Функционално изображение с магнитен резонанс

Най- функционален магнитен резонанс (магнитен резонанс) е метод на магнитен резонанс за визуално представяне на физиологични промени в организма. Той се основава на физическите принципи на ядрено-магнитен резонанс. В по-тесен смисъл терминът се използва във връзка с изследването на активирани области на мозъка.

Какво е функционално изображение с магнитен резонанс?

Въз основа на магнитно-резонансната томография (МРТ) физикът Кенет Куонг разработва функционална магнитно-резонансна томография (fMRI) за визуално представяне на промените в активността в различните области на мозъка. Този метод измерва промените в церебралния кръвен поток, които са свързани с промените в активността в съответните области на мозъка чрез невро-съдовата връзка.

Този метод използва различната химическа среда на измерените водородни ядра в хемоглобина на бедна на кислород и богата на кислород кръв. Кислородният хемоглобин (оксихемоглобин) е диамагнетичен, докато безкислородният хемоглобин (дезоксихемоглобин) има парамагнитни свойства. Разликите в магнитните свойства на кръвта са известни още като ефект СЪБО (ефект, зависим от нивото на оксигенация на кръвта). Функционалните процеси в мозъка се записват под формата на поредица от секционни изображения.

По този начин промените в активността в отделните области на мозъка могат да бъдат изследвани с помощта на конкретни задачи на теста. Този метод първоначално се използва за основни изследвания за сравняване на моделите на активност при здрави контролирани лица с мозъчните дейности на лица с психични разстройства. В по-широк смисъл терминът функционална магнитно-резонансна томография включва също кинематична магнитен резонансна томография, която описва подвижното представяне на различни органи.

Функция, ефект и цели

Функционалното магнитно-резонансно изображение е по-нататъшно развитие на магнитен резонанс (MRT). С класическия ЯМР се показват статични изображения на съответните органи и тъкани, докато fMRI показва промените в активността в мозъка чрез триизмерни изображения, когато се извършват определени дейности.

С помощта на тази неинвазивна процедура мозъкът може да бъде наблюдаван в различни ситуации. Както при класическата ЯМР, физическата основа на измерването първоначално се основава на ядрено-магнитен резонанс. Прилагайки статично магнитно поле, завъртанията на протоните на хемоглобина се подравняват надлъжно. Високочестотно променливо поле, приложено напречно към тази посока на намагнетизиране, осигурява напречното отклонение на намагнитването към статичното поле до резонанс (честота на Ламор). Ако високочестотното поле е изключено, отнема известно време, докато се освобождава енергия, докато намагнетизацията не се преобразува по статичното поле.

Това време за релаксация се измерва. При fMRI се използва фактът, че дезоксихемоглобинът и оксихемоглобинът се магнетизират по различен начин. Това води до различни измерени стойности и за двете форми, които могат да бъдат причислени към влиянието на кислорода. Тъй като обаче съотношението оксихемоглобин към дезоксихемоглобин постоянно се променя по време на физиологичните процеси в мозъка, серийните записи се извършват като част от fMRI, който записва промените във всеки момент от време. По този начин дейностите на нервните клетки могат да бъдат показани с милиметрова точност във времеви прозорец от няколко секунди. Местоположението на невронната активност се определя експериментално чрез измерване на сигнала за магнитен резонанс в две различни точки във времето.

Първо измерването се извършва в състояние на покой, а след това във възбудено състояние. Тогава сравнението на записите се извършва в процедура на статистически тестове и статистически значимите различия се назначават пространствено. За експериментални цели стимулът може да бъде представен на изпитваното лице няколко пъти. Това обикновено означава, че задача се повтаря много пъти. Разликите от сравнението на данните от стимулиращата фаза с резултатите от измерванията от останалата фаза се изчисляват и след това се представят графично. С тази процедура беше възможно да се определи кои области на мозъка са активни в коя дейност. Освен това може да се определят разликите между определени области на мозъка при психологически заболявания и здрави мозъци.

В допълнение към основните изследвания, които дават важна представа за диагностиката на психологичните заболявания, методът се използва директно и в клиничната практика. Основната клинична област на приложение на fMRI е локализирането на езикови области на мозъка при подготовката на операции за мозъчни тумори. Това е за да се гарантира, че тази зона е пощадена по време на експлоатацията. Други клинични области на приложение на функционалното магнитно-резонансно изображение се отнасят до оценката на пациенти с нарушено съзнание, като кома, вегетативно състояние или MCS (минимално състояние на съзнанието).

Рискове, странични ефекти и опасности

Въпреки големия успех на функционалната магнитен резонансна томография, този метод също трябва да се разглежда критично по отношение на неговата информативна стойност. Значителни връзки между определени дейности и активирането на съответните области на мозъка могат да бъдат определени. Значението на определени области на мозъка за психологическите заболявания също стана по-ясно.

Тук обаче се измерват само промените в концентрацията на кислород в хемоглобина. Тъй като тези процеси могат да бъдат локализирани в определени области на мозъка, се предполага, че въз основа на невро-съдовата куплировка тези области на мозъка също се активират. Така че мозъкът не може да бъде наблюдаван директно, докато мислите. Трябва да се отбележи, че промяната в притока на кръв настъпва само след латентен период от няколко секунди след нервната активност. Следователно понякога е трудно да се назначи директна задача. Предимството на fMRI в сравнение с другите неинвазивни методи на неврологично изследване е много по-добрата пространствена локализация на дейностите.

Временната резолюция обаче е много по-ниска. Непрякото определяне на невронните дейности чрез измервания на кръвния поток и оксигенация на хемоглобина също създава известна несигурност. Предполага се период на латентност над четири секунди. Остава да се проучи дали могат да се предположат надеждни невронни дейности с по-кратки стимули. Съществуват обаче и технически граници на приложение на функционалната магнитно-резонансна томография, които се основават, наред с други неща, на факта, че ефектът НАДЪЛЖЕН не се генерира само от кръвоносните съдове, но и от клетъчната тъкан, съседна на съдовете.