Функционален ЯМР. Функционалното ядрено-магнитен резонанс е ефективен метод за изследване на мозъка Функционален ЯМР

Ефективността на лечението на заболяването зависи от това на какъв етап е започнало - колкото по-рано, толкова по-добър и по-бърз ще бъде резултатът. Напреднало заболяване може да има по-сериозни последици, дори ако се извършват процедури за отстраняването му. Що се отнася до мозъка, тук е много трудно да се идентифицират началните етапи на патологиите, т.к те не се виждат отвън. За целта се използва функционален ЯМР, незаменим инструмент в хирургията и неврологията.

Функционален ЯМР на мозъка: как се различава от конвенционалната диагностика?

Функционалният тип томография се различава от класическата по това, че показателите се вземат не в спокойно състояние, а в процеса на активна мозъчна дейност.

По време на физическа активност мозъчните клетки са по-добре наситени с кислород и общият кръвен поток се увеличава. Това се улавя от томографския скенер. Регистрирането на активност се дължи на повишеното намагнитване на тъканите - зависи от допълнителното окисление на глюкозата.

По-интензивният сигнал се сравнява с показателите, получени в нормален, тих режим. Специалист използва компютърна програма, за да насложи едно триизмерно изображение върху друго.

Резултатът е пълна карта, която обхваща цялата мозъчна кора, т.к кръвта в активно състояние ви позволява да видите дори най-малките и отдалечени области. На томограмата се виждат части с диаметър половин милиметър. Ако трябва да ги видите, можете да ги увеличите на екрана.

Сигналите от различни кортикални и субкортикални структури се записват и диференцират:

• Базални ганглии.
• Зъбна кора.
• Таламус.
• Всички видове тумори - не само техните размери и контури, но и степента на проникване в сивото и бялото вещество на мозъка.

Използвайки функционален ЯМР, можете да сравните поведението на мозъчните клетки:

• В покой.
• По време на умствена работа.
• При физическа и двигателна активност.

Функционалният тип томография дава възможност за точно определяне на местоположението и размера на всички мозъчни центрове:

• Сензорна.
• Мотор.
• Речевих и др.

Ако е необходимо по-точно изследване, на пациента се дава допълнително глюкоза.

Възможности за функционална ЯМР диагностика

Диагностиката се използва като допълнение към класическия вид изследване с магнитен резонанс - за изясняване на неясна диагноза е по-добре да се огледа определена част от мозъка, участък от тъкан или кръвоносни съдове.

Възможности за използване на резултатите от функционалната томография:

• хирургия. Преди операция на мозъка се съставя точен план за действие с помощта на томографска карта - на нея ясно се виждат уврежданията, които трябва да бъдат отстранени. Това ви позволява да избегнете грешки в действията и усложнения.
• радиология. Томографските данни позволяват да се изчисли количеството радиация, необходимо за лечение на рак.
• Невропсихология. Изследване на пропуски в паметта, говорния апарат, вниманието.
• Идентифициране на епилептични огнища.
• Исхемичните зони се виждат в ранен стадий – за предпазване от инсулт.
• Разпознаване на началните процеси на болестите на Алцхаймер и Паркинсон.
• Методът ви позволява да намерите връзка между мозъчната активност и световъртежа.

Специалистът по радиология може напълно да дешифрира данните, получени в резултат на изследването.

Кога не трябва да правите функционален ЯМР?

Тъй като е включен мощен магнит и е необходимо да лежите тихо за един час, докато сте вътре в цилиндрично устройство, има противопоказания:

• Ранна бременност.
• Клаустрофобия.
• Метални части в и по тялото - импланти и протези, които не могат да бъдат свалени.
• Психични заболявания, поради които пациентът не може да остане неподвижен поне тридесет минути.

Татуировки с метален компонент, малки пломби и всякакви немагнитни материали не представляват опасност, но трябва да предупредите Вашия лекар за тях, за да компенсирате отклоненията на магнитното поле, причинени от тези обекти и съответно изкривяването на данните.

Методологията на изследването има несъмнени предимства:

• Висококачествена мозъчна карта.
• Разделителната способност на изображението е повече от три милиметра.
• Удобен начин за изследване на мозъка в спокойно и активно състояние.
• Без увреждане на тялото - процедурата не води до клетъчна смърт или други негативни последици.
• Наличие на метода - не е необходимо да ходите в чужбина за това.

Информационен fMRI в Москва на конкурентна цена

Промените в активността на кръвния поток се записват чрез функционален магнитен резонанс (fMRI). Методът се използва за определяне на локализацията на артериите, за оценка на микроциркулацията на центровете за зрение, реч, движение и кората на някои други функционални центрове. Характеристика на картографирането е, че от пациента се иска да изпълнява определени задачи, които повишават активността на желания мозъчен център (четене, писане, говорене, движение на краката).

На последния етап софтуерът генерира изображение чрез сумиране на конвенционални томограми слой по слой и изображения на мозъка с функционално натоварване. Комплексът от информация се показва чрез триизмерен модел. Пространственото моделиране позволява на специалистите да проучат детайлно обекта.

Заедно с ЯМР спектроскопията, изследването разкрива всички метаболитни характеристики на патологичните образувания.

Принципи на функционален ЯМР на мозъка

Магнитно-резонансната томография се основава на записване на променената радиочестота на водородните атоми в течна среда след излагане на силно магнитно поле. Класическото сканиране показва компонентите на меките тъкани. За подобряване на видимостта на кръвоносните съдове се прилага интравенозно контрастиране с парамагнитен гадолиний.

Функционалната ЯМР регистрира активността на отделните области на мозъчната кора, като отчита магнитния ефект на хемоглобина. След освобождаване на кислородни молекули в тъканите, веществото става парамагнитно, чиято радиочестота се улавя от сензорите на устройството. Колкото по-интензивно е кръвоснабдяването на мозъчния паренхим, толкова по-добър е сигналът.

Магнетизирането на тъканите се засилва допълнително чрез окисление на глюкозата. Веществото е необходимо за осигуряване на процесите на тъканно дишане на невроните. Промените в магнитната индукция се записват от сензорите на устройството и се обработват от софтуерно приложение. Устройствата с високо поле създават разделителна способност с високо качество. Томограмата показва детайлно изображение на части с диаметър до 0,5 mm в диаметър.

Функционалните MRI изследвания записват сигнали не само от базалните ганглии, кортекса на зъбния кортекс и таламуса, но и от злокачествени тумори. Неоплазмите имат собствена съдова мрежа, през която глюкозата и хемоглобинът влизат във формацията. Проследяването на сигнала ви позволява да изследвате контурите, диаметъра и дълбочината на проникване на тумора в бялото или сивото вещество.

Функционалната диагностика на ЯМР на мозъка изисква квалификация на лекар по радиология. Различните зони на кората се характеризират с различна микроциркулация. Насищането с хемоглобин и глюкоза влияе върху качеството на сигнала. Трябва да се вземе предвид структурата на кислородната молекула и наличието на алтернативни заместващи атоми.

Силното магнитно поле увеличава времето на полуразпад на кислорода. Ефектът работи, когато мощността на устройството е над 1,5 тесла. По-слабите инсталации не могат да не изследват функционалната активност на мозъка.

По-добре е да се определи метаболитната интензивност на кръвоснабдяването на тумора с помощта на оборудване с високо поле с мощност 3 Tesla. Високата разделителна способност ще ви позволи да регистрирате малка лезия.

Ефективността на сигнала се нарича научно "хемодинамичен отговор". Терминът се използва за описание на скоростта на нервните процеси с интервал от 1-2 секунди. Кръвоснабдяването на тъканите не винаги е достатъчно за функционални изследвания. Качеството на резултата се подобрява чрез допълнително приложение на глюкоза. След стимулация пиковата сатурация настъпва след 5 секунди, когато се извършва сканиране.

Технически характеристики на функционално ЯМР изследване на мозъка

Функционалната ЯМР диагностика се основава на повишаване на невронната активност след стимулиране на мозъчната активност от човек, изпълняващ определена задача. Външен стимул предизвиква стимулиране на сензорната или двигателната активност на определен център.

За проследяване на зоната е активиран режим на градиентно ехо въз основа на импулсна ехо-планарна последователност.

Анализът на сигнала на активната зона на ЯМР се извършва бързо. Регистрирането на една томограма се извършва на интервал от 100 ms. Диагностиката се извършва след стимулация и в периода на почивка. Софтуерът използва томограми за изчисляване на огнища на невронна активност, наслагвайки области на усилен сигнал върху триизмерен модел на мозъка в покой.

За лекуващите лекари този тип ЯМР предоставя информация за патофизиологични процеси, които не могат да бъдат проследени с други диагностични методи. Изследването на когнитивните функции е необходимо на невропсихолозите за разграничаване на психичните и психологическите заболявания. Проучването помага да се проверят епилептичните огнища.

Окончателната картографска карта не показва само области на повишена функционална стимулация. Изображенията визуализират зони на сензомоторна и слухова речева активност около патологичния фокус.

Картографирането на местоположението на мозъчните канали се нарича трактография. Функционалното значение на местоположението на зрителния пирамидален тракт преди планирането на хирургическа интервенция позволява на неврохирурзите правилно да планират местоположението на разрезите.

Какво показва fMRI?

ЯМР с високо поле с функционални тестове се предписва според показанията, когато е необходимо да се проучи патофизиологичната основа на функционирането на двигателните, сензорни, зрителни и слухови области на кората на главния мозък. Невропсихолозите използват изследвания при пациенти с нарушения на речта, вниманието, паметта и когнитивните функции.

Чрез fMRI се откриват редица заболявания в начален стадий - Алцхаймер, Паркинсон, демиелинизация при множествена склероза.

Функционалната диагностика в различни медицински центрове се извършва с помощта на различни инсталации. Диагностикът знае какво показва ЯМР на мозъка. Преди прегледа е необходима консултация със специалист.

Висококачествени резултати се постигат чрез сканиране със силно магнитно поле. Преди да изберете медицински център, препоръчваме да разберете вида на инсталираното устройство. Важни са квалификациите на специалист, който трябва да има познания за функционалните, структурни компоненти на мозъка.

Бъдещето на функционалната ЯМР диагностика в медицината

Функционалните изследвания наскоро бяха въведени в практическата медицина. Не се използват достатъчно възможностите на метода.

Учените разработват техники за визуализиране на сънища и четене на мисли с помощта на функционален ЯМР. Предлага се използването на томография за разработване на метод за комуникация с парализирани хора.

• Невронна възбудимост;
• Умствена дейност;
• Степен на насищане на кората на главния мозък с кислород и глюкоза;
• Количеството дезоксилиран хемоглобин в капилярите;
• Области на разширяване на кръвния поток;
• Ниво на оксихемоглобин в кръвоносните съдове.

Предимства на изследването:

1. Висококачествена временна снимка;
2. Пространствена разделителна способност по-висока от 3 mm;
3. Възможност за изследване на мозъка преди и след стимулация;
4. Безвредност (в сравнение с PET);
5. Липса на инвазивност.

Широкото използване на функционален ЯМР на мозъка е ограничено от високата цена на оборудването, всеки отделен преглед, невъзможността за директно измерване на невронната активност и не може да се направи при пациенти с метални включвания в тялото (съдови клипси, ушни импланти).

Регистрирането на функционалния метаболизъм на кората на главния мозък има голяма диагностична стойност, но не е точен показател за динамична оценка на промените в мозъка по време на лечение, след операция.

Функционалното магнитно резонансно изображение на мозъка е вид изследване, което ви позволява да измервате хемодинамичните реакции на кръвния поток, причинени от функционирането на органа.

В съвременната медицина това е един от основните методи за изследване на мозъчните процеси.

Принципи на функционален ЯМР на мозъка

Функционалният ЯМР ще помогне да се идентифицират патологиите в значителни области на мозъка. Принципът на работа на устройството е съвсем прост: мозъкът консумира енергия и колкото по-активен е този процес, толкова повече хранителни вещества и кислород трябва да получи. Всичко това влиза в органа чрез кръвния поток. Именно ядрено-магнитен резонанс помага да се видят зони с бавно и повишено кръвообращение и да се разбере как мозъкът се справя с определен проблем.

Диагностичните мерки, свързани с ядрено-магнитен резонанс, включително функционална томография, имат следните предимства:

1. Изображението, показвано на екрана на устройството, е много ясно. Изследването се смята не само за едно от най-точните, но и дава картина с най-високо качество.
2. Кратка продължителност на изследването. Магнитното поле има висок интензитет, което прави възможно значително намаляване на времето за диагностика. Това е особено удобно за хора, страдащи от невродегенеративни патологии, психични заболявания (BD).
3. Висока точност на резултатите. Ако е необходима хирургична интервенция на даден орган, важно е лекарят да получи надеждна информация за състоянието и местоположението на тумора, което ще премахне двигателните, говорните, зрителните и други нарушения след изрязването му. С помощта на функционален ЯМР можете точно да оцените риска от такива последствия и да вземете окончателно решение за резектабилността на тумора.

Въз основа на характеристиките на промените, идентифицирани с помощта на функционален магнитен резонанс, може да се определи прогнозата на дадено заболяване и ефективността на лечението.

Технически характеристики

Апаратът за магнитен резонанс се състои от:

• маса за поставяне на пациенти;
• компютър с монитор, към който се подава изображението;
• радиочестотна и градиентна система;
• магнит.

От магнита се подава постоянно магнитно поле със сила, изразена в тесла (T). Като се вземе предвид силата, устройството се разделя на ниско поле, средно поле, високо поле и свръхвисоко поле. В съвременната медицина най-популярен е високополевият томограф с мощност 1,5 тесла.

Като се има предвид дизайна, устройството е разделено на затворено и отворено. Първият е представен под формата на тунел, в който е поставена маса с лежащ пациент. В отворените устройства няма тунел, което дава възможност да се предписва диагностика на хора, които имат фобия от затворени пространства.

Показания и противопоказания за fMRI

Класификацията на ЯМР според функционалните критерии ни позволява да разделим изследването на няколко вида:

• изследване на мозъка: използва се за получаване на детайлен образ на полукълба и мозъчен ствол за наличие на неоплазми, инфекциозни и възпалителни лезии и вродени аномалии;
• изследване: с помощта на ЯМР те изучават вътрешната структура на мозъка, откриват туморни неоплазми в жлезата;
• преглед на главата (включително ЯМР на шийния отдел на гръбначния стълб с функционални тестове, ЯМР на темпорамандибуларните стави с функционални тестове): в този случай причината може да бъде диагностицирана, ако не даде точен резултат.

Освен това се предписва диагностика за идентифициране на огнища и определяне на причината за увреждане на функции като памет, реч, внимание. Функционалната ЯМР е ефективен начин за идентифициране на някои патологии, които се появяват на етап 1, например за идентифициране на области с, диагностициране на заболявания и т.н.

Въпреки разпространението на метода, той има противопоказания за употреба, които са разделени на абсолютни и относителни. Сред първите:

• наличие на пейсмейкър;
• наличието на феромагнитни или електронни импланти в средното ухо;
• наличието на феромагнитен апарат на Илизаров.

Относителните противопоказания включват:

• наличието на неферомагнитен имплант във вътрешното ухо;
• наличие на хемостатични скоби;
• развитие на сърдечна недостатъчност в стадия на декомпенсация;
• бременност през 1-ви триместър;
• страх от намиране в затворено пространство (фобия);
• тежко психично разстройство или общо състояние;
• наличието на татуировка, която е направена с помощта на боя, съдържаща метални съединения;
• наличие на протези и скоби.

Томографията с контрастен агент не се извършва при съпътстваща хемолитична анемия, свръхчувствителност към контраст, при хронична чернодробна недостатъчност или по време на бременност.

Етапи на процедурата

Преди fMRI е необходим кръвен тест за креатинин, неговият количествен показател. Необходимо е да вземете със себе си в кабинета паспорта си, направление от лекар и резултатите от предишни диагностични изследвания.

По време на процедурата не възникват физически усещания или друг дискомфорт. Има само шум, който не може да се чуе със специални тапи за уши или слушалки.

Човек трябва да премахне всички метални предмети от себе си и да ги остави на специално определено място. След това субектът ляга на масата на апарата и си слага тапи за уши (или слушалки). Ако е необходимо, необходимата част от тялото се фиксира.

В изключителни случаи, ако човек не може да остане неподвижен, му се прилага обща анестезия. За да се увеличи информативността на резултатите, може да се наложи прилагането на интравенозно контрастно вещество.

Продължителността на изследването варира от 10 до 30 минути. Можете да получите диагностични резултати само за няколко минути.

Къде мога да направя функционален ЯМР и колко струва?

Компютърни томографи са инсталирани в много частни и държавни лечебни заведения. Цената на проучването започва от 4-5 хиляди рубли. Ако се изисква контрастен анализ, цената се повишава до 7-8 хиляди рубли.

Функционалният ядрено-магнитен резонанс е ефективен метод за диагностика на мозъка, позволяващ детайлно изследване на органа за специфични патологии. Въпреки това, преди да го извършите, е необходимо да претеглите всички плюсове и минуси, както и да изключите противопоказанията. Това е единственият начин да получите надеждни резултати.

Функционален ядрено-магнитен резонанс(fMRI) е техника за ЯМР, която измерва хемодинамичния отговор (промяна в кръвния поток), свързан с невронната активност. fMRI не ни позволява да видим електрическата активност на невроните директно, но го прави индиректно, благодарение на феномена на невроваскуларното взаимодействие. Това явление е регионална промяна в кръвния поток в отговор на активирането на близките неврони, тъй като когато тяхната активност се увеличи, те се нуждаят от повече кислород и хранителни вещества, донесени от кръвния поток.

Основни принципи на fMRI. fMRI е техника за невроизобразяване, която използва окси-хемоглобин и дезокси-хемоглобин в кръвоносните съдове като ендогенен контрастен агент. Използва се принципът на BOLD контраст (контраст, зависим от нивото на оксигенация на кръвта), открит от Seiji Ogawa през 1990 г. BOLD контраст е разликата в MR сигнала в изображения, използващи градиентни последователности в зависимост от процента на деоксихемоглобина. Техниката BOLD-fMRI е следната: увеличаването на невронната активност причинява локално увеличение на консумацията на кислород. Това води до повишаване на нивото на парамагнитния дезоксихемоглобин, което намалява нивото на fMRI сигнала. Но след няколко секунди невронната активност също предизвиква увеличаване на церебралния кръвен поток и обема на кръвта, което води до увеличаване на артериалния кръвен поток и следователно повишаване на оксихемоглобина, което повишава нивото на fMRI сигнала. По все още неизвестни причини количеството наситена с кислород кръв, което тече в отговор на невронната активност, значително надхвърля метаболитната консумация на кислород. Този вид свръхкомпенсация на оксихемоглобина води до промяна в съотношението на оксихемоглобин към дезоксихемоглобин, което се измерва и е в основата на BOLD fMRI сигнала.

Има два основни метода за извършване на fMRI: [ 1 ] с измерване на функционалната активност на мозъчната кора при изпълнение на специфична задача в сравнение с активността й в покой/с контролна задача (т.нар. task-fMRI); [ 2 ] с измерване на функционалната активност на мозъчната кора в покой (т.нар. състояние на покой fMRI - RS-fMRI).

При провеждане на fMRI изследване със специфична парадигма задачите, които субектът изпълнява могат да бъдат различни: двигателни, зрителни, когнитивни, речеви и др. След fMRI получените функционални данни се подлагат на статистически анализ. Резултатът е информация за зоните на активиране под формата на цветни карти, насложени върху анатомични данни, и същите данни могат да бъдат представени в цифров формат, показващ статистическата значимост на зоната на активиране, нейния обем и координатите на центъра й в стереотаксичното пространство. Въпреки това, през последните 10 години fMRI в покой (fMRI) привлече все по-голям интерес от страна на изследователите. Принципът на действието му остава същият като при класическия fMRI (task-fMRI). Единствената разлика е липсата на парадигми в fMRI (т.е. активни задачи или влияния, представени на пациента). По време на fMRI субектът е в състояние на покой в ​​MRI скенера и е инструктиран да се отпусне колкото е възможно повече и да не мисли за нищо конкретно. В различните произведения има различни възгледи относно това дали субектът трябва да затвори очи или не. Поддръжниците на оставянето на очите отворени твърдят, че това пречи на обекта да заспи.

В какви случаи се прави fMRI??

Първо, за чисто научни цели: това е изследване на функционирането на нормалния мозък и неговата функционална асиметрия. Тази техника съживи интереса на изследователите към картографирането на мозъчните функции: без да прибягвате до инвазивни интервенции, можете да видите кои области на мозъка са отговорни за определен процес. Може би най-големият напредък е постигнат в нашето разбиране за висшите когнитивни процеси, включително вниманието, паметта и изпълнителните функции. Подобни изследвания направиха възможно използването на fMRI за практически цели, далеч от медицината и неврологията (като детектор на лъжата, в маркетингови проучвания и др.).

Второ, fMRI започва активно да се използва в практическата медицина, по-специално за предоперативно картографиране на основни функции (моторни, говорни) преди неврохирургични интервенции за заемащи пространство мозъчни лезии или трудноразрешима епилепсия. По правило се оценяват двигателните зони на ръцете и краката, езика, както и говорните зони - Брока и Вернике - тяхното наличие, местоположение спрямо лезията, наличие на хомолози в здравото полукълбо, компенсаторно повишаване на активацията в противоположното полукълбо на главния мозък или вторични зони. Тази информация помага на неврохирурзите да оценят риска от следоперативен неврологичен дефицит, да изберат най-удобния и най-малко травматичен достъп и да предложат степента на резекция.

Трето, изследователите също се опитват да въведат fMRI в рутинната клинична практика за различни неврологични и психиатрични заболявания. Основната цел на многобройни разработки в тази област е да се оценят промените във функционирането на мозъка в отговор на увреждане на една или друга негова област - загуба и (или) превключване на зони, тяхното изместване и т.н., както и динамични наблюдение на преструктурирането на зоните на активиране в отговор на лекарствената терапия и (или) рехабилитационните мерки. В крайна сметка изследванията на fMRI, проведени върху пациенти от различни категории, могат да помогнат за определяне на прогностичната стойност на различни възможности за функционално преструктуриране на кората за възстановяване на нарушените функции и разработване на оптимални алгоритми за лечение.

Допълнителна информация за fMRI:

статия „Advanced neuroimaging technology“ от M.A. Пирадов, М.М. Танашян, М.В. Кротенкова, В.В. Брюхов, Е.И. Кремнева, Р.Н. Коновалов; Федерална държавна бюджетна институция "Научен център по неврология" (списание "Анали на клиничната и експериментална неврология" № 4, 2015 г.) [прочетете];

статия „Функционално магнитно резонансно изображение“ E.I. Кремнева, Р.Н. Коновалов, М.В. Кротенкова; Научен център по неврология на Руската академия на медицинските науки, Москва (списание „Анали по клинична и експериментална неврология“ № 1, 2011) [прочетете];

статия „Използването на функционален магнитен резонанс в клиниката“ Belyaev A., Peck Kung K., Brennan N., Kholodny A.; Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, Functional MRI Laboratory, Department of Radiology, Ню Йорк, САЩ (Руски електронен журнал по радиология, № 1, 2014) [прочетете];

статия „Функционална магнитно-резонансна томография в покой: нови възможности за изучаване на физиологията и патологията на мозъка“ от E.V. Селиверстова, Ю.А. Селиверстов, Р.Н. Коновалов, С.Н. Illarioshkin FSBI "Научен център по неврология" RAMS, Москва (списание "Annals of Clinical and Experimental Neurology" № 4, 2013) [прочетете];

статия „Функционална магнитно-резонансна томография в покой: възможности и бъдеще на метода“ от Ю.А. Селиверстов, Е.В. Селиверстова, Р.Н. Коновалов, М.В. Кротенкова, С.Н. Илариошкин, Научен център по неврология на Руската академия на медицинските науки, Москва (Бюлетин на Националното дружество за изследване на болестта на Паркинсон и двигателните разстройства, № 1, 2014) [прочетете];

статия „Функционално магнитно резонансно изображение и невронаука“ от M.B. Старк, А.М. Коростишевская, М.В. Резакова, А.А. Савелов; Институт по молекулярна биология и биофизика на Сибирския клон на Руската академия на медицинските науки, Новосибирск; Институт "Международен томографски център" SB RAS, Новосибирск; NPF "Компютърни системи за биоконтрол", Новосибирск (списание "Advances of Physiological Sciences", № 1, 2012) [прочетете]

© Laesus De Liro