Comment pouvez-vous regarder dans le cerveau?
La diapositive montre différentes méthodes d’imagerie du cerveau.
Ensuite, l'intéressant commence - nous avonsla possibilité d'utiliser le sang comme produit de contraste, de sorte que vous pouvez obtenir une angiographie. Il s'agit d'une étude des vaisseaux du cerveau, ce qui n'implique l'introduction d'aucun agent de contraste de l'extérieur, le contraste est du sang humain. Ainsi, nous pouvons construire une belle image des vaisseaux du cerveau, et ici le cercle de Willis est visualisé - le cercle principal de la garantie, c'est-à-dire les vaisseaux qui communiquent entre eux et alimentent en sang toutes les zones du cerveau.
Les trois images couleur suivantes rendenttomographie structurale et fonctionnelle. Et l'image aux couleurs de l'arc-en-ciel, c'est la tractographie par résonance magnétique, ou tractographie par diffusion. Cela nous permet de voir comment les voies, les voies nerveuses qui proviennent de chaque cellule nerveuse, se rejoignent et vont, par exemple, du cortex cérébral jusqu'à la moelle épinière et jusqu'aux muscles.
Avant-dernières images avec orange vifcoloré est l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle. C'est l'une des techniques d'IRM les plus intéressantes, qui a une utilisation limitée en pratique clinique, mais elle est largement utilisée dans la recherche scientifique. Cette méthode vous permet de voir l'activité fonctionnelle de différentes zones du cerveau au moment où une personne fait quelque chose ou est au repos.
La dernière image estLa tomographie par émission de positrons, la méthode la plus coûteuse de radiodiagnostic, est activement utilisée dans certaines situations cliniques. Ici, il y a un radiopharmaceutique qui est injecté dans la circulation sanguine d'une personne, puis vous pouvez enregistrer les zones qui l'accumuleront le plus.
tomodensitométrie
Les scientifiques disposent d'un grand nombre d'outils,qui vous permettent de regarder dans le cerveau, de voir tout le corps. Ceci est très utile en termes de médecine clinique et de diagnostic par les cliniciens.
Mais que s'est-il passé avant ?Comment les cliniciens sont-ils arrivés à un diagnostic en tapotant, en écoutant, en parlant au patient ? En 1896, il y a eu une révolution dans la médecine - la radiographie a été inventée, elle s'est énormément répandue. Et puis il a commencé à être largement utilisé dans la pratique clinique.
Malheureusement, les rayons X sont actifss'accumule dans les os, y compris le crâne. A travers cette image lumineuse, il est difficile de voir les structures internes et ce qui se trouve derrière la boîte crânienne, cela ne permet pas de voir les tissus mous du cerveau. Le premier à trouver une solution au problème fut Walter Dandy. Dans les années 1920, il a inventé une méthode appelée ventriculographie, à peu près au même moment où la pneumoencéphalographie est apparue.
Ce que c'est?Nous ne pouvons pas regarder à travers les os du crâne dans le cerveau, mais nous savons qu'il y a des cavités à l'intérieur de l'organe qui sont remplies de liquide céphalo-rachidien, dont la composition est différente du sang, mais qui n'interagit néanmoins pas avec les rayons X. Nous pouvons pomper ce liquide, le remplacer par de l'air ou un autre liquide - et cela nous dit ce qu'il y a dans les tissus cérébraux.
Une procédure où vous devez pomper plusieurs dizainesmillilitres de liquide du système est très complexe, fermé, et les moindres fluctuations peuvent avoir des conséquences fatales. Mais les chercheurs et les médecins ont réussi à le faire. Cette méthode était la principale méthode d'imagerie cérébrale jusqu'aux années 1970. Ensuite, Godfrey Hounsfield a créé une méthode qui est maintenant au premier plan en termes de signification diagnostique - c'est la tomodensitométrie.
Sur la photo, une photo prise le 1er octobre.1971 - un instantané du cerveau d'une personne vivante. On peut y voir un kyste rempli de liquide. Ce cliché était granuleux et de mauvaise qualité, mais même cela a été une percée colossale. Le premier scanner a été réalisé vers 1969. C'est une image du cerveau d'un jeune taureau mort, Godfrey Hounsfield mettait en place la technique dessus.
Fait intéressant, sans les Beatles, le développementla tomodensitométrie ne serait pas aussi active. Dans les années 1960, EMI, où travaillait Godfrey Hounsfield, était également une maison de disques. Grâce à un contrat avec un groupe de plus en plus populaire, les fonds sont apparus, sur lesquels Hounsfield a amélioré les ordinateurs, et ils ont permis de traiter une grande quantité d'informations reçues de la tomodensitométrie.
Voici à quoi ressemblait le premier tomodensitomètre à l'hôpital Atkinson Morley de Londres. Et c'est la même femme qui a été la première à subir cette procédure.
Dans notre pays, la tomodensitométrie a commencése développent presque immédiatement après leur apparition au Royaume-Uni. Le premier tomodensitomètre est apparu au Centre scientifique de neurologie - c'est ma deuxième alma mater, l'endroit où j'ai fait ma résidence. J'ai parlé avec la première assistante de laboratoire à rayons X de notre pays, elle a travaillé sur le premier scanner CT en URSS.
Elle travaille toujours là-bas et a dithistoires incroyables : dans le passé, les tomodensitogrammes prenaient tellement de temps que le patient devait rester immobile pendant des heures pour recevoir des images normales du cerveau. Par exemple, un jour, elle était distraite, et quand elle est revenue, elle a remarqué qu'il n'y avait personne dans la salle de numérisation. Il s'est avéré que le patient était déjà allongé là depuis deux heures et qu'il voulait aller aux toilettes. Il a été retourné et scanné pendant une heure environ. Alors une recherche qui dure quelques secondes est une grande aubaine.
Tomographie par émission de positrons
Immédiatement après l'apparition de la tomodensitométrie ettomographie par émission de positrons. Son ancêtre était le psychiatre et neuropsychiatre Louis Sokoloff. Il a compris comment créer un radiopharmaceutique et l'utiliser pour visualiser l'activité cérébrale. Sokoloff a travaillé pendant les années de guerre aux États-Unis et était très intéressé à comprendre ce qui se passe dans le cerveau d'un soldat lors d'un choc d'obus et comment il disparaît ensuite.
Mais il n'y avait pas de telles méthodes.Naturellement, il y avait l'électroencéphalographie, qui permettait de mesurer l'activité électrique du cortex cérébral, mais elle ne pouvait pas pénétrer dans les structures plus profondes. La première tomographie par émission de positons a été réalisée le 16 août 1976 sur le cerveau.
Les zones noires sont le cortex cérébral.Le premier radiopharmaceutique était le fluorodésoxyglucose. Qu'est-ce que le glucose - c'est le principal composant nutritionnel des neurones, de sorte que les cellules nerveuses actives qui composent le cortex l'ont activement absorbé et ont signalé qu'elles avaient beaucoup de glucose muté. Par conséquent, nous obtenons une image d'un cortex cérébral noir brillant.
Et c'est la première imagerie par résonance magnétique.A gauche, ses créateurs sont Raymond Damadian et Lawrence Minkoff. Il a été réalisé le 3 juin 1977. Cette méthode est fondamentalement différente de la tomographie par émission de positons informatisée. Il ne contient pas de rayonnement ionisant, il est absolument sans danger.
tomodensitométrie
Déjà par le nom de la méthode (autre grec.τομή - "section"), il est clair que nous parlons de l'image de la section, de la mesure couche par couche de la densité de l'objet par rayons X, suivie d'un traitement informatique mathématique des données. Ainsi, vous pouvez obtenir une image en trois dimensions sans violer l'intégrité du corps. Les informations sur chaque couche sont collectées dans une seule image, elles peuvent être reconstruites en une image dans n'importe quel plan.
Dans ce cas, il y a une source de rayons Xrayonnement - un tube à rayons X, les chercheurs brillent à travers l'objet souhaité. En fonction de la densité du tissu, le rayonnement X, pour ainsi dire, se bloque, reste dans divers tissus du corps. Les os ont la densité la plus élevée, ils retiennent presque 100% du rayonnement. Le plus bas est l'air. Les données sont collectées dans un détecteur, puis elles sont converties en une image numérique et, à l'aide d'algorithmes, une image est construite que l'on voit sur l'écran.
Il existe plusieurs générations d'appareils, jusqu'à présentil existe une tomodensitométrie traditionnelle, qui a maintenant pratiquement disparu. Là, le tube, avec le détecteur, tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, fait un cercle complet, puis la table avance un peu. Le tube fait un autre tour, et ainsi de suite.
Et la méthode MSCT est largement utilisée.Ici, la table ne s'arrête pas, elle bouge et le tube avec le détecteur tourne autour du patient dans une spirale très serrée et éclaire la zone requise du corps en un temps assez court. Cela arrive rapidement, les appareils peuvent faire 256 et même 512 tours par seconde. Mais maintenant, les chercheurs s'orientent plutôt vers la réduction de l'exposition aux rayonnements et l'amélioration de la qualité de la recherche.
La photo montre le résultat d'un scanner de la tête. Cela montre que quelque chose ne va pas - l'un des hémisphères est clairement plus grand et légèrement plus faible en intensité de signal.
La tomodensitométrie peut égalementregarder comment le sang est fourni aux différentes zones du cerveau, cette méthode s'appelle la perfusion. Et chez le même patient, des nuances bleu-bleu peuvent être vues. Cela signifie que l'approvisionnement en sang est altéré, nous pouvons en conclure qu'un caillot de sang ou une embolie est coincé quelque part. Maintenant, certaines actions cliniques peuvent être prises avec le patient.
De plus, il existe une tomodensitométriel'angiographie, elle est réalisée à l'aide d'un produit de contraste. L'agent de contraste, en remplissant densément les vaisseaux, peut former une image très lumineuse, que nous pouvons évaluer en construisant des images en trois dimensions.
</ p>Imagerie par résonance magnétique
Cette méthode élargit considérablement les possibilitésclinicien et radiologue. C'est l'étalon-or pour l'imagerie cérébrale. Il vous permet d'obtenir des images des organes internes in vivo, qui sont basées sur la résonance magnétique nucléaire. C'est un phénomène du monde quantique, je vais donc simplifier certaines choses pour ne pas plonger dans toutes les subtilités physiques.
Un champ magnétique permanent se forme dans le complexe.Le patient y est placé, où il séjourne quelque temps. Un champ magnétique permanent s'y forme, il est 10 mille fois plus grand que le champ magnétique terrestre, mais ce n'est pas du tout effrayant. Il n'y a pas de rayonnement en imagerie par résonance magnétique, c'est l'une des méthodes les plus sûres.
</ p>Comment travaille-t-il ?Notre corps est principalement composé d'eau - deux atomes d'hydrogène et un atome d'oxygène. En conséquence, l'hydrogène est l'élément le plus commun dans notre corps. L'hydrogène et plusieurs autres éléments ont certaines propriétés physiques - pour simplifier, ils peuvent tourner autour de leur axe, c'est-à-dire précession. Ces axes de rotation peuvent regarder au hasard dans des directions complètement différentes.
Il suffit de placer une personne dans un champ magnétique puissantle champ n'est pas suffisant pour recevoir un signal. Nous devons influencer les protons. Cette influence est gérée par des faisceaux de radiofréquence, qui sont alimentés par des bobines de radiofréquence.
Les bobines sont des ajouts supplémentaires dansimagerie par résonance magnétique. Lorsqu'un patient passe une IRM de la tête, un casque supplémentaire est mis. Ce sont des bobines, le plus souvent elles sont à la fois réceptrices et émettrices. Ils peuvent à la fois émettre une impulsion radiofréquence et capter un signal, c'est-à-dire être un détecteur afin de capter le signal en retour.
Nous affectons les protons avec la radiofréquencerayonnement à une fréquence proche de la fréquence de rotation du proton et, ainsi, nous dévions la flèche. Nous obtenons un ressort hélicoïdal, nous lui donnons de l'énergie, nous pouvons le dévier à 90 ou 180 degrés, selon ce dont nous avons besoin. Et lorsque l'impulsion RF s'arrête, le sens de rotation revient à la position actuelle. Tout comme le ressort que nous avons comprimé, il se détend à nouveau dans son état d'origine, et de l'énergie est libérée, nous l'appelons relaxation, et cette énergie est enregistrée par les détecteurs situés dans les bobines.
Autrement dit, les principes de base de l'IRM sont d'exciterles protons, les atomes que l'on influence, puis fixent la relaxation, récupèrent l'énergie, transforment la figure en image. Cela se fait également par des méthodes mathématiques complexes, telles que la transformée de Fourier.
Il existe plusieurs générations de tomographes :par exemple, plancher bas ouvert. Ils sont de la génération précédente, les aimants sont situés dessus et dessous. Les machines ouvertes sont utilisées dans les cliniques car elles sont les seules à pouvoir scanner les patients claustrophobes. Il existe des appareils fermés à champ élevé, où se trouve l'intensité maximale du champ magnétique.
Il existe différents modes de collecte d'informations en IRM - vous pouvezexclure des éléments ou ajouter des informations - par exemple, extrapoler légèrement une image. La première image est T2. Ici, vous pouvez voir que la matière grise et blanche est tournée de 180 degrés. Ce mode est nécessaire car certaines pathologies sont plus faciles à voir sur un fond sombre. La deuxième image est T1. On y voit la structure anatomique du cerveau, c'est-à-dire que la matière grise est vraiment grise, le blanc est un peu plus clair.
Il existe une autre version de l'image.Il s'agit d'une image pondérée en T2 avec suppression des fluides libres. C'est le même que le premier, mais nous avons supprimé tout le signal du liquide libre et avons eu l'occasion de voir les foyers de la substance cérébrale pathologiquement altérée.
L'IRM peut également être utilisée pour visualiser les vaisseaux sanguins.Ci-dessous, l'angiographie - la deuxième image. Nous pouvons regarder la barrière hémato-encéphalique - c'est la barrière entre le sang et la substance du cerveau, où il peut passer et fuir. Ici, la zone de la partie brillante du cerveau est l'œdème, cela nous indique que c'est là que se situe l'AVC ischémique, la zone de manque aigu d'oxygène.
IRM fonctionnelle
C'est la principale méthode utilisée en science.Mais c'est aussi important pour la pratique clinique des neurochirurgiens - si vous devez retirer une certaine partie du cerveau, alors vous devez voir si cela affectera la fonction ? Pour ce faire, une IRM fonctionnelle est réalisée - cartographie préopératoire du cerveau pour voir: comment se situe la zone, par exemple, près de la tumeur qui doit être retirée, et la zone de la zone fonctionnellement active du cortex cérébral, par exemple, le centre de la parole, et si nous allons supprimer, par exemple, la zone du centre de la parole avec la tumeur.
Grâce à l'IRMf, vous pouvez capturer, recevoirl'activation auditive, c'est-à-dire pour voir quelles zones du cerveau sont activées en réponse à une exposition sonore. Vous pouvez obtenir une activation motrice, par exemple, vous pouvez demander au patient de bouger un doigt et de fixer l'activité dans le cortex causée par le mouvement.
Vous pouvez aussi regarder un cerveau inactif, carque lui aussi dépense beaucoup d'énergie pour maintenir son équilibre. Sur la photo, l'un des réseaux les plus intéressants est le réseau du mode passif du cerveau. On pense que ce réseau reflète partiellement la présence de la conscience humaine. La recherche scientifique dans le domaine de la conscience est l'une des choses les plus ambitieuses dans le domaine des neurosciences.
Traktografiya vous permet de fixer le mouvementprotons le long des axones, voies nerveuses. On peut donc obtenir de belles images, ici chaque couleur est encodée avec une direction. De ces couleurs, vous pouvez obtenir des informations très importantes. Cela est nécessaire dans la pratique clinique, par exemple lors d'une opération neurochirurgicale, afin de ne pas toucher à un morceau stratégiquement important de cette autoroute. Voici à quoi ressemble le programme dans lequel vous pouvez construire des tractographes.
Tomographe à émission de positrons
Il s'agit d'une méthode radionucléide pour l'étude interneorganes humains, où l'antimatière se forme et s'annihile. Ce sont des mots difficiles, mais on les retrouve dans les romans de Dan Brown. D'eux, on retient que même une petite quantité d'antimatière mélangée à de la matière suffit à effacer une ville de la surface de la Terre. Mais cette méthode ne doit pas être redoutée, elle peut apporter une quantité de rayonnement relativement faible, qui se situe dans la plage normale.
Quel est le principe de la tomographie par émission de positons ?Le fait que la demi-vie du fluor-18 est de 110 minutes, vous devez donc avoir le temps, d'une part, de synthétiser un radiopharmaceutique, et d'autre part, de l'apporter à la clinique, où il sera administré au patient, attendez que tous ce glucose s'est propagé dans tout le corps du patient, puis prenez des photos. Cependant, le fluor se désintègre via la désintégration bêta-plus et libère un positron. Il rencontre le premier électron rencontré, interagit, s'annihile et deux quanta gamma sont détectés par des détecteurs. De cette façon, les chercheurs obtiennent l'image la plus lumineuse possible là où la plupart des radiopharmaceutiques s'accumulent.
Voici à quoi ressemblent les études hybridescombiner PET-CT, PET-IRM, c'est maintenant l'une des nouvelles méthodes. Dans le même temps, il existe également une combinaison d'activité fonctionnelle et d'activité structurelle pour obtenir des informations cliniques. Il n'y a pas si longtemps, un scanner TEP du corps entier est apparu - cela fournit également de nombreuses informations intéressantes et cliniquement significatives. Du point de vue de l'innovation et de la technologie, la science peut encore se développer vers l'avant, et dans de nombreux domaines - CT, IRM, TEP - et y apporter des améliorations scientifiques, scientifiques et techniques et contribuer à la création d'une nouvelle médecine technologique et de pointe.
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