Що таке магнітний резонанс?



The магнітний резонанс (RM) - метод нейровизування, який найчастіше використовується в нейронауках завдяки своїм численним перевагам, головними з яких є те, що це неінвазивна техніка, і це техніка магнітного резонансу з найвищим просторовим дозволом..

Будучи неінвазивним методом, не потрібно відкривати будь-яку рану, щоб її виконувати, і це також безболісно. Його просторовий дозвіл дозволяє ідентифікувати структури до міліметра, він також має хороше тимчасове дозвіл, нижчий, ніж другий, хоча це не так добре, як інші методи, такі як електроенцефалографія (ЕЕГ).

Його високий просторовий дозвіл дозволяє досліджувати аспекти та морфологічні характеристики на рівні тканин. Як метаболізм, об'єм крові або гемодинаміка.

Ця методика вважається нешкідливою, тобто не викликає шкоди в організмі людини, якій вона зроблена, тому вона також є безболісною. Хоча, учасник повинен ввести магнітне поле, це не становить ризику для людини, оскільки це поле дуже мало, зазвичай дорівнює або менше 3 тесла (3 Т).

Але не всі переваги, RM є складною технікою для виконання та аналізу, тому фахівці повинні виконувати попередню підготовку. Крім того, необхідні дорогі установки та обладнання, тому вона має високу просторову та економічну вартість.

Будучи такою складною технікою, потрібна мультидисциплінарна команда. До цієї команди зазвичай входять фізик, людина, яка знає фізіопатологію (як нейрорадіолог) і хтось, хто розробляє експерименти, наприклад, нейропсихолог.

У цій статті фізичні основи магнітного резонансу будуть описані вище, але вона буде зосереджена в основному на психофізіологічних основах і практичній інформації для людей, яким необхідно виконати МРТ-тест..

Психофізіологічні основи магнітного резонансу

Функціонування мозку засноване на обміні інформацією через хімічні та електричні синапси.

Для виконання цієї діяльності необхідно його споживати, а споживання енергії здійснюється через складний метаболічний процес, який, коротко кажучи, призводить до збільшення речовини, що називається аденозинтрифосфатом, більш відомої як АТФ, яка є джерело енергії, яку використовує мозок для функціонування.

АТФ виготовляється з окислення глюкози, тому для роботи мозку необхідно доставити кисень і глюкозу. Щоб дати вам уявлення, мозок у спокої споживає 60% всієї споживаної глюкози, приблизно 120 г. Таким чином, якщо глюкоза або кисень були перервані, мозок зазнав би шкоди.

Ці речовини потрапляють до нейронів, які потребують їх через перфузію крові, через капілярні клумби. Отже, чим більше активність мозку, тим більша потреба в глюкозі і кисню, і при збільшенні мозкового кровотоку локалізованим способом.

Тому для перевірки активності ділянки мозку ми можемо дивитися на споживання кисню або глюкози, збільшення регіонального потоку мозку та зміни обсягу головного мозку..

Тип індикатора, який буде використовуватися, буде залежати від декількох факторів, серед яких є характеристики завдання, яке необхідно виконати.

Декілька досліджень показали, що, коли стимуляція мозку відбувається протягом тривалого періоду, перші спостережувані зміни - глюкоза і кисень, то є збільшення регіонального мозкового потоку, і якщо стимуляція продовжується, відбудеться збільшення загального обсягу мозку (Clarke & Sokoloff, 1994, Gross, Sposito, Pettersen, Panton, & Fenstermacher, 1987, Klein, Kuschinsky, Schrock, & Vetterlein, 1986).

Кисень транспортується через мозкові кровоносні судини, прикріплені до гемоглобіну. Коли гемоглобін містить кисень, його називають оксигемоглобіном і, коли він залишається без нього, дезоксигемоглобін. Тому, коли починається активація мозку, відбувається локалізоване збільшення оксигемоглобіну і зниження дезоксигемоглобіну..

Цей баланс виробляє магнітні зміни в головному мозку.

Як відомо, внутрішньосудинний кисень транспортується пов'язаним з гемоглобіном. Коли цей білок повний кисню, його називають оксигемоглобіном, а коли він вивільняється, він перетворюється в дезоксигемоглобін.

Під час активації мозку відбудеться локорегіональне збільшення артеріального і капілярного оксигемоглобіну, проте концентрація дезоксигемоглобіну зменшиться внаслідок, як пояснювалося вище, зменшення транспорту кисню тканин..

Це зниження концентрації дезоксигемоглобіну через його парамагнітну властивість призведе до збільшення сигналу у зображеннях fMRI.

Підсумовуючи, МРТ ґрунтується на виявленні гемодинамічних змін кисню в крові, через ефект BOLD, хоча рівні кровотоку можна також визначити опосередковано за допомогою таких методів, як візуалізація і перфузія і ASL (мітка артеріального спину).

Механізм ефекту BOLD

Техніка МРТ, що найбільш використовується сьогодні, виконується на основі ефекту BOLD. Дана методика дозволяє виявити гемодинамічні зміни завдяки магнітним змінам гемоглобіну (Hb)..

Цей ефект досить складний, але я спробую пояснити це найпростішим способом.


Першим, хто описав цей ефект, були Огава та його команда. Ці дослідники зрозуміли, що коли Hb не містить кисню, дезоксигемоглобін є парамагнітним (притягує магнітні поля), але коли повністю оксигенированний (oxyHb) змінюється і стає діамагнітним (відштовхує магнітні поля) (Ogawa, et al.) ., 1992).

Коли є більша присутність дезоксигемоглобіну, місцеве магнітне поле змінюється, і ядрам потрібно менше часу, щоб повернутися в початкове положення, так що є більш низький сигнал Т2, і навпаки, чим більше оксиСб, тим повільніше відновлення ядер \ t і мінус T2 отримано.

Таким чином, виявлення активності мозку з механізмом ефекту BOLD відбувається наступним чином:

  1. Активність мозку в конкретній області збільшується.
  2. Активовані нейрони вимагають кисню, для енергії, яку вони отримують від нейронів навколо них.
  3. Область навколо активних нейронів втрачає кисень, тому на початку дезоксигемоглобін збільшується, а Т2 зменшується.
  4. Після закінчення часу (6-7 с) зона відновлюється і збільшує оксиГб, тому Т2 зростає (від 2 до 3% за допомогою магнітних полів 1,5 Т).

Функціональний магнітний резонанс

Завдяки ефекту BOLD можна виконувати функціональні магнітні резонанси (fMRI). Функціональний магнітний резонанс відрізняється від сухого магнітного резонансу тим, що в першому учасник виконує вправу під час виконання МРТ, так що їх мозкова активність може бути виміряна при виконанні функції, а не тільки в стані спокою..

Вправи складаються з двох частин, під час першого учасник виконує завдання, а потім залишається для відпочинку під час відпочинку. Аналіз fMRI виконується шляхом порівняння вокселя з вокселем зображень, отриманих під час виконання завдання, і в часі спокою.

Тому ця методика дозволяє з високою точністю пов'язати функціональну активність з церебральною анатомією, що не відбувається з іншими методами, такими як ЕЕГ або магнітоенцефалографія..

Хоча fMRI є досить точним методом, він опосередковано вимірює активність мозку і існує безліч факторів, які можуть заважати отриманим даним і змінювати результати, як внутрішні для пацієнта, так і зовнішні, такі як характеристики магнітного поля або пост-обробки..

Практична інформація

У цьому розділі пояснюється деяка інформація, яка може бути цікавою, якщо ви повинні брати участь у дослідженні МРТ, як пацієнт, так і здоровий контроль.

МРТ може виконуватися практично в будь-якій частині тіла, найбільш поширеними є живіт, шийка, грудна клітка, мозок або черепна, серце, поперековий і тазовий. Тут мозок буде пояснений, оскільки він найбільш близький до моєї галузі.

Як проводиться тест?

Дослідження МРТ повинні проводитися в спеціалізованих центрах і з необхідними засобами, такими як лікарні, радіологічні центри або лабораторії.

Перший крок полягає в тому, щоб правильно одягатися, ви повинні видалити всі речі, які мають метал, щоб вони не заважали МРТ.

Потім вас попросять лежати на горизонтальній поверхні, що вставляється у своєрідний тунель, який є сканером. Деякі дослідження вимагають, щоб ви лежали певним чином, але, як правило, це, як правило, прямо.

Поки МРТ виконується, ви не будете самотні, лікар або людина, яка керує машиною, будуть поміщені в кімнату, захищену від магнітного поля, яке зазвичай має вікно, щоб побачити все, що відбувається в кімнаті МРТ. У цій кімнаті також є монітори, де відповідальна особа може переконатися, що все відбувається добре під час виконання МРТ.

Тест триває від 30 до 60 хв, хоча може тривати довше, особливо якщо це фМРТ, в якому ви повинні виконувати вправи, які ви вказуєте в той час, як МРТ піднімає вашу мозкову активність..

Як підготуватися до тесту?

Коли вам говорять, що необхідно виконати МРТ-тест, ваш лікар повинен переконатися, що у вашому тілі немає металевих пристроїв, які могли б впливати на МРТ, наприклад:

  • Штучні клапани серця.
  • Кліпси для церебральної аневризми.
  • Дефібрилятор або кардіостимулятор.
  • Імплантати у внутрішньому вусі (кохлеарні).
  • Нефропатія або діаліз.
  • Штучні суглоби нещодавно розміщені.
  • Судинні стенти.

Крім того, ви повинні повідомити лікаря, якщо ви працювали з металом, тому що вам, можливо, знадобиться дослідження, щоб перевірити, чи є у вас металеві частинки у ваших очах або ніздрях, наприклад..

Ви також повинні повідомити свого лікаря, якщо ви страждаєте від клаустрофобії (страх обмежених просторів), оскільки, якщо це можливо, ваш лікар порадить вам виконати відкриту МРТ, яка більш відокремлена від тіла. Якщо це неможливо, і ви дуже занепокоєні, вам можуть запропонувати анксіолітики або снодійні таблетки..

День обстеження не повинен споживати їжу або напої перед випробуванням, приблизно 4 або 6 годин раніше.

Потрібно спробувати принести мінімум металевих предметів до дослідження (ювелірні вироби, годинники, мобільні телефони, гроші, кредитні картки ...), оскільки вони можуть заважати RM. Якщо ви їх приймете, вам доведеться залишити їх за межами кімнати, де знаходиться машина RM.

Як це відчувається?

Екзамен МРТ абсолютно безболісний, але він може бути трохи дратівливим або незручним.

Перш за все, це може викликати занепокоєння, коли ви повинні так довго лежати в закритому просторі. Крім того, машина повинна бути як можна ще, тому що якщо вона не може викликати помилки в зображеннях. Якщо ви не можете стояти на місці протягом такого тривалого часу, вам може бути надано ліки, щоб розслабити вас.

По-друге, апарат виробляє серію безперервних шумів, які можуть дратувати, щоб зменшити звук, ви можете носити беруші, завжди заздалегідь консультуючись з лікарем.

Машина має переговорний пристрій, з яким ви можете спілкуватися з особою, яка відповідає за іспит, так що якщо ви відчуваєте щось, що здається ненормальним, ви можете звернутися до нього.

Не треба залишатися в лікарні, після проведення тесту ви можете повернутися додому, поїсти, якщо хочете, і зробити нормальне життя.

Для чого це робиться??

МРТ використовується разом з іншими тестами або свідченнями, щоб поставити діагноз і оцінити стан людини, яка страждає хворобою.

Отримана інформація залежить від місця, де буде виконуватися резонанс. Магнітні резонанси мозку корисні для виявлення ознак мозку, характерних для таких умов:

  • Вроджена аномалія головного мозку
  • Кровотеча в мозку (субарахноїдальний або внутрішньочерепний крововилив)
  • Мозкова інфекція
  • Пухлини головного мозку
  • Гормональні розлади (такі як акромегалія, галакторея і синдром Кушинга)
  • Розсіяний склероз
  • Інсульт

Крім того, може бути також корисно визначити причину таких умов, як:

  • М'язова слабкість або оніміння і поколювання
  • Зміни в мисленні або поведінці
  • Втрата слуху
  • Головні болі при наявності деяких інших симптомів або ознак
  • Труднощі говорять
  • Проблеми зір
  • Деменція

У вас є ризики?

Магнітний резонанс використовує магнітні поля і, на відміну від випромінювання, ще не було знайдено в будь-якому дослідженні, що викликає будь-які пошкодження.

Контрастні дослідження МРТ, які вимагають застосування барвника, зазвичай виконуються з гадолінієм. Цей барвник дуже безпечний і алергічні реакції зустрічаються рідко, хоча це може бути шкідливим для людей з проблемами нирок. Тому, якщо ви страждаєте від будь-якої проблеми з нирками, ви повинні повідомити про це свого лікаря перед проведенням дослідження..

Магнітна МР-зображення може бути небезпечною, якщо людина несе металеві пристрої, такі як кардіостимулятори серця та імплантати, оскільки це може зробити їх непрацездатними, як і раніше..

Крім того, необхідно провести дослідження, якщо існує ризик появи металевих чіпів у вашому тілі, оскільки магнітне поле може призвести до їх переміщення та викликати органічне пошкодження або пошкодження тканин..

Список літератури

  1. Álvarez, J., Ríos, M., Hernández, J., Bargalló, N., & Calvo-Merino, B. (2008). Магнітний резонанс I: Функціональний магнітний резонанс. У F. Maestú, M. Ríos, & R. Cabestrero, Когнітивні методи і процеси (сс. 27-64). Барселона: Elsevier.
  2. Clarke, D., & Sokoloff, L. (1994). Циркуляція і енергетичний обмін мозку. У G. Siegel, & B. Agranoff, Основні нейрохімії (с. 645-680). Нью-Йорк: Ворон.
  3. Gross, P., Sposito, N., Pettersen, S., Panton, D., & Fenstermacher, J. (1987). Топографія щільності капілярів, метаболізму глюкози і мікросудинної функції в межах нижнього колікуса миші. J Метабр крові Cereb, 154-160.
  4. Klein, B., Kuschinsky, W., Schrock, H., & Vetterlein, F. (1986). Взаємозалежність локальної щільності капілярів, кровотоку і метаболізму у мозку щурів. Am J Physiol, H1333-H1340.
  5. Леві, Дж. (22 жовтня 2014 р.). Головний МРТ. Отримано з MedlinePlus.
  6. Леві, Дж. (22 жовтня 2014 р.). МРТ. Отримано з MedlinePlus.
  7. Ogawa, S., Tank, D., Menon, R., Ellermann, J., Kim, S., & Merkle, H. (1992). Зміни внутрішнього сигналу супроводжують сенсорну стимуляцію: функціональне відображення мозку за допомогою магнітно-резонансної томографії. Proc Natl Acad Sci U.S.A.., 5951-5955.
  8. Puigcerver, P. (s.f.). Основи магнітного резонансу. Валенсія, Валенсія, Іспанія. Отримано 8 червня 2016 року.