Hvordan kan du se ind i hjernen?
Diasset viser forskellige hjernebilledteknikker. Det første billede hvor
Så begynder det interessante - det har vievnen til at bruge blod som kontrast, så man kan få angiografi. Dette er en undersøgelse af hjernens kar, som ikke indebærer indførelsen af noget kontrastmiddel udefra, kontrasten er menneskeblod. Så vi kan bygge et smukt billede af hjernens kar, og her visualiseres cirklen af Willis - hovedcirklen af sikkerhedsstillelsen, det vil sige de kar, der kommunikerer med hinanden og leverer blod til alle områder af hjernen.
De følgende tre farvebilleder gengivesstrukturel og funktionel tomografi. Og billedet i regnbuens farver er magnetisk resonanstraktografi eller diffusionstraktografi. Det giver os mulighed for at se, hvordan kanalerne, de nervebaner, der kommer fra hver nervecelle, samles og går for eksempel fra hjernebarken ned til rygmarven og videre til musklerne.
Næstsidste billeder med lys orangefarvet er funktionel magnetisk resonansbilleddannelse. Dette er en af de mest interessante MR-teknikker, som har en begrænset anvendelse i klinisk praksis, men den er meget udbredt i videnskabelig forskning. Denne metode giver dig mulighed for at se den funktionelle aktivitet af forskellige områder af hjernen i det øjeblik, hvor en person gør noget eller er i hvile.
Det seneste billede erpositronemissionstomografi, den dyreste metode inden for strålediagnostik, bruges aktivt i nogle kliniske situationer. Her er der et radiofarmaceutikum, der sprøjtes ind i blodbanen hos en person, så kan du registrere de områder, der vil ophobe det mest.
CT-scanning
Forskere har et stort antal værktøjer,som giver dig mulighed for at se ind i hjernen, se hele kroppen. Dette er meget nyttigt med hensyn til klinisk medicin og diagnose af klinikere.
Men hvad skete der før det?Hvordan nåede klinikere frem til en diagnose ved at trykke, lytte, tale med patienten? I 1896 skete der en revolution inden for medicin - røntgenstrålen blev opfundet, den blev enormt udbredt. Og så begyndte det at blive meget brugt i klinisk praksis.
Desværre er røntgenstråler aktiveakkumuleres i knogler, herunder kraniet. Gennem dette lyse billede er det svært at se de indre strukturer, og hvad der er bag kranieboksen, det tillader dig ikke at se hjernens bløde væv. Den første til at finde en løsning på problemet var Walter Dandy. I 1920'erne opfandt han en metode kaldet ventrikulografi, omkring samme tid som pneumoencefalografi dukkede op.
Hvad er det?Vi kan ikke se gennem kraniets knogler ind i hjernen, men vi ved, at der er hulrum inde i organet, der er fyldt med cerebrospinalvæske, som er forskellig i sammensætning fra blod, men som ikke desto mindre ikke interagerer med røntgenstråler. Vi kan pumpe denne væske ud, erstatte den med luft eller en anden væske – og den fortæller os, hvad der er i hjernevævene.
En procedure, hvor du skal pumpe flere dusin udmilliliter væske fra systemet er meget kompleks, lukket, og de mindste udsving kan give fatale konsekvenser. Men det lykkedes for forskere og læger. Denne metode var den vigtigste metode til hjernebilleddannelse indtil 1970'erne. Så skabte Godfrey Hounsfield en metode, der nu er kommet i forgrunden med hensyn til diagnostisk betydning – det er computertomografi.
På billedet er et billede taget 1. oktober.1971 - et øjebliksbillede af en levende persons hjerne. På den kan vi se en cyste fyldt med væske. Dette skud var kornet og af lav kvalitet, men selv det var et kolossalt gennembrud. Den første CT-scanning blev taget omkring 1969. Dette er et billede af hjernen på en død ung tyr, Godfrey Hounsfield var ved at sætte teknikken op på den.
Interessant, uden Beatles, udviklingcomputertomografi ville ikke være så aktiv. I 1960'erne var EMI, hvor Godfrey Hounsfield arbejdede, også et pladeselskab. Takket være en kontrakt med en gruppe, der fik enorm popularitet, dukkede midlerne op, hvorpå Hounsfield forbedrede computere, og de gjorde det muligt at behandle en stor mængde information modtaget fra computertomografi.
Sådan så den første CT-scanner ud på Atkinson Morley Hospital i London. Og det er den samme kvinde, der var den første til at gennemgå denne procedure.
I vores land begyndte computertomografiudvikler sig næsten umiddelbart efter deres optræden i Storbritannien. Den første CT-scanner dukkede op på Scientific Center for Neurology - dette er min anden alma mater, stedet hvor jeg tog mit ophold. Jeg talte med den første røntgenlaboratorieassistent i vores land, hun arbejdede på den første CT-scanner i USSR.
Hun arbejder der stadig og fortaltefantastiske historier: Tidligere tog CT-scanninger så lang tid, at patienten måtte ligge stille i timevis for at få normale billeder af hjernen. For eksempel blev hun en dag distraheret, og da hun kom tilbage, bemærkede hun, at der ikke var nogen i scanningsrummet. Det viste sig, at patienten allerede havde ligget der i to timer, og han ville på toilettet. Den blev returneret og scannet i endnu en time eller deromkring. Så forskning, der varer et par sekunder, er en stor fordel.
Positron emissionstomografi
Umiddelbart efter dukkede computertomografi op ogpositronemissionstomografi. Dens forfader var psykiateren og neuropsykiateren Louis Sokoloff. Han fandt ud af, hvordan man laver et radioaktivt lægemiddel og bruger det til at visualisere hjerneaktivitet. Sokoloff arbejdede i krigsårene i USA og var meget interesseret i at forstå, hvad der sker i hjernen på en soldat under et granatchok, og hvordan det så forsvinder.
Men der var ingen sådanne metoder.Naturligvis var der elektroencefalografi, som gjorde det muligt at måle den elektriske aktivitet af hjernebarken, men den kunne ikke bevæge sig ind i dybere strukturer. Den første positronemissionstomografi blev foretaget den 16. august 1976 på hjernen.
De sorte områder er hjernebarken.Det første radiofarmaceutikum var fluordeoxyglucose. Hvad er glucose - dette er den vigtigste ernæringskomponent for neuroner, så de aktivt arbejdende nerveceller, der udgør cortex, absorberede det aktivt og signalerede, at de havde en masse muteret glucose. Derfor får vi et billede af en lys sort cerebral cortex.
Og dette er den første magnetiske resonansbilleddannelse.Til venstre er dens skabere Raymond Damadian og Lawrence Minkoff. Den blev lavet den 3. juni 1977. Denne metode er fundamentalt forskellig fra computer-positronemissionstomografi. Det indeholder ikke ioniserende stråling, det er helt sikkert.
CT-scanning
Allerede ved metodens navn (anden græsk.τομή - "sektion") er det klart, at vi taler om billedet af sektionen, lag-for-lag måling af objektets tæthed ved hjælp af røntgenstråler, efterfulgt af matematisk computerbehandling af dataene. Så du kan få et tredimensionelt billede uden at krænke kroppens integritet. Information om hvert lag samles i et enkelt billede, det kan rekonstrueres til et billede i ethvert plan.
I dette tilfælde er der en røntgenkildestråling - et røntgenrør, skinner forskerne igennem det ønskede objekt. Afhængigt af vævets tæthed hænger røntgenstrålingen så at sige, forbliver i forskellige væv i kroppen. Knogler har den højeste tæthed, de bevarer næsten 100% af strålingen. Den laveste er luft. Dataene opsamles i en detektor, derefter konverteres de til et digitalt billede, og ved hjælp af algoritmer opbygges et billede, som vi ser på skærmen.
Der er flere generationer af enheder, indtil videreder er en traditionel computertomografi, som nu praktisk talt er væk. Der cirkler røret sammen med detektoren med uret, laver en hel cirkel, og så går bordet lidt frem. Røret laver endnu en omgang, og så videre.
Og MSCT-metoden er meget brugt.Her stopper bordet ikke, det bevæger sig, og røret med detektoren roterer rundt om patienten i en meget stram spiral og oplyser det nødvendige område af kroppen på ret kort tid. Dette sker hurtigt, enheder kan lave 256 og endda 512 omdrejninger i sekundet. Men nu bevæger forskerne sig snarere mod at reducere strålingseksponeringen og forbedre kvaliteten af forskningen.
Billedet viser resultatet af en CT-scanning af hovedet. Det viser, at der er noget galt – en af halvkuglerne er klart større og lidt lavere i signalintensitet.
Computertomografi kan ogsåse på hvordan blod tilføres til forskellige områder af hjernen, denne metode kaldes perfusion. Og hos samme patient kan blå-blå nuancer ses. Det betyder, at blodforsyningen er nedsat, vi kan konkludere, at en blodprop eller embolus sidder fast et sted. Nu kan nogle kliniske handlinger tages med patienten.
Derudover er der en computertomografiangiografi, den udføres ved hjælp af et kontrastmiddel. Kontrastmidlet kan ved tæt fylde karrene danne et meget lyst billede, som vi kan vurdere ved at bygge tredimensionelle billeder.
</ p>MR scanning
Denne metode udvider i høj grad mulighedernekliniker og radiolog. Dette er guldstandarden for hjernebilleddannelse. Det giver dig mulighed for at få billeder af de indre organer in vivo, som er baseret på kernemagnetisk resonans. Dette er et fænomen fra kvanteverdenen, så jeg vil forenkle nogle ting for ikke at dykke ned i alle de fysiske finesser.
Et permanent magnetfelt dannes i komplekset.Patienten placeres der, hvor han opholder sig i nogen tid. Der dannes et permanent magnetfelt, det er 10 tusind gange større end Jordens magnetfelt, men det er slet ikke skræmmende. Der er ingen stråling i magnetisk resonansbilleddannelse, det er en af de sikreste metoder.
</ p>Hvordan arbejder han?Vores krop består for det meste af vand - to brintatomer og et oxygenatom. Derfor er brint det mest almindelige grundstof i vores krop. Brint og flere andre elementer har visse fysiske egenskaber - for at forenkle kan de rotere omkring deres akse, det vil sige præcess. Disse rotationsakser kan se tilfældigt i helt forskellige retninger.
Bare at placere en person i en stærk magnetiskfelt er ikke nok til at modtage noget signal. Vi skal påvirke protonerne. Denne påvirkning håndteres af radiofrekvente stråler, som forsynes af radiofrekvente spoler.
Coils er yderligere tilføjelser iMR scanning. Når en patient har en MR af hovedet, tages der en ekstra hjelm på. Det er spoler, som oftest både modtager og sender. De kan både udsende en radiofrekvensimpuls og fange et signal, det vil sige være en detektor for at fange signalet tilbage.
Vi påvirker protoner med radiofrekvensstråling med en frekvens, der er tæt på protonens rotationsfrekvens, og dermed afbøjer vi pilen. Vi får en spiralfjeder, vi giver den energi, vi kan afbøje den 90 eller 180 grader, alt efter hvad vi har brug for. Og når RF-impulsen stopper, vender rotationsretningen tilbage til den aktuelle position. Ligesom fjederen, som vi komprimerede, udvider den sig igen til sin oprindelige tilstand, og energi frigives, vi kalder det afslapning, og denne energi registreres af detektorerne, der er placeret i spolerne.
Det vil sige, at de grundlæggende principper for MR er at ophidseprotoner, atomer som vi påvirker, så fikserer afspændingen, får energien tilbage, konverterer figuren til et billede. Dette gøres også ved komplekse matematiske metoder, såsom Fourier-transformationen.
Der er flere generationer af tomografer:for eksempel lav-gulv åben. De er af den forrige generation, magneterne er placeret over og under. Åbne maskiner bruges på klinikker, fordi de er de eneste, der kan scanne klaustrofobiske patienter. Der er højfelt lukkede enheder, hvor den maksimale magnetiske feltstyrke er.
Der er forskellige måder at indsamle information på i MR - det kan duudelukke elementer eller tilføje information - for eksempel ekstrapoler et billede lidt. Det første billede er T2. Her kan du se, at det grå og hvide stof er roteret 180 grader. Denne tilstand er nødvendig, fordi nogle patologier er lettere at se på en mørk baggrund. Det andet billede er T1. På den kan du se hjernens anatomiske struktur, det vil sige, at den grå substans er rigtig grå, den hvide er lidt lysere.
Der er en anden version af billedet.Dette er et T2-vægtet billede med fri væskeundertrykkelse. Dette er det samme som det første, men vi fjernede hele signalet fra den frie væske og fik mulighed for at se foci af det patologisk ændrede hjernestof.
MR kan også bruges til at se blodkar.Nedenfor er angiografien - det andet billede. Vi kan se på blod-hjerne-barrieren – det er barrieren mellem blodet og hjernens substans, hvor det kan passere og lække. Her er området af det stærkt glødende stykke af hjernen ødem, det fortæller os, at det er her det iskæmiske slagtilfælde, området med akut iltmangel, er placeret.
Funktionel MR
Dette er den vigtigste metode, der bruges i videnskaben.Men det er også vigtigt for neurokirurgernes kliniske praksis – skal man fjerne en bestemt del af hjernen, skal man så se, om det vil påvirke funktionen? For at gøre dette udføres en funktionel MR - præoperativ kortlægning af hjernen for at se: hvordan er området lokaliseret, for eksempel nær tumoren, der skal fjernes, og området af det funktionelt aktive område af cerebral cortex, for eksempel talecentret, og om vi vil fjerne for eksempel område af talecentret sammen med tumoren.
Ved hjælp af fMRI kan du fange, modtageauditiv aktivering, det vil sige at se, hvilke områder af hjernen der aktiveres som reaktion på lydeksponering. Man kan få motorisk aktivering, for eksempel kan man bede patienten bevæge en finger og fikse den aktivitet i cortex, som bevægelsen medførte.
Du kan også se på en inaktiv hjerne, pgaat han også bruger meget energi på at holde balancen. På billedet er et af de mest interessante netværk netværket af hjernens passive tilstand. Det menes, at dette netværk delvist afspejler tilstedeværelsen af menneskelig bevidsthed. Videnskabelig forskning inden for bevidsthedsområdet er en af de mest ambitiøse ting inden for neurovidenskab.
Traktografiya giver dig mulighed for at fikse bevægelsenprotoner langs axoner, nervebaner. Så vi kan få smukke billeder, her er hver farve kodet med en retning. Fra disse farver kan du få meget vigtig information. Dette er nødvendigt i klinisk praksis, for eksempel under en neurokirurgisk operation, for ikke at røre et strategisk vigtigt stykke af denne motorvej. Sådan ser programmet ud, hvor du kan bygge traktorer.
Positron emission tomograf
Dette er en radionuklidmetode til undersøgelse af indremenneskelige organer, hvor antistof dannes og udslettelse sker. Det er svære ord, men de kan findes i Dan Browns romaner. Fra dem husker vi, at selv en lille mængde antistof blandet med stof er nok til at udslette en by fra jordens overflade. Men denne metode bør ikke frygtes, den kan bringe en relativt lille mængde stråling, som er inden for det normale område.
Hvad er princippet for positronemissionstomografi?Det faktum, at halveringstiden for fluor-18 er 110 minutter, så du skal have tid, for det første, til at syntetisere et radioaktivt lægemiddel, og for det andet, bringe det til klinikken, hvor det vil blive administreret til patienten, vent indtil alle denne glukose har spredt sig gennem patientens krop, og tag derefter billeder. Imidlertid henfalder fluor via beta-plus-henfald og frigiver en positron. Den møder den første elektron, den støder på, interagerer, udslettelse sker, og to gamma-kvanter detekteres af detektorer. På denne måde får forskere det bedst mulige billede, hvor det meste af det radioaktive lægemiddel ophobes.
Sådan ser hybridstudier udkombinere PET-CT, PET-MRI, dette er nu en af de nye metoder. Samtidig er der også en kombination af funktionel aktivitet og strukturel aktivitet for at opnå klinisk information. For ikke så længe siden dukkede en helkrops-PET-scanner op - denne giver også en masse interessant og klinisk betydningsfuld information. Fra et innovations- og teknologisynspunkt kan videnskaben stadig udvikle sig fremad, og på mange områder - CT, MR, PET - og lave videnskabelige, videnskabelige og tekniske forbedringer dér og bidrage til skabelsen af ny teknologisk og højteknologisk medicin.
Læs mere
Se på den "støjsvage" drone med en ny generation af ionfremdrift
Gamle trilobithanner spændte hunnerne på under parringen
Rusland og USA har dommedagsfly: hvordan og hvor de vil flyve i tilfælde af verdens ende