Jak se můžete podívat do mozku?
Snímek ukazuje různé techniky zobrazování mozku. První obrázek kde
Pak začíná to zajímavé – mámeschopnost používat krev jako kontrast, takže můžete získat angiografii. Jedná se o studium cév mozku, které neznamená zavedení žádné kontrastní látky zvenčí, kontrastem je lidská krev. Můžeme si tedy vytvořit krásný obraz cév mozku a zde je vizualizován Willisův kruh - hlavní kruh kolaterálu, tedy těch cév, které spolu komunikují a zásobují krví všechny oblasti mozku.
Vykreslí se následující tři barevné obrázkystrukturální a funkční tomografie. A obraz v barvách duhy je magnetická rezonanční traktografie neboli difúzní traktografie. Umožňuje nám vidět, jak se dráhy, nervové dráhy, které vycházejí z každé nervové buňky, spojují a jdou například z mozkové kůry dolů do míchy a dále do svalů.
Předposlední obrázky s jasně oranžovou barvouobarveno je funkční zobrazení magnetickou rezonancí. Jedná se o jednu z nejzajímavějších MRI technik, která má omezené využití v klinické praxi, ale je široce používána ve vědeckém výzkumu. Tato metoda umožňuje vidět funkční aktivitu různých oblastí mozku v okamžiku, kdy člověk něco dělá nebo je v klidu.
Nejnovější obrázek jepozitronová emisní tomografie, nejdražší metoda v radiační diagnostice, se aktivně používá v některých klinických situacích. Zde je radiofarmakum, které se vstříkne do krevního oběhu člověka, pak můžete zaregistrovat oblasti, které ho budou nejvíce hromadit.
CT vyšetření
Vědci mají obrovské množství nástrojů,které vám umožní nahlédnout do mozku, prohlédnout si celé tělo. To je velmi užitečné z hlediska klinické medicíny a diagnózy ze strany lékařů.
Ale co se stalo před tím?Jak lékaři dospěli k diagnóze poklepáním, poslechem a rozhovorem s pacientem? V roce 1896 došlo k revoluci v medicíně – byl vynalezen rentgen, který se nesmírně rozšířil. A pak se začal hojně využívat v klinické praxi.
Bohužel rentgenové záření je aktivníse hromadí v kostech včetně lebky. Prostřednictvím tohoto jasného obrazu je obtížné vidět vnitřní struktury a to, co je za lebeční schránkou, neumožňuje vidět měkké tkáně mozku. První, kdo našel řešení problému, byl Walter Dandy. Ve 20. letech 20. století vynalezl metodu zvanou ventrikulografie, zhruba ve stejné době se objevila pneumoencefalografie.
co to jeNemůžeme se podívat přes kosti lebky do mozku, ale víme, že uvnitř orgánu jsou dutiny, které jsou vyplněny mozkomíšním mokem, který se liší složením od krve, ale přesto neinteraguje s rentgenovým zářením. Tuto tekutinu můžeme odčerpat, nahradit vzduchem nebo jinou tekutinou – a ta nám řekne, co je v mozkových tkáních.
Postup, při kterém potřebujete načerpat několik desítekmililitrů tekutiny ze systému je velmi složitý, uzavřený a sebemenší výkyvy mohou způsobit fatální následky. Vědcům a lékařům se to ale podařilo. Tato metoda byla hlavní metodou zobrazování mozku až do 70. let 20. století. Poté Godfrey Hounsfield vytvořil metodu, která se nyní dostala do popředí z hlediska diagnostického významu – jde o počítačovou tomografii.
Na obrázku je fotografie pořízená 1. října.1971 - snímek mozku živého člověka. Na něm můžeme vidět cystu naplněnou tekutinou. Tento snímek byl zrnitý a nekvalitní, ale i to byl kolosální průlom. První CT vyšetření bylo provedeno kolem roku 1969. Toto je obrázek mozku mrtvého mladého býka, Godfrey Hounsfield na něm nastavoval techniku.
Zajímavé je, že vývoj bez Beatlespočítačová tomografie by nebyla tak aktivní. V 60. letech byla nahrávací společností také EMI, kde pracoval Godfrey Hounsfield. Díky smlouvě se skupinou, která si získala obrovskou popularitu, se objevily fondy, na kterých Hounsfield vylepšil počítače a umožnily zpracovat velké množství informací získaných z počítačové tomografie.
Tak vypadal první CT skener v Atkinson Morley Hospital v Londýně. A jedná se o stejnou ženu, která tento zákrok podstoupila jako první.
U nás začala počítačová tomografiese vyvinou téměř okamžitě po jejich objevení ve Spojeném království. První CT skener se objevil ve Vědeckém centru pro neurologii – to je moje druhá alma mater, místo, kde jsem rezidentoval. Mluvil jsem s první RTG laborantkou u nás, pracovala na prvním CT skeneru v SSSR.
Pořád tam pracuje a řeklaúžasné příběhy: v minulosti trvalo CT vyšetření tak dlouho, že pacient musel ležet v klidu celé hodiny, aby získal normální snímky mozku. Jednoho dne byla například vyrušená, a když se vrátila, všimla si, že ve skenovací místnosti nikdo není. Ukázalo se, že pacient tam už dvě hodiny ležel a chtěl na záchod. Byl vrácen a skenován další hodinu. Výzkum, který trvá několik sekund, je tedy velkým přínosem.
Pozitronová emisní tomografie
Ihned poté, co se objevila počítačová tomografie apozitronová emisní tomografie. Jejím předkem byl psychiatr a neuropsychiatr Louis Sokoloff. Přišel na to, jak vytvořit radiofarmakum a použít ho k vizualizaci mozkové aktivity. Sokoloff pracoval během válečných let ve Spojených státech a měl velký zájem porozumět tomu, co se děje v mozku vojáka během otřesu a jak pak zmizí.
Ale žádné takové metody neexistovaly.Přirozeně existovala elektroencefalografie, která umožňovala měřit elektrickou aktivitu mozkové kůry, ale nemohla se posunout do hlubších struktur. První pozitronová emisní tomografie byla provedena 16. srpna 1976 na mozku.
Černé oblasti jsou mozková kůra.Prvním radiofarmakem byla fluorodeoxyglukóza. Co je glukóza - to je hlavní nutriční složka pro neurony, takže aktivně pracující nervové buňky, které tvoří kůru, ji aktivně absorbovaly a signalizovaly, že mají hodně zmutované glukózy. Proto získáme obraz jasně černé mozkové kůry.
A toto je první magnetická rezonance.Vlevo jsou jeho tvůrci Raymond Damadian a Lawrence Minkoff. Byl vyroben 3. června 1977. Tato metoda se zásadně liší od počítačové pozitronové emisní tomografie. Neobsahuje ionizující záření, je absolutně bezpečný.
CT vyšetření
Již podle názvu metody (jiné řečtiny.τομή - "řez") je jasné, že se bavíme o zobrazení řezu, měření hustoty předmětu po vrstvách pomocí rentgenového záření, po kterém následuje matematické počítačové zpracování dat. Takže můžete získat trojrozměrný obrázek, aniž byste narušili integritu těla. Informace o každé vrstvě jsou shromážděny do jednoho obrázku, lze je rekonstruovat do obrázku v libovolné rovině.
V tomto případě existuje zdroj rentgenového zářenízáření - rentgenová trubice, vědci prosvítají požadovaný objekt. V závislosti na hustotě tkáně rentgenové záření, jak to bylo, visí, zůstává v různých tkáních těla. Kosti mají nejvyšší hustotu, zadržují téměř 100 % záření. Nejnižší je vzduch. Data jsou shromažďována v detektoru, poté jsou převedena na digitální obraz a pomocí algoritmů je vytvořen obraz, který vidíme na obrazovce.
Dosud existuje několik generací zařízeníexistuje tradiční počítačová tomografie, která je nyní prakticky pryč. Tam se trubice spolu s detektorem otočí ve směru hodinových ručiček, udělá celý kruh a pak se stůl o něco posune. Trubka udělá další otáčku a tak dále.
A metoda MSCT je široce používána.Zde se stůl nezastaví, pohybuje se a trubice s detektorem se otáčí kolem pacienta ve velmi těsné spirále a osvětluje požadovanou oblast těla v poměrně krátké době. To se děje rychle, zařízení mohou udělat 256 a dokonce 512 otáček za sekundu. Nyní ale vědci spíše směřují ke snižování radiační zátěže a zkvalitňování výzkumu.
Na obrázku je výsledek CT vyšetření hlavy. Ukazuje, že něco není v pořádku – jedna z hemisfér je zřetelně větší a má o něco nižší intenzitu signálu.
Počítačová tomografie může takéPodívejte se, jak se krev dodává do různých oblastí mozku, tato metoda se nazývá perfuze. A u stejného pacienta jsou vidět modro-modré odstíny. To znamená, že je narušeno prokrvení, můžeme usoudit, že někde uvízla krevní sraženina nebo embolus. Nyní lze s pacientem provést některá klinická opatření.
Kromě toho existuje počítačová tomografieangiografie, provádí se pomocí kontrastní látky. Kontrastní látka hustým plněním cév může vytvořit velmi jasný obraz, který můžeme vyhodnotit vytvořením trojrozměrných obrazů.
</ p>Magnetická rezonance
Tato metoda značně rozšiřuje možnostiklinik a radiolog. Toto je zlatý standard pro zobrazování mozku. Umožňuje získat snímky vnitřních orgánů in vivo, které jsou založeny na nukleární magnetické rezonanci. Jedná se o fenomén z kvantového světa, takže některé věci zjednoduším, abych se neponořil do všech fyzikálních jemností.
V komplexu se vytváří permanentní magnetické pole.Pacient je tam umístěn, kde nějakou dobu zůstává. Vzniká tam permanentní magnetické pole, je 10 tisíckrát větší než magnetické pole Země, ale není to vůbec děsivé. U magnetické rezonance nedochází k radiaci, je to jedna z nejbezpečnějších metod.
</ p>jak pracuje?Naše tělo je většinou tvořeno vodou – dvěma atomy vodíku a jedním atomem kyslíku. V souladu s tím je vodík nejběžnějším prvkem v našem těle. Vodík a několik dalších prvků má určité fyzikální vlastnosti - pro zjednodušení se mohou otáčet kolem své osy, tedy precesu. Tyto osy rotace mohou vypadat náhodně ve zcela odlišných směrech.
Stačí umístit člověka do silného magnetického polepole nestačí pro příjem signálu. Musíme ovlivnit protony. Tento vliv řeší radiofrekvenční paprsky, které jsou napájeny radiofrekvenčními cívkami.
Cívky jsou další doplňkymagnetická rezonance. Když má pacient MRI hlavy, je mu nasazena další přilba. Jedná se o cívky, nejčastěji přijímací i vysílací. Mohou jak vysílat vysokofrekvenční impuls, tak zachytit signál, to znamená být detektorem, aby zachytil signál zpět.
Protony ovlivňujeme rádiovou frekvencízáření o frekvenci, která je blízká rotační frekvenci protonu, a tím vychýlíme šipku. Dostaneme vinutou pružinu, dáme jí energii, můžeme ji vychýlit o 90 nebo 180 stupňů, podle toho, co potřebujeme. A když se RF impuls zastaví, směr otáčení se vrátí do aktuální polohy. Stejně jako pružina, kterou jsme stlačili, se opět roztáhne do původního stavu a uvolní se energie, říkáme tomu relaxace, a tuto energii zaznamenají detektory, které jsou umístěny v cívkách.
To znamená, že základní principy MRI jsou vzrušovatprotony, atomy, které ovlivňujeme, pak zafixujeme relaxaci, získáme zpět energii, převedeme postavu do obrazu. To se provádí také složitými matematickými metodami, jako je Fourierova transformace.
Existuje několik generací tomografů:například nízkopodlažní otevřené. Jsou předchozí generace, magnety jsou umístěny nahoře a dole. Otevřené stroje se používají na klinikách, protože jako jediné dokážou skenovat klaustrofobické pacienty. Existují zařízení s vysokým polem uzavřená, kde je maximální síla magnetického pole.
V MRI existují různé způsoby sběru informací – můžetevyloučit prvky nebo přidat informace – například mírně extrapolovat obrázek. První obrázek je T2. Zde můžete vidět, že šedá a bílá hmota je otočena o 180 stupňů. Tento režim je potřebný, protože některé patologie jsou snáze vidět na tmavém pozadí. Druhý obrázek je T1. Na něm je vidět anatomická stavba mozku, to znamená, že šedá hmota je opravdu šedá, bílá je o něco světlejší.
Existuje další verze obrázku.Toto je T2-vážený snímek s volným potlačením tekutin. Ten je stejný jako ten první, ale z volné tekutiny jsme odstranili celý signál a dostali tak možnost vidět ložiska patologicky změněné mozkové substance.
MRI lze také použít k zobrazení krevních cév.Níže je angiografie - druhý obrázek. Můžeme se podívat na hematoencefalickou bariéru - to je bariéra mezi krví a substancí mozku, kudy může procházet a prosakovat. Zde je oblast jasně zářícího kusu mozku edém, říká nám, že právě zde se nachází ischemická cévní mozková příhoda, oblast akutního nedostatku kyslíku.
Funkční MRI
Toto je hlavní metoda, která se používá ve vědě.Je to ale důležité i pro klinickou praxi neurochirurgů – pokud potřebujete odstranit určitou část mozku, pak musíte zjistit, zda to ovlivní funkci? K tomu se provádí funkční MRI - předoperační mapování mozku, abyste viděli: jak se oblast nachází například v blízkosti nádoru, který je třeba odstranit, a oblast funkčně aktivní oblasti mozková kůra např. řečové centrum a zda spolu s nádorem odstraníme např. i oblast řečového centra.
Pomocí fMRI můžete snímat, přijímatsluchová aktivace, tedy vidět, které oblasti mozku jsou aktivovány v reakci na expozici zvuku. Můžete získat motorickou aktivaci, například můžete požádat pacienta, aby pohnul prstem a zafixoval aktivitu v kůře, kterou pohyb způsobil.
Můžete se také podívat na neaktivní mozek, protožeže i on vynakládá mnoho energie na udržení rovnováhy. Na obrázku je jednou z nejzajímavějších sítí síť pasivního režimu mozku. Předpokládá se, že tato síť částečně odráží přítomnost lidského vědomí. Vědecký výzkum v oblasti vědomí je jednou z nejambicióznějších věcí v oblasti neurověd.
Traktografiya umožňuje fixovat pohybprotony podél axonů, nervové dráhy. Takže můžeme získat krásné obrázky, zde je každá barva zakódována se směrem. Z těchto barev můžete získat velmi důležité informace. To je nutné v klinické praxi například při neurochirurgické operaci, abychom se nedotkli strategicky důležitého kusu této dálnice. Takto vypadá program, ve kterém můžete stavět traktografy.
Pozitronový emisní tomograf
Jedná se o radionuklidovou metodu pro studium vnitřníchlidské orgány, kde vzniká antihmota a dochází k zániku. Jsou to těžká slova, ale lze je najít v románech Dana Browna. Z nich si pamatujeme, že i malé množství antihmoty smíchané s hmotou stačí k vymazání města z povrchu Země. Této metody se ale není třeba bát, může přinést relativně malé množství záření, které je v mezích normy.
Jaký je princip pozitronové emisní tomografie?Na to, že poločas rozpadu fluoru-18 je 110 minut, je potřeba mít čas za prvé na syntézu radiofarmaka, za druhé ho donést na kliniku, kde ho podá pacientovi, počkat, až se vše tato glukóza se rozšířila po těle pacienta, pak vyfoťte. Nicméně fluor se rozpadá prostřednictvím beta-plus rozpadu a uvolňuje pozitron. Setká se s prvním elektronem, na který narazí, interaguje, dojde k anihilaci a detektory detekují dvě gama kvanta. Tímto způsobem vědci získají nejjasnější možný obraz tam, kde se hromadí většina radiofarmak.
Takto vypadají hybridní studiekombinovat PET-CT, PET-MRI, to je nyní jedna z nových metod. Současně dochází také ke kombinaci funkční aktivity a strukturální aktivity pro získání klinických informací. Není to tak dávno, co se objevil celotělový PET skener – i ten poskytuje mnoho zajímavých a klinicky významných informací. Z hlediska inovací a technologií se může věda stále vyvíjet dopředu a v mnoha oblastech - CT, MRI, PET - a tam dělat vědecká, vědecká a technická zlepšení a přispívat k vytváření nové technologické a high-tech medicíny.
Přečtěte si více
Podívejte se na „tichý“ dron s novou generací iontového pohonu
Starověcí trilobití samci připoutali samice během páření
Rusko a Spojené státy mají letadla Doomsday: jak a kam poletí v případě konce světa