Функционално снимање магнетном резонанцом

Тхе функционално снимање магнетном резонанцом (фМРИ) је метода магнетне резонанције томографија за визуелни приказ физиолошких промена у телу. Заснива се на физикалним принципима нуклеарне магнетне резонанце. У ужем смислу, овај појам се користи у вези са испитивањем активираних подручја мозга.

Шта је функцијско сликање магнетном резонанцом?

На основу магнетне резонанције (МРТ), физичар Кеннетх Квонг развио је функционалну магнетно-резонантну томографију (фМРИ) како би приказао промене активности у различитим областима мозга. Овом методом се мере промене у церебралном протоку крви које су повезане са променама активности у одговарајућим деловима мозга путем неуроваскуларног спајања.

Овом методом се користи различита хемијска средина измерених водоничних језгара у хемоглобину крви сиромашне кисеоником и богате кисеоником. Кисеогенирани хемоглобин (оксихемоглобин) је дијамагнетни, док хемоглобин без кисеоника (деоксихемоглобин) има парамагнетна својства. Разлике у магнетним својствима крви познате су и као БОЛД ефекат (ефекат зависан од нивоа оксигенације у крви). Функционални процеси у мозгу се бележе у облику низа слика у пресеку.

На тај начин се промене у активностима у појединим областима мозга могу испитати кроз посебне задатке испитаника. Ова метода се у почетку користи за основна истраживања како би се упоредили обрасци активности код здравих контролних особа и можданих активности особа са менталним поремећајима. У ширем смислу, међутим, појам функционалне магнетне резонанце томографије обухвата и кинематску магнетно-резонантну томографију, која описује покретне репрезентације различитих органа.

Функција, ефекат и циљеви

Функционално снимање магнетном резонанцом је даљњи развој магнетне резонанце (МРТ). Уз класични МРИ, приказују се статичке слике одговарајућих органа и ткива, док фМРИ показује промене активности у мозгу кроз тродимензионалне слике када се обављају одређене активности.

Помоћу овог неинвазивног поступка мозак се може посматрати у различитим ситуацијама. Као и код класичне МРИ, физичка основа мерења се у почетку заснива на нуклеарној магнетној резонанци. Применом статичког магнетног поља, спинови протона хемоглобина се поравнавају уздужно. Наизменично поље високофреквентно примењено попречно на овом правцу магнетизације обезбеђује попречни одмак магнетизације према статичком пољу до резонанције (Ламор-фреквенција). Ако је високофреквентно поље искључено, потребно је одређено време док се ослобађа енергије док се магнетизација не успостави по статичком пољу.

Ово време за опуштање се мери. У фМРИ-у је искоришћена чињеница да се деоксихемоглобин и оксихемоглобин различито магнетишу. То доводи до различитих измерених вредности за оба облика, што се може приписати утицају кисеоника. Међутим, пошто се однос оксихемоглобина и дезоксихемоглобина стално мења током физиолошких процеса у мозгу, серијска снимања се спроводе као део фМРИ-а, који бележи промене у било којем тренутку времена. На овај начин се активности нервних ћелија могу приказати милиметарском прецизношћу у временском прозору од неколико секунди. Место неуронске активности се одређује експериментално мерењем сигнала магнетне резонанце у две различите тачке у времену.

Прво се мерење одвија у стању мировања, а потом у побуђеном стању. Затим се упоређивање снимака врши у поступку статистичког испитивања и статистички значајне разлике су просторно додељене. У експерименталне сврхе, стимулус се може неколико пута представити испитиваној особи. То обично значи да се задатак понавља више пута. Разлике у поређењу података из фазе подражаја са резултатима мерења из фазе мировања израчунавају се и затим графички приказују. Овим поступком било је могуће утврдити која подручја мозга су активна у којој активности. Поред тога, могу се утврдити разлике између одређених подручја мозга код психолошких болести и здравих мозгова.

Поред основних истраживања, која дају важан увид у дијагнозу психолошких болести, метода се такође директно користи у клиничкој пракси. Главна клиничка област примене фМРИ је локализација језички релевантних подручја мозга приликом припреме операција за тумор на мозгу. Ово ће осигурати да се ово подручје у великој поштеди током операције. Остала клиничка подручја примене функционалног снимања магнетном резонанцом односе се на процену пацијената са ослабљеном свешћу, као што су кома, вегетативно стање или МЦС (минимално стање свести).

Ризици, нуспојаве и опасности

Упркос великом успеху функционалне магнетне резонанце томографије, ову методу такође треба критички посматрати у смислу њене информативне вредности. Било је могуће утврдити суштинске везе између одређених активности и активирања одговарајућих подручја мозга. Важност одређених подручја мозга за психолошка обољења такође је постала јаснија.

Међутим, овде се мере само промене концентрације хемоглобина у кисеонику. Пошто се ти процеси могу локализовати на одређеним деловима мозга, претпоставља се да су и та дела мозга активирана због неуроваскуларне спреге. Дакле, мозак се не може директно посматрати док размишљамо. Морамо напоменути да се промена у протоку крви дешава тек након периода латенције од неколико секунди након неуронске активности. Стога је понекад тешко постављање директних задатака. Предност фМРИ у односу на друге неинвазивне неуролошке методе испитивања је много боља просторна локализација активности.

Међутим, временска резолуција је много нижа. Индиректно одређивање активности неурона мерењем протока крви и оксигенацијом хемоглобина такође ствара одређену несигурност. Претпоставља се да ће период латенције бити већи од четири секунде. Остаје да се испита да ли се могу претпоставити поуздане неуронске активности са краћим подражајима. Међутим, постоје и техничка ограничења примјене функционалне магнетно-резонантне томографије, која се између осталог заснивају на чињеници да БОЛД ефекат не стварају само крвни судови, већ и ћелијско ткиво поред жила.