Функциональная магнитно-резонансная томография — действенный метод исследования головного мозга

История

В конце 19-го века Анджело Моссо изобрел аппарат «баланс человеческой циркуляции», который мог неинвазивными способами измерять перераспределение крови во время эмоциональной и интеллектуальной деятельности. Хотя аппарат был упомянут в работах Вильяма Джеймса, детали, точные разработки и данные о проведенных экспериментах долгое время оставались неизвестными до недавнего открытия исходного документа и отчетов Моссо Стефаном Сандро и его коллегами. Рукописи Моссо не дают прямого доказательства того, что «баланс» в действительности был в состоянии измерить изменения мозгового кровотока в результате когнитивной деятельности, однако современная репликация аппарата, выполненная Дэвидом Филдом в настоящее время, используя современные методы обработки сигналов, недоступные Моссо, показывает, что устройство могло обнаружить изменения в объеме кровотока головного мозга в результате когнитивной деятельности.

В 1890 году в университете Кембриджа Чарльз Рой и Чарльз Шеррингтон впервые экспериментально связали работоспособность мозга с кровотоком. Следующим шагом в проблеме, как измерить кровоток мозга, было открытие Линуса Полинга и Чарльза Кореля в 1936 году. Открытие заключалось в том, что кровь, богатая кислородом с , слабо отталкивалась магнитными полями, в то время как кровь, обеднённая кислородом с , притягивалась магнитными полями, хотя меньше, чем ферромагнитные материалы, такими как железо. Сэйдзи Огавой из Белл Лабс было признано, что это свойство может быть использовано для усиления сигнала МРТ, так как различные магнитные свойства и вызовет заметные изменения в МРТ сигнале, вызванные кровотоком в активированные области мозга. БОЛД (зависимость уровня кислорода) — это МРТ контраст открытый Огавой в 1990 году. В фундаментальных исследованиях 1990 года, основанных на работах Тулборна и др., Огава и его коллеги изучали грызунов под воздействием сильного магнитного поля. Чтобы управлять уровнем кислорода в крови, они меняли содержание кислорода в воздухе, которым дышали животные. Как только доля кислорода падала, на МРТ появлялась карта кровотока.  Они проверили это путём размещения пробирок с кровью, богатой кислородом, и венозной кровью, а затем созданием отдельных изображений. Чтобы показать эти изменения кровотока, связанные с функциональной активностью мозга, они изменили состав воздуха, которым дышали крысы, и просмотрели их одновременно с мониторингом активности мозга на ЭЭГ.

Подготовительные мероприятия перед процедурой

В принципе, до и после проведения магнитно-резонансной томографии мозга больные придерживаться своего обычного образа жизни. Они не ограничивают себя приёме в пищи или необходимых лекарств.
Особая подготовка перед сканированием не нужна. Но пациент должен сообщить врачу обо всех своих болезнях и хирургических вмешательствах, которые он переносил. В обязательном порядке нужно проверить наличие аллергических реакций. Женщина должна сообщить о беременности. Все металлические предметы пациент должен снять и оставить подальше от МРТ кабинета, поскольку они плохо влияют на работу магнита.
Так же, на теле и на одежде не должно ни в коем случаи быть:

  • нательных изделий;
  • аппаратов для слуха или стоматологических протезов;
  • пластиковых карт;
  • пирсинга.

Обязательно нужно предупредить врача и радиолога, есть ли у вас в организме такие медицинские приборы как:

  • искусственный клапан с ферромагнитного материала сердца;
  • протезы суставов и конечностей;
  • металлические скобы, клипсы, пластины и др.

Все эти объекты не должны мешать проведению МРТ и вредить пациенту. Но если эти операции были проведены совсем недавно, желательно обратится к исследованию без подобных противопоказаний. Пломбы и брекеты безопасны, они не влияют на магнит, но могут искажать лицо.

Кому показана магнитно-резонансная томография

Данный вид исследования (МРТ) показан широкому кругу пациентов

Если вы когда-либо заглядывали в ту часть поликлиники, где проводят МРТ, то наверняка обратили внимание на постоянные очереди возле заветного кабинета. И это немудрено, т

к. магнитно-резонансная томография способна выявить массу тяжких заболеваний на ранней стадии. В частности, патологически изменения в сосудах головного мозга, которые могут быть как следствием преклонного возраста, так и свидетельством заболевания.

Целям диагностики служат процедуры МРТ головного мозга и гипофиза, ангиограммы артериальные и венозные. Таким же образом диагностируются проблемы спинного мозга и позвоночника – дифференцированно (шейный, грудной, пояснично-крестцовый отдел). До недавних пор было очень сложно определить заболевания надпочечников. С появлением магнитно-резонансной томографии это стало возможным. Исследования суставов с помощью МРТ дают довольно четкую картину, благодаря чему появилась возможность поставить правильный диагноз пациентам с патологией локтевого, коленного, тазобедренного суставов.

Методика проведения МРТ

Магнитно-резонансная томография — наиболее прогрессивная из всех подобных видов диагностики, так как дает возможность увидеть состояние практически всех тканей. Она безболезненна и не приносит вреда здоровью пациента.

Перед процедурой необходимо переодеться в специальный халат, на котором не будет пуговиц и молний, а также снять любые предметы, содержащие металл. Этот нюанс очень важен, так как металлические элементы влияют на качество изображения, а магнитное поле оказывает пагубное действие на работу электроники.

Во время МРТ в неврологии пациента помещают к кабину томографа на специальном столике, при этом сам человек находится в горизонтальном положении. Желательно полностью исключить подвижность всего тела, а особенно в зоне исследуемой области. Для этого фиксируют все части тела и конечности. Любое телодвижение отражается на снимке информации, которая передается в процессе магнитно-резонансной томографии, а это может негативно повлиять на достоверность данных.

Важно  Причины и симптомы рассеянного склероза у мужчин: начальная стадия, развитие болезни

Специальные датчики позволяют следить за частотой биения сердца и особенностями дыхания. Сканер движется вдоль исследуемой части, издавая различные пощелкивания и жужжащие звуки. При необходимости можно разговаривать с доктором через микрофон, находящийся в камере оборудования.

Для некоторых снимков МРТ понадобится введение контрастного вещества внутривенным путем, однако, не следует этого опасаться, данная процедура не окажет негативного влияния на состояние здоровья. Такая необходимость возникает в тех случаях, когда нужно более детально рассмотреть определенную зону позвоночного столба либо головного мозга. Длительность диагностики может варьироваться от 30 до 120 минут, это зависит от особенностей исследуемой зоны.

Повысить результативность МРТ в неврологии помогут другие заключения лабораторных, лучевых и функциональных процедур. Таким образом, открывается возможность обширно рассмотреть проблему и поставить правильный диагноз.

Вреден ли МРТ

Магнитные волны, созданные томографом, физически не наносят ущерб биологическим объектам. Мощность среднего магнитного томографа – от 0.5 до 3 Тесла. Этой силы недостаточно, чтобы повлиять на здоровье человеческого организма.

Часто люди путают электромагнитное поле и рентгеновское излучение. Они ошибочно полагают, что можно получить облучение при МРТ. Однако это не так. В отличие от компьютерной томографии, которая испускает рентгеновские волны, магнитная томография не облучает человека.

Вред может нанести не сканирование, а режим процедуры – контрастирование, а именно: фармакологический препарат, вводящийся в кровеносное русло пациенту.

От контрастного вещества бывают побочные эффекты разной степени:

  • Легкие: покалывание, зуд, ощущение жара во время введения препарата в вену. Эти чувства быстро проходят.
  • Средние: аллергическая реакция, похожая на крапивницу: покраснение кожи, сильный зуд, отек.
  • Тяжелые: задержка дыхания, остановка сердца и внезапная смерть. Эти побочные эффекты наступают только в одном случае на 100 000 процедур при условии, что у пациента непереносимость контраста.

Как проводится исследование МРТ

Пациенту нет необходимости специально готовиться к процедуре магнитно-резонансной томографии. Исключением является обследование органов малого таза. Перед сканированием следует поесть; прием лекарств, назначенных врачом, прерывать не нужно. Сама процедура абсолютно безболезненна.

На пациенте должна быть одежда без металлических деталей (молнии, кнопки и пр.). Прежде чем лечь на кушетку, нужно избавиться от всех лишних аксессуаров – ювелирных изделий, часов, бижутерии, заколок и шпилек для волос. Если имеются зубной протез, парик или слуховой аппарат, их тоже необходимо снять. Иными словами, на пациенте не должно быть ничего, что содержит металл.

Дело в том, что металлические предметы влияют на характеристики магнитного поля, генерируемого установкой, в результате чего снимки могут получиться некачественными. Кроме того, магнитное поле может вывести из строя, к примеру, электронные наручные часы. В ситуациях, когда в организме пациента имеются неотделимые металлические элементы (сердечный клапан, кардиостимулятор, искусственный сустав, несъемный зубной протез и пр.), следует сообщить об этом врачу. Наличие металла в организме во время процедуры МРТ может не только ухудшить качество снимка, но и создать угрозу здоровью.

В процессе сканирования методом МРТ исследуется какая-либо конкретная область организма. Пациент принимает горизонтальное положение на кушетке, которую помещают в узкий тоннель томографа. В течение всей процедуры необходимо сохранять неподвижность, в этом тоже состоит залог качественного результата.

Гемодинамическая ответная реакция зависимости уровня кислорода в крови (ЗУКВ)[ | ]

Изменение МР сигнала от нейронной активности называется гемодинамической ответной реакцией (ГО). Она может задерживать нейронные события на 1-2 секунды, в связи с тем, что сосудистая система достаточно долго реагирует на потребность мозга в глюкозе. С этого момента она обычно достигает пика примерно через 5 секунд после стимуляции (в данном случае имеется в виду внедрение глюкозы).

Механизму, с помощью которого нервная система обеспечивает обратную связь с сосудистойсистемой, необходимо больше глюкозы, в том числе, частично высвобожденной из глутамата в рамках запуска нейронов. Глутамат влияет на ближайшие опорные клетки, астроциты, вызывая изменение концентрация ионовкальция.

Ответный сигнал одного вокселя в течение периода времени называется timecourse. Как правило, нежелательный сигнал, называемый шумом, со сканера, беспорядочной деятельности, помех и аналогичных элементов соизмерим с величиной полезного сигнала. Чтобы устранить данные шумы, фмрт исследования повторяют несколько раз.

Пространственное разрешение фмрт исследований определяется, как способность оборудования различать границы мозга и близлежащие места. Она измеряется размером вокселей, как в МРТ. Воксель — это трехмерный прямоугольный параллелепипед, размеры которого определяются толщиной среза, площадь среза, и сетки, наложенные на срез путём сканирования.

При полном исследовании мозга используются более крупные воксели, а те, которые специализируются на конкретных регионах, представляющие интерес, как правило, используют меньшие размеры. Размеры варьируются от 4-5 мм до 1 мм. Таким образом размеры вокселей напрямую зависят от области измерения. Вместе с тем время сканирования напрямую увеличивается с увеличением количества вокселей, зависящих от среза и количества срезов.

Сосудистая артериальнаясистема, которая поставляет свежую кровь, насыщенную кислородом, разветвляется на меньшие и меньшие сосуды, которые входят в поверхностные участки мозга и в его внутренние структуры. Кульминацией является соединения капилляров внутри мозга. Дренажные системы, точно так же, сливается в более крупные и крупные вены, которые уносят кровь с низким содержанием кислорода.

Важно  Все про современные антидепрессанты: список 30 лучших препаратов на конец 2017 года

Временное разрешение — это наименьший период времени нейронной активности который с высокой точностью можно определить с помощью фмрт.

Временное разрешение зависит от возможностей мозга обрабатывать данные за определенное время, находясь в различных ситуациях. Например, в широком диапазоне задается визуальная система обработки. То, что глаз видит, регистрируется на фоторецепторахсетчатки в пределах миллисекунд. Данные сигналы доходят до первичной зрительнойкоры через таламус за десятки миллисекунд.

Активность нейронов, связанных с актом видения длится чуть больше 100 мс. Быстрые реакции, такие как резкий поворот, чтобы избежать аварии, занимает около 200 мс. Реакция происходит приблизительно во вторую половину осознания и осмысления произошедшего. Вспоминание подобного события может занять несколько секунд, и эмоциональные или физиологические изменения, такие как страх, возбуждение могут длиться минуты или часы.

Когда человек выполняет две задачи одновременно, ответная реакция ЗУКВ, как ожидается, добавляется линейно. Это фундаментальное предположение многих фмрт исследований. Линейное дополнение означает отдельное масштабирование каждого интересующего процесса и их последующего суммирования. Поскольку масштабирование — это просто умножение на постоянное число, это означает, что событие, которое вызывается, скажем, два раза в нейронных реакциях могут быть смоделированы, как определенное событие представленное два раза одновременно.

Как проходит процедура

Как происходит МРТ по шагам:

Пациент приходит в отделение и заходит в комнату с томографом. Там его встречает медсестра и лаборант. Последний читает инструкцию и рассказывает о ходе процедуры.
Исследуемый переодевается в выданный халат, снимает все украшения, часы и прочие металлические предметы на теле.
Укладывается на столик томографа. Если сканирование проводится с контрастированием, медсестра вводит в вену катетер. Пациент ждет, пока контрастное вещество распространится по сосудам.
Столик заезжает в туннель магнитного томографа. Начинается сканирование. Во время процедуры звуки МРТ похожи на фоновый шум и клацанье. Это нормально, и не стоит этого бояться. Лаборант может предложить наушники или беруши. Исследование в целом длится от 15 до 30 минут без контраста, с контрастированием – от 30 до 60 минут. В это время нельзя двигаться.
После окончания сканирования столик выезжает из туннеля

Пациент поднимается и ждет еще 20-30 минут – это важно, так как врачу нужно проконтролировать реакцию больного на контрастирующее вещество.
После МРТ пациент освобождается.

После процедуры врач получает на компьютере изображение мозга.

Показания к проведению

В каких случаях назначают МРТ классического варианта:

  1. Частые и хронические головные боли. Цефалгия, которая не снимается обезболивающими средствами. Внезапно возникшая острая головная боль, сопровождающаяся дефицитной неврологической симптоматикой. Острая цефалгия по типу удара по голове. Головная боль после черепно-мозговой травмы.
  2. Подозрение на опухоль, кисту или смещение мозговых структур (дислокационный синдром).
  3. Симптомы повышенного внутричерепного давления: головная боль, головокружение, рвота и тошнота, потемнение в глазах, нарушение сознания.
  4. Комплекс вегетативных нарушений: головокружение, шум в ушах, чувство сильного сердцебиения, ощущение нехватки воздуха, дрожание пальцев, постоянно холодные конечности, чередование запора и диареи.
  5. Психические нарушения в комплексе: снижение памяти и внимания, замедление мышления, забывчивость, эмоциональная нестабильность, раздражительность, нарушение сна.

У детей МРТ назначается при диагностике внутриутробных дефектов развития и ранней диагностике патологий мозга.

Стандартная магнитно-резонансная томография назначается не только при симптомах, но и для таких целей:

  • Плановая профилактика контингента, входящего в группу риска заболеваний различной природы. Например, сотрудники, работающие в условиях повышенной радиации, должны проходить профилактическое обследование на предмет опухолей.
  • Контроль эффективности лечения после курса терапии, например, после химио- или лучевой терапии.

Магнитно-резонансная ангиография с контрастом назначается при диагностике таких патологий:

  1. расслоение стенки сосудов;
  2. выпячивание, образование «кармашка» в стенке сосуда;
  3. закупорка эмболом или тромбом, сужение просвета артерий и вен;
  4. сосудистые мальформации, артериовенозные шунты;
  5. атеросклероз сосудов головного мозга;
  6. врожденные пороки микроциркуляторного русла центральной нервной системы;
  7. нарушение венозного оттока, застой венозной крови.

4D-ангиография – разновидность контрастной ангиографии – позволяет оценить гемодинамику и ее нарушения, в частности мальформации и патологические шунты.

Функциональная магнитно-резонансная томография — действенный метод исследования головного мозга

Диффузно-спектральная томография применяется при диагностике сосудистых катастроф, например, ишемического инсульта. Возможности диффузно-спектральной томографии позволяют оценить степень поражения мягких тканей и вещества головного мозга. Также этот метод назначается для диагностики нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера или рассеянный склероз.

Магнитно-резонансная перфузия назначается для диагностики нарушения кровообращения и опухолей. С помощью метода оценивается динамика прохождения крови по тканям организма и эффективность оттока венозной крови. Так, перфузионная томография имеет высокую диагностическую ценность при диагностике опухолей, так как может оценить кровоток в патологических тканях. МР-перфузия, кроме того, назначается для подтверждения ишемического инсульта.

Магнитно-резонансная спектроскопия назначается для диагностики метаболических и биохимических изменений. Показания:

  • Выявление эпилептогенных очагов в головном мозгу.
  • Хроническая ишемия мозга.
  • Нейродегенеративные заболевания у взрослых: болезнь Паркинсона, Альцгеймера и Пика, диффузный рассеянный склероз.
  • Опухоли.

Функциональная магнитно-резонансная томография назначается при:

  1. Картировании головного мозга.
  2. Определении индивидуальных особенностей кровоснабжения участков коры больших полушарий.
  3. Диагностике ишемических заболеваний.
  4. Контроле воздействия препаратов, влияющих на свертывание крови.
Важно  Нейротехнологии направленные для усовершенствование работы мозговых структур

Революционное свойство функциональной томографии – это возможность визуализации сновидений и ранее предупреждение генетически обусловленных дегенеративных заболеваний центральной нервной системы.

Принципы функциональной МРТ головного мозга

Выявить патологии в значимых областях мозга поможет функциональная МРТ. Принцип работы аппарата достаточно прост: мозгом расходуется энергия и чем активнее такой процесс, тем больше питательных веществ и кислорода ему необходимо получать. Все это поступает в орган с кровотоком. Именно МРТ помогает увидеть участки с замедленным и усиленным кровообращением и понять, как мозг справляется с той или иной проблемой.

Диагностические мероприятия, связанные с ядерно-магнитным резонансом, включающие функциональную томографию, имеют следующие преимущества:

Изображение, подаваемое на экран аппарата, очень четкое. Исследование считается не только одним из сверхточных, но и дает картинку самого высокого качества. Непродолжительное время проведения исследования. Магнитное поле имеет высокую напряженность, что позволяет в разы сократить время диагностики. Особенно это удобно для лиц, страдающих нейродегенеративными патологиями, психическими заболеваниями, биполярным аффективным расстройством (БАР). Высокая точность результатов

Если требуется оперативное вмешательство на органе, врачу важно получить достоверную информацию о состоянии и локализации опухоли, что позволит исключить двигательные, речевые, зрительные и иные расстройства после ее иссечения. С помощью функциональной МРТ можно точно оценить риск таких последствий и вынести окончательное решение об операбельности опухоли

По тому, каковы особенности изменений, выявленных с помощью функциональной магнитно-резонансной томографией, можно определить прогноз того или иного заболевания, эффективность проводимого лечения.

Принцип действия МРТ сканера основывается на особенностях действия магнитного поля и магнитных свойствах тканей тела. Благодаря взаимодействию ядерно-магнитного резонанса и ядер атомов водорода, во время обследования на экран компьютера выводится послойное изображение органов человеческого тела. Таким образом удается не только дифференцировать одни органы и ткани от других, но и зафиксировать наличие даже незначительных нарушений, опухолевых и воспалительных процессов.

Функциональная магнитно-резонансная томография — действенный метод исследования головного мозга

Аппарат томографии закрытого типа

Благодаря тому, как работает МРТ, можно выделить ряд преимуществ данного вида исследования перед другими:

  • В результате обследования удается получить детализированное изображение. Поэтому данная методика считается наиболее эффективной для раннего обнаружения опухолей и очагов воспаления, исследования нарушений ЦНС, опорно-двигательной системы, органов брюшной полости и малого таза, мозга, позвоночника, суставов, кровеносных сосудов.
  • Магнитная томография позволяет провести диагностику в тех местах, где КТ не эффективно из-за перекрытия обследуемого участка костными тканями или вследствие нечувствительности КТ к изменениям плотности тканей.
  • Во время процедуры не происходит ионизирующее облучение пациента.
  • Можно получить не только изображение структуры тканей, но и МРТ показания их функционривания. Например, скорость кровотока, тока спинномозговой жидкости и мозговой активности фиксируются при помощи функциональной магнитно резонансной томографии.
  • Возможность проведения контрастного МРТ. Контрастное вещество повышает диагностический потенциал процедуры.
  • МРТ открытого типа позволяют проходить обследования пациентам с боязнью замкнутого пространства.

Еще одно преимущество — при постановке диагноза практически исключены ошибки. Если пациента волнует вопрос: «Может ли МРТ ошибаться?», то ответ получается немного неоднозначным. С одной стороны данная процедура является одним из самых точных методов диагностики. С другой стороны ошибки могут произойти на этапе расшифровки результатов и постановки диагноза врачом.

Примечания[ | ]

  1. ↑Logothetis, N. K.; Pauls, Jon; Auguth, M.; Trinath, T.; Oeltermann, A. (July 2001). “A neurophysiological investigation of the basis of the BOLD signal in fMRI”. Nature. 412 (6843): 150–157. doi:10.1038/35084005. PMID 11449264. Our results show unequivocally that a spatially localized increase in the BOLD contrast directly and monotonically reflects an increase in neural activity.
  2. ↑ 12Huettel, S. A.; Song, A. W.; McCarthy, G. Functional Magnetic Resonance Imaging. — Massachusetts. — Sinauer, 2009. — С. 229-237. — ISBN 978-0-87893-286-3.
  3. ↑ 12Carr, V. A.; Rissman, J.; Wagner, A. D. “Imaging the medial temporal lobe with high-resolution fMRI”. — 11 February 2010. — С. 298-308.
  4. ↑ 12Huettel, S. A.; Song, A. W.; McCarthy, G. Functional Magnetic Resonance Imaging. — Massachusetts. — Sinauer, 2009. — С. 208-214. — ISBN 978-0-87893-286-3.
  5. ↑ 12Ogawa, S.; Sung, Y. “Functional Magnetic Resonance Imaging”. — Scholarpedia 2. — 2007.
  6. ↑Huettel, S. A.; Song, A. W.; McCarthy, G. Functional Magnetic Resonance Imaging. — Massachusetts. — Sinauer, 2009. — С. 6-7. — ISBN 978-0-87893-286-3.
  7. ↑Huettel, S. A.; Song, A. W.; McCarthy, G. Functional Magnetic Resonance Imaging. — Massachusetts. — Sinauer, 2009. — С. 199. — ISBN 978-0-87893-286-3.
  8. ↑Huettel, S. A.; Song, A. W.; McCarthy, G. Functional Magnetic Resonance Imaging. — Massachusetts. — Sinauer, 2009. — С. 194. — ISBN 978-0-87893-286-3.
  9. ↑ 12Huettel, S. A.; Song, A. W.; McCarthy, G. Functional Magnetic Resonance Imaging. — Massachusetts. — Sinauer, 2009. — С. 220-229. — ISBN 978-0-87893-286-3.
  10. ↑Huettel, S. A.; Song, A. W.; McCarthy, G. Functional Magnetic Resonance Imaging. — Massachusetts. — Sinauer. — С. 243-245. — ISBN 978-0-87893-286-3.
  11. ↑Huettel, S. A.; Song, A. W.; McCarthy, G. Functional Magnetic Resonance Imaging. — Massachusetts. — Sinauer, 2009. — С. 214-220. — ISBN 978-0-87893-286-3.
Оцените статью
Добавить комментарий