Функционален ЯМР. Функционалният магнитен резонанс е ефективен метод за изследване на мозъка Функционален ЯМР

Ефективността на лечението на заболяването зависи от етапа, в който е започнало - колкото по-рано, толкова по-добър и по-бърз ще бъде резултатът. Пренебрегваното заболяване може да доведе до 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 това 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.

В процеса на физическа активност мозъчните клетки са по-добре наситени с кислород, общият кръвен поток се увеличава. Това се улавя от томографския скенер. Регистрирането на активност възниква поради увеличаване на магнетизацията на тъканите - зависи от допълнителното окисление на глюкозата.

По-интензивен сигнал се сравнява със стойностите, получени в нормален, тих режим. Специалист с помощта на компютърна програма наслагва 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. Томограмата показва части с диаметър половин милиметър. Ако е необходимо, можете да ги увеличите на екрана.

Регистрират се и се диференцират сигнали от различни кортикални и субкортикални структури:

• Базални ганглии.
• Ремъчна кора.
• Таламус.
• Всички видове тумори - не само техните размери и контури, но и степента на проникване в сиво-бялата медула.

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

• В покой.
• По време на умствена работа.
• По време на физическа, 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, пациентът допълнително се инжектира с глюкоза.

Възможности за функционална ЯМР диагностика

Диагностиката се използва като допълнение към класическия вид ядрено-магнитен резонанс - за изясняване на неясна диагноза е по-добре да се огледат един или друг мозъчен участък, тъкан или кръвоносни съдове.

Възможности за използване на резултатите от функционалната томография:

• хирургия. Преди мозъчна операция се изготвя точен план за действие с помощта на томографска карта - тя ясно показва щетите, които трябва да бъдат възстановени. Така се избягват грешки в действията и усложнения.
• радиология. Томографските данни позволяват да се изчисли количеството радиация, необходимо за лечение на рак.
• Невропсихология. Изследване на неуспехите в работата на 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.

Специалист по радиационна диагностика може напълно да дешифрира данните, получени в резултат на изследването.

Кога не трябва да се прави функционален ЯМР

Тъй като в кутията е включен мощен магнит и в същото време е необходимо да лежите тихо за един час, намирайки се вътре в цилиндрично устройство, има противопоказания:

• Бременност в ранните етапи.
• Клаустрофобия.
• Металните части в тялото и върху тялото са импланти и протези, които не могат да бъдат отстранени.
• Психично заболяване, поради което пациентът не може да бъде неподвижен поне тридесет минути.

Татуировки с метален компонент, малки пломби и всякакви немагнитни материали не са опасни, но трябва да предупредите лекаря 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 карта на мозъка.
• 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 и други негативни последици.
• Наличие на метода - за това не е необходимо да ходите в чужбина.

Информационен fMRI в Москва на изгодна 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 на зрението, речта, движението, 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 слоести томограми и изображения на мозъка с функционално натоварване. Комплексът от информация показва триизмерен модел. Пространственото моделиране позволява на специалистите да проучат детайлно обекта.

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

Принципи на функционалната 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 компоненти на меките тъкани. За подобряване на видимостта на кръвоносните съдове се извършва интравенозно контрастиране с парамагнитен гадолиний.

Функционалната ЯМР регистрира активността на отделните области на мозъчната кора, като отчита магнитния ефект на хемоглобина. Субстанцията, след връщането на молекулата на кислорода в тъканите, се превръща в парамагнетик, 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 увеличава допълнително чрез окисление на глюкозата. Веществото е необходимо за осигуряване на процесите на тъканно дишане на невроните. Промяната в магнитната индукция се записва от сензорите на устройството и се обработва от софтуерното приложение. Устройствата с високо поле създават резолюция с висока степен на качество. На томограмата може да се проследи детайлно изображение на детайли с диаметър до 0,5 mm в диаметър.

Функционалното ЯМР изследване регистрира сигнал не само от базалните ганглии, цингуларния кортекс, 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 изучавате контурите, диаметъра, дълбочината на проникване на тумора в бялото или сивото вещество.

Функционалната диагностика на ЯМР на мозъка изисква квалификация на лекар по лъчева диагностика. Различните зони на кората се характеризират с различна микроциркулация. Насищането с хемоглобин, глюкоза влияе върху качеството на сигнала. Трябва да се вземе предвид структурата на молекулата на кислорода, наличието на алтернативни заместители на атомите.

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

Метаболитната интензивност на кръвоснабдяването на тумора се определя най-добре с помощта на оборудване с високо поле с мощност 3 Tesla. Високата разделителна способност ще ви позволи да регистрирате малък фокус.

Ефективността на сигнала на научен език се нарича "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, пикът на насищане настъпва след 5 секунди, когато се извършва сканирането.

Технически характеристики на функционалното изследване на ЯМР на мозъка

Функционалната диагностика на ЯМР се основава на повишаване на активността на невроните след стимулиране на мозъчната активност чрез изпълнение на определена задача от човек. Външен стимул предизвиква стимулиране на сензорната или двигателната активност на определен център.

За проследяване на зоната се активира режимът на градиентно ехо въз основа на импулсната ехопланарна последователност.

Анализът на основния сигнал на ЯМР се извършва бързо. Регистрирането на една томограма се извършва на интервал от 100 ms. Диагностиката се извършва след стимулация и през периода на почивка. Софтуерът използва томограми за изчисляване на огнища на невронна активност, наслагвайки области на усилен сигнал върху 3D 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 показва повече от области на повишена функционална стимулация. Снимките визуализират зоните на сензомоторна, слухова речева активност около патологичния фокус.

Изграждането на карти на местоположението на мозъчните канали се нарича трактография. Функционалното значение на местоположението на зрителния, пирамидален тракт преди планирането на операцията 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 изследват патофизиологичните основи на функционирането на двигателните, сензорни, зрителни и слухови области на кората на главния мозък. Невропсихолозите използват изследвания при пациенти с нарушена реч, внимание, памет и когнитивни функции.

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

Функционалната диагностика в различните медицински центрове се извършва в различни звена. Той знае какво показва ЯМР на мозъка, лекарят-диагностик. Преди прегледа е задължителна 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. Важна е квалификацията на специалист, който трябва да има познания за функционалния, структурен компонент 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, четене на мисли с помощта на функционален ЯМР. Предполага се, че се използва томография за разработване на метод за комуникация с парализирани хора.

• неврална възбудимост;
• умствена дейност;
• Степени на насищане на кората на главния мозък с кислород, глюкоза;
• Количеството дезоксилиран хемоглобин в капилярите;
• Области на разширяване на кръвния поток;
• Нивото на оксихемоглобина в съдовете.

Предимства на изследването:

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

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

Регистрирането на функционалния метаболизъм на мозъчната кора 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 функционалната ЯМР на мозъка

Функционалната ЯМР ще помогне да се идентифицират патологии 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 тялото с кръвта. 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 на екрана на устройството е много ясно. Изследването се счита не само за едно от свръхпрецизните, но и дава картина с най-високо качество.
2. Кратко време за обучение. Магнитното поле има висок интензитет, което позволява значително намаляване на времето за диагностика. Това е особено удобно за хора, страдащи от невродегенеративни патологии, психични заболявания (BAD).
3. Висока точност на резултатите. Ако е необходима операция на органа, важно е лекарят да получи надеждна информация за състоянието и локализацията на тумора, което ще позволи да се изключат двигателни, речеви, зрителни и други нарушения след изрязването му. С помощта на функционален ЯМР може точно да се оцени рискът от подобни последствия и да се вземе окончателното решение за операбилността на тумора.

Според характеристиките на промените, открити чрез функционално магнитно резонансно изображение, е възможно да се определи прогнозата на дадено заболяване, ефективността на лечението.

Технически характеристики

Апаратът за магнитен резонанс се състои от:

• маса за поставяне на пациента;
• 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 има предвид силата, апаратът се разделя на ниско поле, средно поле, високо поле, ултра високо поле. В съвременната медицина високополевият томограф с мощност 1,5 T се счита за най-популярен.

Предвид конструкцията апаратът е разделен на затворен и отворен. Първият е представен под формата на тунел, в който е поставена маса с лежащо болен. В отворените устройства няма тунел, което дава възможност за предписване на диагностика на хора, които имат фобия от затворени пространства.

Показания и противопоказания за fMRI

Класификацията на ЯМР на функционална основа ни позволява да разделим изследването на няколко вида:

• изследване на мозъка: с него се получава подробно изображение на полукълба, багажника за наличие на неоплазми, инфекциозни и възпалителни лезии, вродени аномалии;
• изследване: с помощта на ЯМР те изучават вътрешната структура на мозъка, откриват туморни неоплазми в жлезата;
• изследване на главата (включително ЯМР на шийния отдел на гръбначния стълб с функционални тестове, ЯМР на темпорамандибуларните стави с функционални тестове): в този случай е възможно да се диагностицира причината, ако не е дала точен резултат.

Освен това се предписва диагностика за идентифициране на огнища, определяне на причината за нарушение на такива 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.

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

• наличието 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;
• наличието 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;
• наличието на протези и скоби.

Томография с контрастно вещество не се извършва при съпътстваща хемолитична анемия, свръхчувствителност към контраст, с хронична чернодробна недостатъчност, по време на бременност.

Стъпки на процедурата

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

Няма физически усещания или друг дискомфорт по време на процедурата. Има само шум, който не може да бъде чут със специални тапи за уши или слушалки.

Човек трябва да премахне всички метални предмети от себе си, да ги остави на специално определено място. След това субектът ляга на масата на апарата, поставя 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. Може да е необходимо интравенозно контрастиране, за да се подобри информационното съдържание на резултатите.

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

Функционалното ядрено-магнитно резонансно изображение е ефективен метод за диагностика на мозъка, който ви позволява да изследвате подробно органа за специфични патологии. Въпреки това, преди да се извърши, е необходимо да се претеглят всички плюсове и минуси, както и да се изключат 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 позволява да се види електрическата активност на невроните директно, но го прави индиректно, поради 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 с кръвния поток.

Основни принципи на fMRI. fMRI е техника за невроизобразяване, която използва оксихемоглобин и дезоксихемоглобин в кръвоносните съдове като ендогенен контрастен агент. Това използва принципа на BOLD-контраст (контраст, зависим от нивото на оксигенация в кръвта - контраст в зависимост от степента на насищане на кръвта с кислород), открит от Seiji Ogawa през 1990 г. BOLD контраст е разликата в MR сигнала на 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 деоксихемоглобин, което намалява нивото на fMRI сигнала. Но след няколко секунди невронната активност също предизвиква увеличаване на мозъчния 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 неизвестни причини количеството наситена с кислород кръв, което идва 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 с прилагането на определена парадигма, задачите, които субектът изпълнява, могат да бъдат различни: двигателни, визуални, 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 (fMRIp) 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 (т.е. активни задачи или действия, представени на пациента) по време на fMRIp. По време на fMRI, субектът е в покой в ​​MRI скенера и е инструктиран да се отпусне колкото е възможно повече и да не мисли за нищо конкретно. В различни произведения има различни възгледи за това дали изследваният обект трябва да затвори очи или не. Поддръжниците на оставянето на очите отворени твърдят, че това пречи на обекта да заспи.

Кога се извършва fMRI??

Първо, за чисто научни цели: това е изследването на нормалния мозък и неговата функционална асиметрия. Тази техника съживи интереса на изследователите към картографирането на мозъчните функции: без да се прибягва до инвазивни интервенции, човек може да види кои области на мозъка са отговорни за определен процес. Може би най-големият пробив е направен в разбирането на 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 основните функции (двигателни, говорни) преди неврохирургични интервенции за мозъчни тумори или нелечима епилепсия. По правило се оценяват двигателните зони на ръцете и краката, езика, както и зоните на речта - Брока и Вернике - тяхното присъствие, местоположение спрямо лезията, наличие на хомолози в здравото полукълбо, компенсаторно повишена активация в противоположното полукълбо на мозъка или вторични зони. Тази информация помага на неврохирурзите да оценят риска от следоперативен неврологичен дефицит, да изберат най-удобния и най-малко травматичен подход и да предложат степента на резекция.

Трето, изследователите също се опитват да въведат fMRI в рутинната клинична практика при 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 провежданата лекарствена терапия, терапия и/или рехабилитационни мерки. В крайна сметка, fMRI изследванията, проведени върху пациенти от различни категории, могат да помогнат за определяне на прогностичната стойност на различни варианти на функционално кортикално пренареждане за възстановяване на нарушени функции и разработване на оптимални алгоритми за лечение.

Повече информация за fMRI:

статия "Усъвършенствани технологии за невроизобразяване" M.A. Пирадов, М.М. Танашян, М.В. Кротенкова, В.В. Брюхов, Е.И. Кремнева, Р.Н. Коновалов; FGBNU "Научен център по неврология" (списание "Анали по клинична и експериментална неврология" № 4, 2015) [прочетете];

статия "Функционален магнитен резонанс" E.I. Кремнева, Р.Н. Коновалов, М.В. Кротенков; 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., Pek Kyung 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" E.V. Селиверстова, Ю.А. Селиверстов, Р.Н. Коновалов, С.Н. Илариошкин Федерална държавна бюджетна институция "Научен център по неврология" RAMS, Москва (списание "Анали на клиничната и експериментална неврология" № 4, 2013 г.) [прочетете];

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

статия "Функционален магнитен резонанс и невронауки" M.B. Щарк, А.М. Коростишевская, М.В. Резакова, А.А. Савелов; Институт по молекулярна биология и биофизика SB RAMS, Новосибирск; Институт "Международен томографски център" SB RAS, Новосибирск; SPF "Компютърни системи за биофидбек", Новосибирск (списание "Успехи на физиологичните науки", № 1, 2012) [прочетете]

© Laesus De Liro