahon (sa average - 20-30 s), na kahalili ng mga nakakatawang panahon ng magkatulad na tagal. Ang ganitong disenyo ay may pinakamaraming istatistika na pang-istatistika, dahil ang pag-uusapan ng mga indibidwal na signal ng BOLD ay nangyayari. Gayunpaman, karaniwang mahuhulaan para sa mga pasyente at hindi pinapayagan ang pagsusuri sa tugon sa isang hiwalay na pampasigla, at samakatuwid ay hindi angkop para sa ilang mga gawain, lalo na, para sa mga nagbibigay-malay.

pic 2: Scheme ng eksperimento sa fMRI (batay sa mga materyales mula sa mapagkukunan http://psychology.uwo.ca/fmri4newbies, bilang susugan)

I-block

Discrete (nauugnay sa kaganapan)

Isang 11 i A D1 iil iiitU ko,

pic 3: Ang pangunahing uri ng mga disenyo ng pananaliksik sa fMRI

Functional Magnetic Resonance Imaging

Mayroong isang hiwalay na disenyo para sa ito, kapag ang mga insentibo ay ibinibigay sa isang magulong paraan sa iba't ibang mga agwat. Halimbawa, ang isang paksa na may arachnophobia ay ipinapakita neutral na mga imahe (bulaklak, mga gusali, atbp.), Bukod sa kung saan ang mga imahe ng spider ay lilitaw paminsan-minsan, na nagbibigay-daan sa isa upang suriin ang pag-activate ng utak bilang tugon sa hindi kasiya-siyang pag-aalsa. Sa pamamagitan ng isang disenyo ng bloke, magiging mahirap ito: una, alam ng mananaliksik kung kailan lilitaw ang bloke, at inihahanda na ito nang maaga, at pangalawa, kung ang parehong pampasigla ay iniharap nang mahabang panahon, ang reaksyon nito ay nagiging mapurol. Ito ay isang hiwalay na disenyo na maaaring magamit sa fMRI bilang isang detektib ng kasinungalingan o sa pananaliksik sa marketing, kapag ang mga boluntaryo ay ipinakita ng iba't ibang mga pagpipilian sa produkto (ang packaging nito, hugis, kulay) at panoorin para sa kanilang walang malay na reaksyon.

Kaya, pinili namin ang disenyo ng gawain, nagsagawa ng isang pag-scan. Ano ang makukuha natin sa huli? Una, ito ay isang serye ng pagganap na 4D sa pagkakasunud-sunod ng gradient echo, na kung saan ay isang maramihang pag-ulit ng pag-scan ng buong dami ng sangkap ng utak sa panahon ng gawain. At pangalawa, ang dami ng 3D ng data na anatomical na may mataas na resolusyon: halimbawa, 1 x 1 x 1 mm (Larawan 4). Ang huli ay kinakailangan para sa tumpak na pagmamapa ng mga zone ng pag-activate, dahil ang data ng pagganap ay may mababang spatial na resolusyon.

Postprocessing data_

Ang mga pagbabago sa signal ng MR sa mga zone ng pag-activate ng utak sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon ay bumubuo lamang ng 3-5%, hindi sila mailap sa mata ng tao. Samakatuwid, ang nakuha na data ng pag-andar ay pagkatapos ay sumailalim sa pagsusuri sa istatistika: ang isang curve ay na-plot ng intensity ng MR signal versus time para sa bawat voxel ng imahe sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon - pang-eksperimentong (paghahatid ng stimulus) at kontrol. Bilang isang resulta, nakakakuha kami ng isang statistic mapa ng pag-activate, na sinamahan ng anatomical data.

Ngunit bago isagawa ang direktang pagsusuri, kinakailangan upang ihanda ang hilaw na data na nakuha sa dulo ng pag-scan at bawasan ang pagkakaiba-iba ng mga resulta na hindi nauugnay sa eksperimentong gawain. Ang algorithm ng paghahanda ay isang proseso ng maraming yugto, at napakahalaga para sa pag-unawa sa mga posibleng pagkabigo at pagkakamali sa pagbibigay kahulugan sa mga resulta. Sa kasalukuyan ay may iba't ibang mga programa

Щ -.V w<# %>

40 4 "r h® Ф W

pic 4: Series ng functional (A) at anatomical (B) na data na nakuha sa dulo ng pag-scan

software para sa paunang pagproseso ng nakuha na data, na ginawa ng parehong mga tagagawa ng MRI tomographs at independiyenteng pananaliksik na fMRI laboratories. Ngunit, sa kabila ng mga pagkakaiba-iba ng mga pamamaraan na ginamit, ang kanilang mga pangalan at ang pagtatanghal ng data, ang lahat ng mga yugto ng paghahanda ay nabawasan sa ilang mga pangunahing hakbang.

1. Pagwawasto ng paggalaw ng ulo ng paksa. Kapag nakumpleto ang mga gawain, hindi maiiwasan, sa kabila ng paggamit ng iba't ibang mga aparato para sa pag-aayos ng ulo (mask, clamp sa head coil, atbp.). Kahit na ang minimal na kilusan ay maaaring humantong sa isang binibigkas na artipisyal na pagbabago sa intensity ng signal ng MR sa pagitan ng sunud-sunod na dami ng data, lalo na kung ang pag-aalis ng ulo ay nauugnay sa pagpapatupad ng isang pang-eksperimentong gawain. Sa kasong ito, mahirap makilala sa pagitan ng "totoong" BOLD activation at "artipisyal" na pag-activate - na lumitaw bilang isang resulta ng paggalaw ng paksa (Fig. 5).

Karaniwang tinatanggap na ang pinakamainam na pag-iwas sa ulo ay hindi hihigit sa 1 mm. Bukod dito, ang pag-aalis ng patayo sa pag-scan ng eroplano (direksyon sa head-to-foot) ay makabuluhang mas masahol para sa tamang pagproseso ng istatistika ng mga resulta kaysa sa pag-aalis sa eroplano ng pag-scan. Sa yugtong ito, ginagamit ang mahigpit na pagbabago sa katawan ng algorithm - isang spatial na pagbabagong-anyo kung saan ang posisyon at oryentasyon ng bagay ay nagbago, at ang laki o hugis nito ay pare-pareho. Sa pagsasagawa, ang pagproseso ay ang mga sumusunod: isang sanggunian (karaniwang una) ang pagganap ng dami ng mga imahe ay napili, at ang lahat ng kasunod na mga pag-andar na mga volume ay pinagsama sa matematika, katulad ng kung paano namin ihanay ang mga sheet ng papel sa isang salansan.

2. Ang pag-record ng pangunahing data ng functional at anatomical.

Ang mga pagkakaiba sa posisyon ng ulo ng paksa ay nabawasan. Gayundin, ang pagproseso ng computer at paghahambing ng anatomical data ng mataas na resolusyon at pag-andar - napakababa, para sa posibilidad ng kasunod na lokalisasyon ng mga zone ng pag-activate.

pic 5: Isang halimbawa ng isang pag-alis ng ulo ng pasyente sa isang pag-scan kapag nagsasagawa ng paradigma ng motor. Sa tuktok ng figure ay isang graph ng paggalaw ng ulo sa tatlong magkasamang patayo na mga eroplano: ang gitnang curve ay sumasalamin sa paglipat ng pasyente sa kahabaan ng z axis (head-to-foot na direksyon), at lumihis ito nang husto sa simula ng kilusan at sa pagtatapos nito. Sa ibabang bahagi - statistic mapa ng pag-activate ng parehong paksa ng pagsubok nang walang pagwawasto ng paggalaw. Natutukoy ang mga karaniwang artifact mula sa paggalaw sa anyo ng kalahating singsing sa gilid ng sangkap ng utak

Bilang karagdagan, ang mga pagkakaiba na nauugnay sa iba't ibang mga mode ng pag-scan ay nabawasan (karaniwang para sa functional na data na ito ay ang gradient echo mode, para sa anatomical data na ito ay T1). Kaya, ang gradient echo mode ay maaaring magbigay ng ilang kahabaan ng imahe kasama ang isa sa mga axes kung ihahambing sa mga larawang istruktura na may mataas na resolusyon.

3. Spatial normalisasyon. Alam na ang hugis at sukat ng utak ng tao ay naiiba nang malaki. Upang ihambing ang data na natanggap mula sa iba't ibang mga pasyente, pati na rin iproseso ang buong pangkat sa kabuuan, ginagamit ang mga algorithm ng matematika: ang tinatawag na pagbabagong-anyo ng ihi. Sa kasong ito, ang pagbabagong-anyo ng mga imahe ng mga indibidwal na rehiyon ng utak ay nangyayari - pag-uunat, compression, kahabaan, atbp. - kasama ang kasunod na pagbawas ng data ng istruktura sa isang solong sistema ng coordinate ng spatial.

Sa kasalukuyan, dalawang spatial coordinate system ang pinakakaraniwan sa fMRI: ang Talerash system at ang sistema ng Montreal Neurological Institute. Ang una ay binuo ng French neurosurgeon Jean Talairach noong 1988 batay sa mga sukat ng utak ng post-mortem ng isang 60 taong gulang na Pranses. Pagkatapos ang mga coordinate ng lahat ng mga anatomikal na lugar ng utak ay binigyan ng kaugnayan sa linya ng sanggunian na nagkokonekta sa mga anterior at posterior commissure. Ang anumang utak ay maaaring mailagay sa ganitong puwang ng stereotactic, at ang mga zone ng interes ay maaaring inilarawan gamit ang isang three-dimensional na coordinate system (x, y, z). Ang kawalan ng tulad ng isang sistema ay ang data sa isang utak. Samakatuwid, ang sistema na binuo sa Montreal Neurological Institute (MNI) batay sa kabuuang pagkalkula ng mga imahe ng T1 ng 152 na mga Canada ay mas popular.

Bagaman sa parehong mga system ang sanggunian ay mula sa linya na kumokonekta sa mga anterior at posterior commissure, ang mga coordinate ng mga sistemang ito ay hindi magkapareho, lalo na habang papalapit sila sa mga convexital na ibabaw ng utak. Dapat itong isipin kapag inihahambing ang mga resulta sa data ng iba pang mga mananaliksik.

Dapat pansinin na ang hakbang na ito sa pagproseso ay hindi ginagamit sa preoperative na pagmamapa ng mga functional zones ng activation sa neurosurgery, dahil ang layunin ng fMRI sa isang katulad na sitwasyon ay upang tumpak na masuri ang lokasyon ng mga zone na ito sa isang partikular na pasyente.

4. Makinis. Ang spatial normalisasyon ay hindi tumpak, samakatuwid ang mga homologous na rehiyon, at, dahil dito, ang kanilang mga zone ng pag-activate, ay hindi pare-pareho ng 100%. Upang makamit ang spatial overlap ng mga katulad na mga zone ng pag-activate sa isang pangkat ng mga paksa, upang mapabuti ang signal-to-ingay na ratio at sa gayon ay mapahusay ang pagiging maaasahan ng data, ginagamit ang isang function na smoothing ng Gaussian. Ang kakanyahan ng yugto ng pagproseso na ito ay "lumabo" sa mga pag-activate ng mga zone ng bawat sinaliksik, bilang isang resulta ng mga lugar ng kanilang overlap sa pagtaas ng pagtatasa ng grupo. Kakulangan - nawala ang spatial resolution.

Ngayon, sa wakas, maaari naming direktang magpatuloy sa pagsusuri sa istatistika, bilang isang resulta kung saan nakukuha namin ang data sa mga zone ng pag-activate sa anyo ng mga mapa ng kulay na pinapansin sa anatomikong data. Ang parehong data ay maaaring

Functional Magnetic Resonance Imaging

Mga istatistika: nabago ang p-va / ues para sa dami ng paghahanap

itinakda ang antas ng antas na hindi lsotroplc na antas ng antas ng kumpol na voxel-level

R "- - - ---- mm mm mm mm

^ nagkonekang "E ^ na hindi natukoy na PFWE-con ^ FDR-con T (Y ^ hindi magkakaugnay

0.000 80 0.000 0.000 0.000 6.26 6.04 0.000 -27 -24 60

0.000 0.000 6.00 5.81 0.000 -33 -18 69

0.002 46 0.001 0.009 0.000 5.20 5.07 0.000 27 -57 -21

0.123 0.004 4.54 4.45 0.000 18 -51 -18

0.278 6 0.179 0.076 0.003 4.67 4.58 0.000 51 21 -21

0.331 5 0.221 0.081 0.003 4.65 4.56 0.000 -66 -24 27

0.163 9 0.098 0.099 0.003 4.60 4.51 0.000 -48 -75 -27

0.050 17 0.029 0.160 0.005 4.46 4.38 0.000 -21 33 27

0.135 10 0.080 0.223 0.006 4.36 4.28 0.000 3 -75 -33

0.668 1 0.608 0.781 0.024 3.83 3.77 0.000 6 -60 -9

pic 6: Isang halimbawa ng paglalahad ng mga resulta ng statistical processing-processing. Sa kaliwa ay ang mga zone ng activation kapag nagsasagawa ng paradigma ng motor (pagtaas - pagbaba ng kanang daliri ng index), na sinamahan ng isang volumetric na muling pagtatayo ng utak. Sa kanan - mga istatistika para sa bawat zone ng pag-activate

maipakita sa digital na format na nagpapahiwatig ng statistic kahalagahan ng activation zone, ang dami nito at coordinates sa stereotactic space (Fig. 6).

Application fMRI_

Sa anong mga kaso isinasagawa ang fMRIs? Una, para sa mga pang-agham na layunin: ito ay isang pag-aaral ng paggana ng normal na utak at ang pag-andar ng simetrya. Ang pamamaraan na ito ay muling nabuhay ang interes ng mga mananaliksik sa pagma-map sa mga pag-andar ng utak: nang hindi gumagamit ng mga nagsasalakay na interbensyon, maaari mong makita kung aling mga lugar ng utak ang may pananagutan para sa isang partikular na proseso. Marahil ang pinakadakilang pagbagsak ay ginawa sa pag-unawa sa mas mataas na mga proseso ng cognitive, kabilang ang pansin, memorya, at mga pag-andar ng ehekutibo. Ang ganitong pag-aaral ay posible na gumamit ng fMRI para sa mga praktikal na layunin, malayo sa gamot at neuroscience (bilang isang detektib ng kasinungalingan, sa pananaliksik sa marketing, atbp.).

Bilang karagdagan, sinusubukan nilang aktibong gamitin ang fMRI sa praktikal na gamot. Sa kasalukuyan, ang pamamaraan na ito ay malawakang ginagamit sa klinikal na kasanayan para sa preoperative mapping ng mga pangunahing pag-andar (motor, pagsasalita) bago ang mga interbensyon ng neurosurgical para sa mga pagbuo ng volumetric utak o noncurabile epilepsy. Sa USA, mayroong kahit isang opisyal na dokumento - isang praktikal na gabay na pinagsama ng American College of Radiology at ang American Society of Neuroradiology, kung saan ang buong pamamaraan ay inilarawan nang detalyado.

Sinusubukan din ng mga mananaliksik na ipakilala ang fMRI sa nakagawiang klinikal na kasanayan sa iba't ibang mga sakit sa neurological at mental. Ang pangunahing layunin ng maraming mga gawa sa larangan na ito ay upang masuri ang mga pagbabago sa paggana ng utak bilang tugon sa pinsala sa isa o sa iba pang mga bahagi nito - pagkawala at (o) paglipat ng mga zone, ang kanilang pag-aalis, atbp., Pati na rin ang dinamikong pagmamasid sa muling pagsasaayos ng mga zone ng pag-activate bilang tugon sa patuloy na medikal therapy at (o) mga hakbang sa rehabilitasyon.

Sa huli, ang mga pag-aaral ng fMRI na isinagawa sa mga pasyente ng iba't ibang mga kategorya ay makakatulong na matukoy ang halaga ng prognostic na iba't ibang mga pagpipilian para sa pag-aayos ng muli ng cortex upang maibalik ang mga pag-andar na may kapansanan at bumuo ng mga pinakamainam na algorithm ng paggamot.

Posibleng pagkabigo sa pananaliksik

Kapag nagpaplano ng fMRI, dapat mong laging tandaan ang iba't ibang mga contraindications, mga limitasyon at posible

mga mapagkukunan ng mga pagkakamali sa interpretasyon ng data na nakuha kapwa para sa mga malusog na boluntaryo at para sa mga pasyente.

Kabilang dito ang:

Anumang mga kadahilanan na nakakaapekto sa pakikipag-ugnayan sa neurovascular at hemodynamics at, bilang kinahinatnan, kaibahan ng BOLD; samakatuwid, palaging kinakailangan na isinasaalang-alang ang mga posibleng pagbabago sa daloy ng tserebral, halimbawa, dahil sa mga okasyon o malubhang stenosis ng pangunahing mga arterya ng ulo at leeg, na kumukuha ng mga vasoactive na gamot; mayroon ding mga kilalang katotohanan ng pagbaba o kahit na pag-iikot ng tugon ng BOLD sa ilang mga pasyente na may malignant gliomas dahil sa isang paglabag sa autoregulation;

Ang pagkakaroon ng mga contraindications sa paksa na karaniwang sa anumang pag-scan ng MRI (pacemaker, claustrophobia, atbp.);

Ang mga istruktura ng metal sa lugar ng mga bahagi ng facial (utak) ng bungo (hindi matibay na mga pustiso, mga clip, mga plato, atbp.) Na nagbibigay ng binibigkas na mga artifact sa gradient echo mode;

Ang kakulangan (kahirapan) ng pakikipagtulungan sa bahagi ng paksa sa panahon ng takdang-aralin, na nauugnay sa parehong katayuan ng kanyang nagbibigay-malay at may pagbawas sa paningin, pandinig, atbp, pati na rin ang kawalan ng pagganyak at tamang pansin sa takdang-aralin;

Ang ipinahayag na paggalaw ng paksa sa panahon ng pagganap ng mga gawain;

Maling binalak disenyo ng pananaliksik (pagpili ng gawain ng control, tagal ng mga bloke o ang buong pag-aaral, atbp.);

Maingat na pag-unlad ng mga gawain, na lalong mahalaga para sa klinikal na fMRI, pati na rin sa pag-aaral ng isang pangkat ng mga tao o ang parehong paksa sa dinamika para sa posibilidad ng paghahambing ng mga nagresultang mga zone ng pag-activate; Ang mga gawain ay dapat na muling makukuha, iyon ay, magkapareho sa buong panahon ng pag-aaral at maa-access para maisagawa ng lahat ng mga paksa; ang isa sa mga posibleng solusyon para sa mga pasyente na hindi nakapag-iisa na maisagawa ang mga gawain na may kaugnayan sa kilusan ay ang paggamit ng mga passive paradigms gamit ang iba't ibang mga aparato upang magdala ng mga limbs;

Maling pagpili ng mga parameter ng pag-scan (oras ng echo - TE, oras ng pag-uulit - TR);

Maling mga parameter para sa mga data sa pagproseso ng post sa iba't ibang yugto;

Maling interpretasyon ng nakuha na data ng istatistika, hindi tama na pagma-map ng mga zone ng pag-activate.

Konklusyon

Sa kabila ng mga limitasyon sa itaas, ang fMRI ay isang mahalagang at multifaceted modernong neuroimaging technique na pinagsasama ang mga bentahe ng mataas na spatial na resolusyon at hindi nagsasalakay na hindi nangangailangan ng intravenous na kaibahan

pagpapalakas at pagkakalantad sa radiation. Gayunpaman, ang pamamaraan na ito ay napaka kumplikado, at upang matagumpay na makumpleto ang mga gawain na naatasan sa isang mananaliksik na nagtatrabaho sa fMRI ay nangangailangan ng isang diskarte sa multidisiplinary - na kinasasangkutan hindi lamang mga neuro-radiologist, kundi pati na rin ang mga biophysicists, neurophysiologist, psychologist, speech Therapy, klinikal na practitioner, at matematika sa pag-aaral. Sa kasong ito posible na gamitin ang buong potensyal ng fMRI at makakuha ng tunay na natatanging mga resulta.

Listahan ng mga sanggunian

1. Ashburner J., Friston K. Multimodal image coregmission at partitioning - isang pinag-isang balangkas. Neurolmage 1997; 6 (3): 209-217.

2. Brian N. Pasley, Ralph D. Freeman. Neurovascular pagkabit. Scholarpedia 2008; 3 (3): 5340.

3. Chen C.M., HouB.L., Holodny A.I. Epekto ng edad at tumor ng grado sa pag-imaging ng BOLD functional MR sa preoperative assessment ng mga pasyente na may glioma. Radiology 2008; 3: 971-978.

4. Mga diskarte at protocol ng Filippi M. fMRI. Humana press 2009: 25.

5. Friston K.J., Williams S., Howard R. et al. Ang mga epekto na nauugnay sa kilusan sa fMRI time-series. Magn. Reson. Med. 1996; 35: 346-355.

6. Glover, G.H., Lai S. Na-navigate sa sarili na spiral fMRI: Interleaved versus single-shot. Magn. Reson. Med. 1998; 39: 361-368.

7. Haller S, Bartsch A.J. Mga pitfalls sa fMRI. Eur. Radiol. 2009; 19: 2689-2706.

8. Hsu Y.Y., Chang C.N., Jung S.M. et al. Ang antas ng oxygenation na umaasa sa oxygen MRI ng tserebral gliomas sa panahon ng paghawak ng paghinga. J. Magn. Reson Imaging 2004; 2: 160-167.

9. Huettel S.A., Awit A.W., McCarthy G. Functional magnetic resonance imaging. Sinauer Associates, Inc. 2004: 295-317.

10. Ogawa S., Lee T.M. Magnetic resonance imaging ng mga daluyan ng dugo sa mataas na mga patlang: Sa vivo at sa vitro sukat at simulation ng imahe. Magn. Reson. Med. 1990; 16 (1): 9-18.

Ang mga pagbabago sa aktibidad ng daloy ng dugo ay naitala sa pamamagitan ng functional magnetic resonance imaging (fMRI). Ginagamit ang pamamaraan upang matukoy ang lokalisasyon ng mga arterya, upang masuri ang microcirculation ng mga sentro ng paningin, pagsasalita, kilusan, cortex ng ilang iba pang mga sentro ng functional. Ang tampok na pagmamapa - ang pasyente ay hinilingang magsagawa ng ilang mga gawain na nagpapataas ng aktibidad ng ninanais na sentro ng utak (basahin, isulat, makipag-usap, ilipat ang mga binti).

Sa pangwakas na yugto, ang software ay bumubuo ng isang imahe sa pamamagitan ng paglalagom ng ordinaryong layered tomograms at mga imahe ng utak na may pag-load ng functional. Ang kumplikadong impormasyon ay nagpapakita ng isang three-dimensional na modelo. Pinapayagan ng spatial na pagmomolde ang mga espesyalista na pag-aralan nang detalyado ang bagay.

Kasama ang spectroscopy ng MRI, inihayag ng pag-aaral ang lahat ng mga tampok ng metabolismo ng mga pathological formations.

Mga prinsipyo ng functional utak MRI

Ang magnetic resonance imaging ay batay sa pagpaparehistro ng binagong dalas ng radyo ng mga hydrogen atoms ng likideng media pagkatapos ng pagkakalantad sa isang malakas na larangan ng magnet. Ang klasikong pag-scan ay nagpapakita ng mga bahagi ng malambot na tisyu Upang mapabuti ang kakayahang makita ng mga daluyan ng dugo, isinasagawa ang intravenous contrasting sa isang paramagnet gadolinium.

Ang Functional MRI ay nagrerehistro sa aktibidad ng mga indibidwal na zone ng cerebral cortex sa pamamagitan ng pagsasaalang-alang sa magnetic na epekto ng hemoglobin. Ang sangkap, pagkatapos ng molekula ng oxygen ay inilabas sa mga tisyu, nagiging isang paramagnet, ang dalas ng radyo na kung saan ay napansin ng mga sensor ng aparato. Ang mas matindi ang supply ng dugo sa tserebral parenchyma, mas mabuti ang signal.

Ang pag-magnetize ng tissue ay karagdagang pinahusay ng oksihenasyon ng glucose. Ang sangkap ay kinakailangan upang matiyak ang mga proseso ng paghinga ng tisyu ng mga neuron. Ang pagbabago sa magnetic induction ay naitala ng mga sensor ng aparato, na naproseso ng isang application ng software. Ang mga aparato na may mataas na palapag ay lumikha ng isang resolusyon ng isang mataas na antas ng kalidad. Ang tomogram ay nagpapakita ng isang detalyadong imahe ng mga bahagi na may diameter na hanggang sa 0.5 mm ang diameter.

Ang isang functional MRI scan ay nagtatala ng isang signal hindi lamang mula sa basal ganglia, cingulate cortex, thalamus, kundi pati na rin mula sa mga nakamamatay na mga bukol. Ang Neoplasms ay may sariling vascular network, kung saan ang glucose, hemoglobin, ay pumapasok sa pagbuo. Ang pagsubaybay sa signal ay nagbibigay-daan sa iyo upang pag-aralan ang mga contour, diameter, lalim ng pagtagos ng tumor sa bagay na puti o kulay abo.

Ang pag-andar ng diagnosis ng utak MRI ay nangangailangan ng kwalipikasyon ng isang radiologist. Ang magkakaibang mga zone ng cortex ay nailalarawan sa iba't ibang microcirculation. Ang pagdudugo na may hemoglobin, nakakaapekto ang glucose sa kalidad ng signal. Ang istraktura ng molekulang oxygen, ang pagkakaroon ng mga alternatibong kapalit para sa mga atom ay dapat isaalang-alang.

Ang isang malakas na magnetic field ay nagdaragdag ng kalahating buhay ng oxygen. Gumagana ang epekto kapag ang lakas ng aparato ay higit sa 1.5 Tesla. Ang mga mahinang ugali ay hindi mabibigo upang siyasatin ang pagganap na aktibidad ng utak.

Ang metabolic intensity ng supply ng dugo sa tumor ay pinakamahusay na tinutukoy ng mga kagamitan sa high-field na may kapasidad na 3 Tesla. Pinapayagan ka ng mataas na resolusyon na magrehistro ka ng isang maliit na pokus.

Ang kahusayan ng signal sa wikang pang-agham ay tinatawag na "hemodynamic response." Ginagamit ang term upang ilarawan ang bilis ng mga proseso ng neural na may pagitan ng 1-2 segundo. Ang pagtustos ng dugo ay hindi palaging sapat para sa mga functional na pag-aaral. Ang kalidad ng resulta ay nadagdagan ng karagdagang pangangasiwa ng glucose. Pagkatapos ng pagpapasigla, ang rurok ng saturation ay nangyayari pagkatapos ng 5 segundo, kapag ang pag-scan ay ginaganap.

Teknikal na mga tampok ng pag-aaral ng pag-aaral ng utak MRI

Ang functional diagnosis ng MRI ay batay sa isang pagtaas sa aktibidad ng mga neuron pagkatapos ng pagpapasigla ng aktibidad ng utak ng isang tao na nagsasagawa ng isang tiyak na gawain. Ang isang panlabas na pampasigla ay nagpapasigla sa pandamdam o aktibidad ng motor ng isang partikular na sentro.

Upang masubaybayan ang balangkas, ang gradient echo mode ay isinaaktibo batay sa pagkakasunud-sunod na pulsed echoplanar.

Ang pagsusuri ng pangunahing signal sa MRI ay tapos na nang mabilis. Ang pagpaparehistro ng isang tomogram ay isinasagawa sa pagitan ng 100 ms. Ang diagnosis ay isinasagawa pagkatapos ng pagpapasigla at sa panahon ng pahinga. Gumagamit ang software ng mga tomograms upang makalkula ang foci ng aktibidad ng neuronal, mga superimposing na seksyon ng amplified signal sa isang three-dimensional na modelo ng utak sa pamamahinga.

Ang ganitong uri ng MRI ay nagbibigay ng impormasyon sa mga doktor tungkol sa mga proseso ng pathophysiological na hindi masusubaybayan ng iba pang mga pamamaraan ng diagnostic. Ang pag-aaral ng mga pag-andar ng cognitive ay kinakailangan para sa mga neuropsychologist upang makilala ang mga sakit sa kaisipan at sikolohikal. Ang pag-aaral ay tumutulong upang i-verify ang epileptic foci.

Ang panghuling mapa ng mapa ay nagpapakita hindi lamang mga lugar ng pagtaas ng functional stimulation. Ang mga imahe ay mailarawan ang mga zone ng sensorimotor, pandinig na aktibidad sa pagsasalita sa paligid ng pathological focus.

Ang pagtatayo ng mga mapa ng lokasyon ng mga kanal ng utak ay tinatawag na trograpiya. Ang pagganap na kabuluhan ng lokasyon ng visual, pyramidal tract bago pinaplano ang isang interbensyon sa operasyon ay nagpapahintulot sa mga neurosurgeon na maayos na planuhin ang lokasyon ng mga incision.

Ano ang nagpapakita ng fMRI

Ang mataas na patlang na MRI na may mga pagsubok sa pagganap ay inireseta alinsunod sa mga pahiwatig kung kinakailangan upang pag-aralan ang pathophysiological na batayan para sa paggana ng motor, sensory, visual, at auditory zone ng cerebral cortex. Nag-aaplay ang mga Neuropsychologist ng pananaliksik sa mga pasyente na may kapansanan sa pagsasalita, atensyon, memorya, at pag-andar ng nagbibigay-malay.

Sa tulong ng fMRI, ang isang bilang ng mga sakit ay napansin sa paunang yugto - Alzheimer, Parkinson, demyelination sa maraming sclerosis.

Ang mga function ng diagnostic sa iba't ibang mga medikal na sentro ay isinasagawa sa iba't ibang mga pasilidad. Mga kilalang nagpapakita ng isang MRI ng utak, isang diagnostic na doktor. Ang isang espesyalista na konsultasyon ay palaging isinasagawa bago ang pagsusuri.

Nakamit ang mataas na kalidad ng mga resulta sa pamamagitan ng pag-scan sa isang malakas na magnetic field. Bago pumili ng isang medikal na sentro, inirerekumenda namin na malaman mo ang uri ng aparato na naka-install. Mahalaga ang kwalipikasyon ng isang dalubhasa na dapat magkaroon ng kaalaman sa pagganap, istruktura na bahagi ng utak ay mahalaga.

Ang hinaharap ng functional diagnosis ng MRI sa gamot

Ang pagpapaandar na pananaliksik ay kamakailan lamang ipinakilala sa praktikal na gamot. Ang mga kakayahan ng pamamaraan ay hindi gaanong ginamit.

Ang mga siyentipiko ay bumubuo ng mga pamamaraan para sa paggunita ng mga pangarap, pagbabasa ng mga saloobin gamit ang functional MRI. Dapat itong gumamit ng tomography upang makabuo ng isang pamamaraan ng pakikipag-usap sa mga paralitiko na tao.

• Kaligtasan ng ligaw na neural;
• Mental na aktibidad;
• Ang antas ng saturation ng cerebral cortex na may oxygen, glucose;
• Halaga ng deoxylated hemoglobin sa mga capillary;
• Mga lugar ng pagpapalawak ng daloy ng dugo;
• Ang antas ng oxyhemoglobin sa mga vessel.

Mga kalamangan ng pag-aaral:

1. Mataas na kalidad na pansamantalang larawan;
2. Paglutas ng spatial sa itaas ng 3 mm;
3. Ang kakayahang pag-aralan ang utak bago at pagkatapos ng pagpapasigla;
4. Kawalan ng pinsala (kung ihahambing sa PET);
5. Kakulangan ng invasiveness.

Ang malawakang paggamit ng functional MRI ng utak ay limitado sa pamamagitan ng mataas na gastos ng kagamitan, ang bawat solong pagsusuri, ang kawalan ng kakayahan na direktang sukatin ang aktibidad na neuronal, ay hindi maaaring gawin sa mga pasyente na may mga pagsasama ng metal sa katawan (vascular clip, mga implikasyon ng tainga).

Ang pagpaparehistro ng functional metabolism ng cerebral cortex ay may mahusay na halaga ng diagnostic, ngunit hindi isang tumpak na tagapagpahiwatig para sa pabago-bago na pagtatasa ng mga pagbabago sa utak sa panahon ng paggamot, pagkatapos ng operasyon.

Ang paggana ng magnetic resonance imaging ay isang pagkakaiba-iba ng klasikal na MRI. Ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang magkatulad na pamamaraan na ito ay kinakailangan ang unang bersyon upang makilala ang mga parameter ng hemodynamic. Ito ay tungkol sa pagsuri para sa mga posibleng pagbabago sa daloy ng dugo sa panahon ng pag-activate ng mga espesyal na zone na matatagpuan sa utak.

Ang pagsusuri ay batay sa prinsipyo ng pagsubaybay sa nadagdagan na aktibidad ng lugar ng pag-aaral sa pamamagitan ng pagsasaalang-alang sa pagtaas o pagbaba ng daloy ng dugo sa isang tiyak na punto. Sa sandaling ang aktibidad ay bumabagal, o kabaliktaran, pinapalakas nito, pagkatapos ay ang mga parameter ng paggalaw ng dugo sa sinisiyasat na pagbabago sa kama ng vascular.

Salamat sa naturang maselan na gawain, lumiliko upang mangolekta ng pangunahing impormasyon tungkol sa mga sakit na may kaugnayan sa mga sugat sa neurodegenerative. Pinag-uusapan namin ang tungkol sa mga karamdaman sa kaisipan, hanggang sa skizoprenya at ilang mga tiyak na mga pathologies sa motor.

Ang mga resulta ng pag-aaral ay madalas na nagiging isang uri ng navigator para sa kasunod na pagpaplano ng mga operasyon upang alisin ang mga bukol ng utak ng isang oncological na kalikasan. Gamit ang isang tiyak na "kard", binabawasan ng mga doktor ang mga panganib ng pinsala sa motor at sentro ng pagsasalita sa panahon ng operasyon, na nag-aalis ng mga panganib ng mga epekto.

Ang mga pakinabang ng fMRI

Ang pag-unlad ng teknolohiya sa direksyon na ito ay nakuha ang mundo ng gamot mga tatlumpung taon na ang nakalilipas. Mula noon, ang neuroimaging, na kung saan ay tinatawag ding functional magnetic resonance imaging unit, ay nasa mataas na demand. Ang isa sa mga pinakamahalagang bentahe ng pamamaraan ay ang hindi nagsasalakay. Nangangahulugan ito ng kawalan ng anumang sakit sa panahon ng pagmamanipula.

Sa iba pang mga positibong aspeto, ito ay nagkakahalaga ng pag-highlight ng kaligtasan para sa paksa. Hindi tulad ng maraming iba pang mga diagnostic na format, kung saan kasangkot ang mapanganib na pagkakalantad ng radiation, hindi ito ibinigay dito.

Pinahahalagahan ng mga doktor ang pag-aaral para sa kakayahang magbigay ng mahusay na paglutas ng spatial at temporal. Ang data na nakolekta kasama ang tulong nito ay magiging gagamitin sa hinaharap para sa kasunod na pag-aaral. Karamihan sa lahat ay interesado sila sa mga doktor mula sa larangan ng sikolohiya, psychotherapy, psychoanalysis.

Sa pamamagitan ng pagkolekta ng ganitong uri ng impormasyon sa mga nakaraang taon, natutunan nilang maunawaan ang likas na katangian ng pagbuo ng mga alaala, pang-unawa sa wika, ang kakayahang matuto, at makaranas din ng emosyon o sakit.

Kung inutusan ng doktor ang pagpasa ng tulad ng isang pamamaraan, kinakailangan na pumili lamang ng pinakabagong mga modelo ng kagamitan upang mabigyan ang iyong sarili ng maraming mga pakinabang:

• nadagdagan ang kalidad ng paggunita;
• nadagdagan ang bilis ng pagsusuri sa isang mas detalyadong pangwakas na larawan.

Upang mapabilis ang proseso ng pagkolekta ng kinakailangang impormasyon ay nakuha dahil sa mataas na boltahe ng magnetic field, na binabawasan ang oras na ginugol sa ilalim ng scanner. Lalo na nauugnay ang item na ipinakita ay tila sa mga pasyente na nagdurusa sa mga abnormalidad ng neurodegenerative, o mga karamdaman ng sentro ng sikolohikal.

Bilang karagdagan sa katotohanan na ang nakolekta na impormasyon ay naging batayan para sa operasyon, kinakailangan din sila para sa isang bilang ng iba pang mga kapaki-pakinabang na layunin. Ito ay tungkol sa pag-akit ng mga resulta ng pagsubok upang suriin ang kasalukuyang kalagayan ng pasyente. Gamit ang mga nagbibigay-kaalaman na marker upang makontrol ang dinamika at masuri ang paglala ng mga sakit sa neurodegenerative, lumiliko ito upang masubaybayan ang pagiging epektibo ng inireseta na paggamot. Kung kinakailangan, ang isang espesyalista ay maaaring magpasya na isagawa ang pagwawasto ng isang dating itinatag na kurso ng therapy, na tipikal para sa mga nagdurusa:

• sakit sa Parkinson;
• sakit sa Alzheimer;
• sakit sa isip.

Ang lahat ng nasa itaas ay naging posible dahil sa ang katunayan na ang teknolohiya ay natutunan upang matukoy ang pag-activate ng isang tiyak na lugar ng utak sa yugto ng tipikal na paggana nito. Ngunit sa parehong oras, maaaring ikonekta ng doktor ang mga panlabas na pisikal na kadahilanan para sa pagsusuri, tulad ng pagbabago sa posisyon.

Paano ito gumagana?

Ang mga doktor mismo ay tumawag sa buong neuroimaging hindi lamang fMRI, ngunit isang buong pinagsama na pamamaraan na naglalayong masuri ang aktibidad ng utak. Upang gawin ito, kailangan mo ng isang visual form na nagbibigay-daan sa iyo upang irehistro ang mga tampok ng istruktura ng intravital kasama ang mga natatanging tampok sa pagpapatakbo. Sa halip na klasikal na X-ray, ang kagustuhan ay ibinibigay sa kababalaghan ng nuclear magnetic resonance.

Schematically, ang isang aparato para sa pagkuha ng isang larawan ay isang tomograph, kung saan nakatago ang isang malaking electromagnet na may mataas na kapangyarihan. Siya ay naka-deploy sa isang cylindrical tube aparato. Ang average na antas ng pag-scan ay isang lakas ng larangan ng halos 3 Tesla. Ito ay humigit-kumulang 50 libong beses na higit pa kaysa sa nag-aalok ng magnetic field ng Earth.

Kapag ginawang aktibo, ang mekanismo ay nagsisimula na nakakaapekto sa nuclei ng mga atomo. Ang batayan dito ay ang random na pag-aayos ng atomic nuclei, na, kung naiimpluwensyahan ng isang magnetic field, ay nagsisimulang magsama sa direksyon ng ipinahiwatig na patlang. Ang mas mataas na tagapagpahiwatig ng lakas ng larangan, mas malinaw ang pagkakapare-pareho.

Matapos ang maliit na magnetic signal mula sa lahat ng mga cores ay natipon, ang signal ay nagiging mas malakas, na pinapayagan itong masubaybayan at masukat. Para sa ipinakita na pamamaraan, ang hydrogen nuclei ay kinuha bilang isang batayan, na pagkatapos ay nagbibigay ng paggunita:

• grey matter;
• puting bagay;
• likido sa cerebrospinal.

Mula sa isang pangmalas na punto ng pananaw, ang kakayahang masukat ang aktibidad ng utak ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng reaksyon ng oxygen kapag pumapasok ito sa mga neuron mula sa capillary network gamit ang hemoglobin. Sa sandaling tumaas ang aktibidad ng mga neuron, mayroong isang pagtaas ng demand para sa oxygen. Physiologically, ang katawan ay tumugon sa pangangailangan para sa isang nadagdagan na dosis ng oxygen na may mataas na aktibidad sa nerbiyos.

Paano isinasagawa ang isang functional MRI?

Ang functional analogue ng MRI ay medyo naiiba kaysa sa klasikong pagbabasa ng pamamaraan. Una, ang pasyente ay ipinadala sa tomograph tunnel, at pagkatapos ay hihilingin silang sundin ang mga tagubilin ng katulong sa laboratoryo. Upang gawin ito, ang aparato ay may two-way na komunikasyon, upang mas madaling makipag-ugnay sa mga kawani ng medikal kahit na sa mga hindi inaasahang sitwasyon.

Kasabay ng pagkumpleto ng mga gawain, ang programa ay nagrerehistro ng mga seksyon na anatomikal at mga imahe na may timbang na T2. Nagbibigay ang mga gawain para sa kahaliling pahinga sa motor, aktibidad sa pag-iisip.

Ang mga pangunahing dahilan para sa survey ay:

• preoperative na mga hakbang sa paghahanda;
• pagtatasa ng peligro ng mga komplikasyon pagkatapos ng operasyon;
• diagnosis ng mga abnormalidad sa pag-iisip;
• paghahanda para sa nagsasalakay na yugto ng pag-aaral ng utak - pagmamapa ng cortex.

Sa kabila ng mga makabuluhang benepisyo, ang pamamaraan ay may maraming mahahalagang contraindications. Ang pagsusulit ay hindi isinasagawa kung ang pasyente ay may built-in na mga mekanismo ng elektroniko sa katawan. Ito ay hindi lamang isang pacemaker, kundi pati na rin ang mga elektronikong implants upang patatagin ang aktibidad ng gitnang tainga.

Ipinagbabawal din ang mga pasyente na may mga hemostatic clip na naka-install o may mga dayuhang bagay na metal. Ang isa pang contraindication, ngunit ng isang kamag-anak na likas na katangian, ay kabiguan sa bato.

Natutuwa ako na walang tiyak na paghahanda na kinakailangan mula sa pasyente. Ito ay sapat na lamang upang sundin ang mga patakaran ng dating nakasaad na pagtatagubilin, pagpapatupad ng mga tagubilin sa laboratoryo ng katulong.

Specialty: pediatrician, espesyalista sa nakakahawang sakit, allergist-immunologist.

Kabuuang haba ng serbisyo: 7 taon .

Edukasyon:2010, Siberian State Medical University, pediatric, pediatrics.

Higit sa 3 taong karanasan bilang isang espesyalista sa nakakahawang sakit.

Mayroon siyang patent sa paksa na "Isang pamamaraan para sa paghula ng isang mataas na peligro ng pagbuo ng isang talamak na patolohiya ng adeno-tonsillar system sa mga madalas na sakit na mga bata." Pati na rin ang may-akda ng mga pahayagan sa mga journal ng Higher Attestation Commission.

Ang paggana ng magnetic resonance imaging ng utak ay isang uri ng pag-aaral na nagbibigay-daan sa iyo upang masukat ang mga reaksyon ng hemodynamic ng daloy ng dugo na sanhi ng paggana ng organ.

Sa modernong gamot, ito ay isa sa mga pangunahing pamamaraan para sa pag-aaral ng mga proseso ng utak.

Mga prinsipyo ng functional utak MRI

Ang Functional MRI ay makakatulong upang makilala ang mga pathology sa mga makabuluhang lugar ng utak. Ang prinsipyo ng patakaran ng pamahalaan ay medyo simple: ang utak ay kumonsumo ng enerhiya at mas aktibo tulad ng isang proseso, mas maraming mga sustansya at oxygen na kinakailangang matanggap. Ang lahat ng ito ay pumapasok sa katawan na may daloy ng dugo. Ito ay MRI na tumutulong upang makita ang mga lugar na may pinabagal at nadagdagan na sirkulasyon ng dugo at upang maunawaan kung paano nakaya ang utak na may isang partikular na problema.

Ang mga hakbang sa diagnostic na may kaugnayan sa nuclear magnetic resonance, kabilang ang functional tomography, ay may mga sumusunod na pakinabang:

1. Ang imahe na ipinakita sa screen ng aparato ay napakalinaw. Ang pag-aaral ay isinasaalang-alang hindi lamang isa sa mga pinaka tumpak, ngunit nagbibigay din ng isang larawan ng pinakamataas na kalidad.
2. Maikling oras ng pag-aaral. Ang magnetic field ay may isang mataas na intensity, na maaaring makabuluhang bawasan ang oras ng diagnosis. Ito ay lalong maginhawa para sa mga taong nagdurusa mula sa mga pathod ng neurodegenerative, sakit sa kaisipan, (BAR).
3. Mataas na mga resulta ng katumpakan. Kung kinakailangan ang interbensyon sa kirurhiko sa organ, mahalaga para sa doktor na makakuha ng maaasahang impormasyon tungkol sa estado at lokasyon ng tumor, na ibubukod ang motor, pagsasalita, visual at iba pang mga karamdaman pagkatapos ng paggulo nito. Gamit ang functional MRI, maaari mong tumpak na masuri ang panganib ng naturang mga kahihinatnan at gumawa ng isang pangwakas na desisyon sa operability ng tumor.

Sa pamamagitan ng kung ano ang mga tampok ng mga pagbabago na kinilala sa pamamagitan ng pagganap na magnetic resonance imaging, maaari mong matukoy ang pagbabala ng isang sakit, ang pagiging epektibo ng paggamot.

Teknikal na mga tampok

Ang magnetikong resonance imaging apparatus ay binubuo ng:

• mga talahanayan para sa paglalagay ng pasyente;
• isang computer na may monitor na kung saan pinapakain ang imahe;
• dalas ng radyo at gradient system;
• pang-akit.

Ang isang palaging magnetic field na may lakas na ipinahayag sa Tesla (T) ay ibinibigay mula sa magnet. Dahil sa lakas, ang aparato ay nahahati sa mababang palapag, kalagitnaan ng palapag, mataas na palapag, ultra-mataas na sahig. Sa modernong gamot, ang pinakatanyag ay isang tomograph na may mataas na larangan na may kapangyarihan na 1.5 T.

Dahil sa disenyo, ang aparato ay nahahati sa panloob at panlabas. Ang una ay ipinakita sa anyo ng isang lagusan kung saan inilalagay ang isang mesa na may isang pasyente ng kama. Walang tunnel sa mga bukas na aparato, na ginagawang posible na magtalaga ng mga diagnostic sa mga taong may phobia ng nakakulong na puwang.

Mga indikasyon at kontraindikasyon para sa fMRI

Ang pag-uuri ng MRI sa pamamagitan ng tampok na tampok ay nagpapahintulot sa amin na hatiin ang pag-aaral sa ilang mga uri:

• pananaliksik ng utak: kasama nito, isang detalyadong imahe ng hemispheres, puno ng kahoy para sa pagkakaroon ng mga neoplasma, nakakahawang at nagpapasiklab na sugat, mga anomalya ng katutubo;
• pananaliksik: gamit ang MRI, pinag-aaralan nila ang panloob na istraktura ng utak, nakita ang mga tulad-tumor na neoplasma sa glandula;
• pagsusuri sa ulo (kabilang ang MRI ng cervical spine na may functional na mga pagsubok, MRI ng mga temporomandibular joints na may functional na mga pagsubok): sa kasong ito, ang sanhi ay maaaring masuri kung hindi ito nagbibigay ng isang tumpak na resulta.

Bilang karagdagan, ang mga diagnostic ay inireseta upang makilala ang foci, matukoy ang sanhi ng paglabag sa mga pag-andar tulad ng memorya, pagsasalita, atensyon. Ang Functional MRI ay isang epektibong paraan upang makilala ang ilang mga pathologies na nagaganap sa yugto 1, halimbawa, upang makilala ang mga lugar na may, pag-diagnose ng mga sakit at.

Sa kabila ng paglaganap ng pamamaraan, mayroon itong mga kontraindikasyon para magamit, na nahahati sa ganap at kamag-anak. Kabilang sa mga una:

• ang pagkakaroon ng isang pacemaker;
• ang pagkakaroon ng ferromagnetic o electronic implants sa gitna tainga;
• ang pagkakaroon ng isang ferromagnetic apparatus Ilizarov.

Ang mga kamag-anak na contraindications ay kinabibilangan ng:

• ang pagkakaroon ng isang di-ferromagnetic implant sa panloob na tainga;
• ang pagkakaroon ng mga hemostatic clip;
• pag-unlad ng pagkabigo sa puso sa yugto ng agnas;
• pagbubuntis sa unang tatlong buwan;
• takot na mapunta sa isang nakapaloob na puwang (phobia);
• malubhang sakit sa kaisipan o pangkalahatang kondisyon;
• ang pagkakaroon ng isang tattoo na ginawa gamit ang isang pangulay na naglalaman ng mga compound ng metal;
• ang pagkakaroon ng mga pustiso at braces.

Ang tomography na gumagamit ng isang medium na kontras ay hindi ginanap sa magkakasunod na hemolytic anemia, hypersensitivity sa kaibahan, na may talamak na pagkabigo sa atay, sa panahon ng pagbubuntis.

Mga yugto ng pamamaraan

Bago ang fMRI, kinakailangan ang isang pagsusuri sa dugo para sa creatinine, ang tagapagpahiwatig ng dami nito. Kailangan mong kumuha ng isang pasaporte, isang referral mula sa isang doktor at ang mga resulta ng mga nakaraang hakbang sa diagnostic sa iyo sa iyong tanggapan.

Sa panahon ng pamamaraan, walang pisikal na sensasyon o iba pang kakulangan sa ginhawa ang nangyayari. May ingay lamang na hindi mo marinig kapag may suot na mga espesyal na earplugs o headphone.

Ang isang tao ay dapat alisin ang lahat ng mga bagay na metal sa kanyang sarili, iwanan ang mga ito sa isang espesyal na itinalagang lugar. Susunod, ang paksa ay nakasalalay sa talahanayan ng aparato, inilalagay sa mga plug ng tainga (o mga headphone). Kung kinakailangan, ang kinakailangang bahagi ng katawan ay naayos.

Sa mga pambihirang kaso, kapag imposible para sa isang tao na manatiling hindi gumagalaw, binigyan siya ng pangkalahatang kawalan ng pakiramdam. Upang madagdagan ang nilalaman ng impormasyon ng mga resulta, maaaring kailanganin ang pagpapakilala ng kaibahan ng intravenously.

Ang tagal ng pag-aaral ay nag-iiba mula 10 hanggang 30 minuto. Maaari kang makakuha ng mga resulta ng diagnostic sa ilang minuto.

Saan ko magagawa ang functional MRI at kung magkano ang magastos?

Ang mga computed tomography machine ay naka-install sa maraming pribado at pampublikong pasilidad sa kalusugan. Ang gastos ng pag-aaral ay nagsisimula mula sa 4-5 libong rubles. Kung kinakailangan ang pagsusuri ng kaibahan, ang presyo ay tumataas sa 7-8 libong rubles.

Ang paggana ng magnetic resonance imaging ay isang epektibong pamamaraan para sa pag-diagnose ng utak, na nagbibigay-daan sa iyo upang suriin nang detalyado ang organ para sa mga tiyak na pathologies. Gayunpaman, bago isagawa ito ay kinakailangan upang timbangin ang mga kalamangan at kahinaan, pati na rin alisin ang mga contraindications. Ito ang tanging paraan upang makakuha ng isang maaasahang resulta.

Nagbibigay sa mananaliksik ng maraming impormasyon tungkol sa anatomical na istraktura ng isang organ, tissue o iba pang bagay na nahuhulog sa larangan ng pagtingin. Gayunpaman, upang magkaroon ng isang holistic na larawan ng mga patuloy na proseso, walang sapat na data sa pagganap na aktibidad. At para dito, mayroong lamang BOLD-functional magnetic resonance imaging (BOLD - antas ng oxygen oxygen na umaasa sa kaibahan, o kaibahan, depende sa antas ng saturation ng oxygen ng dugo).

Ang BOLD fMRI ay isa sa mga pinaka-naaangkop at malawak na kilalang mga pamamaraan para sa pagtukoy ng aktibidad ng utak. Ang pag-activate ay humantong sa pagtaas ng daloy ng lokal na daloy ng dugo na may pagbabago sa malapit na konsentrasyon ng oxygenated (pinayaman ng oxygen) at deoxygenated (oxygen-mahirap) hemoglobin sa lokal na daloy ng dugo.

Fig. 1.Scheme reaksyon utak daloy ng dugo sa sagot sa paggulo mga neuron.

Ang Deoxygenated na dugo ay isang paramagnet (isang sangkap na maaaring ma-magnetize) at humantong sa isang pagbawas sa antas ng signal ng MRI. Kung mayroong higit na oxygenated na dugo sa lugar ng utak, ang antas ng signal ng MRI ay nagdaragdag. Kaya, ang oxygen sa dugo ay gumaganap ng papel ng isang endogenous contrast medium.

Larawan 2.Dami utak suplay ng dugo (at) at MATAPANG-sagot fMRI (b) sa pag-activate pangunahin motor barkng tao. Signal pumasa sa 4 yugto. 1 yugto – dahil sa pag-activate mga neuron ay tumataas pagkonsumooxygen, ay tumataas dami deoxygenated dugo, MATAPANG— signal maliit nababawasan (sa iskedyulhindi ipinakita, bumaba hindi gaanong mahalaga). Mga Vessels palawakin, dahil sa bakit maraming nababawasansuplay ng dugo tserebral tisyu. Yugto 2 – mahaba tumaas signal. Potensyal kilos mga neuronnagtatapos, ngunit daloy oxygenated dugo ay tumataas pagkawalang-kilos, marahil dahil sa epektobiochemical mga marker hypoxia. Yugto 3 – mahaba tanggihan signal dahil sa normalisasyonsuplay ng dugo. 4 yugto – post-stimulus pag-urong – dulot ng mabagal pagbawi paunangsuplay ng dugo.

Upang maisaaktibo ang gawain ng mga neuron sa ilang mga lugar ng cortex, may mga espesyal na gawain ng pag-activate. Ang disenyo ng mga gawain, bilang isang patakaran, ay maaaring maging sa dalawang uri: "block" at "nauugnay sa kaganapan". Ang bawat species ay nagmumungkahi ng pagkakaroon ng dalawang alternating phase - aktibong estado at pahinga. Sa klinikal na fMRI, ang mga gawain ng uri ng "block" ay mas madalas na ginagamit. Ang pagsasagawa ng nasabing ehersisyo, ang paksa ng pagsubok ay pinalitan ang tinatawag na ON- (aktibong estado) at OFF- (estado ng pahinga) ng pareho o hindi pantay na tagal. Halimbawa, kapag tinukoy ang lugar ng cortex na responsable para sa mga paggalaw ng kamay, ang mga gawain ay binubuo ng mga alternatibong paggalaw ng daliri at mga panahon ng hindi aktibo, na tumatagal ng isang average ng halos 20 segundo. Ang mga hakbang ay paulit-ulit na beses upang madagdagan ang kawastuhan ng resulta ng fMRI. Sa gawain na nauugnay sa kaganapan, ang paksa ay nagsasagawa ng isang maikling pagkilos (halimbawa, paglunok o clenching kanyang kamao), na sinusundan ng isang panahon ng pahinga, habang ang mga aksyon, hindi katulad ng disenyo ng block, kahaliling hindi pantay at hindi pantay.

Sa pagsasagawa, ang BOLD fMRI ay ginagamit sa preoperative na pagpaplano para sa resection (pagtanggal) ng mga tumor, pagsusuri ng mga vascular malformations, at operasyon para sa malubhang anyo ng epilepsy at iba pang mga sugat sa utak. Sa panahon ng operasyon ng utak, mahalaga na alisin ang sugat nang tumpak hangga't maaari, habang iniiwasan ang hindi kinakailangang pinsala sa mga kalapit na functionally important na mga rehiyon ng utak.

Larawan 3.

at – three-dimensional MRI— larawan ulo utak. Palaso ipinahiwatig lokasyon motor bark sapatas gyrus.

b – mapa fMRI—aktibidad utak sa patas gyrus sa kilusan gamit ang kamay.

Ang pamamaraan ay napaka-epektibo sa pag-aaral ng mga degenerative disease, halimbawa, mga sakit ng Alzheimer at Parkinson, lalo na sa mga unang yugto. Hindi ito kasangkot sa paggamit ng ionizing radiation at radiopaque na sangkap; bukod dito, hindi ito nagsasalakay. Samakatuwid, maaari itong isaalang-alang na ligtas para sa mga pasyente na nangangailangan ng mahaba at regular na pagsusuri sa fMRI. Ang FMRI ay maaaring magamit upang pag-aralan ang mga mekanismo ng pagbuo ng mga epileptic seizure at maiwasan ang pag-alis ng functional cortex sa mga pasyente na may hindi nasusulat na frontal lobe epilepsy. Ang pagsubaybay sa paggaling ng utak pagkatapos ng mga stroke, pag-aralan ang mga epekto ng mga gamot o iba pang therapy, pagsubaybay at pagsubaybay sa paggamot ng mga sakit sa psychiatric ay malayo sa isang kumpletong listahan ng mga posibleng paggamit ng fMRI. Bilang karagdagan, mayroon pa ring fMRI sa pamamahinga, kung saan pinapayagan ka ng kumplikadong pagproseso ng data na makita ang gumagana ang utak na network na nagpapahinga.

Pinagmulan:

1. Gaano natin naiintindihan ang mga neural na pinagmulan ng signal ng fMRI BOLD? Owen J. Arthur, Simon Boniface. TRENDS sa Neurosciences Vol.25 No.1 Enero 2002
2. Ang pisika ng pagganap ng magnetic resonance imaging (fMRI) R. B. Buxton. Rep. Prog. Phys. 76 (2013)
3. Ang paggamit ng functional magnetic resonance imaging sa klinika. Pagsusuri sa agham. Belyaev A., Pek Kung K., Brennan N., Cold A. Russian journal journal ng radiology. Dami ng 4, Hindi. 1, 2014
4. Utak, pag-unawa, isip: isang pagpapakilala sa nagbibigay-malay na neuroscience. Bahagi 2. B. Baars, N. Gage. M .: Binom. 2014 S. 353-360.

Teksto: Daria Prokudina