Funkcionális mágneses rezonancia képalkotás. Nikolay Avdievich - az új MRI-készülékekről és azok képességeiről Az agy funkcionális mágneses rezonancia képalkotása

TECHNOLÓGIA

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

Az Orosz Orvostudományi Akadémia Neurológiai Tudományos Központja (Moszkva)

A 90-es évek óta. A XX. században a funkcionális mágneses rezonancia képalkotás (fMRI) az egyik vezető módszer az agy funkcionális területeinek feltérképezésére non-invazivitása, a sugárterhelés hiánya és viszonylag széles körben elterjedtsége miatt. Ennek a technikának a lényege, hogy mérjük a hemodinamikai változásokat a neuronális aktivitás hatására (BOLD-effektus). Az fMRI-kísérlet sikeréhez szükséges: megfelelő technikai támogatás rendelkezésre állása (nagy látóterű MRI-szkenner, speciális feladatok elvégzésére alkalmas berendezések), optimális vizsgálati terv kialakítása, a kapott adatok utófeldolgozása. Jelenleg a technikát nem csak tudományos célokra használják, hanem a gyakorlati gyógyászatban is. Azonban mindig emlékeznie kell bizonyos korlátozásokra és ellenjavallatokra, különösen akkor, ha fMRI-t végez különböző patológiás betegeknél. A vizsgálat megfelelő megtervezéséhez és eredményeinek értelmezéséhez különböző szakemberek bevonása szükséges: neuroradiológusok, biofizikusok, neurológusok, pszichológusok, mivel az fMRI egy multidiszciplináris technika.

Kulcsszavak: fMRI, BOLD kontraszt, tanulmányterv, utófeldolgozás

A tudósokat és orvosokat évszázadok óta érdekli az emberi agy működése. A tudományos és technológiai fejlődés fejlődésével lehetővé vált ennek a rejtélynek a fátyol fellebbentése. És különösen értékessé vált egy olyan non-invazív módszer feltalálása és bevezetése a klinikai gyakorlatba, mint a mágneses rezonancia képalkotás (MRI). Az MRI viszonylag fiatal módszer: az első kereskedelmi forgalomban kapható 1,5 T-s tomográf csak 1982-ben kezdte meg működését. 1990-re azonban a módszer folyamatos technikai fejlesztése lehetővé tette, hogy ne csak az agy szerkezeti sajátosságainak vizsgálatára, hanem tanulmányozza a működését. Ez a cikk egy olyan technikára összpontosít, amely lehetővé teszi az agy különböző funkcionális területeinek feltérképezését - a funkcionális mágneses rezonancia képalkotást (fMRI).

Az fMRI technika alapelvei_

Az fMRI egy olyan MRI-technika, amely a neuronális aktivitással kapcsolatos hemodinamikai választ (a véráramlás változását) méri. Két fő koncepción alapul: a neurovaszkuláris interakción és a BOLD kontraszton.

Az fMRI nem teszi lehetővé, hogy közvetlenül lássuk a neuronok elektromos aktivitását, hanem közvetetten, a véráramlás lokális változásán keresztül. Ez a neurovaszkuláris interakció jelensége miatt lehetséges - a véráramlás regionális változása a közeli neuronok aktiválódása következtében. Ezt a hatást a neuronokban, a környező gliasejtekben (asztrocitákban) és az érfal endotéliumában előforduló, egymással összefüggő reakciók összetett sorozatán keresztül érik el, mivel fokozott aktivitás esetén a neuronoknak több oxigénre és tápanyagra van szükségük, amelyet a véráram szállít. Az fMRI technika lehetővé teszi a hemodinamika változásainak közvetlen értékelését.

Ez 1990-ben vált lehetővé, amikor Seiji Ogawa és kollégái a Bell Laboratories-tól (USA) javasolták a BOLD kontraszt használatát az agyfiziológia MRI-vel történő tanulmányozására. Felfedezésük a korszak kezdetét jelentette

modern funkcionális neuroimaging és a legtöbb fMRI vizsgálat alapját képezte. A BOLD kontraszt (szó szerint - vér-oxigénezési szint függő, a vér oxigenizációjának szintjétől függően) a dezoxihemoglobin százalékos arányától függő gradiens szekvenciákat használó képek MR-jelének különbsége. A dezoxihemoglobin a környező szövetektől eltérő mágneses tulajdonságokkal rendelkezik, ami a szkennelés során a mágneses mező helyi zavarához és a jel csökkenéséhez vezet a „gradiens visszhang” szekvenciában. Amikor a neuronok aktiválódása következtében megnövekszik a véráramlás, a dezoxihemoglobin kimosódik a szövetekből, és oxigénnel dúsított vér váltja fel, amelynek mágneses tulajdonságai hasonlóak a környező szövetekhez. Ekkor a térzavar csökken, és a jel nem lesz elnyomva – és látjuk a helyi erősítését (1A. ábra).

Összegezve tehát a fentieket, az általános fMRI-séma a következőképpen ábrázolható: a neuronok aktiválódása egy inger hatására és metabolikus szükségleteik növekedése a véráramlás lokális növekedéséhez vezet, amelyet az fMRI során rögzítenek. a BOLD jel formája – a neuronális aktivitás és a hemodinamikai válasz terméke (1B. ábra).

rizs. 1: A - a VOS kontraszt sematikus illusztrációja az Oda\ha kísérletben a patkányok vérében lévő oxigén százalékos változásaival; a közönséges levegő (21% oxigén) belélegzésekor a csökkent jelű területeket a kéregben határozzák meg (az ábra felső részén), amely megfelel a magas dezoxihemoglobin tartalmú edényeknek; tiszta oxigén belégzésekor az agykéreg homogén MR-jelét észleljük (az ábra alsó részében); B - általános séma a WOS jel generálására

Kísérleti tervezés

Az fMRI-vizsgálat elvégzéséhez rendelkeznie kell egy nagy látóterű MR-tomográffal (mágneses tér indukciós értéke - 1,5 T és nagyobb), a szkennelés során végzett feladatok elvégzésére szolgáló különféle berendezésekkel (fejhallgató, videoszemüveg, projektor, különféle távirányítók és joystickok) tantárgyak visszajelzései stb.). Fontos tényező az alany együttműködési hajlandósága.

Sematikusan maga a szkennelési folyamat (a vizuális stimuláció példájával) így néz ki (2. ábra): az alany a tomográfban van; a feje fölé rögzített speciális tükörrendszeren keresztül hozzáférhet a vásznon egy videoprojektoron keresztül megjelenített képekhez. Visszajelzéshez (ha ez benne van a feladatban) a páciens megnyom egy gombot a távirányítón. Az ösztönzés és a feladatok elvégzésének nyomon követése a vezérlőteremben található konzol segítségével történik.

Az alany által elvégzett feladatok különbözőek lehetnek: vizuális, kognitív, motoros, beszéd stb., a kitűzött céloktól függően. Az ingerek bemutatásának két fő típusa van egy feladatban: blokkok formájában - blokktervezés, illetve egyedi izolált ingerek formájában - diszkrét tervezés (3. ábra). Mindkét lehetőség kombinációja is lehetséges - vegyes kialakítás.

A legelterjedtebb, különösen a motoros feladatoknál a blokktervezés, amikor az azonos ingereket egymással váltakozó blokkokba gyűjtik. Példa erre az a feladat, hogy egy gumilabdát (mindegyik szorítás külön inger) bizonyos ideig (átlagosan 20-30 mp-ig) szorítsunk, hasonló időtartamú pihenőidőkkel váltakozva. Ennek a kialakításnak van a legnagyobb statisztikai ereje, mivel az egyes BOLD jeleket összegzi. Ez azonban általában kiszámítható a betegek számára, és nem teszi lehetővé egyetlen ingerre adott válasz értékelését, ezért nem alkalmas bizonyos feladatokra, különösen a kognitív feladatokra.

rizs. 2: Az fMRI-kísérlet vázlata (a http://psychology.uwo.ca/fmri4newbies forrás anyagai alapján, módosításokkal)

Tömb

Diszkrét (eseményhez kapcsolódó)

A 11 i A D1 iil iitU I I,

rizs. 3: Az fMRI vizsgálati tervek fő típusai

Funkcionális mágneses rezonancia képalkotás

Erre a célra létezik egy diszkrét kialakítás, amikor az ingerek kaotikus sorrendben, különböző időközönként jelennek meg. Például egy arachnofóbiában szenvedő alanynak semleges képeket mutatnak (virágok, épületek stb.), amelyek között időről időre megjelennek egy pók képei, ami lehetővé teszi a kellemetlen ingerekre adott agyi aktiváció értékelését. Blokktervezéssel ez nehéz lenne: egyrészt az alany tudja, hogy mikor jelenik meg a blokk, és már előre készül rá, másrészt ha ugyanazt az ingert hosszabb ideig adják elő, akkor a reakció eltompul. Ez egy diszkrét dizájn, amely használható az fMRI-ben hazugságvizsgálóként vagy marketingkutatásban, amikor az önkénteseknek egy termék különböző változatait (csomagolását, formáját, színét) mutatják meg, és megfigyelik öntudatlan reakcióikat.

Így kiválasztottunk egy feladattervet és elvégeztük a szkennelést. Mit kapunk ennek eredményeként? Először is, van egy 4D-s funkcionális adatsor egy gradiens visszhang-szekvenciában, amely a feladat során a teljes agytérfogat többszöri ismételt szkennelését reprezentálja. Másodszor pedig egy nagy felbontású 3D anatómiai adatmennyiség: például 1 x 1 x 1 mm (4. ábra). Ez utóbbi szükséges az aktiválási zónák pontos feltérképezéséhez, mivel a funkcionális adatok térbeli felbontása alacsony.

Adatok utófeldolgozása_

Az MR-jel változásai az agyi aktivációs területeken különböző körülmények között csak 3-5%-osak az emberi szem számára. Ezért a kapott funkcionális adatokat azután statisztikai elemzésnek vetjük alá: a kép minden egyes voxelére különböző körülmények között - kísérleti (ingerleadás) és kontroll mellett - megszerkesztjük az MR-jelintenzitás időfüggőségének görbéjét. Ennek eredményeként egy statisztikai aktivációs térképet kapunk anatómiai adatokkal kombinálva.

De az ilyen elemzés közvetlen elvégzése előtt elő kell készíteni a szkennelés végén kapott „nyers” adatokat, és csökkenteni kell az eredmények variabilitását, amely nem kapcsolódik a kísérleti feladathoz. Az előkészítési algoritmus egy többlépcsős folyamat, és nagyon fontos a kapott eredmények értelmezése során felmerülő esetleges hibák és hibák megértéséhez. Jelenleg különféle programok vannak -

Ш -.V w<# %>

40 4"r h® Ф W

rizs. 4: A szkennelés végén kapott funkcionális (A) és anatómiai (B) adatok sorozata

Új szoftver a kapott adatok előzetes feldolgozásához, amelyet az MRI szkennerek gyártói és független fMRI kutatólaboratóriumok egyaránt gyártanak. De az alkalmazott módszerek, elnevezések és adatmegjelenítés különbségei ellenére az előkészítés minden szakasza néhány alapvető lépésből áll.

1. Az alany fejmozgásának korrekciója. A feladatok elvégzése során ez elkerülhetetlen, annak ellenére, hogy különféle fejrögzítő eszközöket használnak (maszkok, kapcsok a fejtekercsen stb.). Már a minimális mozgás is nagy mesterséges változást eredményezhet az MR jel intenzitásában az egymást követő adatmennyiségek között, különösen, ha a fej mozgása egy kísérleti feladat végrehajtásához kapcsolódik. Ebben az esetben nehéz megkülönböztetni az „igazi” BOLD aktiválást a „mesterséges” aktiválástól, amely az alany mozgásából ered (5. ábra).

Általánosan elfogadott, hogy az optimális fejelmozdulás legfeljebb 1 mm. Ebben az esetben a pásztázási síkra merőleges elmozdulás („fej-láb” irány) szignifikánsan rosszabb az eredmények helyes statisztikai feldolgozásához, mint a pásztázási síkban történő elmozdulás. Ebben a szakaszban egy merev test transzformációs algoritmust használnak - egy térbeli transzformációt, amelyben csak az objektum helyzete és tájolása változik, méretei vagy alakja pedig állandó. A gyakorlatban a feldolgozás a következőképpen néz ki: kiválasztunk egy referencia (általában az első) funkcionális képkötetet, és ehhez matematikailag hozzáigazítunk minden további funkcionális kötetet, hasonlóan ahhoz, ahogyan a papírlapokat egy kötegben igazítjuk.

2. Funkcionális és anatómiai adatok törzskönyvezése.

Az alany fejének helyzetében a különbségek minimálisak. A nagy felbontású anatómiai adatok és a nagyon alacsony felbontású funkcionális adatok számítógépes feldolgozása és összehasonlítása is történik az aktiválási zónák későbbi lokalizálása érdekében.

rizs. 5. ábra: Példa a páciens fejének elmozdulására a szkennelés során motoros paradigma végrehajtása közben. Az ábra felső részén a vizsgált személy fejének három, egymásra merőleges síkban történő mozgásának grafikonja látható: a középső görbe a páciens z tengely mentén történő elmozdulását tükrözi („fej-lábujj” irány), és jól láthatóan eltér a tétel elején és végén. Az alsó részben ugyanazon alany mozgáskorrekció nélküli aktiválásának statisztikai térképei találhatók. A tipikus mozgási műtermékeket félgyűrűk formájában azonosítják az agy anyagának széle mentén

Ezenkívül a különböző szkennelési módokhoz kapcsolódó különbségek minimálisra csökkennek (általában a funkcionális adatok esetében ez a „gradiens visszhang” mód, az anatómiai adatoknál - T1). Így a gradiens visszhang mód némi nyúlást adhat a képnek az egyik tengely mentén a nagy felbontású szerkezeti képekhez képest.

3. Térbeli normalizálás. Ismeretes, hogy az emberi agy alakja és mérete jelentősen eltér. A különböző betegektől kapott adatok összehasonlításához, valamint a teljes csoport egészének feldolgozásához matematikai algoritmusokat alkalmaznak: az úgynevezett affin transzformációt. Ebben az esetben az agy egyes régióinak képei átalakulnak - nyújtás, tömörítés, nyújtás stb. - ezt követi a szerkezeti adatok egységes térbeli koordinátarendszerré redukálása.

Jelenleg az fMRI két leggyakoribb térbeli koordinátarendszere a Thaleras rendszer és a Montreali Neurológiai Intézet rendszere. Az elsőt Jean Talairach francia idegsebész fejlesztette ki 1988-ban, egy 60 éves francia nő agyának halálozás utáni mérései alapján. Ezután megadtuk az agy összes anatómiai régiójának koordinátáit az elülső és hátsó commissura összekötő referenciavonalhoz viszonyítva. Bármely agy elhelyezhető ebbe a sztereotaxikus térbe, és az érdeklődésre számot tartó területeket le lehet írni egy háromdimenziós koordinátarendszer (x, y, z) segítségével. Egy ilyen rendszer hátránya, hogy csak egy agyból tartalmaz adatokat. Ezért a népszerűbb rendszert a Montreali Neurológiai Intézetben (MNI) fejlesztették ki 152 kanadai T1 képadatainak összesített számítása alapján.

Bár mindkét rendszerben a számlálás az elülső és a hátsó commissura összekötő vonalról történik, ezeknek a rendszereknek a koordinátái nem azonosak, különösen az agy konvexitális felületéhez közeledve. Ezt szem előtt kell tartani, amikor a kapott eredményeket összehasonlítjuk más kutatók munkájából származó adatokkal.

Meg kell jegyezni, hogy ezt a feldolgozási szakaszt nem használják az idegsebészet funkcionális aktivációs zónáinak preoperatív feltérképezésére, mivel az fMRI célja ilyen helyzetben az, hogy pontosan felmérje e zónák elhelyezkedését egy adott betegben.

4. Simítás. A térbeli normalizálás soha nem pontos, így a homológ régiók, és így azok aktiválási zónái sem 100%-ban konzisztensek. A hasonló aktiválási zónák térbeli átfedésének eléréséhez egy alanycsoportban, a jel-zaj arány javításához és ezáltal az adatok megbízhatóságának növeléséhez Gauss-féle simító függvényt használnak. Ennek a feldolgozási szakasznak a lényege, hogy az egyes alanyok aktivációs zónáit „elmossák”, aminek következtében a csoportelemzés során megnőnek az átfedésük területei. Hátránya: elveszik a térbeli felbontás.

Most végre áttérhetünk közvetlenül a statisztikai elemzésre, melynek eredményeként az anatómiai adatokra ráhelyezett színtérképek formájában kapunk adatokat az aktivációs zónákról. Ugyanazok az adatok

Funkcionális mágneses rezonancia képalkotás

Statisztika: p-va/ues a keresési mennyiséghez igazítva

beállított szintű, nem lsotroplc korrigált fürtszintű voxelszint

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

^ csatlakoztatva "E ^ javítatlan PFWE-con ^ FDR-con T (U ^ nem csatlakoztatott

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

rizs. 6: Példa a statisztikai utófeldolgozási eredmények bemutatására. A bal oldalon - aktiválási zónák motoros paradigma végrehajtásakor (a jobb mutatóujj felemelése - leengedése), kombinálva az agy térfogati rekonstrukciójával. A jobb oldalon - az egyes aktiválási zónák statisztikai adatai

digitális formátumban kell bemutatni, jelezve az aktiválási zóna statisztikai jelentőségét, térfogatát és koordinátáit sztereotaxikus térben (6. ábra).

Az fMRI_ alkalmazásai

Milyen esetekben végeznek fMRI-t? Először is, tisztán tudományos célokra: ez egy tanulmány a normál agy működéséről és funkcionális aszimmetriájáról. Ez a technika felélesztette a kutatók érdeklődését az agyi funkciók feltérképezése iránt: invazív beavatkozások igénybevétele nélkül láthatja, hogy az agy mely területei felelősek egy adott folyamatért. Talán a legnagyobb előrelépést a magasabb szintű kognitív folyamatok megértésében érték el, beleértve a figyelmet, a memóriát és a végrehajtó funkciókat. Az ilyen vizsgálatok lehetővé tették az fMRI gyakorlati felhasználását az orvostudománytól és idegtudománytól távol eső gyakorlati célokra (hazugságvizsgálóként, marketingkutatásban stb.).

Ezenkívül az fMRI-t aktívan használják a gyakorlati gyógyászatban. Jelenleg ezt a technikát széles körben alkalmazzák a klinikai gyakorlatban az alapfunkciók (motoros, beszéd) preoperatív feltérképezésére, mielőtt idegsebészeti beavatkozásokat végeznének térfoglaló agyi elváltozások vagy kezelhetetlen epilepszia esetén. Az USA-ban még egy hivatalos dokumentum is létezik - az American College of Radiology és az American Society of Neuroradiology által összeállított gyakorlati útmutató, amely részletesen leírja a teljes eljárást.

A kutatók számos neurológiai és pszichiátriai betegség esetében is megpróbálják bevezetni az fMRI-t a rutin klinikai gyakorlatba. Az ezen a területen végzett számos munka fő célja az agy működésében bekövetkezett változások felmérése az egyik vagy másik terület károsodására válaszul - a zónák elvesztése és (vagy) váltása, elmozdulása stb., valamint a dinamika. az aktivációs zónák átstrukturálásának megfigyelése a gyógyszeres terápiás terápia és (vagy) rehabilitációs intézkedések hatására.

Végső soron a különböző kategóriájú betegeken végzett fMRI-vizsgálatok segíthetnek meghatározni a kéreg funkcionális átstrukturálására szolgáló különféle lehetőségek prognosztikai értékét a károsodott funkciók helyreállítása és az optimális kezelési algoritmusok kidolgozása érdekében.

A vizsgálat lehetséges kudarcai_

Az fMRI tervezésénél mindig szem előtt kell tartani a különböző ellenjavallatokat, korlátokat és lehetségeseket

hibaforrások az egészséges önkéntesek és a betegek adatainak értelmezésében.

Ezek a következők:

Minden olyan tényező, amely befolyásolja a neurovaszkuláris interakciót és a hemodinamikát, és ennek következtében a BOLD kontrasztot; ezért mindig figyelembe kell venni az agyi véráramlás esetleges változásait, például a fej és a nyak fő artériáinak elzáródása vagy súlyos szűkülete, vagy vazoaktív gyógyszerek szedése miatt; Vannak olyan tények is, amelyek a BOLD-válasz csökkenésére vagy akár inverziójára vonatkoznak néhány rosszindulatú gliomában szenvedő betegnél az autoreguláció károsodása miatt;

A betegnek minden MRI-vizsgálathoz közös ellenjavallata van (pacemaker, klausztrofóbia stb.);

Fémszerkezetek a koponya arc (agyi) részeinek területén (nem eltávolítható fogsorok, klipek, lemezek stb.), amelyek kifejezett műtermékeket produkálnak a „gradiens visszhang” módban;

Együttműködés hiánya (nehézsége) az alany részéről a feladat során, ami mind kognitív állapotával, mind látás-, halláscsökkenéssel, stb., valamint a motiváció és a kellő odafigyelés hiányával jár együtt a feladat elvégzésére;

Az alany kifejezett mozgása feladatok végrehajtása közben;

Helytelenül megtervezett tanulmányterv (kontrollfeladat megválasztása, blokkok vagy a teljes vizsgálat időtartama stb.);

A feladatok gondos kidolgozása, ami különösen fontos a klinikai fMRI-nél, valamint egy embercsoport vagy ugyanazon alany időbeli vizsgálatakor, hogy össze lehessen hasonlítani a kapott aktivációs zónákat; a feladatoknak reprodukálhatóaknak kell lenniük, azaz azonosaknak kell lenniük a tanulás teljes időtartama alatt, és minden tantárgy számára elvégezhetők; A mozgással kapcsolatos feladatokat önállóan nem tudó betegek egyik lehetséges megoldása a passzív paradigmák alkalmazása különböző eszközökkel a végtagok mozgatására;

A pásztázási paraméterek helytelen kiválasztása (visszhangidő - TE, ismétlési idő - TR);

Hibás adatok utófeldolgozási paraméterei a különböző szakaszokban;

A kapott statisztikai adatok helytelen értelmezése, az aktiválási zónák helytelen feltérképezése.

Következtetés

A fenti korlátok ellenére az fMRI egy fontos és sokoldalú modern neuroimaging technika, amely egyesíti a nagy térbeli felbontás és a non-invazivitás előnyeit intravénás kontraszt igény nélkül.

erősítés és sugárzásnak való kitettség. Ez a technika azonban nagyon összetett, és az fMRI-vel dolgozó kutatóra háruló feladatok sikeres elvégzéséhez multidiszciplináris megközelítésre van szükség - a kutatásba nem csak neuroradiológusokat, hanem biofizikusokat, neurofiziológusokat, pszichológusokat, logopédusokat, klinikai orvosokat is bevonva, és a matematikusok. Csak ebben az esetben lehetséges az fMRI teljes potenciáljának kihasználása és igazán egyedi eredmények elérése.

Hivatkozások

1. Ashburner J., Friston K. Multimodális képkoregisztráció és particionálás – egységes keretrendszer. Neurolmage 1997; 6 (3): 209-217.

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

3. Chen C.M., HouB.L., Holodny A.I. Az életkor és a tumorfokozat hatása a BOLD funkcionális MR képalkotásra gliómás betegek preoperatív értékelésében. Radiológia 2008; 3, 971-978.

4. Filippi M. fMRI technikák és protokollok. Humana press 2009: 25.

5. Friston K.J., Williams S., HowardR. et al. Mozgással kapcsolatos hatások az fMRI idősorokban. Magn. Ok. Med. 1996; 35, 346-355.

6. Glover, G.H., Lai S. Self-navigated spiral fMRI: Interleaved versus single-shot. Magn. Ok. Med. 1998; 39, 361-368.

7. Haller S, Bartsch A.J. Az fMRI buktatói. Eur. Radiol. 2009; 19, 2689-2706.

8. Hsu Y.Y., Chang C.N., Jung S.M. et al. Agyi gliómák véroxigenizációs szinttől függő MRI-je légzésvisszatartás közben. J. Magn. Reson Imaging 2004; 2, 160-167.

9. Huettel S.A., Song A.W., McCarthy G. Funkcionális mágneses rezonancia képalkotás. Sinauer Associates, Inc. 2004: 295-317.

10. Ogawa S., Lee T.M. Vérerek mágneses rezonancia képalkotása nagy térerőn: In vivo és in vitro mérések és képszimuláció. Magn. Ok. Med. 1990; 16 (1): 9-18.

A mágneses rezonancia képalkotás számos betegség diagnosztizálásában nélkülözhetetlen, és lehetővé teszi a belső szervek és rendszerek részletes megjelenítését.

A moszkvai NACFF klinika MRI részlege nyitott alagút kialakítású, nagy látószögű Siemens MAGNETOM Aera tomográffal van felszerelve. A tomográf teljesítménye 1,5 Tesla. A berendezés lehetővé teszi a 200 kg súlyú személyek vizsgálatát, a műszeralagút (nyílás) szélessége 70 cm Rendelőnkben elvégezhető a gerinc, az ízületek, a belső szervek MRI-je, beleértve a kontrasztanyag bevezetését is. , valamint a fej agyának mágneses rezonancia képalkotása A diagnosztika költsége megfizethető, de a kapott eredmények értéke hihetetlenül magas. Összesen több mint 35 féle mágneses rezonancia vizsgálatot végeznek.

Az MRI diagnózis után az orvos beszélgetést folytat a pácienssel, és lemezt bocsát ki a felvétellel. A következtetést e-mailben továbbítják.

Készítmény

A legtöbb mágneses rezonancia vizsgálat nem igényel különösebb előkészületet. Azonban például a hasüreg és a kismedencei szervek MRI-je esetén a vizsgálat előtt 5 órával ajánlott tartózkodni az evéstől és az ivástól.

A mágneses rezonancia képalkotó központ látogatása előtt (a vizsgálat napján) kényelmes, fémelem nélküli ruházatot kell viselnie.

Ellenjavallatok

A mágneses rezonancia képalkotás ellenjavallata annak a ténynek köszönhető, hogy a vizsgálat során erős mágneses mező keletkezik, amely hatással lehet az elektronikára és a fémekre. Ennek alapján az MRI abszolút ellenjavallata a következők jelenléte:

• pacemaker;
• neurostimulátor;
• elektronikus középfül implantátum;
• fém kapcsok az edényeken;
• inzulinpumpák

Beépített pacemaker, neurostimulátor, elektronikus középfül implantátum, fém kapcsok az erekre, inzulinpumpák.

Végrehajtási korlátozások

Ha nagy fémszerkezeteket szerelt fel (például ízületi endoprotézist), akkor szüksége lesz egy dokumentumra az MRI elvégzésének lehetőségéről és biztonságáról. Ez lehet az implantátum igazolása (általában a műtét után adják ki), vagy a beavatkozást végző sebész igazolása. A legtöbb ilyen szerkezet orvosi titánból készül, ami nem zavarja az eljárást. De mindenesetre a vizsgálat előtt tájékoztassa a radiológiai osztály orvosát a testben lévő idegen tárgyak jelenlétéről - koronák a szájüregben, piercingek és még tetoválások (ez utóbbiak fémtartalmú festékeket is használhattak).

A mágneses rezonancia képalkotás ára a vizsgált testrésztől és a további eljárások (például kontrasztinjekció) szükségességétől függ. Tehát az agy MRI-je többe kerül, mint egy kéz tomográfiája. Jelentkezzen be a tanulmányra telefonon Moszkvában: +7 495 266-85-01, vagy hagyjon kérést a weboldalon.

Sok információt ad a kutatónak egy szerv, szövet vagy egyéb tárgy anatómiai felépítéséről, amely a látókörébe kerül. A lezajló folyamatok holisztikus képének kialakításához azonban nem áll rendelkezésre elegendő adat a funkcionális aktivitásról. És erre a célra van BOLD-funkciós mágneses rezonancia képalkotás (BOLD - vér oxigenizációs szinttől függő kontraszt, vagy kontraszt a vér oxigéntelítettségének mértékétől függően).

A BOLD fMRI az egyik leginkább alkalmazható és legszélesebb körben ismert módszer az agyi aktivitás mérésére. Az aktiválás megnövekedett helyi véráramlást eredményez, az oxigéndús (oxigénben gazdag) és az oxigénszegény (oxigénszegény) hemoglobin relatív koncentrációjának változásával a lokális keringésben.

1. ábra.Rendszer reakciók agy véráramlás V válasz -on gerjesztés neuronok.

Az oxigénmentesített vér paramágneses (olyan anyag, amely mágnesezhető), és az MRI jelszintek csökkenéséhez vezet. Ha több oxigéndús vér van az agyterületen, az MRI jel szintje nő. Így a vérben lévő oxigén endogén kontrasztanyagként működik.

2. ábra.Kötet agy vérellátás (A) És BÁTOR-válasz fMRI (b) at aktiválás elsődleges motor ugatszemély. Jel passzol V 4 szakaszaiban. 1 színpadon – miatt aktiválás neuronok emelkedik fogyasztásoxigén, növeli mennyiség oxigénmentesített vér, BÁTOR— jel Egy kis csökken (-on grafikaNem látható, csökkenés kiskorú). Hajók bővülnek, miatt Mi néhány csökkenvérellátás agyi- szövetek. Színpad 2 – hosszú távú növekedés jel. Potenciális akciók neuronokvéget ér, De folyik oxigénezett vér növeli inerciálisan, Talán miatt hatásbiokémiai markerek hypoxia. Színpad 3 – hosszú távú hanyatlás jel miatt normalizálásvérellátás. 4 színpadon – utóinger recesszió – hívott lassú felújítás eredetivérellátás

A kéreg bizonyos területein a neuronok munkájának aktiválásához speciális aktiválási feladatok vannak. A feladattervezés általában kétféle lehet: „blokk” és „eseményhez kapcsolódó”. Mindegyik típus két váltakozó fázis jelenlétét feltételezi - egy aktív állapotot és egy nyugalmi állapotot. A klinikai fMRI-ben gyakrabban alkalmazzák a „blokk” típusú feladatokat. Az ilyen gyakorlatok végrehajtása során az alany váltogatja az úgynevezett ON- (aktív állapot) és OFF- (nyugalmi állapot) időszakokat, amelyek időtartama egyenlő vagy egyenlőtlen. Például a kéreg kézmozgásokért felelős területének azonosításakor a feladatok váltakozó ujjmozdulatokból és inaktivitási időszakokból állnak, amelyek átlagosan körülbelül 20 másodpercig tartanak. A lépéseket többször megismételjük az fMRI eredmény pontosságának növelése érdekében. Eseményhez kapcsolódó feladat esetén az alany egy rövid cselekvést hajt végre (pl. nyelés vagy ökölbe szorítás), majd pihenő következik, míg a cselekvések a blokktervezéstől eltérően egyenetlenül és következetlenül váltakoznak.

A gyakorlatban a BOLD fMRI-t a daganatok reszekciójának (eltávolításának) preoperatív tervezésében, az érrendszeri rendellenességek diagnosztizálásában, valamint az epilepszia súlyos formái és egyéb agyi elváltozások műtétei során használják. Az agyműtét során fontos az elváltozás minél pontosabb eltávolítása, ugyanakkor elkerülhető a szomszédos, funkcionálisan fontos agyterületek szükségtelen károsodása.

3. ábra.

A – háromdimenziós MRI— kép fej agy. Nyíl jelzett elhelyezkedés motor ugat Vprecentrális gyrus.

b – térkép fMRI—tevékenység agy V precentrális gyrus at mozgás kéz.

A módszer nagyon hatékony a degeneratív betegségek, például az Alzheimer- és a Parkinson-kór vizsgálatában, különösen a korai stádiumban. Nem jár ionizáló sugárzás vagy radiopaque szerek alkalmazásával, és nem invazív. Ezért meglehetősen biztonságosnak tekinthető olyan betegek számára, akiknek hosszú távú és rendszeres fMRI vizsgálatra van szükségük. Az fMRI felhasználható az epilepsziás rohamok kialakulásának mechanizmusainak tanulmányozására, és elkerülhető a funkcionális kéreg eltávolítása kezelhetetlen frontális lebeny epilepsziában szenvedő betegeknél. Az agyi felépülés nyomon követése a stroke után, a gyógyszerek vagy más terápiák hatásának tanulmányozása, a pszichiátriai betegségek kezelésének monitorozása és monitorozása - ez nem az fMRI lehetséges alkalmazásainak teljes listája. Emellett létezik nyugalmi fMRI is, amelyben komplex adatfeldolgozással láthatjuk a nyugalomban működő agyi hálózatokat.

Források:

1. Mennyire értjük az fMRI BOLD jel idegi eredetét? Owen J. Arthur, Simon Boniface. TRENDS in Neurosciences Vol.25 No.1 2002. január
2. A funkcionális mágneses rezonancia képalkotás (fMRI) fizikája R. B. Buxton. Rep. Prog. Phys. 76 (2013)
3. Funkcionális mágneses rezonancia képalkotás alkalmazása a klinikán. Tudományos áttekintés. Belyaev A., Peck Kung K., Brennan N., Kholodny A. Russian electronic Journal of Radology. 4. évfolyam 2014. 1. szám
4. Agy, megismerés, elme: Bevezetés a kognitív idegtudományba. 2. rész B. Baars, N. Gage. M.: Binom. 2014 353-360.

Szöveg: Daria Prokudina

A véráramlási aktivitás változásait funkcionális mágneses rezonancia képalkotás (fMRI) rögzíti. A módszert az artériák lokalizációjának meghatározására, a látás-, beszéd-, mozgásközpontok, valamint néhány más funkcionális központ kéregének mikrokeringésének felmérésére használják. A térképezés sajátossága, hogy a pácienst olyan feladatok elvégzésére kérik, amelyek növelik a kívánt agyközpont aktivitását (olvasás, írás, beszélgetés, lábmozgatás).

Az utolsó szakaszban a szoftver a hagyományos rétegenkénti tomogramok és a funkcionális terhelésű agy képeinek összegzésével állít elő képet. Az információ komplexumot egy háromdimenziós modell jeleníti meg. A térbeli modellezés lehetővé teszi a szakemberek számára az objektum részletes tanulmányozását.

Az MRI-spektroszkópiával együtt a tanulmány feltárja a kóros formációk metabolizmusának összes jellemzőjét.

Az agy funkcionális MRI-jének alapelvei

A mágneses rezonancia képalkotás a hidrogénatomok megváltozott rádiófrekvenciájának rögzítésén alapul folyékony közegben erős mágneses tér hatásának kitéve. A klasszikus szkennelés lágyrész-komponenseket mutat. Az erek láthatóságának javítása érdekében intravénás kontrasztot végzünk paramágneses gadolíniummal.

A funkcionális MRI a hemoglobin mágneses hatásának figyelembevételével rögzíti az agykéreg egyes területeinek aktivitását. Az anyag, miután oxigénmolekulát juttat a szövetekbe, paramágnesessé válik, melynek rádiófrekvenciáját a készülék érzékelői veszik fel. Minél intenzívebb az agyi parenchyma vérellátása, annál jobb a jel.

A szövetmágnesezést tovább fokozza a glükóz oxidációja. Az anyag szükséges a neuronok szöveti légzési folyamatainak biztosításához. A mágneses indukció változásait a készülék érzékelői rögzítik, és egy szoftveralkalmazás dolgozza fel. A nagymezős eszközök kiváló minőségű felbontást hoznak létre. A tomogram a legfeljebb 0,5 mm átmérőjű részek részletes képét mutatja.

A funkcionális MRI-vizsgálatok nemcsak a bazális ganglionokból, a cingulate cortexből és a thalamusból származó jeleket rögzítik, hanem a rosszindulatú daganatokból is. A neoplazmák saját érhálózattal rendelkeznek, amelyen keresztül a glükóz és a hemoglobin belép a formációba. A jelkövetés lehetővé teszi a körvonalak, az átmérő és a tumor fehér- vagy szürkeállományba való behatolásának mélységének tanulmányozását.

Az agy MRI funkcionális diagnosztikája radiológus szakképzettséget igényel. A kéreg különböző zónáit eltérő mikrocirkuláció jellemzi. A hemoglobinnal és glükózzal való telítettség befolyásolja a jel minőségét. Figyelembe kell venni az oxigénmolekula szerkezetét és az alternatív helyettesítő atomok jelenlétét.

Az erős mágneses tér megnöveli az oxigén felezési idejét. A hatás akkor működik, ha az eszköz teljesítménye meghaladja az 1,5 Teslát. A gyengébb létesítmények nem hagyhatják figyelmen kívül az agy funkcionális tevékenységének tanulmányozását.

Jobb, ha a daganat vérellátásának metabolikus intenzitását 3 Tesla teljesítményű, nagymezős berendezéssel határozzuk meg. A nagy felbontás lehetővé teszi egy kis elváltozás regisztrálását.

A jel hatékonyságát tudományosan „hemodinamikai válasznak” nevezik. A kifejezést az idegi folyamatok sebességének leírására használják 1-2 másodperces intervallummal. A szövetek vérellátása nem mindig elegendő a funkcionális vizsgálatokhoz. Az eredmény minőségét a glükóz további adagolása javítja. A stimulációt követően a telítettség csúcsa 5 másodperc után következik be, amikor a szkennelést végezzük.

Az agy funkcionális MRI vizsgálatának technikai jellemzői

A funkcionális MRI-diagnosztika a neuronális aktivitás növekedésén alapul, miután egy adott feladatot végző személy stimulálja az agyi aktivitást. Egy külső inger egy adott központ szenzoros vagy motoros aktivitásának stimulálását idézi elő.

A terület nyomon követéséhez a gradiens visszhang üzemmód engedélyezve van egy impulzusos visszhang-sík sorozat alapján.

Az aktív zóna jelének elemzése MRI-n gyorsan megtörténik. Egy tomogram regisztrálása 100 ms időközönként történik. A diagnosztikát a stimuláció után és a pihenőidő alatt végezzük. A szoftver tomogramokat használ a neuronális aktivitás gócainak kiszámításához, amelyek a nyugalmi agy háromdimenziós modelljén fedik le az erősített jel területeit.

A kezelőorvosok számára az ilyen típusú MRI olyan kórélettani folyamatokról nyújt információt, amelyek más diagnosztikai módszerekkel nem követhetők nyomon. A kognitív funkciók tanulmányozása szükséges a neuropszichológusok számára a mentális és pszichológiai betegségek megkülönböztetéséhez. A vizsgálat segít az epilepsziás gócok ellenőrzésében.

A végső térképezési térkép nem csak a fokozott funkcionális stimuláció területeit mutatja. A képek a szenzomotoros és az auditív beszédtevékenység zónáit jelenítik meg a patológiás fókusz körül.

Az agycsatornák elhelyezkedésének feltérképezését traktográfiának nevezzük. A látópiramis traktus elhelyezkedésének funkcionális jelentősége a műtéti beavatkozás megtervezése előtt lehetővé teszi az idegsebészek számára a bemetszés helyének helyes megtervezését.

Mit mutat az fMRI?

Funkcionális tesztekkel végzett nagymezős MRI-t írnak elő indikációk szerint, ha szükséges az agykéreg motoros, szenzoros, vizuális és hallási területeinek működésének patofiziológiai alapjainak tanulmányozása. A neuropszichológusok kutatásokat végeznek beszéd-, figyelem-, memória- és kognitív funkciók zavaraiban szenvedő betegeknél.

Az fMRI segítségével számos betegséget észlelnek a kezdeti szakaszban - Alzheimer-kórt, Parkinson-kórt, demyelinizációt sclerosis multiplexben.

A funkcionális diagnosztikát a különböző egészségügyi központokban különböző berendezésekkel végzik. A diagnosztikus tudja, mit mutat az agy MRI-je. A vizsgálat előtt szakorvosi konzultáció szükséges.

Erős mágneses térrel végzett szkenneléssel kiváló minőségű eredmények érhetők el. Az orvosi központ kiválasztása előtt javasoljuk, hogy tájékozódjon a telepített készülék típusáról. Fontos annak a szakembernek a képzettsége, akinek ismernie kell az agy funkcionális, szerkezeti összetevőit.

A funkcionális MRI diagnosztika jövője az orvostudományban

A funkcionális tanulmányokat a közelmúltban vezették be a gyakorlati gyógyászatba. A módszer képességeit nem használják ki eléggé.

A tudósok technikákat fejlesztenek az álmok vizualizálására és a gondolatok olvasására funkcionális MRI segítségével. Javasoljuk a tomográfiát a bénult emberekkel való kommunikációs módszer kidolgozására.

• Neuronális ingerlékenység;
• Mentális tevékenység;
• Az agykéreg telítettségi foka oxigénnel és glükózzal;
• A dezoxilált hemoglobin mennyisége a kapillárisokban;
• A véráramlás bővülésének területei;
• Az oxihemoglobin szintje az erekben.

A tanulmány előnyei:

1. Kiváló minőségű ideiglenes kép;
2. 3 mm-nél nagyobb térbeli felbontás;
3. Az agy tanulmányozásának lehetősége a stimuláció előtt és után;
4. Ártalmatlanság (a PET-hez képest);
5. Az invazivitás hiánya.

Az agy funkcionális MRI széleskörű elterjedését korlátozza a magas felszerelési költség, minden egyes vizsgálat, a neuronális aktivitás közvetlen mérésének lehetetlensége, és nem végezhető olyan betegeknél, akiknél fémzárványok vannak a szervezetben (érkapcsok, fülimplantátumok).

Az agykéreg funkcionális anyagcseréjének regisztrálása nagy diagnosztikus értékű, de nem pontos indikátora a kezelés során, műtét utáni agyi változások dinamikus értékelésének.

A mágneses rezonancia képalkotás (MRI) a belső szervek és szövetek non-invazív vizsgálatára szolgáló tomográfiás orvosi képek készítésének módszere, amely a mágneses magrezonancia (NMR) jelenségén alapul. A technológia több évtizeddel ezelőtt jelent meg, és ma már számos modern klinikán elvégezhető egy ilyen eszközzel végzett vizsgálat. A tudósok azonban továbbra is dolgoznak a technológia pontosságának javításán és új, hatékonyabb rendszerek kifejlesztésén. , tudományos főmunkatárs a tübingeni Max Planck Intézetben (Németország), az egyik vezető szakember, aki új szenzorokat fejleszt kísérleti ultra-nagy mező MRI-hez. Előző napon egy speciális tanfolyamot vezetett a mesterképzésben " RF rendszerek és eszközök» ITMO Egyetem, és az ITMO.NEWS-nak adott interjújában beszélt munkájáról és arról, hogy az MRI területén új kutatások hogyan segítik a betegségek diagnosztizálásának hatékonyabbá tételét.

Az elmúlt néhány évben a Max Planck Intézet nagymezős mágneses rezonancia osztályán dolgozott. Kérem, mondja el, mire irányul jelenlegi kutatása?

Új rádiófrekvenciás (RF) érzékelőket fejlesztek MRI-hez. Valószínűleg a legtöbb ember tudja, hogy mi az MRI, mivel az elmúlt 40 évben, amióta ez a technológia kifejlesztették, rengeteg klinikára sikerült eljutnia, és nélkülözhetetlen diagnosztikai eszközzé vált. De manapság az emberek új MRI-rendszerek fejlesztésével dolgoznak ezen technológia fejlesztésén.

Az MRI elsősorban egy hatalmas hengeres mágnes, amelybe egy pácienst vagy önkéntest helyeznek, hogy háromdimenziós képet készítsenek. De mielőtt ez a kép létrejön, hatalmas mennyiségű kutatást kell végezni. Mérnökök, fizikusok, orvosok és más szakemberek vezetik. Én vagyok ennek a láncnak az egyik láncszeme, és a fizika és a mérnöki tudományok metszéspontjában végzendő kutatással foglalkozom. Pontosabban, ultranagy terű kísérleti MRI-hez fejlesztünk szenzorokat, amelyeket az NMR fizikai hatásának eredményeként kapott jel gerjesztésének, vételének és feldolgozásának szakaszában használunk.

Az egyik fő irány az új kísérleti ultra-nagyterű MRI-rendszerek kifejlesztése, vagyis a nagyobb állandó mágneses tér alkalmazása, amely lehetővé teszi a képfelbontás javítását vagy a szkennelési idő csökkentését, ami számos klinikai vizsgálat és diagnosztika szempontjából nagyon fontos.

A hagyományos klinikai tomográfok 3 T-ig konstans mezőt használnak, de most megjelennek a 7 T vagy annál nagyobb mágneses térerősségű kísérleti tomográfok. A 7 T és annál nagyobb mágneses térerősségű tomográfokat ultramagas térerősségnek szokás hívni. A világon már mintegy száz 7 T-es térerősségű tomográf létezik, de folynak a fejlesztések a mágneses tér további növelésére. Például a tübingeni Max Planck Intézetben van egy 9,4 T-s MRI gépünk.

De még a 7-ről 9,4 T-ra való átálláskor is számos technikai probléma merül fel, amelyek komoly tudományos és műszaki fejlesztéseket igényelnek, beleértve az érzékelők számítását és tervezését az MRI új generációjához.

Mik ezek a nehézségek?

Az állandó mágneses tér növelése az RF érzékelők frekvenciájának megfelelő növekedését eredményezi. Például a klinikai 3 T tomográfok körülbelül 120 MHz rezonanciafrekvenciájú érzékelőket használnak, míg a 7 T tomográfokhoz 300 MHz frekvenciájú érzékelők szükségesek. Ez elsősorban az RF mező hullámhosszának lerövidüléséhez vezet az emberi szövetekben. Ha a 120 MHz-es frekvencia hozzávetőlegesen 35-40 centiméteres hullámhossznak felel meg, akkor 300 MHz-en körülbelül 15 cm-es értékre csökken, ami jóval kisebb, mint az emberi test mérete.

E hatás következtében az RF érzékelők érzékenysége nagymértékben torzulhat nagyméretű (hullámhossznál hosszabb) objektumok vizsgálatakor. Ez nehézségekhez vezet a képek értelmezésében és a klinikai betegségek és patológiák diagnosztizálásában. A 9,4 T-os mezőben, amely 400 MHz-es szenzorfrekvenciának felel meg, mindezek a problémák még kritikusabbá válnak.

Vagyis az ilyen képek gyakorlatilag olvashatatlanná válnak?

Nem mondanám ezt. Pontosabban, bizonyos esetekben ez megnehezíti azok értelmezését. Vannak azonban olyan csoportok, amelyek olyan technikákat fejlesztenek ki, amelyekkel a teljes emberi test MR-képeit lehet készíteni. Csoportunk feladatai azonban elsősorban az agykutatásra irányulnak.

Pontosan milyen lehetőségek nyílnak meg az orvostudomány számára az ultra-nagymezős MRI területén végzett kutatásokban?

Mint tudják, az MRI során az embernek mozdulatlanul kell feküdnie: ha mérés közben mozogni kezd, a kép torz lesz. Ugyanakkor egyes MRI-technikák akár egy órát is igénybe vehetnek, és nyilvánvaló, hogy nehéz nem mozogni ezalatt az idő alatt. Az ultra-nagy látóterű tomográfok megnövekedett érzékenysége nemcsak nagyobb felbontású, hanem sokkal gyorsabb képek készítését is lehetővé teszi. Ez elsősorban gyermekek és idős betegek vizsgálatakor fontos.

Nem is beszélhetünk a mágneses rezonancia spektroszkópia lehetőségeiről ( MRS, egy olyan módszer, amely lehetővé teszi a szövetek biokémiai változásainak meghatározását különböző betegségekben bizonyos metabolitok koncentrációja alapján - szerkesztő megjegyzése ).

Az MRI-ben a fő jelforrás a vízmolekulák hidrogénatomja. De ezen kívül más hidrogénatomok is megtalálhatók más molekulákban, amelyek fontosak az emberi test működéséhez. Ilyenek például a különféle metabolitok, neurotranszmitterek stb. Ezen anyagok térbeli eloszlásának MRS-sel történő mérése hasznos információkkal szolgálhat az emberi szervezetben előforduló anyagcserezavarokhoz kapcsolódó patológiák tanulmányozásához. A klinikai tomográfok érzékenysége gyakran alacsony koncentrációjuk és ennek következtében alacsonyabb jelszintjük miatt nem elegendő a vizsgálatukhoz.

Ezen túlmenően nemcsak hidrogénatomokból, hanem más mágneses atomokból is megfigyelhető az NMR jel, amelyek szintén nagyon fontosak a betegségek diagnosztizálásában és az orvosi kutatásokban. Egyrészt azonban NMR-jelük jóval gyengébb az alacsonyabb giromágneses arány miatt, másrészt pedig természetes tartalmuk az emberi szervezetben jóval kisebb, mint a hidrogénatomoké. Az ultra-nagymezős MRI fokozott érzékenysége rendkívül fontos az MRS számára.

Az MRI-technikák másik fontos területe, amelynél a megnövekedett érzékenység kritikus fontosságú, a funkcionális MRI, amely az emberi agy kognitív vizsgálatainak fontos technikája.

Eddig a világ klinikáinak túlnyomó többsége nem rendelkezik nagylátószögű tomográfokkal. Milyen kilátások vannak arra, hogy a 7 T, majd később a 9 T tomográf használható legyen a rutindiagnosztikában?

Ahhoz, hogy a tomográf a rendelőbe kerüljön, hitelesíteni kell, ellenőrizni kell a biztonsági feltételeket, és megfelelő dokumentációt kell készíteni. Ez egy meglehetősen bonyolult és hosszadalmas eljárás. Egyelőre egyetlen olyan cég van a világon, amely nemcsak az általunk gyártott érzékelőket, hanem magát az eszközt is tanúsítani kezdte. Ez a Siemens.

7 T-tomográf van, de nem sok van, és még nem nevezhetők teljesen klinikainak. Amit én hívtam, az egy preklinikai lehetőség, de ez a készülék már tanúsított, vagyis potenciálisan klinikákon is használható.

Még nehezebb megjósolni, hogy mikor jelennek meg a 9,4 T tomográfok a klinikákon. A fő probléma itt a szövet lehetséges helyi felmelegedése az érzékelő RF mezője által a hullámhossz erős csökkenése miatt. Az ultra-nagy látóterű MRI mérnöki kutatásának egyik fontos területe ennek a hatásnak a részletes numerikus modellezése a betegbiztonság érdekében. Annak ellenére, hogy az ilyen tanulmányokat tudományos intézményekben végzik, a klinikai gyakorlatra való áttérés további kutatásokat igényel.

Hogyan alakul jelenleg az együttműködés a Max Planck Intézet és az ITMO Egyetem között? Milyen közös eredményeket értek el már?

A munka nagyon jól halad. Most velünk dolgozik, az ITMO Egyetem végzős hallgatója. Nemrég publikáltunk egy cikket egy vezető folyóiratban az MRI technikai fejlődéséről. Ebben a munkában kísérletileg validáltuk azokat a korábbi elméleti tanulmányokat, amelyek célja az ultra-nagy mező RF érzékelők érzékenységének javítása módosított és optimalizált dipólusantennák használatával. Ennek a munkának az eredménye, véleményem szerint, nagyon ígéretesnek bizonyult.

Most több olyan cikken is dolgozunk, amelyek hasonló módszerek használatára vonatkoznak, de más feladatokra. Nemrég pedig Georgiy támogatást kapott, hogy Németországba utazzon. Jövő hónapban hat hónapra érkezik hozzánk, és továbbra is együtt fogunk dolgozni az MRI szenzorok továbbfejlesztésén.

Ezen a héten a „Rádiófrekvenciás rendszerek és eszközök” mesterszakon egy speciális kurzust tartottál. Melyek a főbb témák, amikkel foglalkoztál?

A kurzus az MRI érzékelők fejlesztésének különböző technikai vonatkozásait tárgyalja. Ezen a területen számos bonyodalmat kell ismerni, ezért bemutattam számos alapvető technikát, amelyeket ezeknek az érzékelőknek a tervezésére és gyártására használnak. Emellett előadást tartottam a legújabb fejlesztéseimről. A kurzus összesen nyolc, két akadémiai órás előadást tartalmaz, amelyek négy napra szólnak. A végén egy bemutató is található, amely segít világosabban elmagyarázni ezeket a technikákat.

A mesterképzésben részt vevő hallgatók jelenleg a jövő irányának megválasztása előtt állnak, ezért úgy gondolom, hogy ez a kurzus további információkkal szolgál majd számukra kilátásaik értékeléséhez.

És ha általánosságban beszélünk az MRI-technológiák területén végzett oktatásról, Ön szerint milyen ismeretekre és készségekre van szükség ma elsősorban az ilyen szakemberektől?

Annak ellenére, hogy szakterületünk mára nagyon népszerűvé és ígéretessé vált a klinikai diagnosztikában, jelenleg nincs olyan mérnöki képzés, amely az MRI tekercsek gyártásával foglalkozó, magasan specializált szakembereket képezné. Szakadék keletkezett. És úgy gondolom, hogy együtt meg tudjuk tölteni.

Jelena Mensikova

A hírportál szerkesztősége