Mis on magnetresonants?



The magnetresonants (RM) on neurokujundustehnika, mida neuroteadustes kõige sagedamini kasutatakse selle mitme eelise tõttu, kusjuures peamised neist on mitteinvasiivne tehnika ja kõrgeima ruumilise eraldusvõimega magnetresonantstehnika.

Mitteinvasiivse tehnikana ei ole vaja seda haava avada ja see on ka valutu. Selle ruumiline eraldusvõime võimaldab struktuuri identifitseerimist millimeetriga, samuti on see hea ajaline lahutusvõime, madalam kui teine, kuigi see ei ole nii hea kui muud tehnikad, näiteks elektroenkefalograafia (EEG).

Selle kõrge ruumiline eraldusvõime võimaldab uurida aspekte ja morfoloogilisi omadusi koe tasandil. Nagu ainevahetus, vere maht või hemodünaamika.

Seda tehnikat peetakse kahjutuks, see tähendab, et see ei põhjusta selle organismi organismi kahjustusi, mistõttu on see ka valutu. Kuigi osaleja peab sisenema magnetvälja, ei kujuta see endast ohtu üksikisikule, kuna see väli on väga väike, tavaliselt 3 tesla (3 T) või vähem..

Kuid mitte kõik on eelised, RM on keeruline tehnikat teostada ja analüüsida, nii et spetsialistid peavad tegema eelneva koolituse. Lisaks on vaja kulukaid seadmeid ja masinaid, seega on sellel suur ruumiline ja majanduslik kulu.

Sellise keerulise tehnikana on selle kasutamiseks vaja multidistsiplinaarset meeskonda. Sellesse meeskonda kuulub tavaliselt füüsik, keegi, kes teab füsiopatoloogiat (nagu neuroradioloog) ja keegi, kes eksperimente kavandab, näiteks neuropsühholoog.

Selles artiklis selgitatakse ülalpool magnetresonantsi füüsilisi aluseid, kuid see keskendub peamiselt psühhofüsioloogilistele alustele ja praktilisele informatsioonile inimestele, kes peavad tegema MRI testi..

Magnetresonantsi psühhofüsioloogilised alused

Aju toimimine põhineb teabevahetusel keemiliste ja elektriliste sünapside kaudu.

Selle tegevuse teostamiseks on vaja seda tarbida ja energiatarbimine toimub keerulise ainevahetusprotsessi kaudu, mis lühidalt väljendub adenosiintrifosfaadi, mida tuntakse paremini kui ATP, kasvuna. energiaallikas, mida aju kasutab toimimiseks.

ATP on valmistatud glükoosi oksüdatsioonist, seega tuleb aju töötada, hapnikku ja glükoosi tuleb toimetada. Idee andmiseks tarbib ülejäänud aju 60% kogu tarbitavast glükoosist, umbes 120 g. Seega, kui glükoosi või hapniku juurdevool katkestati, kannaks aju kahjustusi.

Need ained jõuavad neisse neuronitesse, mis vajavad neid vere perfusiooni kaudu läbi kapillaaride. Seega, mida suurem on aju aktiivsus, seda suurem on vajadus glükoosi ja hapniku järele ning aju verevoolu suurenemine lokaalselt..

Et kontrollida, milline aju ala on aktiivne, saame vaadata hapniku või glükoosi tarbimist, piirkondliku aju voolu suurenemist ja aju vereringe muutusi..

Kasutatava indikaatori liik sõltub mitmest tegurist, mille hulka kuuluvad ka täidetava ülesande omadused.

Mitmed uuringud on näidanud, et kui aju stimuleerimine toimub pikema aja jooksul, on esimesed täheldatud muutused glükoos ja hapnik, seejärel suureneb piirkondlik aju vool ja kui stimuleerimine jätkub, suureneb suurenemine aju kogumaht (Clarke & Sokoloff, 1994, Gross, Sposito, Pettersen, Panton, & Fenstermacher, 1987, Klein, Kuschinsky, Schrock, & Vetterlein, 1986).

Hapnik transporditakse läbi hemoglobiiniga seotud aju veresoonte. Kui hemoglobiin sisaldab hapnikku, nimetatakse seda oksühemoglobiiniks ja kui see jääb ilma selleta, siis deoksühemoglobiin. Seega, kui aju aktiveerumine algab, suureneb oksühemoglobiini lokaliseerumine ja väheneb deoksühemoglobiin..

See tasakaal annab ajus magnetilise muutuse, mida kogutakse MR-kujutistesse.

Nagu on teada, transporditakse intravaskulaarne hapnik hemoglobiini külge. Kui see valk on hapnikuga täis, nimetatakse seda oksühemoglobiiniks ja kui see vabaneb, muundub see deoksühemoglobiiniks.

Aju aktiveerimise ajal suureneb arteriaalse ja kapillaarse oksühemoglobiini paikne piirkond, kuid deoksühemoglobiini kontsentratsioon väheneb, nagu eespool selgitatud, kudede hapniku transpordi vähenemisele..

See deoksühemoglobiini kontsentratsiooni langus põhjustab oma paramagnetilise omaduse tõttu signaali suurenemist fMRI piltidel.

Kokkuvõttes põhineb MRT hapniku hemodünaamiliste muutuste tuvastamisel BOLD-i efekti kaudu, kuigi verevoolu tasemeid võib kaudselt tuletada ka selliste meetodite abil nagu pildistamine, perfusioon ja ASL (arterite spin-märgistamine).

Efektimehhanism BOLD

Tänapäeval kõige sagedamini kasutatav MRI-meetod on BOLD-i efektil põhinev tehnika. See meetod võimaldab tuvastada hemodünaamilisi muutusi hemoglobiinis (Hb) tekkinud magnetiliste muutuste tõttu..

See mõju on üsna keeruline, kuid püüan seda selgitada võimalikult lihtsal viisil.


Esimene, kes seda mõju kirjeldas, oli Ogawa ja tema meeskond. Need teadlased mõistsid, et kui Hb ei sisalda hapnikku, on deoksühemoglobiin paramagnetiline (meelitab magnetvälju), kuid kui täielikult hapnikuga (oksüHb) muutub ja muutub diamagnetiliseks (tõrjub magnetväljad) (Ogawa et al. ., 1992).

Kui on suurem deoksühemoglobiini olemasolu, muutub kohalik magnetväli ja tuumad vajavad vähem aega algsesse asendisse naasmiseks, seega on madalam T2 signaal ja vastupidi, seda rohkem on oksihb aeglasem tuumade taastumine ja miinusmärk T2.

Kokkuvõtteks võib öelda, et aju aktiivsuse tuvastamine BOLD-i toimemehhanismiga toimub järgmiselt:

  1. Aju aktiivsus teatud piirkonnas suureneb.
  2. Aktiveeritud neuronid vajavad hapnikku energia saamiseks, mida nad omandavad ümbritsevatest neuronitest.
  3. Aktiivsete neuronite ümbritsev ala kaotab hapniku, mistõttu alguses suureneb deoksühemoglobiin ja T2 väheneb.
  4. Pärast aega (6-7s) taastub tsoon ja suurendab oksüHb, nii et T2 suureneb (2 kuni 3%, kasutades 1,5 T magnetvälja).

Funktsionaalne magnetresonants

Tänu BOLD-efektile on võimalik teostada funktsionaalseid magnetresonantse (fMRI). Funktsionaalne magnetresonants erineb kuiva magnetresonantsi poolest selles, et esimesel osalejal teostatakse MRI teostamisel harjutusi, nii et nende aju aktiivsust saab mõõta funktsiooni täitmisel ja mitte ainult puhkuse ajal.

Harjutused koosnevad kahest osast, esimesel osalejal täidetakse ülesanne ja seejärel jäetakse puhkamiseks puhkamiseks aega. FMRI analüüs viiakse läbi voksli võrdlemisel ülesande täitmise ajal ja puhkeolekus saadud piltide voxeliks.

Seetõttu võimaldab see tehnika funktsionaalset aktiivsust kõrge aju anatoomiaga seostada, mis ei juhtu teiste tehnikate nagu EEG või magnetoentsefalograafia puhul..

Kuigi fMRI on küllaltki täpne tehnika, mõõdab see kaudselt aju aktiivsust ja on mitmeid tegureid, mis võivad mõjutada saadud andmeid ja modifitseerida kas sisemisi või väliseid tulemusi, nagu magnetvälja omadused või järeltöötlus..

Praktiline teave

Selles osas selgitatakse mõningat teavet, mis võib huvi pakkuda, kui teil on vaja osaleda MR-uuringus, kas patsiendi või tervisliku kontrolli all.

MRI-d võib teostada peaaegu igas kehaosas, kõige sagedasemad on kõht, emakakael, rindkere, aju või kolju, süda, nimmepiirkond ja vaagna. Siin selgitatakse aju, kuna see on minu õppevaldkonnale kõige lähemal.

Kuidas tehakse test?

MRI uuringud tuleks läbi viia spetsiaalsetes keskustes ja vajalike vahenditega, nagu haiglad, radioloogiakeskused või laborid.

Esimene samm on asjakohaselt riietuda, peate eemaldama kõik asjad, millel on metallist, et nad ei häiriks MRI-d.

Siis palutakse teil asuda horisontaalsel pinnal, mis on sisestatud mingi tunnelisse, mis on skanner. Mõned uuringud nõuavad, et te lamaksite teatud viisil, kuid tavaliselt on see tavaliselt püsti.

MRI teostamisel ei ole te üksi, arst või masinat juhtiv isik paigutatakse magnetvälja eest kaitstud ruumi, millel on tavaliselt aken, et näha kõike, mis toimub MRI-toas. Sellel toal on ka monitorid, kus vastutav isik näeb, kas kõike on MRI teostamisel hästi.

Katse kestab 30 kuni 60 minutit, kuigi see võib kesta kauem, eriti kui see on fMRI, milles peate täitma harjutused, mida te märkisite, kui MRI tõmbab teie aju aktiivsust üles.

Kuidas testiks valmistuda?

Kui teile öeldakse, et MRI-test tuleb läbi viia, peab arst veenduma, et teil ei ole kehas metallilisi seadmeid, mis võivad häirida MR-i, näiteks:

  • Kunstlikud südameklapid.
  • Aju aneurüsmi klambrid.
  • Defibrillaator või südamestimulaator.
  • Implantaadid sisekõrvas (cochlear).
  • Nefropaatia või dialüüs.
  • Hiljuti paigutatud kunstlikud liigesed.
  • Vaskulaarsed stendid.

Samuti peaksite rääkima arstile, kui olete metalliga töötanud, sest teil võib olla vaja uuringut, et uurida, kas teil on näiteks silma või ninasõõrmetes metallosakesi..

Te peaksite ka oma arstile teatama, kui teil on klaustrofoobia (hirm suletud ruumide ees), sest võimaluse korral soovitab arst teil teha avatud MRI, mis on kehast eraldatum. Kui see ei ole võimalik ja olete väga mures, võidakse teile määrata anksiolüütikumid või unerohud..

Uuringu päev ei tohiks enne testi teha toitu või jooki, umbes 4 või 6 tundi enne.

Peab püüdma viia uuringusse minimaalse metallielemendid (ehted, kellad, mobiil, raha, krediitkaart ...), kuna need võivad RM-i mõjutada. Kui te võtate neid, peate need kõik välja jätma väljaspool ruumi, kus RM masin asub.

Kuidas see tundub?

MRI eksam on täiesti valutu, kuid see võib olla natuke tüütu või ebamugav.

Kõigepealt võib see tekitada ärevust, kui sul on nii kaua suletud ruumis. Lisaks sellele peab masin olema võimalikult ikka, sest kui see ei pruugi kujutistes vigu tekitada. Kui te ei suuda sellist pikka aega seista, võidakse teile mõnda ravimit lõõgastuda.

Teiseks tekitab masin pideva müra, mis võib olla tüütu, et vähendada kõrvaklappide heli, konsulteerides alati oma arstiga.

Masinal on intercom, millega saate eksami eest vastutava isikuga suhelda, nii et kui te tunnete midagi ebanormaalset, võite seda konsulteerida.

Haiglas viibimine ei ole vajalik, pärast testi sooritamist saate koju minna, süüa, kui soovite, ja teha oma normaalne elu.

Mida see teeb??

MRI-d kasutatakse koos teiste testide või tõenditega diagnoosimiseks ja haiguse all kannatava isiku seisundi hindamiseks..

Saadav teave sõltub asukohast, kus resonants tehakse. Aju magnetresonantsid on kasulikud aju märkide tuvastamiseks, mis on iseloomulikud järgmistele tingimustele:

  • Aju kaasasündinud anomaalia
  • Verejooks ajus (subarahnoidaalne või intrakraniaalne verejooks)
  • Ajuinfektsioon
  • Aju kasvajad
  • Hormonaalsed häired (nagu akromegaalia, galaktorröa ja Cushingi sündroom)
  • Mitmekordne skleroos
  • Stroke

Lisaks võib olla kasulik määrata ka tingimuste põhjus, näiteks:

  • Lihaste nõrkus või tuimus ja kihelus
  • Mõtteviisi või käitumise muutused
  • Kuulmiskaotus
  • Peavalud, kui esineb mõningaid muid sümptomeid või märke
  • Raske rääkimine
  • Nägemishäired
  • Dementsus

Kas teil on riske?

Magnetresonants kasutab magnetvälju ja erinevalt kiirgusest ei ole seda ühtegi uuringut, mis põhjustaks mingit kahju.

Kontrasti MRI uuringud, mis nõuavad värvaine kasutamist, viiakse tavaliselt läbi gadoliiniumiga. See värv on väga ohutu ja allergilisi reaktsioone esineb harva, kuigi see võib olla ohtlik neeruprobleemidega inimestele. Seetõttu, kui teil esineb neeruprobleeme, peate enne uuringu läbiviimist oma arsti teavitama..

Magnetiline MR-pildistamine võib olla ohtlik, kui isik kannab metallist seadmeid, näiteks südame südamestimulaatoreid ja implantaate, sest see võib muuta need mitte nii hästi kui varem..

Lisaks tuleb läbi viia uuring, kui on olemas oht, et kehas on metallist laastud, sest magnetväli võib põhjustada nende liikumist ja tekitada orgaanilisi või koe kahjustusi..

Viited

  1. Álvarez, J., Ríos, M., Hernández, J., Bargalló, N., & Calvo-Merino, B. (2008). Magnetresonants I: funktsionaalne magnetresonants. F. Maestú, M. Ríos ja R. Cabestrero, Kognitiivsed meetodid ja protsessid (lk 27-64). Barcelona: Elsevier.
  2. Clarke, D., & Sokoloff, L. (1994). Aju tsirkulatsioon ja energia metabolism. G. Siegel ja B. Agranoff, Neurokeemia baas (lk 645-680). New York: Raven.
  3. Gross, P., Sposito, N., Pettersen, S., Panton, D., & Fenstermacher, J. (1987). Kapillaartiheduse, glükoosi ainevahetuse ja mikrovaskulaarse funktsiooni topograafia hiire madalamal kollektsioonil. J Cereb verevoolu metab, 154-160.
  4. Klein, B., Kuschinsky, W., Schrock, H., ja Vetterlein, F. (1986). Paikse kapillaartiheduse, verevoolu ja metabolismi vastastikune sõltuvus rottide ajus. Am J Physiol, H1333-H1340.
  5. Levy, J. (22. oktoober 2014). Head MRI. Välja otsitud MedlinePlus.
  6. Levy, J. (22. oktoober 2014). MRI. Välja otsitud MedlinePlus.
  7. Ogawa, S., Tank, D., Menon, R., Ellermann, J., Kim, S., ja Merkle, H. (1992). Sensoorse stimulatsiooni kaasnevad sisemised signaalimuutused: funktsionaalne aju kaardistamine magnetresonantstomograafiaga. Proc Natl Acad Sci, USA., 5951-5955.
  8. Puigcerver, P. (s.f.). Magnetresonantsi alused. Valencia, Valencia kogukond, Hispaania. Välja otsitud 8. juunil 2016.