MRI פונקציונלי של המוח הפך לנפוץ מאז שנות ה-90. כניסת הטכניקה תרמה לזיהוי של כמה גידולים ממאירים (גידולים), שקשה יותר לגלותם בשיטות אחרות. תכונות של מחקרי תהודה מגנטית פונקציונלית של רקמת המוח היא הערכת שינויים באספקת הדם עקב שינויים בגירוי עצבי של חוט השדרה והמוח. היכולת להשיג תוצאות איכותיות עם MRI נובעת מזרימת דם מוגברת לאזור המוח הפעיל.
מומחים חקרו את הפעילות התקינה של קליפת המוח, מצב הרקמה בגידולים, שאפשרה אבחנה מבדלתפָּתוֹלוֹגִיָה. הבדלים באות MR בנורמלי ועם מצבים פתולוגייםלהפוך הדמיה עצבית לשיטת אבחון הכרחית.
הדמיית עצב החלה להתפתח בשנת 1990, כאשר החלו להשתמש באופן פעיל ב-MRI פונקציונלי לאבחון תצורות מוח בשל אמינות גבוהה, היעדר חשיפה לקרינה של המטופל. אי הנוחות היחידה של השיטה היא הצורך בשהייה ארוכה של המטופל על שולחן האבחון.
בסיסים מורפולוגיים של MRI תפקודי של המוח
הגלוקוז אינו מצע חשוב לתפקוד המוח, אך בהיעדרו מופרע תפקודם של תעלות עצביות המבטיחות את התפקוד הפיזיולוגי של רקמת המוח.
גלוקוז נכנס לתאים דרך כלי הדם. במקביל, חמצן הנקשר על ידי מולקולת ההמוגלובין אריתרוציטים נכנס למוח. מולקולות חמצן מעורבות בתהליכי נשימה של רקמות. לאחר צריכת חמצן על ידי תאי המוח, מתרחשת חמצון גלוקוז. תגובות ביוכימיותבמהלך נשימת רקמות, הם תורמים לשינוי במגנטיזציה של רקמות. תהליך ה-MRI המושרה מתועד על ידי התוכנה, המאפשרת לקבל תמונה תלת מימדית עם ציור קפדני של כל פרט ופרט.
שינוי בתכונות המגנטיות של הדם מתרחש כמעט בכל גידולי המוח הממאירים. זרימת דם מוגזמת נקבעת על ידי התוכנה בהשוואה לערכים תקינים. מבחינה פיזיולוגית, אות MR שונה מתגלה מקליפת המוח ה-cingulate, thalamus ו-basal ganglia.
ניתן לראות זרימה נמוכה באונות הפריאטליות, הצידיות, הקדמיות. שינוי במיקרו-סירקולציה של אזורים אלו משנה מאוד את רגישות האות.
אבחון פונקציונלי של MRI תלוי במצב ובכמות ההמוגלובין באזור הנחקר. מולקולת החומר עשויה להכיל חמצן או תחליפים חלופיים שלו. תחת פעולת שדה מגנטי חזק, חמצן משתנה, מה שמעוות את איכות האות. המגנטיזציה של התעלה מובילה לזמן מחצית חיים מהיר של חמצן. חשיפה לשדה מגנטי חזק מגדילה את זמן מחצית החיים של חומר.
על סמך המידע ניתן להסיק שאיכות האות MR גבוהה יותר באזורי המוח הרוויים בחמצן. לתצורות מוח ממאירות יש רשת כלי דם צפופה, ולכן הן מוצגות היטב בטומוגרפיות. לתוצאות איכותיות, עוצמת השדה המגנטי חייבת להיות מעל 1.5 טסלה. רצף הפולסים מוביל לעלייה במחצית החיים.
הפעילות של אות ה-MR שנרשם מפעילות הנוירונים נקראת "תגובה המודינמית". המונח מגדיר את המהירות של תהליכים עצביים. הערך הפיזיולוגי של הפרמטר הוא 1-2 שניות. מרווח זה אינו מספיק לאבחון איכותי. על מנת לקבל הדמיה טובה במקרה של תצורות נפחיות של המוח, אבחון תהודה מגנטית מתבצע עם גירוי נוסף עם גלוקוז. לאחר הצגתו, שיא הפעילות נצפה לאחר 5 שניות.
אבחון פונקציונלי של MRI בסרטן המוח
השימוש ב-MRI בנוירורדיולוגיה הולך ומתרחב. לאבחון של גידולים במוח ו עמוד שדרהיישומו לא רק מחקר פונקציונלי. לאחרונה, שיטות מודרניות הופצו באופן פעיל:
בעל משקל זלוף;
ריכוך;
מחקר רווית ניגודיות (BOLD).
ניגודיות BOLD לאחר חמצון עוזרת לאבחן את פעילות הקורטקס הסנסורי, המוטורי, מוקדי הדיבור של ורניקה וברוקה.
השיטה מבוססת על רישום אות לאחר גירוי ספציפי. אבחון פונקציונלי של MRI בהשוואה לשיטות אחרות (PET, פליטה CT, אלקטרואנצפלוגרפיה) MRI פונקציונלי עוזר לקבל תמונה ברזולוציה מרחבית.
כדי להבין את מהות התמונה הגרפית של המוח במהלך הדמיית תהודה מגנטית, אנו עורכים תמונות של רקמת המוח לאחר MRI לאחר קריאת התמונות ה"גולמיות" (א), בשילוב מספר טומוגרמות (ב).
הפעילות המוטורית של קליפת המוח לאחר שימוש בשיטת מקדמי המתאם מאפשרת לקבל תמונה מרחבית של התוצאות עם הדמיה של אזורים בעלי פעילות מגנטית מוגברת. האזור של ברוקה ב-MRI תפקודי נקבע לאחר עיבוד טומוגרמות "גולמיות". גירוי של מקדמי מתאם עוזר ליצור גרף של היחס בין עוצמת האות בפרק זמן מסוים.
בטומוגרפיות הבאות, מתוארת תמונה בחולה עם אפנדיומה אפלסטית - גידול עם שינוי ריגוש מוגבר באזור האחראי על פעילות קליפת המוח התפקודית.
הגרף מראה אזורים פעילים שבהם ניאופלזמה ממאירה ממוקמת. לאחר קבלת נתוני הטומוגרפיה, בוצעה כריתה תת-טואלית לכריתת האזור הפתולוגי.
סריקות ה-MRI הבאות מראות גליובלסטומה. אבחון פונקציונלי מאפשר לך לדמיין באופן איכותי את היווצרות זו. באזור זה ישנו אזור האחראי על פעילות אצבעות יד ימין. התמונות מראות פעילות מוגברת באזורים לאחר גירוי גלוקוז. אבחון תהודה מגנטית פונקציונלית עבור גליובלסטומה במקרה זה אפשרה לדמיין במדויק את המיקום והגודל של היווצרות. מיקום הסרטן בקליפת המוח המוטורית יוביל לכשל בתנועות האצבעות של יד ימין כאשר מופיעים תאים לא טיפוסיים בקליפת המוח.
עם כמה תצורות, MRI פונקציונלי של המוח מציג כמה עשרות תמונות שונות הנובעות משינוי דינמי באות ה-MR עם עיוות של עד 5%. עם מגוון כזה, קשה לקבוע את המיקום הנכון של ההיווצרות הפתולוגית. כדי לבטל את הסובייקטיביות של ההערכה החזותית, נדרש עיבוד תוכנה של תמונות "גולמיות", המתקבל בשיטות סטטיסטיות.
על מנת להשיג תוצאות איכותיות עם אבחון פונקציונלי MRI בהשוואה למקביל המסורתי דורש סיוע של המטופל. עם הכנה זהירה, חילוף החומרים של גלוקוז וחמצן גדל, מה שמפחית את מספר התוצאות החיוביות השגויות, חפצים.
ציוד טכני גבוה של טומוגרפים תהודה מגנטית מאפשר לשפר את התמונה.
היישום הנפוץ ביותר של הדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית הוא הדמיה של אזורי הפעילות העיקריים של קליפת המוח - חזותית, דיבור, מוטורי.
בדיקת MRI פונקציונלית של המוח - ניסויים קליניים
גירוי חזותי של אזורי הקורטיקה באמצעות MRI פונקציונלי לפי שיטת J. Belliveau כולל גירוי חזותי באמצעות ניגודיות בולוס עם גדוליניום. הגישה מאפשרת לרשום את נפילת אות ההד עקב רגישות שונה בין הניגוד העובר בכלים לרקמות שמסביב.
מחקרים קליניים מצאו שגירוי חזותי של אזורי קליפת המוח באור ובחושך מלווה בהבדל בפעילות של כ-30%. נתונים אלו התקבלו ממחקרים בבעלי חיים.
הניסויים התבססו על שיטה לקביעת האות המתקבל מדאוקסיהמוגלובין, בעל יכולות פרמגנטיות. במהלך 5 הדקות הראשונות לאחר גירוי פעילות המוח עם גלוקוז, מופעל תהליך הגליקוליזה האנאירובית.
גירוי מוביל לעלייה בפעילות הזילוף של נוירונים, שכן המיקרו-סירקולציה לאחר צריכת גלוקוז מוגברת משמעותית עקב ירידה בריכוז הדאוקסיהמוגלובין, חומר הנושא פחמן דו חמצני.
בטומוגרפיות במשקל T2 נצפית עליה בפעילות האותות - הטכניקה נקראת BOLD-contrast.
טכניקה זו של ניגוד פונקציונלי אינה מושלמת. בעת תכנון פעולות נוירוכירורגיות בגידולים, נדרשות בדיקות שגרתיות ותפקודיות.
המורכבות של הדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית טמונה בצורך של המטופל לבצע פעולות הפעלה. לשם כך, באמצעות האינטרקום, המפעיל משדר משימה שעל אדם לבצע בזהירות רבה.
יש להכשיר את המטופל לפני בדיקת ה-MRI הפונקציונלית. מנוחה נפשית, הכנה לפעילות גופנית נדרשת מראש.
עיבוד סטטיסטי של התוצאות, אם מבוצע בצורה נכונה, מאפשר לבחון היטב את הטומוגרפיות ה"גולמיות", ליצור תמונה תלת מימדית על סמךהן. להערכה מוסמכת של הערכים, יש צורך לבצע לא רק הערכה מבנית, אלא גם הערכה תפקודית של מצב קליפת המוח. תוצאות הבדיקה מוערכות בו זמנית על ידי נוירוכירורג ונוירולוג.
הכנסת MRI עם בדיקות תפקודיות במסה פרקטיקה רפואיתהגבלות אינן מאפשרות:
1. דרישות גבוהות לטומוגרפיה;
2. היעדר פיתוחים סטנדרטיים לגבי משימות;
3. הופעת תוצאות כוזבות, חפצים;
4. ביצוע תנועות בלתי רצוניות על ידי אדם;
5. נוכחות של חפצי מתכת בגוף;
6. צורך בגירויים קוליים וחזותיים נוספים;
7. רגישות גבוהה של מתכות לרצפים הד מישוריים.
התוויות הנגד המפורטות מגבילות את היקף המחקר, אך ניתן לבטל אותן על ידי פיתוח קפדני של המלצות ל-MRI.
המטרות העיקריות של הדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית:
ניתוח לוקליזציה של המוקד הפתולוגי כדי לחזות את מהלך ההתערבות הכירורגית בגידול, להעריך פעילות תפקודית;
תכנון קרניוטומיה באזורים מרוחקים מאזורי הפעילות העיקרית של המוח (חזותי, דיבור, מוטורי, רגיש);
בחירת קבוצת אנשים למיפוי פולשני.
מחקרים פונקציונליים מתואמים באופן משמעותי עם גירוי ישיר של פעילות קליפת המוח של רקמת המוח עם אלקטרודות מיוחדות.
עניין מרבי הוא MRI פונקציונלי עבור רופאים רוסים, שכן המיפוי בארצנו רק מתחיל להתפתח. לתכנון פעילות מבצעיתהדמיית תהודה מגנטית עם בדיקות תפקודיות מעוררת עניין רב.
לפיכך, מחקרים תפקודיים של MRI בארצנו הם ברמה של ניסויים מעשיים. שימוש תכוף של ההליך הוא ציין גידולים supratentorial, כאשר בדיקת MRI היא תוספת הכרחיתשלב טרום ניתוחי.
לסיכום, אנו מדגישים היבטים עכשווייםפיתוח טכנולוגיית מחשב-מוח. בהתבסס על טכנולוגיה זו, מתפתחת "סימביוזת מחשב". השילוב של אלקטרואנצפלוגרפיה ו-MRI מאפשר לך ליצור תמונה מלאה של תפקוד המוח. על ידי הנחת מחקר אחד על מחקר אחר, מתקבלת תמונה איכותית המציינת את היחס בין אנטומי לבין תכונות פונקציונליותעבודה של נוירונים.
יעילות הטיפול במחלה תלויה בשלב בו היא מתחילה - ככל שהתוצאה תהיה מוקדמת יותר ומהירה יותר. מחלה מוזנחת יכולה לתת השלכות חמורות יותר גם אם מבוצעים הליכים כדי לחסל אותה. באשר למוח, קשה מאוד לזהות כאן את השלבים הראשוניים של הפתולוגיות, כי. הם אינם נראים מבחוץ. לשם כך, נעשה שימוש ב-MRI פונקציונלי - כלי הכרחי בכירורגיה ובנוירולוגיה.
MRI פונקציונלי של המוח: במה זה שונה מאבחון קונבנציונלי?
הסוג הפונקציונלי של הטומוגרפיה שונה מהסוג הקלאסי בכך שהאינדיקטורים אינם נקלטים מצב רגוע, אבל בתהליך של פעילות מוחית פעילה.
בתהליך הפעילות הגופנית, תאי המוח רוויים טוב יותר בחמצן, זרימת הדם הכללית עולה. זה נאסף על ידי סורק הטומוגרפיה. רישום הפעילות מתרחש עקב עלייה במגנטיזציה של רקמות - זה תלוי בחמצון נוסף של גלוקוז.
אות אינטנסיבי יותר מושווה לערכים שהושגו במצב רגיל ושקט. מומחה בעזרת תוכנת מחשב מכסה תמונה תלת מימדית אחת על תמונה אחרת.
התוצאה היא מפה שלמה, אשר לוכדת את כל קליפת המוח, כי. דם במצב פעיל מאפשר לך לראות אפילו את האזורים הקטנים והרחוקים ביותר. הטומוגרפיה מציגה חלקים בקוטר של חצי מילימטר. במידת הצורך, ניתן להגדיל אותם על המסך.
אותות ממבנים שונים בקליפת המוח ותת-קורטיקליים נרשמים ומובחנים:
- גנגליונים בזאליים.
- קליפת חגורה.
- תלמוס.
- כל סוגי הגידולים - לא רק גודלם וקווי המתאר שלהם, אלא גם מידת החדירה לתוך המדולה האפורה והלבנה.
באמצעות MRI פונקציונלי, אתה יכול להשוות את ההתנהגות של תאי מוח:
- במנוחה.
- בזמן עבודה נפשית.
- במהלך פעילות גופנית, מוטורית.
הסוג הפונקציונלי של הטומוגרפיה מאפשר לקבוע במדויק את המיקום והגודל של כל מרכזי המוח:
- חוּשִׁי.
- מָנוֹעַ.
- רחביך ואחרים.
אם נדרש מחקר מדויק יותר, המטופל מוזרק בנוסף עם גלוקוז.
אפשרויות לאבחון MRI פונקציונלי
דיאגנוסטיקה משמשת כתוספת לסוג הקלאסי של הדמיית תהודה מגנטית - על מנת להבהיר אבחנה לא ברורה, עדיף לראות קטע מוח כזה או אחר, קטע של רקמה או כלי דם.
אפשרויות לשימוש בתוצאות טומוגרפיה פונקציונלית:
- כִּירוּרגִיָה. לפני ניתוח מוח, נערכת תוכנית פעולה מדויקת באמצעות מפה טומוגרפית - היא מראה בבירור את הנזקים שיש לתקן. זה מונע טעויות בפעולות וסיבוכים.
- רדיולוגיה. נתונים טומוגרפיים מאפשרים לחשב את כמות הקרינה הדרושה לטיפול בסרטן.
- נוירופסיכולוגיה. חקר כשלים בעבודת הזיכרון, מכשירי הדיבור, הקשב.
- זיהוי מוקדים אפילפטיים.
- אזורים איסכמיים נראים בשלב מוקדם - למניעת שבץ מוחי.
- הכרה בתהליכים הראשוניים של מחלות אלצהיימר ופרקינסון.
- השיטה מאפשרת למצוא קשר בין פעילות מוחית וסחרחורת,.
מומחה לאבחון קרינה יכול לפענח במלואו את הנתונים שהתקבלו כתוצאה מהמחקר.
מתי לא לעשות MRI פונקציונלי
מכיוון שמגנט רב עוצמה מעורב במקרה ובו זמנית יש צורך לשכב בשקט במשך שעה, בהיותו בתוך מכשיר גלילי, יש התוויות נגד:
- הריון על דייטים מוקדמים.
- קלָאוּסטרוֹפוֹבִּיָה.
- חלקי מתכת בתוך הגוף ועל הגוף נמצאים שתלים ותותבות שלא ניתן להסיר.
- מחלת נפש, עקב כך החולה אינו יכול להיות ללא תנועה במשך שלושים דקות לפחות.
קעקועים עם רכיב מתכתי, סתימות קטנות וכל חומר שאינו מגנטי אינם מסוכנים, אך עליך להזהיר את הרופא לגביהם על מנת לפצות על סטיות השדה המגנטי הנגרמות על ידי עצמים אלו ובהתאם, עיוות הנתונים.
למתודולוגיית המחקר יש יתרונות ללא ספק:
- מפה איכותית של המוח.
- רזולוציית התמונה היא יותר משלושה מילימטרים.
- דרך נוחה לחקור את המוח במצב רגוע ופעיל.
- אין נזק לגוף - ההליך אינו מוביל למוות תאי ולהשלכות שליליות אחרות.
- זמינות השיטה - בשביל זה לא צריך לצאת לחו"ל.
fMRI אינפורמטיבי במוסקבה במחיר מציאה
נותן לחוקר מידע רב על מבנה אנטומיאיבר, רקמה או חפץ אחר שנכנס לשדה הראייה. עם זאת, על מנת ליצור תמונה מלאה של התהליכים השוטפים, אין מספיק נתונים על הפעילות התפקודית. ובשביל זה בדיוק יש הדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית BOLD (BOLD - ניגודיות תלויה ברמת חמצון בדם, או ניגוד, תלוי במידת ריווי החמצן בדם).
BOLD fMRI היא אחת השיטות הנפוצות והידועות ביותר לקביעת פעילות המוח. הפעלה מובילה לעלייה בזרימת הדם המקומית עם שינוי בריכוז היחסי של המוגלובין מחומצן (מועשר בחמצן) וחסר חמצן (דל בחמצן) בזרימת הדם המקומית.
איור.1.תָכְנִית תגובות מוֹחִי זרימת דם ב תשובה על עִירוּר נוירונים.
דם חסר חמצן הוא פרמגנטי (חומר המסוגל להתמגנט) ומוביל לירידה ברמת אות ה-MRI. אם יש יותר דם מחומצן באזור המוח, רמת האות MRI עולה. לפיכך, חמצן בדם פועל כחומר ניגוד אנדוגני.
איור 2.כרך מוֹחִי אספקת דם (א) ו נוֹעָז-תשובה fMRI (ב) בְּ- הַפעָלָה יְסוֹדִי מָנוֹעַ לִנְבּוּחַבן אנוש. אוֹת עובר ב 4 שלבים. 1 שלב – עקב הַפעָלָה נוירונים עולה צְרִיכָהחַמצָן, עולה כמות נטולי חמצן דָם, נוֹעָז— אוֹת קצת יורד (על תרשיםלֹא מוצג, לְהַקְטִין לֹא מַשְׁמָעוּתִי). כלים מתרחב, עקב מה כַּמָה יורדאספקת דם מוֹחִי בדים. שלב 2 – מְמוּשָׁך להגביר אוֹת. פוטנציאל פעולות נוירוניםמסתיים, אבל זְרִימָה מחומצן דָם עולה אינרציאלית, אולי עקב פְּגִיעָהביוכימי סמנים היפוקסיה. שלב 3 – מְמוּשָׁך יְרִידָה אוֹת עקב נוֹרמָלִיזָצִיָהאספקת דם. 4 שלב – פוסט גירוי שֵׁפֶל – שקוראים לו לְהַאֵט שִׁחזוּר התחלתיאספקת דם.
כדי להפעיל את עבודת הנוירונים באזורים מסוימים בקליפת המוח, ישנן משימות הפעלה מיוחדות. עיצוב משימות הוא בדרך כלל משני סוגים: "בלוק" ו"קשור לאירועים". כל סוג מניח נוכחות של שני שלבים מתחלפים - מצב פעיל ומנוחה. ב-fMRI קליני, משימות מסוג "בלוק" משמשות לעתים קרובות יותר. בביצוע תרגילים כאלה, הנבדק מחליף את מה שנקרא ON- (מצב פעיל) ו-OFF- (מצב מנוחה) של משך זהה או לא שווה. לדוגמה, בעת קביעת אזור קליפת המוח האחראי על תנועות הידיים, המשימות מורכבות מתנועות אצבע מתחלפות ותקופות של חוסר פעילות, הנמשכות כ-20 שניות בממוצע. חוזרים על השלבים מספר פעמים כדי להגביר את הדיוק של תוצאת ה-fMRI. במקרה של המשימה ה"קשורה לאירוע", הנבדק מבצע פעולה קצרה אחת (למשל בליעה או קפיצת אגרוף), ולאחריה תקופת מנוחה, בעוד שהפעולות, בניגוד לתכנון הבלוק, מתחלפות בצורה לא אחידה. באופן לא עקבי.
בפועל, BOLD fMRI משמש בתכנון טרום ניתוחי של כריתה (הסרה) של גידולים, אבחון מומים בכלי הדם, בניתוחים לצורות קשות של אפילפסיה ונגעים מוחיים אחרים. במהלך ניתוח מוח, חשוב להסיר את הנגע בצורה מדויקת ככל האפשר, ובמקביל להימנע מנזק מיותר לאזורים שכנים חשובים תפקודית במוח.
איור 3.
א – תלת ממד MRI— תמונה רֹאשׁ מוֹחַ. חֵץ נָקוּב מקום מָנוֹעַ לִנְבּוּחַ בקדם מרכזי גירוס.
ב – מַפָּה fMRI—פעילות מוֹחַ ב קדם מרכזי גירוס בְּ- תְנוּעָה יד.
השיטה יעילה מאוד בחקר מחלות ניווניות, כגון מחלות אלצהיימר ופרקינסון, במיוחד על שלבים מוקדמים. הוא אינו כרוך בשימוש בקרינה מייננת וחומרים אטומים רדיואקטיביים, יתר על כן, הוא אינו פולשני. לכן, זה יכול להיחשב בטוח למדי עבור חולים הזקוקים לבדיקות fMRI ארוכות טווח וקבועות. ניתן להשתמש ב-fMRI כדי לחקור את מנגנוני היווצרות התקפים אפילפטיים ולמנוע את הסרת הקורטקס התפקודי בחולים עם אפילפסיה של האונה הקדמית הבלתי ניתנת לפתרון. תצפית על התאוששות המוח לאחר שבץ, לימוד ההשפעה תרופותאו טיפול אחר, ניטור ובקרה של טיפול במחלות פסיכיאטריות - זו אינה רשימה ממצה יישום אפשרי fMRI. בנוסף, קיים גם fMRI במנוחה, בו עיבוד נתונים מורכב מאפשר לראות את רשתות המוח פועלות במנוחה.
מקורות:
- עד כמה אנו מבינים את המקורות העצביים של האות fMRI BOLD? אוון ג'יי ארתור, סיימון בוניפיס. TRENDS in Neurosciences Vol.25 No.1 ינואר 2002
- הפיזיקה של הדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית (fMRI) R.B. Buxton. נציג פרוג. פיזי. 76 (2013)
- שימוש בהדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית במרפאה. סקירה מדעית. Belyaev A., Peck Kyung K., Brennan N., Kholodny A. כתב עת אלקטרוני רוסי לרדיולוגיה. כרך 4 מס' 1 2014
- מוח, קוגניציה, מוח: מבוא למדעי המוח הקוגניטיביים. חלק 2 . B. Baars, N. Gage. מ.: בינום. 2014 עמ' 353-360.
טקסט: דריה פרוקודינה
הדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית היא וריאציה של ה-MRI הקלאסי. ההבדל בין שתי שיטות דומות אלה הוא שהגרסה הראשונה נחוצה כדי לזהות פרמטרים המודינמיים. אנחנו מדברים על בדיקת שינויים אפשריים בזרימת הדם כאשר מופעלים אזורים מיוחדים הממוקמים במוח.
הסקר מבוסס על עקרון ניטור הפעילות המוגברת של האזור הנחקר על ידי התחשבות בעלייה או ירידה בזרימת הדם עד לנקודה מסוימת. ברגע שהפעילות מואטת, או להיפך - היא מתעצמת, אז משתנים הפרמטרים של תנועת הדם במיטה כלי הדם הנחקרים.
הודות לעבודה כה משובחת, ניתן לאסוף מידע ראשוני לגבי מחלות הקשורות לנגעים נוירודגנרטיביים. אנחנו מדברים על הפרעות נפשיות, עד סכיזופרניה וכמה פתולוגיות מוטוריות ספציפיות.
תוצאות המחקר הופכות פעמים רבות למעין נווט לתכנון הבא של פעולות להסרת גידולי מוח בעלי אופי אונקולוגי. בעזרת "מפה" ספציפית, הרופאים מפחיתים את הסיכונים לפגיעה במרכז המוטורי והדיבור במהלך פעולה כירורגיתמה שמפחית את הסיכון לתופעות לוואי.
היתרונות של fMRI
התפתחות הטכנולוגיות בכיוון זה כבשה את עולם הרפואה לפני כשלושים שנה. מאז, הדמיה עצבית, הנקראת גם חלוקה של הדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית, זכתה לביקוש גבוה בעקביות. אחד היתרונות החשובים ביותר של השיטה הוא אי-פולשניות. משמעות הדבר היא היעדר כל כאב במהלך המניפולציה.
בין שאר ההיבטים החיוביים, כדאי להדגיש את הבטיחות עבור הנבדק. בניגוד לפורמטים רבים אחרים של אבחון הכוללים חשיפה לקרינה מזיקה, הוא לא מסופק כאן.
רופאים מעריכים מאוד את המחקר מכיוון שהוא מסוגל לספק רזולוציה מרחבית וזמנית טובה. הנתונים שנאספו בעזרתו יכולים לשמש בעתיד למחקרים הבאים. יותר מכל מתעניינים בהם רופאים מתחום הפסיכולוגיה, הפסיכותרפיה, הפסיכואנליזה.
באיסוף מידע מסוג זה למדנו בשנים האחרונות להבין את אופי היווצרות הזיכרונות, תפיסת השפה, יכולת הלמידה וגם לחוות רגשות או כאב.
אם הרופא רשם את המעבר של הליך כזה, הכרחי לבחור רק את הדגמים החדשים ביותר של ציוד כדי לספק לעצמך מספר יתרונות:
- איכות הדמיה משופרת;
- מהירות הבדיקה מוגברת עם תמונה סופית מפורטת יותר.
כדי להאיץ את תהליך איסוף המידע הדרוש מתקבל בשל המתח הגבוה של השדה המגנטי, אשר מקטין את הזמן המושקע מתחת לסורק. הנקודה המוצגת תיראה רלוונטית במיוחד למטופלים הסובלים ממומים נוירודגנרטיביים, או מהפרעות של המרכז הפסיכולוגי.
בנוסף לעובדה שהמידע שנאסף הופך לבסיס להתערבות כירורגית, הם נחוצים למספר מטרות שימושיות אחרות. אנחנו מדברים על משיכת תוצאות בדיקה כדי לבדוק את המצב הנוכחי של המטופל. באמצעות סמנים אינפורמטיביים כדי לשלוט על הדינמיקה ולהעריך את ההתקדמות של מחלות ניווניות, ניתן לעקוב אחר יעילות הטיפול שנקבע. במידת הצורך, המומחה עשוי להחליט לתקן את מהלך הטיפול שנקבע קודם לכן, האופייני לסובלים מ:
- מחלת פרקינסון;
- מחלת אלצהיימר;
- הפרעות נפשיות.
כל האמור לעיל התאפשר בשל העובדה שהטכנולוגיה למדה לקבוע את ההפעלה של אזור מסוים במוח בשלב התפקוד האופייני שלו. אך יחד עם זאת, הרופא יכול לחבר גורמים פיזיים של צד שלישי לצורך בדיקה, כמו שינוי בתנוחה.
איך זה עובד?
הרופאים עצמם מכנים הדמיה מוחית מלאה לא רק fMRI, אלא גישה מורכבת שלמה שמטרתה להעריך את פעילות המוח. זה דורש צורה ויזואלית המאפשרת לך לרשום את המאפיינים של מבנה החיים שלו, יחד עם המאפיינים הייחודיים של התפקוד. במקום קרני רנטגן קלאסיות ניתנת עדיפות לתופעה של תהודה מגנטית גרעינית.
באופן סכמטי, מכשיר ללכידת תמונה הוא טומוגרפיה, שבו מוסתר אלקטרומגנט ענק בעל הספק גבוה. הוא נפרס בצינור הגלילי של המכשיר. רמת הסריקה הממוצעת היא בערך 3 טסלה. זה בערך פי 50 אלף יותר ממה שהשדה המגנטי של כדור הארץ יכול להציע.
כאשר הוא מופעל, המנגנון מתחיל להשפיע על גרעיני האטומים. הבסיס כאן הוא הסידור הכאוטי של גרעיני אטום, אשר בהשפעת שדה מגנטי מתחילים לחפוף לכיוון השדה שצוין. ככל שמדד חוזק השדה גבוה יותר, כך העקביות נעשית ברורה יותר.
ברגע שהאותות המגנטיים הקטנים מכל הגרעינים מתאחדים, האות הופך לעוצמתי יותר, ומאפשר לעקוב ולמדוד אותו. עבור הטכניקה המוצגת, גרעיני מימן נלקחים כבסיס, אשר לאחר מכן מספקים הדמיה:
- חומר אפור;
- חומר לבן;
- נוזל מוחי.
מנקודת מבט פיזיולוגית, היכולת למדוד פעילות מוחית מוסברת על ידי התגובה של חמצן כאשר הוא חודר לתאי עצב מ רשת קפילריתעם המוגלובין. ברגע שהפעילות הפעילה של הנוירונים עולה, יש ביקוש מוגבר לחמצן. מבחינה פיזיולוגית, הגוף מגיב לצורך במינון מוגבר של חמצן בפעילות עצבית גבוהה.
כיצד מתבצע בדיקת MRI פונקציונלית?
האנלוג הפונקציונלי של MRI מתבצע קצת אחרת מהקריאה הקלאסית של ההליך. ראשית, המטופל נשלח למנהרה של הסורק, ולאחר מכן מתבקש לבצע את הפקודות של עוזר המעבדה. לשם כך, למכשיר יש תקשורת דו כיוונית כדי להקל על פנייה לצוות הרפואי גם במצבים בלתי צפויים.
במקביל לביצוע המשימות, התוכנית רושמת קטעים אנטומיים ותמונות פונקציונליות במשקל T2. המשימות מספקות לסירוגין מנוחה עם פעילות מוטורית, נפשית.
הסיבות העיקריות לעריכת סקר הן:
- אמצעי הכנה לפני הניתוח;
- הערכת סיכונים של סיבוכים לאחר ניתוח;
- אבחון חריגות נפשיות;
- הכנה לשלב הפולשני של חקר המוח – מיפוי הקורטקס.
למרות היתרונות המשמעותיים, לטכניקה יש כמה התוויות נגד חשובות. הבדיקה אינה מתבצעת אם לנפגע יש מנגנונים אלקטרוניים מובנים בגוף. אנחנו מדברים לא רק על קוצב לב, אלא גם על שתלים אלקטרוניים לייצוב פעילות האוזן התיכונה.
כמו כן, במסגרת האיסור היו מטופלים שהותקנו קליפס דימום, או שיש חפצי מתכת זרים. התווית נגד נוספת, אך בעלת אופי יחסי, היא אי ספיקת כליות.
אני שמח שלא נדרשת הכנה ספציפית מהמטופל. זה מספיק רק לעקוב אחר הכללים של התדריך שצוין קודם לכן, בעקבות הפקודות של עוזר המעבדה.
תחום התמחות: רופא ילדים, מומחה למחלות זיהומיות, אלרגיסט-אימונולוג.
ניסיון כללי: 7 שנים .
חינוך:2010, אוניברסיטת סיביר לרפואה, רפואת ילדים, רפואת ילדים.
מעל 3 שנות ניסיון כמומחה למחלות זיהומיות.
יש לו פטנט על הנושא "שיטה לניבוי סיכון גבוה לפתח פתולוגיה כרונית של מערכת האדנו-שקדים בילדים חולים לעיתים קרובות." וגם מחבר הפרסומים במגזינים של VAK.
טכנולוגיות
E.I. קרמנבה, ר.נ. Konovalov, M.V. קרוטנקובה
המרכז המדעי לנוירולוגיה של האקדמיה הרוסית למדעי הרפואה (מוסקבה)
מאז שנות ה-90. במאה ה-20, הדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית (fMRI) היא אחת השיטות המובילות למיפוי האזורים התפקודיים במוח בשל אי-פולשניותה, היעדר חשיפה לקרינה ושימוש נרחב יחסית. המהות של טכניקה זו היא למדוד שינויים המודינמיים בתגובה לפעילות נוירונית (אפקט BOLD). להצלחת ניסוי fMRI, יש צורך: זמינות של תמיכה טכנית מתאימה (טומוגרפיית MRI בשדה גבוה, ציוד מיוחד לביצוע משימות), פיתוח תכנון מחקר אופטימלי ועיבוד לאחר מכן של הנתונים שהתקבלו. . נכון לעכשיו, הטכניקה משמשת לא רק למטרות מדעיות, אלא גם ברפואה מעשית. עם זאת, יש תמיד לזכור כמה מגבלות והתוויות נגד, במיוחד בעת ביצוע fMRI בחולים עם פתולוגיות שונות. לתכנון נכון של המחקר והפרשנות של תוצאותיו, יש צורך לערב מומחים שונים: נויררדיולוגים, ביופיזיקאים, נוירולוגים, פסיכולוגים, שכן fMRI היא טכניקה רב-תחומית.
מילות מפתח: fMRI, ניגודיות BOLD, עיצוב מחקר, עיבוד לאחר
במשך מאות שנים, מדענים ורופאים התעניינו כיצד המוח האנושי מתפקד. עם התפתחות הקידמה המדעית והטכנולוגית, אפשר היה להרים את מסך המסתורין הזה. וההמצאה וההקדמה לתרגול הקליני של שיטה לא פולשנית כמו הדמיית תהודה מגנטית (MRI) הפכו לבעלי ערך במיוחד. MRI היא שיטה צעירה יחסית: הטומוגרפיה 1.5 T המסחרית הראשונה החלה לעבוד רק בשנת 1982. עם זאת, עד 1990, שיפור טכני מתמיד של השיטה איפשר להשתמש בה לא רק כדי לחקור את המאפיינים המבניים של המוח, אלא גם כדי ללמוד את תפקודו. במאמר זה נתמקד בטכניקה המאפשרת מיפוי של אזורים תפקודיים שונים במוח – דימות תהודה מגנטית פונקציונלית (fMRI).
עקרונות בסיסיים של טכניקת fMRI_
fMRI היא טכניקת MRI המודדת את התגובה ההמודינמית (שינוי בזרימת הדם) הקשורה לפעילות נוירונית. הוא מבוסס על שני מושגים עיקריים: אינטראקציה נוירווסקולרית וניגודיות BOLD.
fMRI אינו מאפשר לראות את הפעילות החשמלית של נוירונים באופן ישיר, אלא עושה זאת בעקיפין, באמצעות שינוי מקומי בזרימת הדם. הדבר אפשרי בשל תופעת האינטראקציה הנוירווסקולרית - שינוי אזורי בזרימת הדם בתגובה להפעלת נוירונים סמוכים. ההשפעה הזאתמושגת באמצעות רצף מורכב של תגובות הקשורות זו בזו המתרחשות בנוירונים, גליה (אסטרוציטים) סביבם ובאנדותל של דופן כלי הדם, שכן עם פעילות מוגברת, הנוירונים זקוקים ליותר חמצן וחומרי מזון המובאים עם זרם הדם. טכניקת fMRI מאפשרת להעריך ישירות שינויים בהמודינמיקה.
זה התאפשר בשנת 1990, כאשר Seiji Ogawa ועמיתיו ב-Bell Laboratories (ארה"ב) הציעו את השימוש בקונטרסט BOLD כדי ללמוד פיזיולוגיה של המוח באמצעות MRI. הגילוי שלהם סימן את תחילתו של עידן
הדמיה פונקציונלית מודרנית והיווה את הבסיס לרוב מחקרי ה-fMRI. ניגודיות BOLD (תרתי משמע - תלוי ברמת חמצון בדם, תלוי ברמת החמצן בדם) הוא ההבדל באות MR בתמונות באמצעות רצפי גרדיאנט בהתאם לאחוז הדאוקסיהמוגלובין. ל-Deoxyhemoglobin יש תכונות מגנטיות שונות מהרקמות שמסביב, אשר, בעת סריקה, מוביל להפרעה מקומית של השדה המגנטי ולירידה באות ברצף "הד שיפוע". עם עלייה בזרימת הדם בתגובה להפעלת נוירונים, הדאוקסיהמוגלובין נשטף מהרקמות, והוא מוחלף בדם מחומצן, הדומה בתכונות המגנטיות לרקמות שמסביב. ואז הפרעת השדה פוחתת והאות לא מדוכא - ואנו רואים את ההגברה המקומית שלו (איור 1A).
לפיכך, לסיכום כל האמור לעיל, ניתן לייצג את הסכימה הכללית של fMRI בדרך הבאה: הפעלה של נוירונים בתגובה לפעולת גירוי ועלייה בצרכים המטבוליים שלהם מובילה לעלייה מקומית בזרימת הדם, הנרשמת במהלך fMRI כאות BOLD - תוצר של פעילות עצבית ותגובה המודינמית (איור 1B ).
אורז. 1: א - המחשה סכמטית של ניגודיות VOS בניסוי Oda\ha עם שינוי באחוז החמצן בדם של חולדות; כאשר אוויר רגיל (21% חמצן) נשאף, אזורים של ירידה באות נקבעים בקליפת המוח (בחלק העליון של האיור), בהתאמה לכלי עם תוכן מוגבר של deoxyhemoglobin; כאשר שואפים חמצן טהור, מצוין אות MR הומוגנית מקליפת המוח (בתחתית האיור); ב - תכנית כלליתהיווצרות אות VOS
תכנון ניסוי
לביצוע מחקר fMRI יש צורך במכשיר MRI בשדה גבוה (ערך השראת השדה המגנטי הוא 1.5 T ומעלה), ציוד מגוון לביצוע משימות במהלך הסריקה (אוזניות, משקפי וידאו, מקרן, שלטים שונים ו ג'ויסטיקים למשוב מהנבדקים וכו'..). גורם חשוב הוא הנכונות של הנבדק לשתף פעולה.
באופן סכמטי, תהליך הסריקה עצמו (בדוגמה של גירוי חזותי) הוא כדלקמן (איור 2): הנבדק נמצא בטומוגרפיה; דרך מערכת מיוחדת של מראות קבועה מעל ראשו, יש לו גישה לתמונות המוצגות על המסך באמצעות מקרן וידאו. לקבלת משוב (אם הוא משתמע במשימה), המטופל לוחץ על כפתור בשלט הרחוק. אספקת הגירויים והשליטה במשימה מתבצעת באמצעות הקונסולה בחדר הבקרה.
המשימות שהנבדק מבצע יכולות להיות שונות: חזותית, קוגניטיבית, מוטורית, דיבור וכדומה, בהתאם למטרות שנקבעו. ישנם שני סוגים עיקריים של הצגה של גירויים במשימה: בצורת בלוקים - עיצוב בלוק, ובצורה של גירויים נפרדים נפרדים - עיצוב דיסקרטי (איור 3). אפשרי גם שילוב של שתי האפשרויות הללו - עיצוב מעורב.
השימוש הנפוץ ביותר, במיוחד עבור משימות מוטוריות, הוא עיצוב הבלוק, כאשר אותם גירויים נאספים בלוקים המתחלפים זה בזה. דוגמה לכך היא המשימה של סחיטת כדור גומי (כל מעיכה היא גירוי נפרד) לפרק זמן מסוים (בממוצע, 20-30 שניות), לסירוגין עם תקופות מנוחה באותו זמן. לעיצוב זה יש את הכוח הסטטיסטי הגדול ביותר, מכיוון שהאותות הבודדים הבודדים מסוכמים. עם זאת, הוא, ככלל, ניתן לחיזוי עבור מטופלים ואינו מאפשר להעריך את התגובה לגירוי בודד, ולכן אינו מתאים למשימות מסוימות, בפרט לקוגניטיביות.
אורז. 2: סכימה של ניסוי ה-fMRI (מותאם מ-http://psychology.uwo.ca/fmri4newbies, עם שינויים)
בלוקי
דיסקרטי (קשור לאירוע)
A 11 i A D1 iil iiitU I I,
אורז. 3: סוגים עיקריים של עיצובי מחקר fMRI
הדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית
לשם כך, יש עיצוב דיסקרטי, כאשר גירויים ניתנים בצורה כאוטית במרווחי זמן שונים. לדוגמה, נבדק עם ארכנופוביה מוצגות תמונות ניטרליות (פרחים, מבנים וכו'), שביניהן מופיעות מדי פעם תמונות של עכביש, מה שמאפשר להעריך את הפעלת המוח בתגובה לגירויים לא נעימים. עם עיצוב בלוק זה יהיה קשה: ראשית, הנבדק יודע מתי יופיע בלוק וכבר מתכונן אליו מראש, ושנית, אם אותו גירוי מוצג לאורך זמן, התגובה אליו הופכת לקהה. זהו עיצוב דיסקרטי שניתן להשתמש בו ב-fMRI כגלאי שקר או במחקר שיווקי, כאשר למתנדבים מוצגות אפשרויות מוצר שונות (אריזה, צורות, צבעים) ונצפה בתגובה הלא מודעת שלהם.
אז, בחרנו את העיצוב של המשימה, סרקנו אותה. מה אנחנו מקבלים כתוצאה מכך? ראשית, מדובר בסדרה 4D של נתונים פונקציונליים ברצף "הד שיפוע", שהוא סריקות חוזרות מרובות של כל נפח החומר המוחי במהלך המשימה. ושנית, נפח נתונים אנטומי 3D ברזולוציה גבוהה: לדוגמה, 1 x 1 x 1 מ"מ (איור 4). זה האחרון הכרחי למיפוי מדויק של אזורי הפעלה, מכיוון שלנתונים פונקציונליים יש רזולוציה מרחבית נמוכה.
לאחר עיבוד_
שינויים באות MR באזורי ההפעלה של המוח בתנאים שונים הם רק 3-5%, הם חמקמקים לעין האנושית. לכן, בנוסף, הנתונים התפקודיים המתקבלים נתונים לניתוח סטטיסטי: עקומת תלות של עוצמת האות MR בזמן נבנית עבור כל ווקסל תמונה במצבים שונים - ניסיוני (אספקת גירוי) ובקרה. כתוצאה מכך, אנו מקבלים מפת הפעלה סטטיסטית בשילוב נתונים אנטומיים.
אך לפני ביצוע ישיר של ניתוח כזה, יש צורך להכין את הנתונים ה"גולמיים" המתקבלים בתום הסריקה ולהפחית את השונות של התוצאות שאינה קשורה למשימת הניסוי. אלגוריתם ההכנה הוא תהליך רב שלבי, והוא חשוב מאוד להבנת כשלים וטעויות אפשריים בפרשנות התוצאות. יש כיום תוכניות שונות
Ш -.V w<# %>
40 4"r h® F W
אורז. 4: סדרה של נתונים תפקודיים (A) ואנטומיים (B) שהתקבלו בסוף הסריקה
תמיכה ל טיפול מקדיםנתונים שהושגו, שהופקו הן על ידי יצרני טומוגרפים MR והן על ידי מעבדות מחקר עצמאיות של fMRI. אבל, למרות ההבדלים בשיטות בהן נעשה שימוש, בשמותיהן ובהצגת הנתונים שלהן, כל שלבי ההכנה מסתכמים בכמה שלבים בסיסיים.
1. תיקון תנועת הראש של הנבדק. בעת ביצוע משימות, זה בלתי נמנע, למרות השימוש במכשירים שונים לקיבוע הראש (מסכות, מהדקים על סליל הראש וכו'). אפילו תנועה מינימלית יכולה להוביל לשינוי מלאכותי מובהק בעוצמת האות MR בין נפחי נתונים עוקבים, במיוחד אם תנועת הראש קשורה לביצוע המשימה הניסויית. במקרה זה, קשה להבחין בין ההפעלה "האמיתית" של BOLD לבין זו "המלאכותית", הנובעת כתוצאה מתנועת הנושא (איור 5).
בדרך כלל מקובל לקחת לא יותר מ-1 מ"מ בתור העקירה האופטימלית של הראש. במקרה זה, התזוזה בניצב למישור הסריקה (כיוון "ראש-רגליים") גרועה משמעותית לעיבוד סטטיסטי נכון של התוצאות מאשר התזוזה במישור הסריקה. בשלב זה נעשה שימוש באלגוריתם טרנספורמציה של הגוף הנוקשה - טרנספורמציה מרחבית שבה רק המיקום והכיוון של האובייקט משתנים, וגודלו או צורתו קבועים. בפועל, העיבוד הוא כדלקמן: נפח ההתייחסות (בדרך כלל הראשון) הפונקציונלי של תמונות נבחר, וכל הכרכים הפונקציונליים הבאים משולבים איתו מתמטית, בדומה לאופן שבו אנו מיישרים דפי נייר בערימה.
2. רישום משותף של נתונים תפקודיים ואנטומיים.
הבדלים במיקום הראש של הנבדק ממוזערים. מתבצעים גם עיבוד מחשב והשוואה של נתונים אנטומיים ברזולוציה גבוהה ונתונים תפקודיים ברזולוציה נמוכה מאוד, לאפשרות של לוקליזציה לאחר מכן של אזורי הפעלה.
אורז. 5: דוגמה לתזוזת ראש של מטופל במהלך סריקה תוך ביצוע הפרדיגמה המוטורית. בחלק העליון של האיור מופיע גרף של תנועת הראש של הנבדק בשלושה מישורים ניצבים זה לזה: העקומה האמצעית משקפת את תזוזה של המטופל לאורך ציר ה-Z (כיוון "ראש-רגליים"), והיא סוטה בבירור ב- תחילת התנועה ובסיומה. בחלק התחתון - מפות סטטיסטיות של הפעלה של אותו נושא ללא תיקון תנועה. חפצים אופייניים מתנועה נקבעים בצורה של חצאי עיגולים לאורך קצה החומר המוח
בנוסף, ההבדלים הקשורים למצבי סריקה שונים ממוזערים (בדרך כלל עבור נתונים פונקציונליים, זהו מצב "הד שיפוע", עבור נתונים אנטומיים, T1). לפיכך, מצב הד שיפוע יכול לתת מתיחה מסוימת של התמונה לאורך אחד הצירים בהשוואה לתמונות מבניות ברזולוציה גבוהה.
3. נורמליזציה מרחבית. ידוע כי הצורה והגודל של המוח האנושי משתנים במידה ניכרת. כדי להשוות את הנתונים שהתקבלו ממטופלים שונים, כמו גם לעיבוד הקבוצה כולה, משתמשים באלגוריתמים מתמטיים: מה שנקרא טרנספורמציה אפינית. במקרה זה, התמונות של אזורים בודדים במוח עוברות טרנספורמציה - מתיחה, דחיסה, מתיחה וכן הלאה. - עם צמצום לאחר מכן של נתונים מבניים למערכת קואורדינטות מרחבית אחת.
נכון לעכשיו, הנפוצות ביותר ב-fMRI הן שתי מערכות קואורדינטות מרחביות: מערכת Taleras ומערכת המכון הנוירולוגי של מונטריאול. הראשון פותח על ידי הנוירוכירורג הצרפתי ז'אן טלאירך ב-1988 על סמך מדידות שלאחר המוות של המוח של אישה צרפתייה בת 60. לאחר מכן ניתנו הקואורדינטות של כל האזורים האנטומיים של המוח ביחס לקו הייחוס המחבר את הקומיסורה הקדמית והאחורית. ניתן למקם כל מוח במרחב הסטריאוטקסי הזה, וניתן לתאר אזורי עניין באמצעות מערכת קואורדינטות תלת מימדית (x, y, z). החיסרון של מערכת כזו הוא הנתונים של מוח אחד בלבד. לכן, המערכת הפופולרית יותר היא זו שפותחה במכון הנוירולוגי של מונטריאול (MNI) בהתבסס על חישוב כולל של נתוני תמונה T1 מ-152 קנדים.
למרות ששתי המערכות מופניות מהקו המחבר את הקומיסורה הקדמית והאחורית, הקואורדינטות של מערכות אלו אינן זהות, במיוחד כשהן מתקרבות למשטחים הקמורים של המוח. יש לזכור זאת כאשר משווים את התוצאות שהתקבלו לנתוני עבודותיהם של חוקרים אחרים.
יש לציין ששלב זה של עיבוד אינו משמש למיפוי טרום ניתוחי של אזורי הפעלה תפקודיים בנוירוכירורגיה, שכן מטרת ה-fMRI במצב כזה היא להעריך בצורה מדויקת את מיקומם של אזורים אלו בחולה מסוים.
4. החלקה. נורמליזציה מרחבית לעולם אינה מדויקת, ולכן אזורים הומולוגיים, ומכאן אזורי ההפעלה שלהם, אינם תואמים ב-100% זה לזה. על מנת להשיג חפיפה מרחבית של אזורי הפעלה דומים בקבוצת נבדקים, כדי לשפר את יחס האות לרעש ובכך לשפר את מהימנות הנתונים, מופעלת פונקציית החלקה גאוסית. המהות של שלב זה של עיבוד הוא "טשטוש" של אזורי ההפעלה של כל נבדק, וכתוצאה מכך גדלים אזורי החפיפה שלהם בניתוח הקבוצתי. החיסרון הוא שהרזולוציה המרחבית אובדת.
כעת, סוף סוף, אנו יכולים לעבור ישירות לניתוח סטטיסטי, וכתוצאה מכך אנו משיגים נתונים על אזורי הפעלה בצורה של מפות צבע המוצבות על גבי נתונים אנטומיים. אותם נתונים יכולים
הדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית
סטטיסטיקה: p-va/ues מותאם לנפח החיפוש
רמת ווקסל ברמת אשכול מותאם ללא lsotroplc
R "- - - ---- מ"מ מ"מ מ"מ
^ מחובר "E ^ לא מתוקן PFWE-con ^ FDR-con T (Y ^ לא מחובר
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
אורז. 6: דוגמה להצגת תוצאות הפוסט-עיבוד הסטטיסטי. משמאל - אזורי הפעלה במהלך ביצוע הפרדיגמה המוטורית (הרמה - הורדת אצבע ימין), בשילוב עם שחזור נפחי של המוח. מימין - סטטיסטיקה עבור כל אזור הפעלה
יוצגו בפורמט דיגיטלי המציין את המובהקות הסטטיסטית של אזור ההפעלה, נפחו וקואורדינטות במרחב הסטריאוטקסי (איור 6).
יישום fMRI_
מתי מבוצע fMRI? ראשית, למטרות מדעיות גרידא: זהו חקר המוח התקין ואסימטריה התפקודית שלו. טכניקה זו עוררה מחדש את העניין של חוקרים במיפוי תפקודי מוח: מבלי להזדקק להתערבויות פולשניות, ניתן לראות אילו אזורים במוח אחראים לתהליך מסוים. אולי פריצת הדרך הגדולה ביותר נעשתה בהבנת תהליכים קוגניטיביים גבוהים יותר, כולל קשב, זיכרון ותפקודים ביצועיים. מחקרים דומיםאפשרו להשתמש ב-fMRI למטרות מעשיות רחוקות מרפואה ומדעי המוח (כגלאי שקר, במחקר שיווקי וכו').
בנוסף, fMRI נמצא בשימוש פעיל ברפואה מעשית. נכון לעכשיו, טכניקה זו נמצאת בשימוש נרחב בפרקטיקה הקלינית למיפוי טרום ניתוחי של התפקודים העיקריים (מוטורי, דיבור) לפני התערבויות נוירוכירורגיות להמוני מוח או אפילפסיה חשוכת מרפא. בארה"ב יש אפילו מסמך רשמי - מדריך מעשי שחיבר על ידי הקולג' האמריקאי לרדיולוגיה והאגודה האמריקאית לנוירורדיולוגיה, המתאר את כל ההליך בפירוט.
חוקרים מנסים גם להכניס fMRI לתרגול קליני שגרתי במגוון נוירולוגי ו מחלת נפש. המטרה העיקרית של עבודות רבות בתחום זה היא להעריך שינויים בתפקוד המוח בתגובה לפגיעה באזור זה או אחר שלו - אובדן ו(או) החלפת אזורים, תזוזה שלהם וכו', כמו גם דינמיות תצפית על המבנה מחדש של אזורי ההפעלה בתגובה לטיפול תרופתי מתמשך, טיפול ו/או אמצעי שיקום.
בסופו של דבר, מחקרי fMRI המבוצעים על מטופלים בקטגוריות שונות יכולים לסייע בקביעת הערך הפרוגנוסטי של וריאנטים שונים של סידור קליפת המוח תפקודי לשיקום תפקוד לקוי ולפתח אלגוריתמי טיפול אופטימליים.
כישלונות לימוד אפשריים_
כאשר מתכננים בדיקת fMRI, יש לזכור תמיד את התוויות הנגד, המגבלות והאפשרויות השונות
מקורות שגיאה בפענוח נתונים שהתקבלו הן ממתנדבים בריאים והן ממטופלים.
אלו כוללים:
כל הגורמים המשפיעים על אינטראקציה נוירווסקולרית והמודינמיקה, וכתוצאה מכך, ניגודיות BOLD; לכן, תמיד יש צורך לקחת בחשבון שינויים אפשריים בזרימת הדם המוחית, למשל, עקב חסימות או היצרות חמורות של העורקים הראשיים של הראש והצוואר, נטילת תרופות כלי דם; ישנן גם עובדות ידועות של ירידה או אפילו היפוך של תגובת BOLD בחלק מהחולים עם גליומות ממאירות עקב פגיעה בוויסות האוטומטיים;
נוכחות של התוויות נגד בנבדק, המשותפות לכל מחקר MRI (קוצבי לב, קלסטרופוביה וכו');
מבני מתכת באזור של חלקי הפנים (המוח) של הגולגולת (תותבות שאינן ניתנות להסרה, קליפסים, צלחות וכו'), המעניקים חפצים בולטים במצב "הד שיפוע";
חוסר (קושי) בשיתוף פעולה מצד הנבדק במהלך המשימה, הקשור הן במצבו הקוגניטיבי והן עם ירידה בראייה, בשמיעה וכדומה, וכן בחוסר מוטיבציה ותשומת לב ראויה למשימה;
תנועה מבוטאת של הנושא במהלך ביצוע משימות;
תכנון מחקר שגוי (בחירת משימת בקרה, משך בלוקים או כל המחקר וכו');
פיתוח קפדני של משימות, החשוב במיוחד עבור fMRI קליני, כמו גם במחקר של קבוצת אנשים או אותו נושא בדינמיקה כדי להיות מסוגל להשוות את אזורי ההפעלה המתקבלים; המשימות צריכות להיות ניתנות לשחזור, כלומר, זהות לאורך כל תקופת המחקר וזמינות לכל הנושאים להשלמה; פתרון אפשרי אחד למטופלים שאינם מסוגלים לבצע משימות הקשורות לתנועה בעצמם הוא השימוש בפרדיגמות פסיביות באמצעות מכשירים שונים להנעת הגפיים;
בחירה שגויה של פרמטרי סריקה (זמן הד - TE, זמן חזרה - TR);
פרמטרים שגויים של עיבוד נתונים לאחר עיבוד נתונים בשלבים שונים;
פרשנות שגויה של הנתונים הסטטיסטיים שהתקבלו, מיפוי שגוי של אזורי הפעלה.
סיכום
למרות המגבלות לעיל, fMRI היא טכניקת הדמיה מודרנית חשובה ורב-תכליתית המשלבת את היתרונות של רזולוציה מרחבית גבוהה ואי-פולשניות עם היעדר הצורך באמצעי ניגוד תוך ורידי.
הגברה וחשיפה לקרינה. עם זאת, טכניקה זו מסובכת מאוד, וכדי להשלים בהצלחה את המשימות המוטלות על חוקר העובד עם fMRI, נדרשת גישה רב-תחומית - הכוללת לא רק נויררדיולוגים, אלא גם ביו-פיזיקאים, נוירופיזיולוגים, פסיכולוגים, מטפלים בדיבור, מטפלים קליניים ומתמטיקאים. המחקר. רק במקרה זה ניתן לנצל את מלוא הפוטנציאל של fMRI ולקבל תוצאות ייחודיות באמת.
בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה
1. Ashburner J., Friston K. Multimodal image co-registration and partitioning - מסגרת מאוחדת. Neurolmage 1997; 6(3):209-217.
2. בריאן נ. פאסלי, ראלף ד. פרימן. צימוד נוירווסקולרי. Scholarpedia 2008; 3(3):5340.
3. חן C.M., HouB.L., Holodny A.I. השפעת הגיל ודרגת הגידול על הדמיית MR תפקודית בהערכה טרום ניתוחית של חולים עם גליומה. רדיולוגיה 2008; 3:971-978.
4. טכניקות ופרוטוקולים של Filippi M. fMRI. הומנה עיתונות 2009: 25.
5. Friston K.J., Williams S., Howard R. et al. השפעות הקשורות לתנועה בסדרות זמן של fMRI. Magn. תהודה. Med. 1996; 35:346-355.
6. Glover, G.H., Lai S. Spiral fMRI בניווט עצמי: Interleaved לעומת חד-ירייה. Magn. תהודה. Med. 1998; 39:361-368.
7. Haller S, Bartsch A.J. מלכודות ב-fMRI. יורו רדיול. 2009; 19:2689-2706.
8. Hsu Y.Y., Chang C.N., Jung S.M. et al. MRI תלוי רמת חמצון בדם של גליומות מוחיות במהלך עצירת נשימה. J. Magn. Reson Imaging 2004; 2:160-167.
9. Huettel S.A., Song A.W., McCarthy G. דימות תהודה מגנטית פונקציונלית. Sinauer Associates Inc. 2004: 295-317.
10. Ogawa S., Lee T.M. הדמיית תהודה מגנטית של כלי דם בשדות גבוהים: מדידות In vivo ו-in vitro והדמיות תמונה. Magn. תהודה. Med. 1990; טז(1):9-18.
