Функціональна мрт. Функціональна магнітно-резонансна томографія - дієвий метод дослідження головного мозку.

Ефективність лікування захворювання залежить від того, на якому етапі воно розпочато – чим раніше, тим краще та швидше буде результат. Запущене захворювання може дати серйозніші наслідки навіть якщо проводяться процедури щодо його усунення. Що ж до головного мозку, то початкові стадії патологій тут виявити дуже непросто, т.к. їх не видно зовні. Для цього застосовується функціональна МРТ – інструмент, незамінний у хірургії та неврології.

Функціональна МРТ головного мозку: чим відрізняється від нормальної діагностики?

Функціональний тип томографії відрізняється від класичної тим, що показники беруться над спокійному стані, а процесі активної діяльності мозку.

У процесі фізичного навантаження мозкові клітини краще насичуються киснем, загальний приплив крові збільшується. Це вловлює сканер томографа. Реєстрація активності відбувається за рахунок підвищення магнетизації тканин – залежить від додаткового окислення глюкози.

Інтенсивніший сигнал порівнюється з показниками, отриманими в звичайному, спокійному режимі. Спеціаліст за допомогою комп'ютерної програми накладає один тривимірний знімок на інший.

Через війну виходить повна карта, де відбито вся кора мозку, т.к. кров в активному стані дозволяє переглянути навіть найдрібніші та найвіддаленіші ділянки. На томограмі видно частини, що мають діаметр від половини міліметра. Якщо потрібно, їх можна збільшити на екрані.

Реєструються та диференціюються сигнали від різних кіркових та підкіркових структур:

• Базальних гангліїв.
• Поясної кори.
• Таламус.
• Усіх видів пухлин – не тільки їх розмір та контури, а й ступінь проникнення в сіру та білу мозкову речовину.

За допомогою функціональної МРТ можна порівняти поведінку клітин мозку:

• У стані спокою.
• При розумовій роботі.
• Під час фізичної, рухової активності.

Функціональний тип томографії дає можливість точно визначити розташування та розмір всіх мозкових центрів:

• Сенсорні.
• Двигун.
• Мовних та інших.

Якщо потрібно більш точне дослідження, пацієнту додатково вводиться глюкоза.

Можливості функціональної МРТ-діагностики

Діагностика використовується як доповнююча до класичного виду магнітно-резонансного дослідження – для того, щоб уточнити неясний діагноз, краще переглянути той чи інший мозковий відділ, ділянку тканини або кровоносних судин.

Варіанти використання результатів функціональної томографії:

• хірургія. Перед операцією на головному мозку за допомогою томографічної карти складають точний план дій – на ній добре помітні ушкодження, які потрібно усунути. Це дозволяє уникнути помилок у діях та ускладнень.
• Радіологія. Томографічні дані дають можливість прорахувати обсяг опромінення, необхідний лікування ракового захворювання.
• Нейропсихологія. Вивчення збоїв у роботі пам'яті, мовного апарату, уваги.
• Виявлення епілептичних вогнищ.
• Видно ішемічні ділянки на ранній стадії – для запобігання інсульту.
• Розпізнавання початкових процесів хвороб Альцгеймера та Паркінсона.
• Метод дозволяє знайти зв'язок між активністю мозку та запамороченням.

Повністю розшифрувати дані, отримані в результаті дослідження, може спеціаліст променевої діагностики.

Коли не можна робити функціональну МРТ

Оскільки у справі задіяний потужний магніт і при цьому необхідно спокійно лежати протягом години, перебуваючи всередині циліндроподібного пристрою, є протипоказання:

• Вагітність на ранніх термінах.
• Клаустрофобія.
• Металеві деталі всередині тіла та на тілі – імплантати та протези, які неможливо зняти.
• Захворювання психіки, з яких пацієнт неспроможна перебувати у нерухомому стані щонайменше тридцяти хвилин.

Татуювання з металевої складової, дрібні пломби і будь-які магнітні матеріали небезпеки не уявляють, проте про них потрібно попередити лікаря, щоб компенсувати заподіяні цими предметами девіації магнітного поля і, відповідно, спотворення даних.

Методика дослідження має безперечні переваги:

• Високоякісна карта головного мозку.
• Роздільна здатність зображення – більше трьох міліметрів.
• Зручний спосіб вивчити мозок у спокійному та активному стані.
• Відсутність шкоди для організму – процедура не призводить до загибелі клітин та інших негативних наслідків.
• Доступність методу для цього не потрібно їхати за кордон.

Інформативна ФМРТ у Москві за вигідною ціною

Зміна активності кровотоку реєструється функціональною магнітно-резонансною томографією (ФМРТ). Спосіб застосовується з метою визначення локалізації артерій для оцінки мікроциркуляції центрів зору, мови, руху, кори деяких інших функціональних центрів. Особливість картування – пацієнта просять виконувати певні завдання, що підвищують активність необхідного мозкового центру (читати, писати, розмовляти, рухати ногами).

На заключній стадії програмне забезпечення формує зображення шляхом підсумовування звичайних пошарових томограм та картинок мозку з функціональним навантаженням. Комплекс інформації відображає тривимірну модель. Просторове моделювання дозволяє фахівцям детально вивчити об'єкт.

Разом із МРТ спектроскопією дослідження виявляє всі особливості метаболізму патологічних утворень.

Принципи функціональної МРТ головного мозку

Магнітно-резонансна томографія ґрунтується на реєстрації зміненої радіочастоти атомів водню рідких середовищ після дії сильним магнітним полем. Класичне сканування показує м'якоткані компоненти. Для покращення видимості судин проводиться внутрішньовенне контрастування парамагнетиком гадолінієм.

Функціональна МРТ реєструє активність окремих зон кори мозку з допомогою обліку магнітного ефекту гемоглобіну. Речовина після віддачі молекули кисню тканинам стає парамагнетиком, радіочастоту якого вловлюють датчики апарату. Чим інтенсивніше кровопостачання мозкової паренхіми, тим якісніший сигнал.

Магнетизація тканини додатково підвищується за рахунок окиснення глюкози. Речовина потрібна для забезпечення процесів тканинного дихання нейронів. Зміна магнітної індукції реєструється датчиками пристрою, що обробляється програмним додатком. Високопальні апарати створюють дозвіл високого ступеня якості. На томограмі простежується детальне зображення деталей діаметром 0,5 мм діаметром.

Функціональне дослідження МРТ реєструє сигнал від базальних гангліїв, поясної кори, таламуса, а й від злоякісних пухлин. Новоутворення мають власну судинну мережу, якою всередину освіти надходить глюкоза, гемоглобін. Відстеження сигналу дозволяє вивчити контури, діаметр, глибину проникнення пухлини всередину білої чи сірої речовини.

Функціональна діагностика МРТ мозку потребує кваліфікації лікаря променевої діагностики. Різні зони кори характеризуються різною мікроциркуляцією. Насичення гемоглобіном, глюкозою впливає якість сигналу. Враховувати слід структуру молекули кисню, наявність альтернативних замінників атомів.

Сильне магнітне поле збільшує період напіврозпаду кисню. Ефект працює при потужності апарата понад 1,5 ТЕСЛА. Більше слабкі установки не зможуть досліджувати функціональну активність мозку.

Метаболічну інтенсивність кровопостачання пухлини краще визначати високопідлоговим обладнанням потужністю 3 Тесла. Висока роздільна здатність дозволить зареєструвати невелике вогнище.

Ефективність сигналу науковою мовою називається «гемодинамічною відповіддю». Термін використовується для опису швидкості нейронних процесів з інтервалом 1-2 секунди. Кровопостачання тканин не завжди достатньо для функціональних досліджень. Підвищується якість результату додатковим запровадженням глюкози. Після стимуляції пік насичення настає через 5 секунд, коли проводиться сканування.

Технічні особливості функціонального дослідження МРТ мозку

Функціональна діагностика МРТ ґрунтується на підвищенні активності нейронів після стимуляції мозкової активності шляхом виконання людиною певного завдання. Зовнішній подразник викликає стимуляцію сенсорної чи моторної активності певного центру.

Для відстеження ділянки включається режим градієнтної луни на основі ехопланарної імпульсної послідовності.

Аналіз сигналу активної зони МРТ робиться швидко. Реєстрація однієї томограми виконується на інтервалі 100 мс. Діагностика виконується після стимуляції та в періоді спокою. Програмне забезпечення використовує томограми для обчислення осередків нейрональної активності, накладання ділянок посиленого сигналу на тривимірну модель мозку у спокої.

Лікарям цей тип МРТ надає інформацію про патофізіологічні процеси, які не можна відстежити іншими діагностичними методами. Вивчення когнітивних функцій необхідне нейропсихологам для диференціювання психічних та психологічних захворювань. Дослідження допомагає верифікувати епілептичні вогнища.

Фінальна карта картування показує як ділянки підвищеної функціональної стимуляції. Знімки візуалізують зони сенсомоторної, слухової активності мовлення навколо патологічного вогнища.

Побудова карт розташування мозкових каналів називається трактографією. Функціональна значущість розташування зорового, пірамідного тракту перед плануванням оперативного втручання дозволяє нейрохірургам правильно спланувати розташування надрізів.

Що показує ФМРТ

Високопальна МРТ з функціональними пробами призначається за показаннями, коли потрібно вивчити патофізіологічні основи функціонування моторних, сенсорних, зорових, слухових зон мозкової кори головного мозку. Нейропсихіологи застосовують дослідження у пацієнтів із порушенням мови, уваги, пам'яті, когнітивних функцій.

За допомогою ФМРТ виявляється ряд захворювань на початковій стадії – Альцгеймера, Паркінсона, демієлінізацію при розсіяному склерозі.

Функціональна діагностика у різних медичних центрах виконується різних установках. Знає, що показує МРТ головного мозку, лікар-діагност. Консультація спеціаліста обов'язково проводиться перед обстеженням.

Висока якість результатів досягається скануванням потужним магнітним полем. Перед вибором медичного центру рекомендуємо дізнатися про тип встановленого апарату. Важлива кваліфікація фахівця, який має володіти знаннями про функціональну, структурну складову головного мозку.

Майбутнє функціональної діагностики МРТ у медицині

Функціональні дослідження нещодавно впроваджено у практичну медицину. Можливості методу використано недостатньо.

Вчені розробляють методики візуалізації снів, читання думок за допомогою функціональної МРТ. Передбачається використання томографії розробки методу спілкування з паралізованими людьми.

• Нейронну збудливість;
• Психічної активності;
• ступеня насичення мозкової кори киснем, глюкозою;
• Кількості дезоксильованого гемоглобіну в капілярах;
• ділянок розширення кровотоку;
• Рівень оксигемоглобіну в судинах.

Переваги дослідження:

1. Якісна тимчасова картинка;
2. Просторова роздільна здатність вище 3 мм;
3. Можливість вивчення мозку до та після стимуляції;
4. Нешкідливість (у порівнянні з ПЕТ);
5. Відсутність інвазивності.

Обмежує масове використання функціонального МРТ мозку висока вартість устаткування, кожного одиничного обстеження, неможливість прямого виміру нейрональної активності, не можна робити пацієнтам із металевими включеннями у тілі (судинні кліпси, вушні імпланти).

Реєстрація функціонального метаболізму мозкової кори має велике діагностичне значення, але не є точним показником динамічної оцінки змін головного мозку на фоні лікування, після оперативного втручання.

Функціональна магнітно-резонансна томографія головного мозку – різновид дослідження, що дозволяє виміряти гемодинамічні реакції кровотоку, спричинені функціонуванням органу.

У сучасній медицині – це один із основних методів дослідження процесів мозку.

Принципи функціональної МРТ головного мозку

Виявити патології у значних областях мозку допоможе функціональна МРТ. Принцип роботи апарату досить простий: мозком витрачається енергія і чим активніший такий процес, тим більше поживних речовин та кисню йому необхідно отримувати. Все це надходить до органу з кровотоком. Саме МРТ допомагає побачити ділянки із уповільненим та посиленим кровообігом та зрозуміти, як мозок справляється з тією чи іншою проблемою.

Діагностичні заходи, пов'язані з ядерно-магнітним резонансом, що включають функціональну томографію, мають такі переваги:

1. Зображення, яке подається на екран апарата, дуже чітке. Дослідження вважається не лише одним із надточних, а й дає картинку найвищої якості.
2. Нетривалий час проведення дослідження. Магнітне поле має високу напруженість, що дозволяє скоротити час діагностики. Особливо це зручно для осіб, які страждають на нейродегенеративні патології, психічні захворювання, (БАР).
3. Висока точність результатів. Якщо потрібне оперативне втручання на органі, лікареві важливо отримати достовірну інформацію про стан та локалізація пухлини, що дозволить виключити рухові, мовні, зорові та інші розлади після її висічення. За допомогою функціональної МРТ можна точно оцінити ризик таких наслідків та винести остаточне рішення про операбельність пухлини.

По тому, які особливості змін, виявлених за допомогою функціональної магнітно-резонансної томографії, можна визначити прогноз того чи іншого захворювання, ефективність лікування, що проводиться.

Технічні особливості

Апарат магнітно-резонансної томографії складається з:

• столу для розміщення пацієнта;
• комп'ютера з монітором, який подається зображення;
• радіочастотної та градієнтної системи;
• магніту.

З магніту подається постійне магнітне поле із силою, що виражається в Теслах (Тл). Враховуючи силу, апарат поділяють на низькопідлоговий, середньопідлоговий, високопідлоговий, надвисокопольний. У сучасній медицині найбільш затребуваним вважається високопідлоговий томограф із силою 1,5 Тл.

Враховуючи конструкцію, апарат ділять на закритий та відкритий. Перший представлений у вигляді тунелю, який поміщають стіл з лежачим хворим. У відкритих пристосуваннях тунель відсутня, що уможливлює призначення діагностики особам, у яких є фобія замкнутого простору.

Показання та протипоказання до проведення ФМРТ

Класифікація МРТ за функціональною ознакою дозволяє розділити дослідження на кілька видів:

• дослідження головного мозку: за допомогою нього отримують детальне зображення півкуль, стовбура на наявність новоутворень, інфекційних та запальних уражень, уроджених аномалій;
• дослідження: за допомогою МРТ вивчають внутрішню структуру мозку, виявляють пухлиноподібні новоутворення в залозі;
• дослідження голови (у тому числі МРТ шийного відділу хребта з функціональними пробами, МРТ скронево-нижньощелепних суглобів з функціональними пробами): у такому разі можна діагностувати причину, якщо не дала точний результат.

Крім того, діагностику призначають для виявлення вогнищ, визначення причин порушення таких функцій, як пам'ять, мова, увага. Функціональна МРТ – ефективний спосіб, що дозволяє виявити деякі патології, які протікають на 1 стадії, наприклад, виявити ділянки з , діагностувати хвороби та .

Незважаючи на поширеність методу, він має протипоказання до призначення, які поділяють на абсолютні та відносні. Серед перших:

• наявність кардіостимулятора;
• наявність феромагнітних або електронних імплантатів у середньому вусі;
• наявність феромагнітного апарату Ілізарова.

До відносних протипоказань відносять:

• наявність неферомагнітного імплантату у внутрішньому вусі;
• наявність кровоспинних кліпс;
• розвиток серцевої недостатності у стадії декомпенсації;
• вагітність у 1 триместрі;
• страх перебування у закритому просторі (фобія);
• тяжкий психічний розлад чи загальний стан;
• наявність татуювання, яке виконане із застосуванням барвника, що містить металеві з'єднання;
• наявність зубних протезів та брекетів.

Томографія з використанням контрастної речовини не проводиться при супутній гемолітичній анемії, гіперчутливості до контрасту, при хронічній недостатності печінки, у період вагітності.

Етапи процедури

Перед ФМРТ необхідний аналіз крові на креатинін, його кількісний показник. З собою до кабінету потрібно взяти паспорт, направлення від лікаря та результати попередніх діагностичних заходів.

Під час процедури жодних фізичних відчуттів та іншого дискомфорту не виникає. Є лише шум, який можна не чути, одягнувши спеціальні беруші або навушники.

Людина має зняти з себе всі металеві предмети, залишити їх у спеціально відведеному місці. Далі досліджуваний лягає на стіл апарата, надягає беруші (або навушники). Якщо це необхідно, необхідну частину тулуба фіксують.

У виняткових випадках, за неможливості людини зберігати нерухомість, йому вводять загальний наркоз. Для підвищення інформативності результатів може знадобитися запровадження контрасту внутрішньовенно.

Тривалість дослідження варіюється від 10 до 30 хвилин. Отримати результати діагностики можна вже за кілька хвилин.

Де можна зробити функціональне МРТ і скільки воно коштує?

Апарати комп'ютерної томографії встановлені у багатьох приватних та державних медичних закладах. Вартість дослідження починається від 4-5 тис. руб. Якщо потрібно контрастний аналіз, вартість підвищується до 7-8 тис. крб.

Функціональна магнітно-резонансна томографія – дієвий метод діагностики мозку, що дозволяє детально обстежити орган на конкретні патології. Однак перед його проведенням необхідно зважити всі "за" і "проти", а також виключити протипоказання. Тільки так можна отримати вірогідний результат.

Функціональна магнітно-резонансна томографія(ФМРТ) - методика МРТ, яка вимірює гемодинамічний відповідь (зміна кровотоку), пов'язаний з активністю нейронів. фМРТ не дозволяє побачити електричну активність нейронів безпосередньо, а робить це опосередковано завдяки феномену нейроваскулярної взаємодії. Даний феномен є регіональною зміною кровотоку у відповідь на активацію прилеглих нейронів, оскільки при посиленні їх активності вони потребують більшої кількості кисню і поживних речовин, що приносяться зі струмом крові.

Основні засади фМРТ. фМРТ є методикою нейровізуалізації, що використовує окси-гемоглобін та дезокси-гемоглобін у кровоносних судинах як ендогенний контрастний агент. При цьому використовується принцип BOLD-контрастності (blood oxygenation leveldependent contrast – контрастність, яка залежить від ступеня насичення крові киснем), відкритий Seiji Ogawa у 1990 році. BOLD-контраст – це відмінність МР-сигналу на зображеннях з використанням градієнтних послідовностей залежно від відсоткового вмісту дезоксигемоглобіну. Методика BOLD-фМРТ полягає в наступному: підвищення нейрональної активності викликає місцеве збільшення споживання кисню. Це веде до підвищення рівня парамагнетика дезоксигемоголобину, який знижує рівень сигналу фМРТ. Але через кілька секунд нейрональна активність викликає також збільшення церебрального кровотоку та об'єму крові, що веде до збільшення притоку артеріальної крові та, отже, до збільшення оксигемоглобіну, що підвищує рівень сигналу фМРТ. З невідомих поки що причин кількість оксигенованої крові, яка надходить у відповідь на активність нейронів, сильно перевищує метаболітичне споживання кисню. Ця, свого роду, надкомпенсація оксигемоглобіну веде до зміни у співвідношенні оксигемоглобіну та дезоксигемоглобіну, що вимірюється та є основою для BOLD-фМРТ сигналу.

Існують два основні методи проведення фМРТ: [ 1 ] з виміром функціональної активності кори головного мозку при виконанні певного завдання порівняно з його активністю у спокої/з контрольним завданням (так звана task-fMRI); [ 2 ] з виміром функціональної активності кори головного мозку у спокої (так звана resting state fMRI - RS-fMRI).

При проведенні фМРТ-дослідження з виконанням певної парадигми завдання, які виконує випробовуваний, можуть бути різними: руховими, зоровими, когнітивними, мовними і т.д. Після проведення фМРТ отримані функціональні дані піддаються статистичного аналізу. Результатом є інформація про зони активації у вигляді кольорових карт, накладених на анатомічні дані, і ті ж дані можуть бути представлені в цифровому форматі із зазначенням статистичної значущості зони активації, її об'єму та координат її центру в стереотаксичному просторі. Однак останні 10 років все більший інтерес дослідників приваблює методика фМРТ спокою (фМРТп). Принцип її дії залишається таким самим, як і при класичній фМРТ (task-fMRI). Єдиною відмінністю є відсутність при фМРТп будь-яких парадигм (тобто активних завдань або впливів, які пред'являються пацієнту). Під час проведення фМРТп обстежуваний суб'єкт перебуває у МР-томографе може спокою, йому даються інструкції максимально розслабитися і думати про щось конкретному. У різних роботах зустрічаються різні погляди щодо того, чи потрібно обстежуваному суб'єкту заплющувати очі чи ні. Прихильники залишення очей відкритими аргументують свою позицію тим, що це запобігає засипанню суб'єкта.

У яких випадках проводять фМРТ?

По-перше, у суто наукових цілях: це дослідження роботи нормального мозку та його функціональної асиметрії. Дана методика відродила інтерес дослідників до картування функцій головного мозку: не вдаючись до інвазивних втручань можна побачити, які зони головного мозку відповідають за той чи інший процес. Мабуть, найбільший прорив було зроблено у розумінні вищих когнітивних процесів, включаючи увагу, пам'ять та виконавчі функції. Подібні дослідження дозволили застосовувати фМРТ у практичних цілях, далеких від медицини та нейронаук (як детектор брехні, при маркетингових дослідженнях та ін.).

По-друге, фМРТ починає активно застосовуватися в практичній медицині, зокрема, для передопераційного картування основних функцій (рухових, мовленнєвих) перед нейрохірургічними втручаннями щодо об'ємних утворень головного мозку або некурабельної епілепсії. Як правило, оцінюють моторні зони для рук і ніг, язика, а також мовні зони – Брока та Верніке: їх наявність, розташування щодо вогнища ураження, наявність гомологів у здоровій півкулі, компенсаторне посилення активації у протилежній півкулі великого мозку чи вторинних зонах. Ця інформація допомагає нейрохірургам оцінити ризик післяопераційного неврологічного дефіциту, вибрати найбільш зручний та найменш травматичний доступ, припустити обсяг резекції.

По-третє, дослідники також намагаються впровадити фМРТ у рутинну клінічну практику при різних неврологічних та психічних захворюваннях. Основною метою численних робіт у цій галузі є оцінка зміни функціонування мозку у відповідь на пошкодження тієї чи іншої його ділянки - випадання та (або) перемикання зон, їх зміщення тощо, а також динамічне спостереження перебудови зон активації у відповідь на медикаментозну. терапію та (або) реабілітаційні заходи. Зрештою, фМРТ-дослідження, що проводяться на хворих різних категорій, можуть допомогти визначити прогностичне значення різних варіантів функціональної перебудови кори для відновлення порушених функцій та виробити оптимальні алгоритми лікування.

Додаткова інформація на тему фМРТ:

стаття «Передові технології нейровізуалізації» М.А. Пірадов, М.М. Танашян, М.В. Кротенкова, В.В. Брюхов, Є.І. Кремньова, Р.М. Коновалов; ФДБНУ «Науковий центр неврології» (журнал «Аннали клінічної та експериментальної неврології» №4, 2015) [читати ];

стаття «Функціональна магнітно-резонансна томографія» О.І. Кремньова, Р.М. Коновалов, М.В. Кротенкова; Науковий центр неврології РАМН, Москва (журнал «Аннали клінічної та експериментальної неврології» №1, 2011) [читати ];

стаття «Застосування функціональної магнітно-резонансної томографії у клініці» Бєляєв А., Пек Кюнг К., Бреннан Н., Холодний А.; Онкологічний центр «Меморіал Слоан-Кеттерінг», лабораторія функціональної МРТ, відділення радіо-логії, м. Нью-Йорк, США.

стаття «Функціональна магнітно-резонансна томографія спокою: нові можливості вивчення фізіології та патології мозку» О.В. Селіверстова, Ю.А. Селіверстов, Р.М. Коновалов, С.М. Іларіошкін ФДБУ «Науковий центр неврології» РАМН, Москва (журнал «Аннали клінічної та експериментальної неврології» №4, 2013) [читати ];

стаття «Функціональна магнітно-резонансна томографія спокою: можливості та майбутнє методу» Ю.А. Селіверстів, Є.В. Селіверстова, Р.М. Коновалов, М.В. Кротенкова, С.М. Іларіошкін, Науковий центр неврології РАМН, Москва (Бюлетень Національного товариства з вивчення хвороби Паркінсона та розладів рухів, №1, 2014) [читати ];

стаття «Функціональна магнітно-резонансна томографія та нейронауки» М.Б. Штарк, А.М. Коростишівська, М.В. Резакова, А.А. Савелов; Інститут молекулярної біології та біофізики СО РАМН, м. Новосибірськ; Інститут «Міжнародний томографічний центр» СО РАН, Новосибірськ; НВФ «Комп'ютерні системи біоуправління», м. Новосибірськ (журнал «Успіхи фізіологічних наук», №1, 2012) [читати ]

© Laesus De Liro