TECHNOLOGY

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

Scientific Center para sa Neurology ng Russian Academy of Medical Sciences (Moscow)

Mula noong 90s. XX siglo, ang functional magnetic resonance imaging (fMRI) ay isa sa mga nangungunang pamamaraan para sa pagma-map sa mga functional na lugar ng utak dahil sa hindi invasiveness nito, kakulangan ng radiation exposure at medyo malawakang paggamit. Ang kakanyahan ng pamamaraang ito ay upang masukat ang mga pagbabago sa hemodynamic bilang tugon sa aktibidad ng neuronal (BOLD effect). Para sa tagumpay ng isang eksperimento sa fMRI ito ay kinakailangan: ang pagkakaroon ng isang naaangkop teknikal na suporta(high-field MRI scanner, espesyal na kagamitan para sa pagsasagawa ng mga gawain), pagbuo ng pinakamainam na disenyo ng pag-aaral, post-processing ng nakuhang data. Sa kasalukuyan, ang pamamaraan ay ginagamit hindi lamang para sa mga layuning pang-agham, kundi pati na rin sa praktikal na gamot. Gayunpaman, dapat mong laging tandaan ang ilang mga limitasyon at contraindications, lalo na kapag nagsasagawa ng fMRI sa mga pasyente na may iba't ibang mga pathologies. Upang maayos na magplano ng isang pag-aaral at mabigyang-kahulugan ang mga resulta nito, kinakailangang isangkot ang iba't ibang mga espesyalista: mga neuroradiologist, biophysicist, neurologist, psychologist, dahil ang fMRI ay isang multidisciplinary na pamamaraan.

Mga Keyword: fMRI, BOLD contrast, disenyo ng pag-aaral, post-processing

Sa loob ng maraming siglo, naging interesado ang mga siyentipiko at doktor sa kung paano gumagana ang utak ng tao. Sa pag-unlad ng siyentipiko at teknolohikal na pag-unlad, naging posible na iangat ang tabing ng misteryong ito. At ang pag-imbento at pagpapakilala sa klinikal na kasanayan ng tulad ng isang non-invasive na pamamaraan bilang magnetic resonance imaging (MRI) ay naging lalong mahalaga. Ang MRI ay isang medyo batang pamamaraan: ang unang komersyal na 1.5 T tomograph ay nagsimulang gumana lamang noong 1982. Gayunpaman, noong 1990, ang patuloy na teknikal na pagpapabuti ng pamamaraan ay naging posible na gamitin ito hindi lamang upang pag-aralan ang mga tampok na istruktura ng utak, kundi pati na rin upang pag-aralan ang paggana nito. Sa artikulong ito ay pag-uusapan natin ang tungkol sa isang pamamaraan na nagpapahintulot sa pagmamapa ng iba't ibang mga functional na lugar ng utak - functional magnetic resonance tomography(fMRI).

Mga pangunahing prinsipyo ng pamamaraan ng fMRI_

Ang fMRI ay isang pamamaraan ng MRI na sumusukat sa hemodynamic na tugon (pagbabago sa daloy ng dugo) na nauugnay sa aktibidad ng neuronal. Ito ay batay sa dalawang pangunahing konsepto: neurovascular interaction at BOLD contrast.

Ang fMRI ay hindi nagpapahintulot sa amin na makita ang electrical activity ng mga neuron nang direkta, ngunit ginagawa ito nang hindi direkta, sa pamamagitan ng mga lokal na pagbabago sa daloy ng dugo. Ito ay posible dahil sa hindi pangkaraniwang bagay ng neurovascular na pakikipag-ugnayan - isang rehiyonal na pagbabago sa daloy ng dugo bilang tugon sa pag-activate ng mga kalapit na neuron. Ang epektong ito ay nakakamit sa pamamagitan ng isang kumplikadong pagkakasunud-sunod ng magkakaugnay na mga reaksyon na nagaganap sa mga neuron, ang nakapalibot na glia (astrocytes) at ang endothelium ng vascular wall, dahil kapag tumaas ang aktibidad, kailangan ng mga neuron. higit pa oxygen at sustansya dinadala kasama ng daluyan ng dugo. Ang pamamaraan ng fMRI ay nagpapahintulot sa isa na direktang masuri ang mga pagbabago sa hemodynamics.

Naging posible ito noong 1990, nang iminungkahi ni Seiji Ogawa at ng kanyang mga kasamahan mula sa Bell Laboratories (USA) ang paggamit ng BOLD contrast upang pag-aralan ang brain physiology gamit ang MRI. Ang kanilang pagtuklas ay minarkahan ang simula ng panahon

modernong functional neuroimaging at naging batayan ng karamihan sa mga pag-aaral ng fMRI. BOLD contrast (literal - blood-oxygenation-level dependent, depende sa level ng blood oxygenation) ay ang pagkakaiba sa MR signal sa mga imahe gamit ang gradient sequence depende sa porsyento deoxyhemoglobin. Ang deoxyhemoglobin ay may iba't ibang mga magnetic na katangian mula sa mga nakapaligid na tisyu, na sa panahon ng pag-scan ay humahantong sa lokal na kaguluhan ng magnetic field at pagbaba ng signal sa gradient echo sequence. Kapag tumaas ang daloy ng dugo bilang tugon sa pag-activate ng mga neuron, ang deoxyhemoglobin ay nahuhugasan mula sa mga tisyu, at ito ay pinalitan ng oxygenated na dugo, na may mga magnetic na katangian na katulad ng mga nakapaligid na tisyu. Pagkatapos ay bumababa ang kaguluhan sa patlang at ang signal ay hindi pinigilan - at nakikita natin ang lokal na amplification nito (Larawan 1A).

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

kanin. 1: A - eskematiko na paglalarawan ng VOS contrast sa Oda\ga experiment na may mga pagbabago sa porsyento ng oxygen sa dugo ng mga daga; kapag ang paglanghap ng ordinaryong hangin (21% oxygen), ang mga lugar ng nabawasan na signal ay tinutukoy sa cortex (sa itaas na bahagi ng figure), na naaayon sa mga sisidlan na may mataas na nilalaman ng deoxyhemoglobin; kapag ang purong oxygen ay nilalanghap, ang isang homogenous na MR signal mula sa cerebral cortex ay nabanggit (sa ibabang bahagi ng figure); B - pangkalahatang pamamaraan pagbuo ng isang WOS signal

Pagpaplano ng eksperimento

Upang magsagawa ng pag-aaral ng fMRI, dapat ay mayroon kang high-field MR tomograph (ang magnetic field induction value ay 1.5 T pataas), iba't ibang kagamitan para sa pagsasagawa ng mga gawain sa pag-scan (mga headphone, baso ng video, projector, iba't ibang remote control at joystick para sa puna may mga paksa, atbp.). Ang isang mahalagang kadahilanan ay ang pagpayag ng paksa na makipagtulungan.

Sa eskematiko, ang mismong proseso ng pag-scan (gamit ang halimbawa ng visual stimulation) ay ganito (Fig. 2): ang paksa ay nasa tomograph; sa pamamagitan ng isang espesyal na sistema ng mga salamin na naayos sa itaas ng kanyang ulo, mayroon siyang access sa mga larawang ipinapakita sa pamamagitan ng isang video projector sa screen. Para sa feedback (kung ito ay ipinahiwatig sa gawain), pinindot ng pasyente ang isang pindutan sa remote control. Ang supply ng mga insentibo at pagsubaybay sa pagkumpleto ng gawain ay isinasagawa gamit ang console sa control room.

Ang mga gawain na ginagawa ng paksa ay maaaring magkaiba: visual, cognitive, motor, pagsasalita, atbp., depende sa mga layunin na itinakda. Mayroong dalawang pangunahing uri ng pagtatanghal ng stimuli sa isang gawain: sa anyo ng mga bloke - disenyo ng bloke, at sa anyo ng indibidwal na nakahiwalay na stimuli - discrete na disenyo (Fig. 3). Ang isang kumbinasyon ng parehong mga opsyon na ito ay posible rin - isang halo-halong disenyo.

Ang pinakalaganap, lalo na para sa mga gawain sa motor, ay ang disenyo ng bloke, kapag ang magkatulad na stimuli ay nakolekta sa mga bloke na alternating sa bawat isa. Ang isang halimbawa ay ang gawain ng pagpiga ng bola ng goma (bawat pagpisil ay isang hiwalay na pampasigla) para sa isang tiyak na tagal ng panahon (sa average na 20-30 s), na nagpapalit-palit ng mga panahon ng pahinga ng katulad na tagal. Ang disenyong ito ay may pinakamalaking istatistikal na kapangyarihan dahil ito ay nagsusuma ng mga indibidwal na BOLD signal. Gayunpaman, ito ay, bilang isang panuntunan, mahuhulaan para sa mga pasyente at hindi pinapayagan ang pagtatasa ng tugon sa isang solong pampasigla, at samakatuwid ay hindi angkop para sa ilang mga gawain, sa partikular na mga nagbibigay-malay.

kanin. 2: Scheme ng fMRI experiment (batay sa mga materyales mula sa resource http://psychology.uwo.ca/fmri4newbies, na may mga pagbabago)

I-block

Discrete (kaugnay ng kaganapan)

A 11 i A D1 iil iitU I I,

kanin. 3: Mga pangunahing uri ng mga disenyo ng pag-aaral ng fMRI

Functional na magnetic resonance imaging

Para sa layuning ito, mayroong isang discrete na disenyo, kapag ang stimuli ay ipinakita sa isang magulong pagkakasunud-sunod sa iba't ibang mga agwat ng oras. Halimbawa, ang isang paksa na may arachnophobia ay ipinapakita ang mga neutral na imahe (bulaklak, gusali, atbp.), Kung saan lumilitaw ang mga larawan ng isang spider paminsan-minsan, na ginagawang posible upang masuri ang pag-activate ng utak bilang tugon sa hindi kasiya-siyang stimuli. Sa isang disenyo ng bloke, ito ay magiging mahirap: una, alam ng paksa kung kailan lilitaw ang bloke at naghahanda na para dito nang maaga, at pangalawa, kung ang parehong pampasigla ay ipinakita sa mahabang panahon, ang reaksyon dito ay mapurol. Ito ay discrete na disenyo na maaaring gamitin sa fMRI bilang isang lie detector o sa marketing research, kapag ang mga boluntaryo ay ipinakita sa iba't ibang bersyon ng isang produkto (ang packaging, hugis, kulay nito) at ang kanilang mga walang malay na reaksyon ay naobserbahan.

Kaya, pumili kami ng disenyo ng gawain at nagsagawa ng pag-scan. Ano ang makukuha natin bilang resulta? Una, mayroong isang 4D na serye ng functional data sa isang gradient echo sequence, na kumakatawan sa maraming paulit-ulit na pag-scan ng buong dami ng utak sa panahon ng gawain. At pangalawa, isang high-resolution na 3D na dami ng anatomical data: halimbawa, 1 x 1 x 1 mm (Fig. 4). Ang huli ay kinakailangan para sa tumpak na pagmamapa ng mga activation zone, dahil ang functional data ay may mababang spatial na resolusyon.

Post-processing ng data_

Mga pagbabago sa signal ng MR sa mga lugar ng pag-activate ng utak habang iba't ibang estado bumubuo lamang ng 3-5%, sila ay mailap sa mata ng tao. Samakatuwid, ang nakuha na functional data ay isasailalim sa statistical analysis: isang curve ng dependence ng intensity ng MR signal sa oras ay naka-plot para sa bawat voxel ng imahe sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon - experimental (stimulus delivery) at kontrol. Bilang resulta, nakakakuha kami ng isang istatistikang mapa ng activation na sinamahan ng anatomical data.

Ngunit bago direktang isagawa ang naturang pagsusuri, kinakailangang ihanda ang "raw" na data na nakuha sa pagtatapos ng pag-scan at bawasan ang pagkakaiba-iba ng mga resulta na hindi nauugnay sa gawaing pang-eksperimento. Ang algorithm ng paghahanda ay isang multi-step na proseso, at ito ay napakahalaga para sa pag-unawa sa mga posibleng pagkabigo at pagkakamali kapag binibigyang-kahulugan ang mga resultang nakuha. Sa kasalukuyan, mayroong iba't ibang mga programa -

Ш -.V w<# %>

40 4"r h® Ф W

kanin. 4: Serye ng functional (A) at anatomical (B) na data na nakuha sa dulo ng pag-scan

Bagong software para sa paunang pagpoproseso ng nakuhang data, na ginawa ng parehong mga tagagawa ng mga MRI scanner at independiyenteng fMRI research laboratories. Ngunit, sa kabila ng mga pagkakaiba sa mga pamamaraan na ginamit, ang kanilang mga pangalan at presentasyon ng data, ang lahat ng mga yugto ng paghahanda ay bumaba sa ilang mga pangunahing hakbang.

1. Pagwawasto ng galaw ng ulo ng paksa. Kapag nagsasagawa ng mga gawain, hindi ito maiiwasan, sa kabila ng paggamit ng iba't ibang mga aparato para sa pag-aayos ng ulo (mga maskara, mga clamp sa head coil, atbp.). Kahit na ang kaunting paggalaw ay maaaring magresulta sa malalaking artipisyal na pagbabago sa intensity ng signal ng MR sa pagitan ng magkakasunod na dami ng data, lalo na kung ang paggalaw ng ulo ay nauugnay sa pagganap ng isang pang-eksperimentong gawain. Sa kasong ito, mahirap na makilala ang "totoo" BOLD activation mula sa "artipisyal" activation - na nagmumula bilang isang resulta ng paggalaw ng paksa (Larawan 5).

Karaniwang tinatanggap na ang pinakamainam na pag-aalis ng ulo ay hindi hihigit sa 1 mm. Sa kasong ito, ang displacement na patayo sa scanning plane (ang direksyon ng "head - feet") ay mas malala para sa tamang statistical processing ng mga resulta kaysa sa displacement sa scanning plane. Sa yugtong ito, ginagamit ang isang rigid-body transformation algorithm - isang spatial na pagbabagong-anyo kung saan ang posisyon at oryentasyon lamang ng bagay ang nagbabago, at ang mga sukat o hugis nito ay pare-pareho. Sa pagsasagawa, ang pagpoproseso ay ganito ang hitsura: isang referent (karaniwan ay ang una) functional volume ng mga imahe ay pinili, at ang lahat ng kasunod na functional volume ay mathematically nakahanay dito, katulad ng kung paano namin ihanay ang mga papel sheet sa isang stack.

2. Pangunahing pagpaparehistro ng functional at anatomical na data.

Ang mga pagkakaiba sa posisyon ng ulo ng paksa ay pinaliit. Ang pagpoproseso at paghahambing ng computer ng high-resolution na anatomical data at napakababang-resolution na functional data ay isinasagawa din upang paganahin ang kasunod na lokalisasyon ng mga activation zone.

kanin. 5: Halimbawa ng pag-alis ng ulo ng pasyente sa panahon ng pag-scan habang nagsasagawa ng motor paradigm. Sa itaas na bahagi ng figure mayroong isang graph ng paggalaw ng ulo ng paksa sa tatlong magkaparehong patayo na mga eroplano: ang gitnang curve ay sumasalamin sa pag-aalis ng pasyente sa z-axis (ang direksyon ng "head-toe"), at malinaw na lumilihis ito. sa simula ng kilusan at sa pagtatapos nito. Sa ibabang bahagi ay mga istatistikang mapa ng pag-activate ng parehong paksa nang walang pagwawasto ng paggalaw. Ang mga tipikal na artifact ng paggalaw ay nakikilala sa anyo ng kalahating singsing sa gilid ng bagay sa utak

Bilang karagdagan, ang mga pagkakaiba na nauugnay sa iba't ibang mga mode ng pag-scan ay pinaliit (kadalasan para sa functional data ito ang mode na "gradient echo", para sa anatomical data - T1). Kaya, ang gradient echo mode ay maaaring magbigay ng ilang kahabaan ng imahe sa kahabaan ng isa sa mga axes kumpara sa mga high-resolution na structural na imahe.

3. Spatial na normalisasyon. Nabatid na malaki ang pagkakaiba ng hugis at sukat ng utak ng tao. Upang ihambing ang data na nakuha mula sa iba't ibang mga pasyente, pati na rin upang maproseso ang buong grupo sa kabuuan, ginagamit ang mga algorithm ng matematika: ang tinatawag na affine transformation. Sa kasong ito, ang mga imahe ng mga indibidwal na rehiyon ng utak ay binago - lumalawak, compression, lumalawak, atbp. - sinusundan ng pagbawas ng data ng istruktura sa isang pinag-isang spatial coordinate system.

Sa kasalukuyan, ang dalawang pinakakaraniwang spatial coordinate system sa fMRI ay ang Thaleras system at ang Montreal Neurological Institute system. Ang una ay binuo ng French neurosurgeon na si Jean Talairach noong 1988 batay sa post-mortem measurements ng utak ng isang 60-taong-gulang na babaeng Pranses. Pagkatapos ay ibinigay ang mga coordinate ng lahat anatomikal na lugar utak na may kaugnayan sa reference line na nagkokonekta sa anterior at posterior commissures. Anumang utak ay maaaring ilagay sa stereotaxic space na ito, at ang mga lugar ng interes ay maaaring ilarawan gamit ang isang three-dimensional na coordinate system (x, y, z). Ang kawalan ng ganitong sistema ay naglalaman ito ng data mula sa isang utak lamang. Samakatuwid, ang mas tanyag na sistema ay binuo sa Montreal Neurological Institute (MNI) batay sa kabuuang kalkulasyon ng data ng larawan ng T1 mula sa 152 na Canadian.

Bagaman sa parehong mga sistema ang pagbibilang ay isinasagawa mula sa linya na nagkokonekta sa anterior at posterior commissures, ang mga coordinate ng mga sistemang ito ay hindi magkapareho, lalo na habang papalapit sila sa mga convexital na ibabaw ng utak. Dapat itong isaisip kapag inihahambing ang mga resulta na nakuha sa data mula sa gawain ng iba pang mga mananaliksik.

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

4. Pagpapakinis. Ang spatial normalization ay hindi kailanman tumpak, kaya ang mga homologous na rehiyon, at samakatuwid ang kanilang mga activation zone, ay hindi 100% pare-pareho. Upang makamit ang spatial na overlap ng mga katulad na activation zone sa isang pangkat ng mga paksa, pagbutihin ang signal-to-noise ratio at sa gayon ay mapataas ang pagiging maaasahan ng data, isang Gaussian smoothing function ang ginagamit. Ang kakanyahan yugtong ito pagpoproseso sa "pag-blur" ng mga activation zone ng bawat paksa, bilang isang resulta kung saan ang mga lugar ng kanilang overlap ay tumaas sa panahon ng pagsusuri ng grupo. Disadvantage: nawala ang spatial resolution.

Ngayon, sa wakas, maaari tayong lumipat nang direkta sa pagtatasa ng istatistika, bilang isang resulta kung saan nakakuha tayo ng data sa mga zone ng activation sa anyo ng mga mapa ng kulay na superimposed sa anatomical data. Ang parehong data ay maaari

Functional na magnetic resonance imaging

Mga istatistika: p-va/ues na inayos para sa dami ng paghahanap

set-level na non-lsotroplc na inayos ang cluster-level na voxel-level

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

^ conected "E ^ uncorrected PFWE-con ^ FDR-con T (U ^ unconected

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

kanin. 6: Halimbawa ng pagtatanghal ng istatistikal na resulta ng post-processing. Sa kaliwa - mga activation zone kapag nagsasagawa ng motor paradigm (pagtaas - pagbaba ng kanang hintuturo), na sinamahan ng volumetric na muling pagtatayo ng utak. Sa kanan - statistical data para sa bawat activation zone

iharap sa digital na format na nagpapahiwatig ng istatistikal na kahalagahan ng activation zone, ang dami nito at mga coordinate sa stereotaxic space (Fig. 6).

Mga aplikasyon ng fMRI_

Sa anong mga kaso ginagawa ang fMRI? Una, para sa mga layuning pang-agham lamang: ito ay isang pag-aaral ng gawain normal na utak at ang functional asymmetry nito. Ang diskarteng ito ay muling nabuhay ang interes ng mga mananaliksik sa pagmamapa ng mga function ng utak: nang hindi gumagamit ng mga invasive na interbensyon, makikita mo kung aling mga bahagi ng utak ang may pananagutan para sa isang partikular na proseso. Marahil ang pinakamalaking pag-unlad ay nagawa sa aming pag-unawa sa mas matataas na proseso ng pag-iisip, kabilang ang atensyon, memorya, at mga function ng executive. Ang mga naturang pag-aaral ay naging posible na gumamit ng fMRI para sa mga praktikal na layunin na malayo sa medisina at neuroscience (bilang isang lie detector, sa pananaliksik sa marketing, atbp.).

Bilang karagdagan, ang fMRI ay aktibong ginagamit sa praktikal na gamot. Sa kasalukuyan, ang pamamaraan na ito ay malawakang ginagamit sa klinikal na kasanayan para sa preoperative na pagmamapa ng mga pangunahing pag-andar (motor, pagsasalita) bago ang mga interbensyon sa neurosurgical para sa mga sugat sa utak na sumasakop sa espasyo o hindi maaalis na epilepsy. Umiiral pa ito sa USA opisyal na dokumento- isang praktikal na gabay na pinagsama-sama ng American College of Radiology at ng American Society of Neuroradiology, na naglalarawan sa buong pamamaraan nang detalyado.

Sinusubukan din ng mga mananaliksik na ipakilala ang fMRI sa karaniwang klinikal na kasanayan para sa iba't ibang neurological at sakit sa pag-iisip. Ang pangunahing layunin ng maraming mga gawa sa lugar na ito ay upang masuri ang mga pagbabago sa paggana ng utak bilang tugon sa pinsala sa isa o isa pa sa mga lugar nito - pagkawala at (o) paglipat ng mga zone, ang kanilang pag-aalis, atbp., pati na rin ang dinamika. pagmamasid sa muling pagsasaayos ng mga activation zone bilang tugon sa therapy sa droga at (o) mga hakbang sa rehabilitasyon.

Sa huli, ang mga pag-aaral ng fMRI ay isinasagawa sa mga pasyente iba't ibang kategorya, ay maaaring makatulong na matukoy ang prognostic na halaga ng iba't ibang mga opsyon para sa functional restructuring ng cortex upang maibalik ang mga may kapansanan sa pag-andar at bumuo ng pinakamainam na mga algorithm ng paggamot.

Mga posibleng pagkabigo ng pag-aaral_

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

mga mapagkukunan ng error sa interpretasyon ng data na nakuha para sa parehong malusog na mga boluntaryo at mga pasyente.

Kabilang dito ang:

Anumang mga kadahilanan na nakakaapekto sa neurovascular interaksyon at hemodynamics at, bilang isang resulta, BOLD contrast; samakatuwid, ang mga posibleng pagbabago sa daloy ng dugo ng tserebral, halimbawa dahil sa mga occlusion o matinding stenoses, ay dapat palaging isaalang-alang. pangunahing mga arterya ulo at leeg, pagkuha ng mga vasoactive na gamot; Mayroon ding mga kilalang katotohanan ng pagbaba o kahit na pagbabaligtad ng tugon ng BOLD sa ilang mga pasyente na may malignant na gliomas dahil sa kapansanan sa autoregulation;

Ang pasyente ay may mga kontraindiksyon na karaniwan sa anumang pagsusuri sa MRI (mga pacemaker, claustrophobia, atbp.);

Mga istrukturang metal sa lugar ng facial (cerebral) na bahagi ng bungo (hindi naaalis na mga pustiso, clip, plato, atbp.), na gumagawa ng binibigkas na mga artifact sa mode na "gradient echo";

Kakulangan (kahirapan) ng kooperasyon sa bahagi ng paksa sa panahon ng gawain, na nauugnay kapwa sa kanyang katayuan sa pag-iisip at sa nabawasan na paningin, pandinig, atbp., pati na rin sa kakulangan ng pagganyak at tamang pansin sa pagkumpleto ng gawain;

Binibigkas ang paggalaw ng paksa habang nagsasagawa ng mga gawain;

Maling naplanong disenyo ng pag-aaral (pagpipilian kontrol na gawain, tagal ng mga bloke o ang buong pag-aaral, atbp.);

Maingat na pag-unlad ng mga gawain, na kung saan ay lalong mahalaga para sa klinikal na fMRI, pati na rin kapag nag-aaral ng isang grupo ng mga tao o parehong paksa sa paglipas ng panahon upang maihambing ang mga resultang activation zone; ang mga gawain ay dapat na reproducible, iyon ay, pareho sa buong panahon ng pag-aaral at maaaring tapusin ng lahat ng mga paksa; isa sa posibleng solusyon para sa mga pasyente na hindi nakapag-iisa na magsagawa ng mga gawaing may kaugnayan sa paggalaw, ang paggamit ng mga passive paradigms gamit ang iba't ibang mga aparato upang ilipat ang mga limbs ay ginagamit;

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

Maling mga parameter ng post-processing ng data sa iba't ibang yugto;

Maling interpretasyon ng nakuhang istatistikal na data, maling pagmamapa ng mga activation zone.

Konklusyon

Sa kabila ng mga limitasyon sa itaas, mahalaga at multifaceted ang fMRI. modernong mga pamamaraan neuroimaging, na pinagsasama ang mga pakinabang ng mataas na spatial resolution at non-invasiveness na hindi nangangailangan ng intravenous contrast

amplification at pagkakalantad sa radiation. Gayunpaman, ang pamamaraan na ito ay napaka-kumplikado, at upang matagumpay na makumpleto ang mga gawain na itinalaga sa isang mananaliksik na nagtatrabaho sa fMRI, isang multidisciplinary na diskarte ay kinakailangan - na kinasasangkutan ng pananaliksik hindi lamang mga neuroradiologist, kundi pati na rin ang mga biophysicist, neurophysiologist, psychologist, speech therapist, klinikal na doktor, at mga mathematician. Sa kasong ito lamang posible na gamitin ang buong potensyal ng fMRI at makakuha ng tunay na natatanging mga resulta.

Bibliograpiya

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

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

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

4. Filippi M. mga pamamaraan at protocol ng fMRI. Humana press 2009: 25.

5. Friston K.J., Williams S., HowardR. et al. Mga epektong nauugnay sa paggalaw sa fMRI time-series. Magn. Dahilan. Med. 1996; 35: 346-355.

6. Glover, G.H., Lai S. Self-navigated spiral fMRI: Interleaved versus single-shot. Magn. Dahilan. 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. Blood oxygenation level-dependent na MRI ng cerebral gliomas habang hinahawakan ang hininga. J. Magn. Reson Imaging 2004; 2: 160-167.

9. Huettel S.A., Song 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 matataas na field: In vivo at in vitro measurements at image simulation. Magn. Dahilan. Med. 1990; 16 (1): 9-18.

Ang pagiging epektibo ng paggamot ng sakit ay nakasalalay sa kung anong yugto ito nagsimula - mas maaga, mas mabuti at mas mabilis ang resulta. Ang isang advanced na sakit ay maaaring magbigay ng higit pa seryosong kahihinatnan kahit na ang mga pamamaraan ay isinasagawa upang maalis ito. Kung tungkol sa utak, kung gayon mga paunang yugto Napakahirap makilala ang mga pathology dito, dahil hindi sila nakikita sa labas. Para sa layuning ito, ginagamit ang functional MRI, isang kailangang-kailangan na tool sa operasyon at neurolohiya.

Functional MRI ng utak: paano ito naiiba sa mga maginoo na diagnostic?

Ang functional na uri ng tomography ay naiiba sa klasikal na ang mga tagapagpahiwatig ay kinuha hindi sa isang kalmado na estado, ngunit sa proseso ng aktibong aktibidad ng utak.

Sa panahon ng pisikal na aktibidad, ang mga selula ng utak ay mas mahusay na puspos ng oxygen, at ang pangkalahatang daloy ng dugo ay tumataas. Kinukuha ito ng tomograph scanner. Ang pagpaparehistro ng aktibidad ay nangyayari dahil sa pagtaas ng magnetization ng mga tisyu - depende ito sa karagdagang oksihenasyon ng glucose.

Ang mas matinding signal ay inihambing sa mga indicator na nakuha sa normal, quiet mode. Gumagamit ang isang espesyalista ng isang computer program upang ipatong ang isang three-dimensional na imahe sa isa pa.

Ang resulta ay isang kumpletong mapa na kumukuha ng buong cerebral cortex, dahil dugo sa isang aktibong estado ay nagbibigay-daan sa iyo upang tingnan ang kahit na ang pinakamaliit at pinakamalayong lugar. Ang tomogram ay nagpapakita ng mga bahagi na may diameter na kalahating milimetro. Kung kailangan mong tingnan ang mga ito, maaari mong palakihin ang mga ito sa screen.

Ang mga signal mula sa iba't ibang cortical at subcortical na istruktura ay naitala at pinag-iba:

• Basal ganglia.
• Cingulate cortex.
• Talamus.
• Lahat ng mga uri ng mga tumor - hindi lamang ang kanilang laki at mga contour, kundi pati na rin ang antas ng pagtagos sa kulay abo at puting bagay ng utak.

Gamit ang functional MRI, maaari mong ihambing ang pag-uugali ng mga selula ng utak:

• Sa pahinga.
• Sa panahon ng gawaing pangkaisipan.
• Sa panahon ng pisikal at motor na aktibidad.

Ginagawang posible ng functional na uri ng tomography na tumpak na matukoy ang lokasyon at laki ng lahat ng mga sentro ng utak:

• pandama.
• Motor.
• Rechevykh at iba pa.

Kung kinakailangan ang isang mas tumpak na pag-aaral, ang pasyente ay bibigyan din ng glucose.

Mga posibilidad ng functional MRI diagnostics

Ginagamit ang mga diagnostic bilang pandagdag sa klasikal na uri ng pagsusuri sa magnetic resonance - upang linawin hindi malinaw na diagnosis, mas mainam na tingnan ang isa o ibang bahagi ng utak, isang seksyon ng tissue o mga daluyan ng dugo.

Mga opsyon para sa paggamit ng mga resulta ng functional tomography:

• Operasyon. Bago ang operasyon sa utak, ang isang tumpak na plano ng pagkilos ay iginuhit gamit ang isang tomographic na mapa - ang pinsala na kailangang alisin ay malinaw na nakikita dito. Nagbibigay-daan ito sa iyo na maiwasan ang mga pagkakamali sa mga aksyon at komplikasyon.
• Radiology. Ginagawang posible ng data ng Tomographic na kalkulahin ang dami ng radiation na kinakailangan upang gamutin ang cancer.
• Neuropsychology. Pag-aaral ng mga pagkabigo sa memorya, speech apparatus, atensyon.
• Pagkilala sa epileptic foci.
• Ang mga ischemic na lugar ay makikita sa maagang yugto- upang maiwasan ang stroke.
• Pagkilala sa mga paunang proseso ng Alzheimer's at Parkinson's disease.
• Ang pamamaraan ay nagpapahintulot sa iyo na makahanap ng koneksyon sa pagitan ng aktibidad ng utak at pagkahilo.

Maaaring ganap na matukoy ng isang espesyalista ang data na nakuha bilang resulta ng pag-aaral. diagnostic ng radiology.

Kailan ka hindi dapat gumawa ng functional MRI?

Dahil ang isang malakas na magnet ay kasangkot at ito ay kinakailangan upang magsinungaling nang tahimik sa loob ng isang oras habang nasa loob ng isang cylindrical na aparato, may mga contraindications:

• Maagang pagbubuntis.
• Claustrophobia.
• Mga bahaging metal sa loob at sa katawan - mga implant at prostheses na hindi matatanggal.
• Mga sakit sa isip dahil sa kung saan ang pasyente ay hindi maaaring manatiling hindi gumagalaw nang hindi bababa sa tatlumpung minuto.

Ang mga tattoo na may bahaging metal, maliliit na fillings at anumang non-magnetic na materyales ay hindi nagdudulot ng panganib, ngunit kailangan mong bigyan ng babala ang iyong doktor tungkol sa mga ito upang mabayaran ang mga paglihis ng magnetic field na dulot ng mga bagay na ito at, nang naaayon, pagbaluktot ng data.

Ang pamamaraan ng pananaliksik ay walang alinlangan na mga pakinabang:

• Mataas na kalidad na mapa ng utak.
• Ang resolution ng larawan ay higit sa tatlong milimetro.
• Isang maginhawang paraan upang pag-aralan ang utak sa isang kalmado at aktibong estado.
• Walang pinsala sa katawan - ang pamamaraan ay hindi humantong sa pagkamatay ng cell o iba pang negatibong kahihinatnan.
• Availability ng pamamaraan - hindi mo kailangang pumunta sa ibang bansa para dito.

Informative fMRI sa Moscow sa isang mapagkumpitensyang presyo

Ang mga siyentipikong pagtuklas at mga teknolohikal na imbensyon ay nagbabago ng gamot, na ginagawang mas ligtas at mas tumpak ang maraming pamamaraan. Magnetic resonance imaging (MRI) ay makabagong pamamaraan pagkuha ng malinaw na mga imahe lamang loob at mga tisyu ng tao. Mga natatanging tampok Ang pamamaraan ay hindi ito lumilikha ng radiation exposure sa katawan. Bilang karagdagan, magnetic resonance imaging (MRI) natupad na may kaunting paunang paghahanda. Ang pamamaraang ito ay ganap na ligtas para sa mga tao at hindi nagiging sanhi ng anumang kakulangan sa ginhawa.

Kasaysayan ng magnetic resonance imaging (MRI) napakalawak. Ang mga unang aparato para sa pagsasagawa ng pamamaraang ito ay lumitaw mga 30 taon na ang nakalilipas, ngunit pagkatapos ay hindi pa sila napakalakas. Sa nakalipas na dekada, ang agham ay gumawa ng mga makabuluhang tagumpay sa pamamagitan ng paglikha ng mga makina para sa magnetic resonance imaging (MRI) kapangyarihan ng 1.5 at kahit na 3 Tesla. Ang ganitong makapangyarihang mga aparato ay kadalasang ginagamit para sa mga aktibidad sa pananaliksik, sa mga klinika, bilang panuntunan, gumagamit sila ng mga kagamitan na may kapangyarihan na humigit-kumulang 1.0 Tesla.

Magnetic resonance imaging (MRI) sa aming klinika

Ang departamento ay may modernong Philips Panorama 1.0 T magnetic resonance imaging scanner (open aperture tomograph na may lakas ng magnetic field na 1.0 Tesla). Ang Panorama large field of view MRI system ay idinisenyo para sa maximum na kaginhawahan para sa parehong mga pasyente at manggagamot. Ito ay may malawak na bukas na disenyo, malaking larangan ng pagtingin, malawak na spectrum mga klinikal na indikasyon at pinapayagan kang makatanggap ng mga larawan Mataas na Kalidad. Bilang karagdagan, ang aparato ay nilagyan ng paramagnetic system para sa bolus intravenous administration ng isang contrast agent, na nagpapataas ng diagnostic value ng pag-aaral.

Mga indikasyon para sa paggamit ng MRI:

• mga sakit sa utak (vascular, inflammatory, neoplastic at iba pang mga pinagmulan), kabilang ang mga naka-target na pag-aaral ng pituitary gland, orbit, anggulo ng cerebellopontine, paranasal sinuses;
• mga anomalya sa pag-unlad, mga vascular malformations ng pangunahing mga sisidlan ng utak - MR angiography ng mga arterya at ugat ng utak;
• mga sakit ng gulugod (degenerative-dystrophic, inflammatory, neoplastic at iba pang mga pinagmulan);
• mga sakit ng nasopharynx, larynx, incl. lymphadenopathy ng mga lymph node ng leeg;
• mga sakit sa organ lukab ng tiyan(kabilang ang paggamit ng isang hepatospecific contrast agent);
• pagsusuri ng biliary tract (MR cholangiopancreatography);
• mga sakit ng pelvic organs (kapwa babae at lalaki);
• mga sakit ng mga kasukasuan (kabilang ang traumatiko, nagpapasiklab at neoplastic na pinagmulan).

Kaugnay ng pagtaas ng mga sakit sa oncological ng mga glandula ng mammary, ang isang hiwalay na pag-aaral ng mga glandula ng mammary ay dapat makilala, na ginagawang posible na makilala ang mga hindi napapansin na mga proseso ng neoplastic, linawin ang likas na katangian ng mga nodular formations, makilala ang mga multifocal lesyon, at masuri din. ang pagkalat ng proseso. Bilang karagdagan, ang MR mammography ay ginagamit upang linawin ang kondisyon ng mga implant.

Oras ng pananaliksik depende sa lugar ng pag-aaral at ang pangangailangan para sa intravenous contrast enhancement, sa karaniwan ay umaabot ito ng 30 hanggang 60 minuto.

Paunang paghahanda kinakailangan para sa pag-aaral ng mga organo ng tiyan (sa walang laman na tiyan), para sa pag-aaral ng pelvic organs (paunang paglilinis ng colon) at para sa mga pag-aaral na may intravenous contrast enhancement (preliminary consultation sa isang allergist at paglilinaw ng serum creatinine level ay ipinapayong).

Contraindications para sa MRI:

GANAP NA KONTRAINDIKASYON

• Pacemaker, cochlear implants, iba pang uri ng stimulators;
• Mga bomba ng insulin;
• Vava filter at stent ng hindi kilalang metal;
• Mga clip ng metal sa mga sisidlan;
• Mga dayuhang bagay na metal (shavings, splinters, piercings, atbp.).

MGA KAUGNAY NA KONTRAINDIKASYON

• Pagbubuntis;
• Malubhang kondisyon ng pasyente;
• Claustrophobia.

Ang functional MRI ng utak ay naging laganap mula noong 1990s. Ang pagpapakilala ng pamamaraan ay nag-ambag sa pagkakakilanlan ng ilang mga malignant formations (tumor), na mas mahirap tuklasin gamit ang iba pang mga pamamaraan. Ang mga tampok ng functional magnetic resonance studies ng brain tissue ay ang pagtatasa ng mga pagbabago sa suplay ng dugo dahil sa mga pagbabago sa neural stimulation ng spinal cord at utak. Ang kakayahang makakuha ng mataas na kalidad na mga resulta mula sa MRI ay dahil sa pagtaas ng daloy ng dugo sa lugar ng utak na aktibong gumagana.

Pinag-aralan ng mga eksperto ang normal na aktibidad ng cerebral cortex, ang estado ng tissue sa mga tumor, na naging posible upang maisagawa differential diagnosis patolohiya. Mga pagkakaiba sa signal ng MR sa pagitan ng normal at mga kondisyon ng pathological gawing isang kailangang-kailangan na paraan ng diagnostic ang neuroimaging.

Ang Neuroimaging ay nagsimulang mabuo noong 1990, nang ang functional MRI ay nagsimulang aktibong magamit para sa pag-diagnose ng mga pagbuo ng utak dahil sa mataas na pagiging maaasahan nito at ang kawalan ng radiation exposure sa pasyente. Ang tanging abala ng pamamaraan ay ang pangangailangan para sa pasyente na manatili sa talahanayan ng pagsusuri sa loob ng mahabang panahon.

Morphological na batayan ng functional MRI ng utak

Ang glucose ay hindi isang mahalagang substrate para sa pag-andar ng utak, ngunit sa kawalan nito, ang paggana ng mga neural channel na tinitiyak ang physiological na paggana ng tisyu ng utak ay nagambala.

Ang glucose ay pumapasok sa mga selula sa pamamagitan ng mga daluyan ng dugo. Kasabay nito, ang oxygen na nakagapos sa molekula ng hemoglobin ng mga pulang selula ng dugo ay pumapasok sa utak. Ang mga molekula ng oxygen ay nakikilahok sa mga proseso ng paghinga ng tissue. Matapos maubos ang oxygen ng mga selula ng utak, nangyayari ang oksihenasyon ng glucose. Ang mga biochemical reaction sa panahon ng tissue respiration ay nakakatulong sa mga pagbabago sa tissue magnetization. Ang sapilitan na proseso ng MRI ay naitala software, na nagpapahintulot sa iyo na makakuha ng isang three-dimensional na imahe na may maingat na pagguhit ng bawat indibidwal na detalye.

Ang mga pagbabago sa magnetic properties ng dugo ay nangyayari sa halos lahat ng malignant na mga tumor sa utak. Ang labis na daloy ng dugo ay tinutukoy ng software kung ihahambing sa mga normal na halaga. Physiologically, iba't ibang mga signal ng MR ay sinusunod mula sa cingulate cortex, thalamus, at basal ganglia.

Ang mababang daloy ay makikita sa parietal, lateral, frontal lobe. Ang pagbabago ng microcirculation ng mga lugar na ito ay lubos na nagbabago sa sensitivity ng signal.

Ang functional MRI diagnostics ay depende sa kondisyon at dami ng hemoglobin sa lugar na sinusuri. Ang molekula ng sangkap ay maaaring maglaman ng oxygen o mga alternatibong kapalit nito. Sa ilalim ng impluwensya ng isang malakas na magnetic field, ang oxygen ay nag-oscillates, na nakakasira sa kalidad ng signal. Ang magnetization ng channel ay humahantong sa isang mabilis na kalahating buhay ng oxygen. Ang pagkakalantad sa isang malakas na magnetic field ay nagpapataas ng kalahating buhay ng isang sangkap.

Batay sa impormasyon, maaari itong tapusin na ang signal ng MR ay may mas mataas na kalidad sa mga lugar ng utak na puspos ng oxygen. Ang mga malignant na pagbuo ng utak ay may siksik vasculature, samakatuwid sila ay mahusay na nakikita sa tomograms. Para sa mataas na kalidad na mga resulta, ang intensity ng magnetic field ay dapat na higit sa 1.5 Tesla. Ang pagkakasunud-sunod ng pulso ay humahantong sa isang pagtaas sa kalahating buhay.

Ang aktibidad ng signal ng MR na naitala mula sa aktibidad ng mga neuron ay tinatawag na "hemodynamic response". Tinutukoy ng termino ang bilis ng mga proseso ng neural. Ang physiological value ng parameter ay 1-2 segundo. Ang agwat na ito ay hindi sapat para sa mataas na kalidad na diagnosis. Upang makakuha ng magandang visualization kapag volumetric formations Ang mga diagnostic ng magnetic resonance ng utak ay isinasagawa na may karagdagang pagpapasigla na may glucose. Pagkatapos ng pangangasiwa nito, ang rurok ng aktibidad ay sinusunod pagkatapos ng 5 segundo.

Mga functional na diagnostic ng MRI para sa kanser sa utak

Ang paggamit ng MRI sa neuroradiology ay lumalawak. Para sa pagsusuri ng mga tumor sa utak at spinal cord hindi lamang functional research ang ginagamit. Kamakailan lamang, ang mga modernong pamamaraan ay lalong lumaganap:

Perfusion-weighted;
Pagsasabog;
Contrast-rich na pag-aaral (BOLD).

Ang BOLD contrast pagkatapos ng oxygen saturation ay nakakatulong upang masuri ang aktibidad ng sensory, motor cortex, speech foci ni Wernicke at Broca.

Ang pamamaraan ay batay sa pagtatala ng isang senyas pagkatapos ng tiyak na pagpapasigla. Functional diagnostics ng MRI kung ihahambing sa ibang mga pamamaraan (PET, emission CT, electroencephalography) Tumutulong ang functional MRI na makakuha ng imahe na may spatial na resolusyon.

Upang maunawaan ang kakanyahan ng graphic na larawan ng utak sa panahon ng magnetic resonance imaging, kumukuha kami ng mga larawan ng tisyu ng utak pagkatapos ng MRI pagkatapos basahin ang "raw" na mga imahe (a), na pinagsasama ang ilang tomograms (b).

Ang aktibidad ng motor ng cerebral cortex pagkatapos gamitin ang paraan ng correlation coefficients ay nagpapahintulot sa isa na makakuha ng isang spatial na imahe ng mga resulta na may visualization ng mga zone ng mas mataas na magnetic na aktibidad. Ang lugar ni Broca sa functional MRI ay tinutukoy pagkatapos ng pagproseso ng "raw" tomograms. Ang pagpapasigla ng mga coefficient ng ugnayan ay nakakatulong na makabuo ng isang graph ng ratio ng intensity ng signal sa isang tiyak na yugto ng panahon.

Ang mga sumusunod na tomograms ay nagpapakita ng larawan ng isang pasyente na may aplastic ependymoma - isang tumor na may mas mataas na shift sa excitability sa lugar na responsable para sa aktibidad ng functional cerebral cortex.

Ipinapakita ng graph ang mga aktibong lugar kung saan ito na-localize kalungkutan. Matapos makuha ang data ng tomogram, isinagawa ang subtotal resection upang excise ang pathological area.

Ang mga sumusunod na imahe ng MRI ay nagpapakita ng isang glioblastoma. Nagbibigay-daan ang functional diagnostics ng mataas na kalidad na visualization ng formation na ito. Ang lugar na ito ay naglalaman ng zone na responsable para sa aktibidad ng mga daliri ng kanang kamay. Ang mga larawan ay nagpapakita ng mas mataas na aktibidad sa mga lugar kasunod ng glucose stimulation. Functional magnetic resonance diagnostics para sa glioblastoma in sa kasong ito ginawang posible na tumpak na mailarawan ang lokasyon at laki ng pagbuo. Ang lokasyon ng kanser sa motor cortex ay hahantong sa pagkabigo ng mga paggalaw ng mga daliri ng kanang kamay kapag ang mga atypical na selula ay lumitaw sa cerebral cortex.

Para sa ilang mga pormasyon, ang functional MRI ng utak ay nagpapakita ng ilang dosenang iba't ibang mga imahe na nagreresulta mula sa mga dynamic na pagbabago sa signal ng MR na may pagbaluktot ng hanggang 5%. Sa gayong pagkakaiba-iba, mahirap itatag ang tamang lokasyon ng pagbuo ng pathological. Upang maalis ang pagiging paksa ng visual na pagtatasa, kinakailangan ang pagproseso ng software ng "raw" na mga imahe na nakuha gamit ang mga istatistikal na pamamaraan.

Upang makakuha ng kalidad na mga resulta kapag functional diagnostics Kung ikukumpara sa tradisyonal na katapat nito, ang MRI ay nangangailangan ng tulong ng pasyente. Sa maingat na paghahanda, ang metabolismo ng glucose at oxygen ay tumataas, na binabawasan ang bilang ng mga maling positibong resulta at artifact.

Ang mataas na teknikal na kagamitan ng magnetic resonance imaging scanner ay nagbibigay-daan sa iyo upang mapabuti ang imahe.

Ang pinakakaraniwang paggamit ng functional magnetic resonance imaging ay ang visualization ng mga pangunahing lugar ng aktibidad ng cerebral cortex - visual, speech, motor.

Functional na pag-aaral ng MRI ng utak - mga klinikal na eksperimento

Ang visual stimulation ng cortical area gamit ang functional MRI gamit ang J. Belliveau method ay kinabibilangan ng visual stimulation gamit ang bolus contrast sa gadolinium. Ang diskarte ay nagbibigay-daan sa pagtatala ng pagbaba ng echo signal dahil sa pagkakaiba sa sensitivity sa pagitan ng contrast na dumadaan sa mga sisidlan at nakapaligid na mga tisyu.

Natuklasan ng mga klinikal na pag-aaral na ang visual stimulation ng mga cortical area sa liwanag at sa kadiliman ay sinamahan ng isang pagkakaiba sa aktibidad ng humigit-kumulang 30%. Ang nasabing data ay nakuha mula sa mga pagsusuri sa mga hayop.

Ang mga eksperimento ay batay sa isang pamamaraan para sa pagtukoy ng signal na nakuha mula sa deoxyhemoglobin, na may paramagnetic na kakayahan. Sa unang 5 minuto pagkatapos ng pagpapasigla aktibidad ng utak Pinapagana ng glucose ang proseso ng anaerobic glycolysis.

Ang pagpapasigla ay humahantong sa isang pagtaas sa aktibidad ng perfusion ng mga neuron, dahil ang microcirculation pagkatapos ng pagpasok ng glucose ay makabuluhang pinahusay dahil sa isang pagbawas sa konsentrasyon ng deoxyhemoglobin, isang sangkap na nagdadala ng carbon dioxide.

Ang T2-weighted tomograms ay nagpapakita ng pagtaas sa aktibidad ng signal - ang pamamaraan ay tinatawag na BOLD contrast.

Ang functional contrast technique na ito ay hindi perpekto. Kapag nagpaplano mga operasyong neurosurgical Sa mga tumor, kinakailangan ang mga regular at functional na pag-aaral.

Ang kahirapan ng functional magnetic resonance imaging ay nakasalalay sa pangangailangan para sa pasyente na magsagawa ng mga aksyon sa pag-activate. Upang gawin ito, sa pamamagitan ng intercom, ang operator ay nagpapadala ng isang gawain na dapat gawin ng tao nang may espesyal na pangangalaga.

Ang pagsasanay sa pasyente ay dapat isagawa bago ang functional MRI examination. Ang kapayapaan sa isip at paghahanda para sa pisikal na aktibidad ay kinakailangan nang maaga.

Pagproseso ng istatistika ng mga resulta kapag tamang execution ay nagbibigay-daan sa iyo upang maingat na suriin ang "raw" tomograms at lumikha ng isang three-dimensional na imahe batay sa mga ito. Para sa isang karampatang pagtatasa ng mga halaga, kinakailangan na isakatuparan hindi lamang ang istruktura, kundi pati na rin functional na pagtatasa estado ng cerebral cortex. Ang mga resulta ng eksaminasyon ay sabay na sinusuri ng isang neurosurgeon at isang neurologist.

Pagpapakilala ng MRI na may mga functional na pagsubok sa mass market medikal na kasanayan hindi pinapayagan ng mga paghihigpit:

1. Mataas na kinakailangan para sa tomograph;
2. Kakulangan ng standardized developments tungkol sa mga gawain;
3. Hitsura maling resulta, mga artifact;
4. Pagpatay sa tao hindi sinasadyang paggalaw;
5. Ang pagkakaroon ng mga bagay na metal sa katawan;
6. Ang pangangailangan para sa karagdagang auditory at visual stimulators;
7. Mataas na sensitivity ng mga metal sa echo-planar sequence.

Ang mga nakalistang contraindications ay naglilimita sa pagpapakalat ng pag-aaral, ngunit maaari silang maalis sa pamamagitan ng maingat na pagbuo ng mga rekomendasyon para sa MRI.

Ang mga pangunahing layunin ng functional magnetic resonance imaging:

Pagsusuri ng lokalisasyon ng pathological focus upang mahulaan ang kurso interbensyon sa kirurhiko sa kaso ng tumor, pagtatasa ng functional na aktibidad;
Pagpaplano ng craniotomy sa mga lugar na malayo sa mga lugar ng pangunahing aktibidad ng utak (visual, pagsasalita, motor, pandama);
Pagpili ng pangkat ng mga tao para sa invasive na pagmamapa.

Ang mga functional na pag-aaral ay makabuluhang nauugnay sa direktang pagpapasigla ng aktibidad ng cortical ng tisyu ng utak na may mga espesyal na electrodes.

Ang functional MRI ay may pinakamalaking interes sa mga doktor ng Russia, dahil ang pagmamapa sa ating bansa ay nagsisimula pa lamang na umunlad. Para sa pagpaplano ng mga aktibidad sa pagpapatakbo, ang magnetic resonance imaging na may mga functional na pagsubok ay malaking interes.

Kaya, ang mga functional na pag-aaral ng MRI sa ating bansa ay nasa antas ng mga praktikal na pagsubok. Ang madalas na paggamit ng pamamaraan ay sinusunod sa mga supratentorial tumor, kapag ang pagsusuri sa MRI ay isang kinakailangang karagdagan sa preoperative stage.

Sa konklusyon, itinatampok namin ang mga modernong aspeto ng pag-unlad ng teknolohiya ng utak-computer. Batay sa teknolohiyang ito, ang "computer symbiosis" ay binuo. Ang kumbinasyon ng electroencephalography at MRI ay nagpapahintulot sa iyo na lumikha ng isang kumpletong larawan ng paggana ng utak. Sa pamamagitan ng pagpapatong ng isang pag-aaral sa isa pa, ang isang mataas na kalidad na larawan ay nakuha na nagpapahiwatig ng kaugnayan sa pagitan ng anatomical at functional na mga tampok ang gawain ng mga neuron.