Как можете да погледнете в мозъка?
Слайдът показва различни техники за изобразяване на мозъка. Първата снимка къде
След това започва интересното – имамеспособността да използвате кръв като контраст, така че можете да получите ангиография. Това е изследване на съдовете на мозъка, което не предполага въвеждане на контрастно вещество отвън, контрастът е човешка кръв. Така можем да изградим красиво изображение на съдовете на мозъка и тук се визуализира кръгът на Уилис – основният кръг на колатерала, тоест тези съдове, които комуникират помежду си и доставят кръв на всички области на мозъка.
Следните три цветни изображения се изобразяватструктурна и функционална томография. А изображението в цветовете на дъгата е магнитно-резонансна трактография или дифузионна трактография. Позволява ни да видим как трактите, нервните пътища, които идват от всяка нервна клетка, се събират и отиват, например, от мозъчната кора надолу към гръбначния мозък и нататък към мускулите.
Предпоследните изображения с ярко оранжевооцветен е функционален магнитен резонанс. Това е една от най-интересните техники за ЯМР, която има ограничено приложение в клиничната практика, но се използва широко в научните изследвания. Този метод ви позволява да видите функционалната активност на различни области на мозъка в момента, когато човек прави нещо или е в покой.
Най-новото изображение епозитронно-емисионната томография, най-скъпият метод в лъчевата диагностика, се използва активно в някои клинични ситуации. Тук има радиофармацевтик, който се инжектира в кръвния поток на човек, след което можете да регистрирате областите, които ще го натрупат най-много.
CT сканиране
Учените разполагат с огромен брой инструменти,които ви позволяват да погледнете в мозъка, да разгледате цялото тяло. Това е много полезно от гледна точка на клиничната медицина и диагнозата от клиницисти.
Но какво се случи преди това?Как клиницистите стигнаха до диагнозата чрез почукване, слушане, разговор с пациента? През 1896 г. настъпва революция в медицината - изобретяват се рентгеновите лъчи, които стават изключително широко разпространени. И тогава той започна да се използва широко в клиничната практика.
За съжаление, рентгеновите лъчи са активнисе натрупва в костите, включително в черепа. Чрез това ярко изображение е трудно да се видят вътрешните структури и това, което е зад черепната кутия, не ви позволява да видите меките тъкани на мозъка. Уолтър Денди беше първият, който намери решение на проблема. През 20-те години на миналия век той изобретява метод, наречен вентрикулография, приблизително по същото време, когато се появява пневмоенцефалографията.
Какво е?Не можем да погледнем през костите на черепа в мозъка, но знаем, че вътре в органа има кухини, които са пълни с цереброспинална течност, която е различна по състав от кръвта, но въпреки това не взаимодейства с рентгеновите лъчи. Можем да изпомпваме тази течност, да я заменим с въздух или друга течност - и тя ни казва какво има в мозъчните тъкани.
Процедура, при която трябва да изпомпите няколко десеткимилилитри течност от системата е много сложна, затворена и най-малките колебания могат да причинят фатални последици. Но изследователи и лекари успяха да го направят. Този метод е основният метод за изобразяване на мозъка до 70-те години на миналия век. Тогава Годфри Хаунсфийлд създава метод, който сега е излязъл на преден план по отношение на диагностична значимост – това е компютърната томография.
На снимката е снимка, направена на 1 октомври.1971 г. - снимка на мозъка на жив човек. На него можем да видим киста, пълна с течност. Този кадър беше зърнест и с ниско качество, но дори и това беше колосален пробив. Първото CT сканиране е направено около 1969 г. Това е снимка на мозъка на мъртъв млад бик, Годфри Хаунсфийлд настройваше техниката върху него.
Интересното е, че без Бийтълс, развитиекомпютърната томография не би била толкова активна. През 60-те години на миналия век EMI, където работи Годфри Хаунсфийлд, също е звукозаписна компания. Благодарение на договор с група, придобила огромна популярност, се появиха средствата, на които Хаунсфийлд подобри компютрите и направиха възможно обработването на голямо количество информация, получена от компютърни томографи.
Ето как изглеждаше първият компютърен скенер в болницата Atkinson Morley в Лондон. И това е същата жена, която първа се подложи на тази процедура.
У нас започна компютърната томографиясе развиват почти веднага след появата им в Обединеното кралство. Първият компютърен скенер се появи в Научния център по неврология – това е втората ми алма матер, мястото, където направих ординатурата си. Говорих с първата рентгенова лаборантка у нас, тя работи по първия компютърен томограф в СССР.
Тя все още работи там и казаневероятни истории: в миналото CT сканирането отнема толкова време, че пациентът трябваше да лежи неподвижно с часове, за да получи нормални изображения на мозъка. Например един ден тя беше разсеяна и когато се върна, забеляза, че в стаята за сканиране няма никой. Оказа се, че пациентът вече е лежал там от два часа и иска да отиде до тоалетната. Върнаха го и го сканираха още около час. Така че изследванията, които траят няколко секунди, са голяма полза.
Позитронно-емисионна томография
Веднага след компютърната томография се появи ипозитронно-емисионна томография. Негов предшественик е психиатърът и невропсихиатър Луис Соколов. Той разбра как да създаде радиофармацевтик и да го използва за визуализиране на мозъчната дейност. Соколов е работил през годините на войната в Съединените щати и е бил много заинтересован да разбере какво се случва в мозъка на войник по време на шок от снаряд и как след това изчезва.
Но нямаше такива методи.Естествено имаше електроенцефалография, която направи възможно измерването на електрическата активност на мозъчната кора, но не можеше да се премести в по-дълбоки структури. Първата позитронно-емисионна томография е направена на 16 август 1976 г. на мозъка.
Черните зони са мозъчната кора.Първият радиофармацевтик беше флуородезоксиглюкоза. Какво е глюкоза - това е основният хранителен компонент за невроните, така че активно работещите нервни клетки, които изграждат кората, активно я усвояват и сигнализират, че имат много мутирала глюкоза. Следователно получаваме изображение на ярко черна мозъчна кора.
И това е първият ядрено-магнитен резонанс.Отляво създателите му са Реймънд Дамадиан и Лорънс Минкоф. Направен е на 3 юни 1977 г. Този метод е коренно различен от компютърната позитронно-емисионна томография. Не съдържа йонизиращи лъчения, абсолютно безопасен е.
CT сканиране
Вече по името на метода (друг гръцки.τομή – „сечение“) става ясно, че става дума за изображението на разреза, послойно измерване на плътността на обекта чрез рентгенови лъчи, последвано от математическа компютърна обработка на данните. Така че можете да получите триизмерна картина, без да нарушавате целостта на тялото. Информацията за всеки слой се събира в една картина, тя може да бъде реконструирана в изображение във всяка равнина.
В този случай има източник на рентгенови лъчирадиация - рентгенова тръба, изследователите проблясват през желания обект. В зависимост от плътността на тъканта, рентгеновото лъчение сякаш виси, остава в различни тъкани на тялото. Костите имат най-висока плътност, те задържат почти 100% от радиацията. Най-ниското е въздухът. Данните се събират в детектор, след което се преобразуват в цифрово изображение и с помощта на алгоритми се изгражда изображение, което виждаме на екрана.
Досега има няколко поколения устройстваима традиционна компютърна томография, която сега на практика я няма. Там тръбата, заедно с детектора, обикаля по посока на часовниковата стрелка, прави пълен кръг и след това масата се придвижва малко напред. Тръбата прави още един завой и т.н.
И методът MSCT е широко използван.Тук масата не спира, тя се движи, а тръбата с детектора се върти около пациента в много стегната спирала и осветява необходимата област на тялото за доста кратко време. Това се случва бързо, устройствата могат да правят 256 и дори 512 оборота в секунда. Но сега изследователите по-скоро се движат към намаляване на излагането на радиация и подобряване на качеството на изследванията.
Снимката показва резултата от компютърна томография на главата. Показва, че нещо не е наред - едно от полукълбата е явно по-голямо и малко по-ниско по интензитет на сигнала.
Компютърната томография също можеза да се види как различните области на мозъка се снабдяват с кръв, този метод се нарича перфузия. И при същия пациент могат да се видят синьо-сини нюанси. Това означава, че кръвоснабдяването е нарушено, можем да заключим, че някъде е заседнал кръвен съсирек или ембол. Сега могат да се предприемат някои клинични действия с пациента.
Освен това има компютърна томографияангиография, се извършва с контрастно вещество. Контрастното вещество, като плътно запълва съдовете, може да образува много ярка картина, която можем да оценим чрез изграждане на триизмерни изображения.
</ P>Магнитен резонанс
Този метод значително разширява възможноститеклиницист и рентгенолог. Това е златният стандарт за изобразяване на мозъка. Тя ви позволява да получите изображения на вътрешни органи in vivo, които се основават на ядрено-магнитен резонанс. Това е феномен от квантовия свят, така че ще опростя някои неща, за да не се гмуркам във всички физически тънкости.
В комплекса се образува постоянно магнитно поле.Пациентът се настанява там, където остава известно време. Там се образува постоянно магнитно поле, то е 10 хиляди пъти по-голямо от магнитното поле на Земята, но това изобщо не е страшно. При ядрено-магнитен резонанс няма радиация, това е един от най-безопасните методи.
</ P>Как работи той?Тялото ни се състои предимно от вода – два водородни атома и един кислороден атом. Съответно водородът е най-разпространеният елемент в нашето тяло. Водородът и няколко други елемента имат определени физически свойства - за опростяване, те могат да се въртят около оста си, тоест да прецесират. Тези оси на въртене могат да изглеждат произволно в напълно различни посоки.
Просто поставяне на човек в силен магнитполето не е достатъчно за приемане на сигнал. Трябва да влияем на протоните. Това влияние се управлява от радиочестотни лъчи, които се доставят от радиочестотни намотки.
Бобините са допълнителни добавкимагнитен резонанс. Когато пациентът има ЯМР на главата, се поставя допълнителна каска. Това са намотки, най-често те са едновременно приемни и предавателни. Те могат както да излъчват радиочестотен импулс, така и да уловят сигнал, тоест да бъдат детектор, за да уловят сигнала обратно.
Въздействаме на протоните с радиочестотаизлъчване с честота, която е близка до честотата на въртене на протона и по този начин ние отклоняваме стрелката. Получаваме навита пружина, даваме й енергия, можем да я отклоним на 90 или 180 градуса, в зависимост от какво имаме нужда. И когато RF импулсът спре, посоката на въртене се връща в текущата позиция. Точно като пружината, която компресирахме, тя се разширява отново до първоначалното си състояние и се освобождава енергия, наричаме я релаксация, и тази енергия се записва от детекторите, които са разположени в намотките.
Тоест основните принципи на ЯМР са да възбуждапротони, атоми, на които влияем, след това фиксираме релаксацията, връщаме енергията, превръщаме фигурата в образ. Това се прави и чрез сложни математически методи, като например преобразуването на Фурие.
Има няколко поколения томографи:например отворен нисък под. Те са от предишното поколение, магнитите са разположени отгоре и отдолу. Отворените машини се използват в клиниките, защото те са единствените, които могат да сканират пациенти с клаустрофобия. Има затворени устройства с високо поле, където е максималната сила на магнитното поле.
Има различни режими на събиране на информация в ЯМР - можетеизключете елементи или добавете информация - например, екстраполирайте малко изображение. Първото изображение е Т2. Тук можете да видите, че сивото и бялото вещество е завъртяно на 180 градуса. Този режим е необходим, тъй като някои патологии се виждат по-лесно на тъмен фон. Второто изображение е T1. На него можете да видите анатомичната структура на мозъка, тоест сивото вещество е наистина сиво, бялото е малко по-светло.
Има и друга версия на изображението.Това е T2-претеглено изображение със свободно потискане на течности. Това е същото като първия, но ние отстранихме целия сигнал от свободната течност и получихме възможност да видим огнищата на патологично изменената мозъчна субстанция.
ЯМР може да се използва и за преглед на кръвоносни съдове.По-долу е ангиографията - второто изображение. Можем да разгледаме кръвно-мозъчната бариера – това е бариерата между кръвта и веществото на мозъка, където тя може да премине и да изтече. Тук областта на ярко светещото парче от мозъка е оток, това ни казва, че тук се намира исхемичният инсулт, зоната на остра липса на кислород.
Функционална ЯМР
Това е основният метод, който се използва в науката.Но е важно и за клиничната практика на неврохирурзите – ако трябва да премахнете определена част от мозъка, тогава трябва да видите дали това ще повлияе на функцията? За да направите това, се извършва функционален ЯМР - предоперативно картиране на мозъка, за да се види: как се намира зоната, например, близо до тумора, който трябва да бъде отстранен, и областта на функционално активната зона на мозъчната кора, например говорния център, и дали ще премахнем, например, област на говорния център заедно с тумора.
С помощта на fMRI можете да улавяте, получаватеслухово активиране, тоест да се види кои области на мозъка се активират в отговор на излагане на звук. Можете да получите двигателна активация, например, можете да помолите пациента да премести пръст и да запише активността в кората, която движението е причинило.
Може да погледнете и неактивен мозък, т.кче и той изразходва много енергия, за да поддържа баланса си. На снимката една от най-интересните мрежи е мрежата на пасивния режим на мозъка. Смята се, че тази мрежа отчасти отразява присъствието на човешкото съзнание. Научните изследвания в областта на съзнанието са едно от най-амбициозните неща в областта на невронауката.
Traktografiya ви позволява да фиксирате движениетопротони по аксоните, нервните пътища. Така че можем да получим красиви изображения, тук всеки цвят е кодиран с посока. От тези цветове можете да получите много важна информация. Това е необходимо в клиничната практика, например по време на неврохирургична операция, за да не се докосне стратегически важно парче от тази магистрала. Ето как изглежда програмата, в която можете да изграждате трактографи.
Позитронно-емисионен томограф
Това е радионуклиден метод за изследване на вътрешнитечовешки органи, където се образува антиматерия и настъпва анихилация. Това са трудни думи, но те могат да бъдат намерени в романите на Дан Браун. От тях си спомняме, че дори малко количество антиматерия, смесено с материя, е достатъчно, за да изтрие град от лицето на Земята. Но този метод не трябва да се страхува, той може да доведе до сравнително малко количество радиация, което е в рамките на нормалното.
Какъв е принципът на позитронно-емисионната томография?Фактът, че полуживотът на флуор-18 е 110 минути, така че трябва да имате време, първо, да синтезирате радиофармацевтик и второ, да го донесете в клиниката, където ще бъде приложен на пациента, изчакайте, докато всички тази глюкоза се е разпространила в тялото на пациента, след което направете снимки. Въпреки това, флуорът се разпада чрез бета-плюс разпад и освобождава позитрон. Той среща първия електрон, на който попадне, взаимодейства, настъпва анихилация и два гама кванта се откриват от детектори. По този начин изследователите получават възможно най-яркото изображение там, където се натрупва по-голямата част от радиофармацевтика.
Ето как изглеждат хибридните изследваниякомбинирайте PET-CT, PET-MRI, това вече е един от новите методи. В същото време има и комбинация от функционална активност и структурна активност за получаване на клинична информация. Не толкова отдавна се появи ПЕТ скенер за цяло тяло - това също предоставя много интересна и клинично значима информация. От гледна точка на иновациите и технологиите науката все още може да се развива напред и в много области - CT, MRI, PET - и да прави научни, научни и технически подобрения там и да допринесе за създаването на нова технологична и високотехнологична медицина.
Прочетете още
Вижте „безшумния“ дрон с ново поколение йонно задвижване
Древните трилобитни мъже са закопчавали женските по време на чифтосване
Русия и САЩ имат самолети на Страшния съд: как и къде ще летят в случай на края на света