Что такое магнитный резонанс?



магнитный резонанс (RM) - это метод нейровизуализации, наиболее часто используемый в нейронауках из-за его многочисленных преимуществ, основными из которых являются то, что это неинвазивный метод и метод магнитного резонанса с самым высоким пространственным разрешением..

Будучи неинвазивной техникой, нет необходимости открывать какую-либо рану, чтобы выполнить ее, и это также безболезненно. Его пространственное разрешение позволяет идентифицировать структуры с точностью до миллиметра, оно также имеет хорошее временное разрешение, ниже второго, хотя это не так хорошо, как другие методы, такие как электроэнцефалография (ЭЭГ)..

Его высокое пространственное разрешение позволяет исследовать аспекты и морфологические характеристики на тканевом уровне. Как метаболизм, объем крови или гемодинамика.

Эта техника считается безвредной, то есть она не наносит вреда организму человека, которому она сделана, по этой причине она также безболезненна. Хотя участник должен ввести магнитное поле, это не представляет опасности для индивидуума, поскольку это поле очень мало, обычно равно или меньше 3 тесла (3 Т).

Но не все преимущества, RM - сложная техника для выполнения и анализа, поэтому профессионалы должны пройти предварительное обучение. Кроме того, необходимы дорогостоящие установки и оборудование, поэтому оно имеет высокую пространственную и экономическую стоимость..

Поскольку такая сложная техника необходима, для ее использования необходима многопрофильная команда. В эту команду обычно входят физик, кто-то, кто знает физиопатологию (например, нейрорадиолог) и кто-то, кто разрабатывает эксперименты, например, нейропсихолог.

В этой статье физические основы магнитного резонанса будут объяснены выше, но основное внимание будет уделено психофизиологическим основам и практической информации для людей, которые должны выполнить тест МРТ..

Психофизиологические основы магнитного резонанса

Функционирование мозга основано на обмене информацией посредством химических и электрических синапсов.

Для выполнения этой деятельности необходимо ее потреблять, а потребление энергии осуществляется через сложный метаболический процесс, который, короче говоря, приводит к увеличению количества вещества, называемого аденозинтрифосфатом, более известного как АТФ, который является источник энергии, который мозг использует для функционирования.

АТФ образуется в результате окисления глюкозы, поэтому для работы мозга необходимо доставлять кислород и глюкозу. Чтобы дать вам представление, мозг в состоянии покоя потребляет 60% всей потребляемой нами глюкозы, примерно 120 г. Таким образом, если прекратить подачу глюкозы или кислорода, мозг будет страдать.

Эти вещества достигают нейронов, которые в них нуждаются, путем перфузии крови, через капиллярные ложа. Следовательно, чем выше активность мозга, тем больше потребность в глюкозе и кислороде, а также при увеличении мозгового кровотока локализованным способом..

Таким образом, чтобы проверить, какая область мозга активна, мы можем посмотреть на потребление кислорода или глюкозы, увеличение регионального мозгового кровотока и изменения объема церебральной крови..

Тип используемого индикатора будет зависеть от множества факторов, среди которых характеристики выполняемой задачи..

Несколько исследований показали, что, когда стимуляция мозга происходит в течение длительного периода, первые наблюдаемые изменения - это глюкоза и кислород, тогда происходит увеличение регионального мозгового кровотока, и, если стимуляция продолжается, будет увеличение общего объема мозга (Clarke & Sokoloff, 1994, Gross, Sposito, Pettersen, Panton, & Fenstermacher, 1987, Klein, Kuschinsky, Schrock & & Vetterlein, 1986).

Кислород транспортируется через кровеносные сосуды головного мозга, прикрепленные к гемоглобину. Когда гемоглобин содержит кислород, он называется оксигемоглобином, а когда он остается без него, дезоксигемоглобином. Поэтому, когда начинается активация мозга, происходит локальное увеличение оксигемоглобина и уменьшение дезоксигемоглобина..

Этот баланс вызывает магнитные изменения в мозге, которые собираются на МР-изображениях.

Как известно, внутрисосудистый кислород транспортируется связанным с гемоглобином. Когда этот белок полон кислорода, он называется оксигемоглобином, а когда он высвобождается, он превращается в дезоксигемоглобин.

Во время церебральной активации будет происходить локальное увеличение оксигемоглобина в артериальной и капиллярной фазах, однако концентрация дезоксигемоглобина будет снижаться из-за, как объяснено выше, снижения тканевого транспорта кислорода..

Это падение концентрации дезоксигемоглобина из-за его парамагнитного свойства приведет к увеличению сигнала на изображениях МРТ.

Таким образом, МРТ основана на выявлении гемодинамических изменений кислорода в крови посредством эффекта BOLD, хотя уровни кровотока также могут быть получены косвенно с помощью таких методов, как визуализация и перфузия и ASL (маркировка артериального спина).

Механизм действия BOLD

Метод МРТ, наиболее используемый сегодня, это метод, основанный на эффекте BOLD. Этот метод позволяет идентифицировать гемодинамические изменения благодаря магнитным изменениям, производимым в гемоглобине (Hb)..

Этот эффект довольно сложный, но я постараюсь объяснить его как можно проще.


Первыми, кто описал этот эффект, были Огава и его команда. Эти исследователи поняли, что, когда Hb не содержит кислорода, дезоксигемоглобин является парамагнитным (притягивает магнитные поля), но когда полностью оксигенированный (oxyHb) изменяется и становится диамагнитным (отталкивает магнитные поля) (Ogawa, et al. ., 1992).

Когда присутствует большее количество дезоксигемоглобина, локальное магнитное поле изменяется, и ядрам требуется меньше времени, чтобы вернуться в исходное положение, поэтому имеется более низкий сигнал T2, и, наоборот, чем больше oxiHb, тем медленнее восстановление ядер. и знак минус Т2 получен.

Таким образом, обнаружение активности мозга с помощью механизма эффекта BOLD происходит следующим образом:

  1. Активность мозга в определенной области увеличивается.
  2. Активированные нейроны нуждаются в кислороде для получения энергии, которую они получают от окружающих их нейронов..
  3. Область вокруг активных нейронов теряет кислород, поэтому вначале дезоксигемоглобин увеличивается, а Т2 уменьшается.
  4. По истечении времени (6-7 с) зона восстанавливается и увеличивает oxyHb, поэтому Т2 увеличивается (от 2 до 3% при использовании магнитных полей 1,5 Тл).

Функциональный магнитный резонанс

Благодаря эффекту BOLD можно выполнять функциональные магнитные резонансы (МРТ). Функциональный магнитный резонанс отличается от сухого магнитного резонанса тем, что, во-первых, участник выполняет упражнение, выполняя МРТ, так что его активность мозга может быть измерена при выполнении функции, а не только в покое..

Упражнения состоят из двух частей: сначала участник выполняет задание, а затем отдыхает во время отдыха. Анализ fMRI выполняется путем сравнения вокселей с вокселями изображений, полученных во время выполнения задачи и во время отдыха.

Следовательно, этот метод позволяет с высокой точностью связать функциональную активность с церебральной анатомией, чего не происходит с другими методами, такими как ЭЭГ или магнитоэнцефалография..

Хотя МРТ является довольно точным методом, он косвенно измеряет активность мозга и существует множество факторов, которые могут мешать полученным данным и изменять результаты, как внутренние для пациента, так и внешние, такие как характеристики магнитного поля или постобработка..

Практическая информация

В этом разделе объясняется некоторая информация, которая может представлять интерес, если вам необходимо принять участие в исследовании MRI, будь то пациент или здоровый контроль.

МРТ можно проводить практически в любой части тела, наиболее распространенными являются живот, шейный отдел, грудная клетка, головной или черепной отдел, сердце, поясница и таз. Здесь будет объяснен мозг, так как он наиболее близок к моей области исследования.

Как проводится тест?

МРТ исследования должны проводиться в специализированных центрах и с необходимыми средствами, такими как больницы, радиологические центры или лаборатории.

Первый шаг - правильно одеться, вы должны удалить все предметы, которые имеют металл, чтобы они не мешали МРТ.

Затем вас попросят лечь на горизонтальную поверхность, которая вставлена ​​в своего рода туннель, который является сканером. Некоторые исследования требуют, чтобы вы ложились определенным образом, но, как правило, это обычно в вертикальном положении.

Пока выполняется МРТ, вы не будете одиноки, врач или человек, управляющий машиной, будут помещены в комнату, защищенную от магнитного поля, в которой обычно есть окно, чтобы увидеть все, что происходит в комнате МРТ. В этой комнате также есть мониторы, где ответственное лицо может видеть, все ли хорошо, пока выполняется МРТ.

Тест длится от 30 до 60 минут, хотя он может длиться дольше, особенно если это МРТ, в которой вы должны выполнять упражнения, которые вы указываете, пока МРТ отслеживает активность вашего мозга.

Как подготовиться к тесту?

Когда вам говорят, что следует выполнить тест МРТ, ваш врач должен убедиться, что в вашем теле нет металлических устройств, которые могут помешать проведению МРТ, таких как:

  • Искусственные клапаны сердца.
  • Зажимы для аневризмы головного мозга.
  • Дефибриллятор или кардиостимулятор.
  • Имплантаты во внутреннем ухе (кохлеарный).
  • Нефропатия или диализ.
  • Искусственные суставы недавно размещены.
  • Сосудистые стенты.

Кроме того, вы должны сообщить врачу, работали ли вы с металлом, потому что вам может потребоваться исследование, чтобы проверить, есть ли, например, металлические частицы в ваших глазах или ноздрях..

Вам также следует уведомить своего врача, если вы страдаете клаустрофобией (боязнь замкнутых пространств), поскольку, если возможно, ваш врач посоветует вам провести открытую МРТ, которая более отделена от тела. Если это невозможно и вы очень беспокоитесь, вам могут быть назначены анксиолитики или снотворное..

В день экзамена не следует употреблять пищу или питье перед тестом, примерно за 4 или 6 часов до.

Нужно постараться принести на исследование минимум металлических предметов (ювелирные изделия, часы, мобильный телефон, деньги, кредитные карты ...), поскольку они могут помешать работе РМ. Если вы возьмете их, вам придется оставить их все за пределами комнаты, где находится машина RM.

Каково это?

МРТ обследование совершенно безболезненно, но может быть немного раздражающим или неудобным.

Прежде всего, это может вызвать беспокойство, когда вам приходится так долго лежать в замкнутом пространстве. Кроме того, машина должна быть как можно более неподвижной, потому что если это не может вызвать ошибки на изображениях. Если вы не можете стоять в течение столь длительного времени, вам могут дать лекарство, чтобы расслабить вас..

Во-вторых, машина издает серию непрерывных шумов, которые могут раздражать, чтобы уменьшить звук, который вы можете надевать затычки для ушей, всегда предварительно проконсультировавшись с врачом..

У машины есть домофон, с которым вы можете общаться с человеком, ответственным за экзамен, поэтому, если вы чувствуете что-то, что кажется ненормальным, вы можете проконсультироваться с ним.

Нет необходимости оставаться в больнице, после проведения теста вы можете вернуться домой, покушать, если хотите, и вести нормальный образ жизни..

Для чего это сделано??

МРТ используется вместе с другими тестами или доказательствами для постановки диагноза и оценки состояния человека, страдающего от заболевания.

Информация, которую нужно получить, зависит от места проведения резонанса. Магнитные резонансы мозга полезны для обнаружения признаков мозга, характерных для следующих состояний:

  • Врожденная аномалия головного мозга
  • Кровотечение в головном мозге (субарахноидальное или внутричерепное кровоизлияние)
  • Инфекция мозга
  • Опухоли головного мозга
  • Гормональные нарушения (такие как акромегалия, галакторея и синдром Кушинга)
  • Рассеянный склероз
  • ход

Кроме того, также может быть полезно определить причину таких состояний, как:

  • Мышечная слабость или онемение и покалывание
  • Изменения в мышлении или поведении
  • Потеря слуха
  • Головные боли при наличии некоторых других симптомов или признаков
  • Трудно говорить
  • Проблемы со зрением
  • слабоумие

Есть ли у вас риски?

Магнитный резонанс использует магнитные поля и, в отличие от излучения, еще не было найдено ни в одном исследовании, которое вызывает какие-либо повреждения.

Контрастные МРТ исследования, которые требуют использования красителя, обычно проводятся с гадолинием. Этот краситель очень безопасен и аллергические реакции возникают редко, хотя он может быть вредным для людей с проблемами почек. Поэтому, если вы страдаете от каких-либо проблем с почками, вы должны сообщить об этом своему врачу перед проведением исследования..

Магнитно-магнитная томография может быть опасной, если человек носит с собой металлические устройства, такие как кардиостимуляторы и имплантаты, потому что он может заставить их работать не так, как раньше..

Кроме того, необходимо провести исследование, если есть риск попадания металлической стружки в ваше тело, поскольку магнитное поле может вызвать их движение и привести к органическим или тканевым повреждениям..

ссылки

  1. Альварес Дж., Риос М., Эрнандес Дж., Баргалло Н. и Кальво-Мерино Б. (2008). Магнитный резонанс I: Функциональный магнитный резонанс. В Ф. Maestú, М. Риос и Р. Кабестреро, Когнитивные техники и процессы (с. 27-64). Барселона: Elsevier.
  2. Кларк Д. и Соколов Л. (1994). Циркуляция и энергетический обмен мозга. У Г. Сигеля и Б. Агранова, Основы нейрохимии (стр. 645-680). Нью-Йорк: Ворон.
  3. Гросс П., Спозито Н., Петтерсен С., Пантон Д. и Фенстермахер Дж. (1987). Топография капиллярной плотности, метаболизма глюкозы и микрососудистой функции в нижнем колликуле мыши. J Cereb Кровоток Метаб, 154-160.
  4. Klein B., Kuschinsky W., Schrock H. & Vetterlein F. (1986). Взаимозависимость локальной капиллярной плотности, кровотока и обмена веществ в мозге крыс. Am J Physiol, H1333-H1340.
  5. Леви Дж. (22 октября 2014 г.). МРТ головы. Получено от MedlinePlus.
  6. Леви Дж. (22 октября 2014 г.). МРТ. Получено от MedlinePlus.
  7. Огава С., Танк Д., Менон Р., Эллерманн Дж., Ким С. и Меркл Х. (1992). Внутренние изменения сигнала, сопровождающие сенсорную стимуляцию: функциональное картирование мозга с магнитно-резонансной томографией. Proc Natl Acad Sci U.S.A., 5951-5955.
  8. Puigcerver, P. (s.f.). Основы магнитного резонанса. Валенсия, Валенсия, Испания. Получено 8 июня 2016 г..