إلقاء الضوء والمسح: كيف ينظر العلماء إلى الدماغ البشري

كيف يمكنك النظر في الدماغ؟

تعرض الشريحة تقنيات مختلفة لتصوير الدماغ. الصورة الأولى حيث

عظام الجمجمة حول الدماغ تتوهج بشكل مشرق - هذاالاشعة المقطعية. بعد ذلك تأتي سلسلة من الصور الملتقطة بمستويات مختلفة. تسمى هذه المستويات في مصطلحاتنا المحورية والزمنية والقلبية؛ وهي تعكس أوضاع تشغيل ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي، والتي تعد ضرورية جدًا لأطباء الأشعة.

ثم يبدأ الشيء المثير للاهتمام - لديناالقدرة على استخدام الدم على النقيض من ذلك ، بحيث يمكنك الحصول على تصوير الأوعية. هذه دراسة لأوعية الدماغ ، والتي لا تعني إدخال أي عامل تباين من الخارج ، على النقيض من دم الإنسان. حتى نتمكن من بناء صورة جميلة لأوعية الدماغ ، وهنا يتم تصور دائرة ويليس - الدائرة الرئيسية للضمانات ، أي تلك الأوعية التي تتواصل مع بعضها البعض وتزود جميع مناطق الدماغ بالدم.

يتم عرض الصور الملونة الثلاث التاليةالتصوير المقطعي الهيكلي والوظيفي. والصورة بألوان قوس قزح هي التصوير بالرنين المغناطيسي ، أو تصوير السبيل الانتشاري. إنه يسمح لنا بمعرفة كيف تتجمع المسالك والمسارات العصبية التي تأتي من كل خلية عصبية وتذهب ، على سبيل المثال ، من القشرة الدماغية نزولاً إلى النخاع الشوكي وصولاً إلى العضلات.

الصور قبل الأخيرة باللون البرتقالي الفاتحالملون هو التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي. هذه واحدة من أكثر تقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي إثارة للاهتمام ، والتي لها استخدام محدود في الممارسة السريرية ، ولكنها تستخدم على نطاق واسع في البحث العلمي. تسمح لك هذه الطريقة برؤية النشاط الوظيفي لمناطق مختلفة من الدماغ في الوقت الذي يقوم فيه الشخص بشيء ما أو في حالة راحة.

أحدث صورة هييستخدم التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني ، وهو أغلى طريقة في التشخيص الإشعاعي ، بنشاط في بعض الحالات السريرية. يوجد هنا دواء إشعاعي يتم حقنه في مجرى دم شخص ما ، ثم يمكنك تسجيل المناطق التي ستتراكم فيها أكثر.

الاشعة المقطعية

العلماء لديهم عدد كبير من الأدوات ،التي تسمح لك بالنظر في الدماغ ، وعرض الجسم كله. هذا مفيد للغاية من حيث الطب السريري والتشخيص من قبل الأطباء.

لكن ماذا حدث قبل ذلك؟كيف توصل الأطباء إلى التشخيص من خلال التنصت والاستماع والتحدث إلى المريض؟ في عام 1896 ، كانت هناك ثورة في الطب - تم اختراع الأشعة السينية ، وانتشرت بشكل كبير. وبعد ذلك بدأ استخدامه على نطاق واسع في الممارسة السريرية.

لسوء الحظ ، فإن الأشعة السينية نشطةيتراكم في العظام ، بما في ذلك الجمجمة. من خلال هذه الصورة المشرقة يصعب رؤية الهياكل الداخلية وما يوجد خلف صندوق الجمجمة ، فهي لا تسمح لك برؤية الأنسجة الرخوة للدماغ. أول من وجد حلاً للمشكلة كان والتر داندي. في عشرينيات القرن الماضي ، ابتكر طريقة تسمى تصوير البطين ، في نفس الوقت الذي ظهر فيه تصوير الدماغ.

ما هذا؟لا يمكننا أن ننظر من خلال عظام الجمجمة إلى الدماغ ، لكننا نعلم أن هناك تجاويف داخل العضو مليئة بالسائل النخاعي ، والتي تختلف في تركيبها عن الدم ، ولكنها مع ذلك لا تتفاعل مع الأشعة السينية. يمكننا ضخ هذا السائل واستبداله بالهواء أو بسائل آخر - ويخبرنا بما يوجد في أنسجة المخ.

إجراء حيث تحتاج إلى ضخ عدة عشراتالمليلتر من السوائل من النظام معقد للغاية ومغلق للغاية ويمكن أن تؤدي التقلبات البسيطة إلى عواقب وخيمة. لكن الباحثين والأطباء تمكنوا من القيام بذلك. كانت هذه الطريقة هي الطريقة الرئيسية لتصوير الدماغ حتى السبعينيات. ثم ابتكر Godfrey Hounsfield طريقة ظهرت الآن في المقدمة من حيث الأهمية التشخيصية - وهذا هو التصوير المقطعي المحوسب.

في الصورة صورة تم التقاطها في الأول من أكتوبر.1971 - لقطة من دماغ شخص حي. يمكننا أن نرى عليها كيسًا مليئًا بالسوائل. كانت هذه اللقطة محببة ومنخفضة الجودة ، ولكن حتى ذلك كان اختراقًا هائلاً. تم إجراء أول فحص بالأشعة المقطعية حوالي عام 1969. هذه صورة لدماغ ثور صغير ميت ، كان Godfrey Hounsfield يضع التقنية عليه.

ومن المثير للاهتمام ، بدون البيتلز ، التنميةلن يكون التصوير المقطعي نشطًا. في الستينيات ، كانت EMI ، حيث عمل Godfrey Hounsfield ، أيضًا شركة تسجيل. بفضل عقد مع مجموعة اكتسبت شعبية هائلة ، ظهرت الأموال ، والتي حسنت Hounsfield أجهزة الكمبيوتر عليها ، وجعلت من الممكن معالجة كمية كبيرة من المعلومات الواردة من التصوير المقطعي المحوسب.

هذا ما بدا عليه أول ماسح بالتصوير المقطعي المحوسب في مستشفى أتكينسون مورلي في لندن. وهذه هي نفس المرأة التي كانت أول من خضع لهذا الإجراء.

في بلدنا ، بدأ التصوير المقطعيتتطور فور ظهورها في المملكة المتحدة. ظهر أول ماسح بالتصوير المقطعي المحوسب في المركز العلمي لطب الأعصاب - هذه هي مدرستي الثانية ، المكان الذي قمت فيه بإقامتي. تحدثت مع أول مساعد مختبر للأشعة السينية في بلدنا ، وعملت على أول ماسح بالأشعة المقطعية في الاتحاد السوفياتي.

لا تزال تعمل هناك وأخبرتقصص مذهلة: في الماضي ، كانت الأشعة المقطعية تستغرق وقتًا طويلاً لدرجة أن المريض كان يضطر إلى الاستلقاء لساعات من أجل الحصول على صور طبيعية للدماغ. على سبيل المثال ، ذات يوم كانت مشتتة ، وعندما عادت ، لاحظت أنه لا يوجد أحد في غرفة المسح. اتضح أن المريض كان مستلقيًا هناك لمدة ساعتين وأنه يريد الذهاب إلى المرحاض. تم إعادته ومسح ضوئيًا لمدة ساعة أخرى أو نحو ذلك. لذا فإن البحث الذي يستمر لبضع ثوان هو نعمة كبيرة.

التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني

مباشرة بعد ظهور التصوير المقطعي والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني. كان سلفه الطبيب النفسي والطبيب النفسي العصبي لويس سوكولوف. لقد اكتشف كيفية إنشاء دواء إشعاعي واستخدامه لتصور نشاط الدماغ. عمل سوكولوف خلال سنوات الحرب في الولايات المتحدة وكان مهتمًا جدًا بفهم ما يحدث في دماغ جندي أثناء صدمة قذيفة وكيف تختفي بعد ذلك.

لكن لم تكن هناك مثل هذه الأساليب.وبطبيعة الحال ، كان هناك تخطيط كهربائي للدماغ ، مما جعل من الممكن قياس النشاط الكهربائي للقشرة الدماغية ، لكنها لم تستطع الانتقال إلى هياكل أعمق. تم إجراء أول تصوير مقطعي بالإصدار البوزيتروني في 16 أغسطس 1976 على الدماغ.

المناطق السوداء هي القشرة الدماغية.كان أول دواء إشعاعي هو الجلوكوز الفلوروديوكسي. ما هو الجلوكوز - هذا هو المكون الغذائي الرئيسي للخلايا العصبية ، لذا فإن الخلايا العصبية العاملة بنشاط والتي تشكل القشرة تمتصه بنشاط وتشير إلى وجود الكثير من الجلوكوز الطافر. لذلك ، نحصل على صورة لقشرة دماغية سوداء زاهية.

وهذا أول تصوير بالرنين المغناطيسي.على اليسار ، مؤلفوها هم ريموند داماديان ولورنس مينكوف. تم صنعه في 3 يونيو 1977. تختلف هذه الطريقة اختلافًا جوهريًا عن التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني. لا يحتوي على إشعاعات مؤينة ، فهو آمن تمامًا.

الاشعة المقطعية

بالفعل باسم الطريقة (اليونانية الأخرى.τομή - "قسم") من الواضح أننا نتحدث عن صورة المقطع ، قياس طبقة تلو طبقة لكثافة الكائن بواسطة الأشعة السينية ، متبوعًا بمعالجة الكمبيوتر الرياضية للبيانات. لذلك يمكنك الحصول على صورة ثلاثية الأبعاد دون المساس بسلامة الجسم. يتم جمع المعلومات حول كل طبقة في صورة واحدة ، ويمكن إعادة بنائها في صورة في أي مستوى.

في هذه الحالة ، يوجد مصدر للأشعة السينيةالإشعاع - أنبوب الأشعة السينية ، يتألق الباحثون من خلال الكائن المطلوب. اعتمادًا على كثافة الأنسجة ، فإن الأشعة السينية ، كما كانت ، معلقة ، تبقى في أنسجة مختلفة من الجسم. تمتلك العظام أعلى كثافة ، فهي تحتفظ بما يقرب من 100٪ من الإشعاع. أدنى هو الهواء. يتم جمع البيانات في جهاز كشف ، ثم يتم تحويلها إلى صورة رقمية وباستخدام الخوارزميات ، يتم إنشاء صورة نراها على الشاشة.

هناك عدة أجيال من الأجهزة حتى الآنهناك تصوير مقطعي محوسب تقليدي ، والذي اختفى عملياً الآن. هناك ، الأنبوب ، جنبًا إلى جنب مع الكاشف ، يدور في اتجاه عقارب الساعة ، ويشكل دائرة كاملة ، ثم يتقدم الجدول قليلاً. الأنبوب يقوم بدور آخر ، وهكذا.

وتستخدم طريقة MSCT على نطاق واسع.هنا لا تتوقف الطاولة ، بل تتحرك ، ويدور الأنبوب المزود بالكاشف حول المريض في دوامة ضيقة للغاية ويضيء المنطقة المطلوبة من الجسم في وقت قصير نسبيًا. يحدث هذا بسرعة ، يمكن للأجهزة إجراء 256 وحتى 512 دورة في الثانية. لكن الآن ، يتجه الباحثون بدلاً من ذلك نحو تقليل التعرض للإشعاع وتحسين جودة البحث.

تظهر الصورة نتيجة الفحص بالأشعة المقطعية للرأس. إنه يظهر أن هناك شيئًا خاطئًا - من الواضح أن أحد نصفي الكرة الأرضية أكبر وأقل قليلاً في شدة الإشارة.

يمكن أيضًا التصوير المقطعيانظر إلى كيفية وصول الدم إلى مناطق مختلفة من الدماغ ، وتسمى هذه الطريقة بالتروية. وفي نفس المريض ، يمكن رؤية ظلال زرقاء زرقاء. هذا يعني أن إمداد الدم ضعيف ، يمكننا أن نستنتج أن جلطة دموية أو صمة عالقة في مكان ما. الآن يمكن اتخاذ بعض الإجراءات السريرية مع المريض.

بالإضافة إلى التصوير المقطعي المحوسبتصوير الأوعية الدموية ، يتم إجراؤه باستخدام عامل تباين. يمكن لعامل التباين ، من خلال ملء الأوعية بكثافة ، تكوين صورة مشرقة للغاية ، والتي يمكننا تقييمها من خلال بناء صور ثلاثية الأبعاد.

</ p>

التصوير بالرنين المغناطيسي

هذه الطريقة توسع الاحتمالات بشكل كبيرطبيب وطبيب أشعة. هذا هو المعيار الذهبي لتصوير الدماغ. يسمح لك بالحصول على صور للأعضاء الداخلية في الجسم الحي ، والتي تعتمد على الرنين المغناطيسي النووي. هذه ظاهرة من العالم الكمي ، لذا سأبسط بعض الأشياء حتى لا أغوص في كل التفاصيل المادية الدقيقة.

يتكون مجال مغناطيسي دائم في المجمع.يتم وضع المريض هناك حيث يمكث لبعض الوقت. يتشكل هناك مجال مغناطيسي دائم ، وهو أكبر بعشرة آلاف مرة من المجال المغناطيسي للأرض ، لكن هذا ليس مخيفًا على الإطلاق. لا يوجد إشعاع في التصوير بالرنين المغناطيسي ، فهي من أكثر الطرق أمانًا.

</ p>

كيف يعمل؟يتكون جسمنا في الغالب من الماء - ذرتا هيدروجين وذرة أكسجين. وفقًا لذلك ، يعد الهيدروجين هو العنصر الأكثر شيوعًا في أجسامنا. الهيدروجين والعديد من العناصر الأخرى لها خصائص فيزيائية معينة - للتبسيط ، يمكنها الدوران حول محورها ، أي مقدمة. يمكن أن تبدو محاور الدوران هذه بشكل عشوائي في اتجاهات مختلفة تمامًا.

مجرد وضع الشخص في مغناطيس قويلا يكفي المجال لاستقبال أي إشارة. يجب أن نؤثر على البروتونات. يتم التعامل مع هذا التأثير عن طريق حزم الترددات الراديوية ، والتي يتم توفيرها بواسطة ملفات تردد الراديو.

الملفات هي إضافات إضافية فيالتصوير بالرنين المغناطيسي. عندما يخضع المريض لتصوير بالرنين المغناطيسي للرأس ، يتم ارتداء خوذة إضافية. هذه ملفات ، غالبًا ما يتم استقبالها ونقلها. يمكن لكليهما إصدار نبضة تردد لاسلكي والتقاط إشارة ، أي أن يكونا كاشفًا من أجل التقاط الإشارة مرة أخرى.

نحن نؤثر على البروتونات بترددات الراديوإشعاع بتردد قريب من تردد دوران البروتون ، وبالتالي نحرف السهم. نحصل على زنبرك ملفوف ، ونمنحه الطاقة ، ويمكننا تحويله بمقدار 90 أو 180 درجة ، اعتمادًا على ما نحتاجه. وعندما تتوقف نبضة التردد اللاسلكي ، يعود اتجاه الدوران إلى الوضع الحالي. تمامًا مثل الزنبرك الذي قمنا بضغطه ، فإنه يتمدد مرة أخرى إلى حالته الأصلية ، ويتم إطلاق الطاقة ، ونطلق عليه اسم الاسترخاء ، ويتم تسجيل هذه الطاقة بواسطة أجهزة الكشف الموجودة في الملفات.

أي أن المبادئ الأساسية للتصوير بالرنين المغناطيسي هي الإثارةالبروتونات ، الذرات التي نتأثر بها ، ثم نصلح الاسترخاء ، واستعادة الطاقة ، وتحويل الشكل إلى صورة. يتم ذلك أيضًا من خلال طرق رياضية معقدة ، مثل تحويل فورييه.

هناك عدة أجيال من التصوير المقطعي:على سبيل المثال ، أرضية منخفضة مفتوحة. هم من الجيل السابق ، والمغناطيس الموجودة في الأعلى والأسفل. تُستخدم الآلات المفتوحة في العيادات لأنها الوحيدة التي يمكنها فحص المرضى المصابين برهاب الأماكن المغلقة. توجد أجهزة مغلقة عالية المجال ، حيث تكون شدة المجال المغناطيسي القصوى.

هناك طرق مختلفة لجمع المعلومات في التصوير بالرنين المغناطيسي - يمكنك ذلكاستبعاد العناصر أو إضافة المعلومات - على سبيل المثال ، استقراء صورة بشكل طفيف. الصورة الأولى هي T2. هنا يمكنك أن ترى أن المادة الرمادية والبيضاء تدور 180 درجة. هذا الوضع ضروري لأن بعض الأمراض يسهل رؤيتها على خلفية مظلمة. الصورة الثانية هي T1. يمكنك أن ترى فيه التركيب التشريحي للدماغ ، أي أن المادة الرمادية رمادية حقًا ، والأبيض أخف قليلاً.

هناك نسخة أخرى من الصورة.هذه صورة مرجحة T2 مع قمع السوائل الحر. هذا هو نفسه الأول ، لكننا أزلنا الإشارة بالكامل من السائل الحر وأتيحت لنا الفرصة لرؤية بؤر مادة الدماغ المعدلة مرضيًا.

يمكن أيضًا استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي لعرض الأوعية الدموية.يوجد أدناه تصوير الأوعية - الصورة الثانية. يمكننا أن ننظر إلى الحاجز الدموي الدماغي - هذا هو الحاجز بين الدم وجوهر الدماغ ، حيث يمكن أن يمر ويتسرب. هنا ، منطقة القطعة المتوهجة من الدماغ هي وذمة ، تخبرنا أن هذا هو المكان الذي توجد فيه السكتة الدماغية ، منطقة النقص الحاد في الأكسجين.

التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي

هذه هي الطريقة الرئيسية المستخدمة في العلم.ولكن من المهم أيضًا للممارسة السريرية لجراحي الأعصاب - إذا كنت بحاجة إلى إزالة جزء معين من الدماغ ، فأنت بحاجة لمعرفة ما إذا كان هذا سيؤثر على الوظيفة؟ للقيام بذلك ، يتم إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي - رسم خرائط للدماغ قبل الجراحة لمعرفة: كيف تقع المنطقة ، على سبيل المثال ، بالقرب من الورم الذي يجب إزالته ، ومنطقة المنطقة النشطة وظيفيًا في الدماغ. القشرة الدماغية ، على سبيل المثال ، مركز الكلام ، وما إذا كنا سنزيل ، على سبيل المثال ، منطقة مركز الكلام مع الورم.

باستخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي ، يمكنك التقاط واستلامالتنشيط السمعي ، أي لمعرفة مناطق الدماغ التي يتم تنشيطها استجابة للتعرض الصوتي. يمكنك الحصول على تنشيط حركي ، على سبيل المثال ، يمكنك أن تطلب من المريض تحريك إصبعه وإصلاح النشاط في القشرة التي تسببت فيها الحركة.

يمكنك أيضًا النظر إلى دماغ غير نشط ، لأنأنه ، أيضًا ، ينفق الكثير من الطاقة في الحفاظ على توازنه. في الصورة ، واحدة من أكثر الشبكات إثارة للاهتمام هي شبكة الوضع السلبي للدماغ. يُعتقد أن هذه الشبكة تعكس جزئيًا وجود الوعي البشري. يعد البحث العلمي في مجال الوعي من أكثر الأمور طموحًا في مجال علم الأعصاب.

يسمح لك Traktografiya بإصلاح الحركةالبروتونات على طول المحاور والمسارات العصبية. حتى نتمكن من الحصول على صور جميلة ، هنا يتم ترميز كل لون مع اتجاه. من هذه الألوان يمكنك الحصول على معلومات مهمة للغاية. هذا ضروري في الممارسة السريرية ، على سبيل المثال ، أثناء عملية جراحة الأعصاب ، حتى لا تلمس جزءًا مهمًا استراتيجيًا من هذا الطريق السريع. هذه هي الطريقة التي يبدو بها البرنامج الذي يمكنك من خلاله بناء أجهزة tractograph.

التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني

هذه طريقة النويدات المشعة للدراسة الداخليةالأعضاء البشرية ، حيث تتشكل المادة المضادة ويحدث الإبادة. هذه كلمات صعبة ، لكن يمكن العثور عليها في روايات دان براون. من بينها ، نتذكر أنه حتى كمية صغيرة من المادة المضادة الممزوجة بالمادة تكفي لمسح مدينة من على وجه الأرض. لكن لا ينبغي الخوف من هذه الطريقة ، فقد تجلب كمية صغيرة نسبيًا من الإشعاع ، والتي تقع ضمن النطاق الطبيعي.

ما هو مبدأ التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني؟حقيقة أن نصف عمر الفلور -18 هو 110 دقيقة ، لذلك يجب أن يكون لديك وقت ، أولاً ، لتركيب دواء إشعاعي ، وثانيًا ، إحضاره إلى العيادة ، حيث سيتم إعطاؤه للمريض ، انتظر حتى النهاية. انتشر هذا الجلوكوز في جميع أنحاء جسم المريض ، ثم التقط الصور. ومع ذلك ، يتحلل الفلور عن طريق تسوس بيتا زائد ويطلق البوزيترون. يلتقي مع الإلكترون الأول الذي يصادفه ، ويتفاعل ، ويحدث الفناء ، ويتم الكشف عن اثنين من كمات جاما بواسطة أجهزة الكشف. بهذه الطريقة ، يحصل الباحثون على أفضل صورة ممكنة حيث تتراكم معظم الأدوية الإشعاعية.

هذا ما تبدو عليه الدراسات الهجينةالجمع بين PET-CT ، PET-MRI ، هذه الآن إحدى الطرق الجديدة. في الوقت نفسه ، هناك أيضًا مزيج من النشاط الوظيفي والنشاط الهيكلي للحصول على المعلومات السريرية. منذ وقت ليس ببعيد ، ظهر ماسح PET لكامل الجسم - وهذا يوفر أيضًا الكثير من المعلومات المثيرة للاهتمام والمهمة سريريًا. من وجهة نظر الابتكار والتكنولوجيا ، لا يزال بإمكان العلم أن يتطور إلى الأمام ، وفي العديد من المجالات - CT و MRI و PET - وإجراء تحسينات علمية وعلمية وتقنية هناك والمساهمة في إنشاء طب تكنولوجي جديد وعالي التقنية.

قراءة المزيد

انظر إلى الطائرة بدون طيار "الصامتة" مع جيل جديد من الدفع الأيوني

قام ذكور ثلاثية الفصوص القديمة بربط الإناث أثناء التزاوج

لدى روسيا والولايات المتحدة طائرات Doomsday: كيف وأين ستطير في حالة نهاية العالم