¿Cómo puedes mirar dentro del cerebro?
La diapositiva muestra diferentes técnicas de imágenes cerebrales. La primera imagen donde
Entonces comienza lo interesante: tenemosla capacidad de usar sangre como contraste, para que pueda obtener una angiografía. Este es un estudio de los vasos del cerebro, lo que no implica la introducción de ningún agente de contraste desde el exterior, el contraste es sangre humana. Entonces podemos construir una hermosa imagen de los vasos del cerebro, y aquí se visualiza el círculo de Willis, el círculo principal de la colateral, es decir, aquellos vasos que se comunican entre sí y suministran sangre a todas las áreas del cerebro.
Las siguientes tres imágenes en color representantomografía estructural y funcional. Y la imagen en los colores del arcoíris es la tractografía por resonancia magnética, o tractografía por difusión. Nos permite ver cómo los tractos, las vías nerviosas que provienen de cada célula nerviosa, se juntan y van, por ejemplo, desde la corteza cerebral hasta la médula espinal y los músculos.
Penúltimas imágenes con naranja brillantemanchada es la resonancia magnética funcional. Esta es una de las técnicas de resonancia magnética más interesantes, que tiene un uso limitado en la práctica clínica, pero es ampliamente utilizada en la investigación científica. Este método permite ver la actividad funcional de diferentes áreas del cerebro en el momento en que una persona está haciendo algo o está en reposo.
La última imagen esLa tomografía por emisión de positrones, el método más costoso en el diagnóstico de radiación, se usa activamente en algunas situaciones clínicas. Aquí hay un radiofármaco que se inyecta en el torrente sanguíneo de una persona, luego puedes registrar las zonas que más lo van a acumular.
tomografía computarizada
Los científicos tienen una gran cantidad de herramientas,que te permiten mirar dentro del cerebro, ver todo el cuerpo. Esto es muy útil en términos de medicina clínica y diagnóstico por parte de los médicos.
Pero, ¿qué pasó antes de eso?¿Cómo llegaron los médicos a un diagnóstico haciendo tapping, escuchando y hablando con el paciente? En 1896, hubo una revolución en la medicina: se inventaron los rayos X, se generalizaron enormemente. Y luego comenzó a ser ampliamente utilizado en la práctica clínica.
Desafortunadamente, los rayos X están activosse acumula en los huesos, incluido el cráneo. A través de esta imagen brillante, es difícil ver las estructuras internas y lo que está detrás de la caja craneal, no permite ver los tejidos blandos del cerebro. Walter Dandy fue el primero en encontrar una solución al problema. En la década de 1920, inventó un método llamado ventriculografía, casi al mismo tiempo que apareció la neumoencefalografía.
¿Lo que es?No podemos mirar a través de los huesos del cráneo hacia el cerebro, pero sabemos que hay cavidades dentro del órgano que están llenas de líquido cefalorraquídeo, que tiene una composición diferente a la sangre, pero, sin embargo, no interactúa con los rayos X. Podemos bombear este fluido, reemplazarlo con aire u otro fluido, y nos dice qué hay en los tejidos cerebrales.
Un procedimiento en el que necesita bombear varias docenasmililitros de líquido del sistema es muy complejo, cerrado, y las más mínimas fluctuaciones pueden tener consecuencias fatales. Pero los investigadores y los médicos lograron hacerlo. Este método fue el método principal de obtención de imágenes cerebrales hasta la década de 1970. Luego, Godfrey Hounsfield creó un método que ahora ha pasado a primer plano en términos de importancia diagnóstica: se trata de la tomografía computarizada.
La foto es una foto tomada el 1 de octubre.1971: una instantánea del cerebro de una persona viva. En él podemos ver un quiste lleno de líquido. Esta toma fue granulada y de baja calidad, pero incluso eso fue un avance colosal. La primera tomografía computarizada se tomó alrededor de 1969. Esta es una imagen del cerebro de un toro joven muerto, Godfrey Hounsfield estaba configurando la técnica en él.
Curiosamente, sin los Beatles, el desarrollola tomografía computarizada no sería tan activa. En la década de 1960, EMI, donde trabajaba Godfrey Hounsfield, también era una compañía discográfica. Gracias a un contrato con un grupo que estaba ganando gran popularidad, aparecieron los fondos en los que Hounsfield mejoró las computadoras y permitieron procesar una gran cantidad de información recibida de tomógrafos computarizados.
Así se veía el primer escáner CT en el Hospital Atkinson Morley en Londres. Y esta es la misma mujer que fue la primera en someterse a este procedimiento.
En nuestro país se inició la tomografía computarizadadesarrollarse casi inmediatamente después de su aparición en el Reino Unido. El primer escáner CT apareció en el Centro Científico de Neurología, esta es mi segunda alma mater, el lugar donde hice mi residencia. Hablé con la primera asistente de laboratorio de rayos X en nuestro país, ella trabajó en el primer escáner CT en la URSS.
Ella todavía trabaja allí y le dijoHistorias asombrosas: en el pasado, las tomografías computarizadas tomaban tanto tiempo que el paciente tenía que quedarse quieto durante horas para recibir imágenes normales del cerebro. Por ejemplo, un día estaba distraída y cuando regresó, notó que no había nadie en la sala de exploración. Resultó que el paciente ya llevaba dos horas acostado allí y quería ir al baño. Fue devuelto y escaneado durante una hora más o menos. Así que la investigación que dura unos segundos es una gran ayuda.
Tomografía de emisión de positrones
Inmediatamente después de que apareció la tomografía computarizada yTomografía de emisión de positrones. Su antepasado fue el psiquiatra y neuropsiquiatra Louis Sokoloff. Descubrió cómo crear un radiofármaco y usarlo para visualizar la actividad cerebral. Sokoloff trabajó durante los años de la guerra en los Estados Unidos y estaba muy interesado en comprender qué sucede en el cerebro de un soldado durante un impacto de proyectil y cómo desaparece.
Pero no había tales métodos.Naturalmente, existía la electroencefalografía, que permitía medir la actividad eléctrica de la corteza cerebral, pero no podía moverse hacia estructuras más profundas. La primera tomografía por emisión de positrones se realizó el 16 de agosto de 1976 en el cerebro.
Las áreas negras son la corteza cerebral.El primer radiofármaco fue la fluorodesoxiglucosa. Qué es la glucosa: este es el principal componente nutricional de las neuronas, por lo que las células nerviosas que trabajan activamente y que forman la corteza lo absorbieron activamente y señalaron que tenían mucha glucosa mutada. Por lo tanto, obtenemos una imagen de una corteza cerebral negra brillante.
Y esta es la primera imagen por resonancia magnética.A la izquierda, sus creadores son Raymond Damadian y Lawrence Minkoff. Fue realizada el 3 de junio de 1977. Este método es fundamentalmente diferente de la tomografía computarizada por emisión de positrones. No contiene radiación ionizante, es absolutamente seguro.
tomografía computarizada
Ya por el nombre del método (otro griego.τομή - "sección") está claro que estamos hablando de la imagen de la sección, la medición capa por capa de la densidad del objeto mediante rayos X, seguida del procesamiento matemático de los datos por computadora. Entonces puede obtener una imagen tridimensional sin violar la integridad del cuerpo. La información sobre cada capa se recopila en una sola imagen, se puede reconstruir en una imagen en cualquier plano.
En este caso, hay una fuente de rayos X.radiación: un tubo de rayos X, los investigadores brillan a través del objeto deseado. Dependiendo de la densidad del tejido, la radiación de rayos X, por así decirlo, cuelga, permanece en varios tejidos del cuerpo. Los huesos tienen la mayor densidad, retienen casi el 100% de la radiación. El más bajo es el aire. Los datos se recogen en un detector, luego se convierten en una imagen digital y, mediante algoritmos, se construye una imagen que vemos en la pantalla.
Hay varias generaciones de dispositivos, hasta ahorahay una tomografía computarizada tradicional, que ya prácticamente no existe. Allí, el tubo, junto con el detector, gira en el sentido de las agujas del reloj, hace un círculo completo y luego la mesa avanza un poco. El tubo da otra vuelta, y así sucesivamente.
Y el método MSCT es ampliamente utilizado.Aquí la mesa no se detiene, se mueve y el tubo con el detector gira alrededor del paciente en una espiral muy apretada e ilumina el área requerida del cuerpo en un tiempo bastante corto. Esto sucede rápidamente, los dispositivos pueden hacer 256 e incluso 512 revoluciones por segundo. Pero ahora, los investigadores se están moviendo hacia la reducción de la exposición a la radiación y la mejora de la calidad de la investigación.
La imagen muestra el resultado de una tomografía computarizada de la cabeza. Muestra que algo anda mal: uno de los hemisferios es claramente más grande y tiene una intensidad de señal ligeramente menor.
La tomografía computarizada también puedepara ver cómo las diferentes áreas del cerebro reciben sangre, este método se llama perfusión. Y en el mismo paciente se pueden apreciar tonalidades azul-azuladas. Esto significa que el suministro de sangre está dañado, podemos concluir que un coágulo de sangre o émbolo está atascado en alguna parte. Ahora se pueden tomar algunas acciones clínicas con el paciente.
Además, hay una tomografía computarizadaangiografía, se realiza con un agente de contraste. El agente de contraste, al llenar densamente los vasos, puede formar una imagen muy brillante, que podemos evaluar construyendo imágenes tridimensionales.
</ p>Imagen de resonancia magnética
Este método amplía enormemente las posibilidadesclínico y radiólogo. Este es el estándar de oro para las imágenes cerebrales. Le permite obtener imágenes de órganos internos en vivo, que se basan en resonancia magnética nuclear. Este es un fenómeno del mundo cuántico, así que simplificaré algunas cosas para no sumergirme en todas las sutilezas físicas.
En el complejo se forma un campo magnético permanente.El paciente se coloca allí, donde permanece durante algún tiempo. Allí se forma un campo magnético permanente, es 10 mil veces más grande que el campo magnético de la Tierra, pero esto no da miedo. No hay radiación en la resonancia magnética, este es uno de los métodos más seguros.
</ p>¿Cómo trabaja?Nuestro cuerpo está compuesto principalmente de agua: dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. En consecuencia, el hidrógeno es el elemento más común en nuestro cuerpo. El hidrógeno y varios otros elementos tienen ciertas propiedades físicas; para simplificar, pueden girar alrededor de su eje, es decir, precesar. Estos ejes de rotación pueden mirar aleatoriamente en direcciones completamente diferentes.
Simplemente colocando a una persona en un campo magnético fuerte.campo no es suficiente para recibir ninguna señal. Debemos influir en los protones. Esta influencia es manejada por haces de radiofrecuencia, que son suministrados por bobinas de radiofrecuencia.
Las bobinas son complementos adicionales enimagen de resonancia magnética. Cuando a un paciente se le realiza una resonancia magnética de la cabeza, se le coloca un casco adicional. Estas son bobinas, la mayoría de las veces reciben y transmiten. Pueden emitir un pulso de radiofrecuencia y captar una señal, es decir, ser un detector para recuperar la señal.
Afectamos protones con radiofrecuenciaradiación a una frecuencia cercana a la frecuencia de rotación del protón y, por lo tanto, desviamos la flecha. Obtenemos un resorte en espiral, le damos energía, podemos desviarlo 90 o 180 grados, según lo que necesitemos. Y cuando el pulso de RF se detiene, la dirección de rotación vuelve a la posición actual. Al igual que el resorte que comprimimos, se expande nuevamente a su estado original y se libera energía, lo llamamos relajación, y esta energía es registrada por los detectores que están ubicados en las bobinas.
Es decir, los principios básicos de la RM son excitarprotones, átomos sobre los que influimos, luego fijamos la relajación, recuperamos la energía, convertimos la figura en una imagen. Esto también se hace mediante métodos matemáticos complejos, como la transformada de Fourier.
Hay varias generaciones de tomógrafos:por ejemplo, piso bajo abierto. Son de la generación anterior, los imanes se encuentran arriba y abajo. Las máquinas abiertas se utilizan en las clínicas porque son las únicas que pueden escanear pacientes claustrofóbicos. Existen dispositivos cerrados de alto campo, donde se encuentra la máxima intensidad de campo magnético.
Existen diferentes modos de recopilación de información en MRI: puedeexcluir elementos o agregar información; por ejemplo, extrapolar un poco una imagen. La primera imagen es T2. Aquí puede ver que la materia gris y blanca se gira 180 grados. Este modo es necesario porque algunas patologías son más fáciles de ver sobre un fondo oscuro. La segunda imagen es T1. En él se puede ver la estructura anatómica del cerebro, es decir, la materia gris es realmente gris, el blanco es un poco más claro.
Hay otra versión de la imagen.Esta es una imagen ponderada en T2 con supresión de líquido libre. Esto es lo mismo que el primero, pero eliminamos toda la señal del fluido libre y tuvimos la oportunidad de ver los focos de la sustancia cerebral patológicamente alterada.
La resonancia magnética también se puede usar para ver los vasos sanguíneos.A continuación se muestra la angiografía, la segunda imagen. Podemos observar la barrera hematoencefálica: esta es la barrera entre la sangre y la sustancia del cerebro, por donde puede pasar y filtrarse. Aquí, el área de la pieza brillante del cerebro es edema, nos dice que aquí es donde se encuentra el accidente cerebrovascular isquémico, el área de falta aguda de oxígeno.
resonancia magnética funcional
Este es el método principal que se utiliza en la ciencia.Pero también es importante para la práctica clínica de los neurocirujanos: si necesita extirpar una determinada parte del cerebro, ¿entonces necesita ver si esto afectará la función? Para hacer esto, se realiza una resonancia magnética funcional: mapeo preoperatorio del cerebro para ver: cómo se encuentra el área, por ejemplo, cerca del tumor que debe extirparse, y el área del área funcionalmente activa del corteza cerebral, por ejemplo, el centro del habla, y si eliminaremos, por ejemplo, el área del centro del habla junto con el tumor.
Usando fMRI, puede capturar, recibiractivación auditiva, es decir, para ver qué áreas del cerebro se activan en respuesta a la exposición al sonido. Puede obtener activación motora, por ejemplo, puede pedirle al paciente que mueva un dedo y registrar la actividad en la corteza que provocó el movimiento.
También puedes mirar un cerebro inactivo, porqueque él también gasta mucha energía manteniendo el equilibrio. En la imagen, una de las redes más interesantes es la red del modo pasivo del cerebro. Se cree que esta red refleja parcialmente la presencia de la conciencia humana. La investigación científica en el campo de la conciencia es una de las cosas más ambiciosas en el campo de la neurociencia.
Traktografiya te permite arreglar el movimiento.protones a lo largo de axones, vías nerviosas. Para que podamos obtener bellas imágenes, aquí cada color está codificado con una dirección. De estos colores se puede obtener información muy importante. Esto es necesario en la práctica clínica, por ejemplo, durante una operación neuroquirúrgica, para no tocar una parte estratégicamente importante de esta carretera. Así luce el programa en el que se pueden construir tractogramas.
Tomógrafo por emisión de positrones
Este es un método de radionúclidos para estudiarórganos humanos, donde se forma la antimateria y se produce la aniquilación. Estas son palabras difíciles, pero se pueden encontrar en las novelas de Dan Brown. De ellos, recordamos que incluso una pequeña cantidad de antimateria mezclada con materia es suficiente para borrar una ciudad de la faz de la Tierra. Pero este método no debe ser temido, puede generar una cantidad relativamente pequeña de radiación, que está dentro del rango normal.
¿Cuál es el principio de la tomografía por emisión de positrones?El hecho de que la vida media del flúor-18 sea de 110 minutos, por lo que debe tener tiempo, en primer lugar, para sintetizar un radiofármaco y, en segundo lugar, llevarlo a la clínica, donde se le administrará al paciente, espere hasta que todo esta glucosa se ha esparcido por todo el cuerpo del paciente, luego tome fotografías. Sin embargo, el flúor se desintegra a través de la desintegración beta-plus y libera un positrón. Se encuentra con el primer electrón con el que se encuentra, interactúa, se produce la aniquilación y los detectores detectan dos cuantos gamma. De esta forma, los investigadores obtienen la imagen más brillante posible donde se acumula la mayor parte del radiofármaco.
Así es como se ve la investigación híbridacombinar PET-CT, PET-MRI, este es ahora uno de los nuevos métodos. Al mismo tiempo, también hay una combinación de actividad funcional y actividad estructural para obtener información clínica. No hace mucho tiempo, apareció un escáner PET de cuerpo entero, que también proporciona mucha información interesante y clínicamente significativa. Desde el punto de vista de la innovación y la tecnología, la ciencia todavía puede desarrollarse y en muchas áreas - CT, MRI, PET - y hacer mejoras científicas, científicas y técnicas allí y contribuir a la creación de nueva medicina tecnológica y de alta tecnología.
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