להאיר ולסרוק: איך מדענים מסתכלים לתוך המוח האנושי

איך אתה יכול להסתכל לתוך המוח?

השקף מציג טכניקות שונות של הדמיית מוח. התמונה הראשונה איפה

עצמות הגולגולת מסביב למוח זוהרות בבהירות - זהסריקת סי טי. לאחר מכן מגיעה סדרת תמונות שצולמו במישורים שונים. המישורים הללו במינוח שלנו נקראים צירי, זמני ולב; הם משקפים את מצבי הפעולה של סורק הדמיה בתהודה מגנטית, הנחוצים מאוד לרופאי רדיולוגיה.

ואז מתחיל המעניין - יש לנוהיכולת להשתמש בדם כניגוד, כך שתוכל לקבל אנגיוגרפיה. זהו מחקר של כלי המוח, אשר אינו מרמז על הכנסת חומר ניגוד כלשהו מבחוץ, הניגוד הוא דם אנושי. אז אנחנו יכולים לבנות תמונה יפה של כלי המוח, וכאן נראה המעגל של וויליס - המעגל הראשי של הביטחונות, כלומר אותם כלי דם שמתקשרים זה עם זה ומספקים דם לכל אזורי המוח.

שלושת התמונות הצבעוניות הבאות מוצגותטומוגרפיה מבנית ותפקודית. והתמונה בצבעי הקשת היא טרקטוגרפיה של תהודה מגנטית, או טרקטוגרפיה דיפוזיה. הוא מאפשר לנו לראות כיצד המסלולים, מסלולי העצבים המגיעים מכל תא עצב, מתאחדים והולכים, למשל, מקליפת המוח למטה אל חוט השדרה והלאה אל השרירים.

תמונות הלפני אחרונות עם כתום בהירמוכתם הוא הדמיית תהודה מגנטית פונקציונלית. זוהי אחת מטכניקות ה-MRI המעניינות ביותר, שיש לה שימוש מוגבל בפרקטיקה הקלינית, אך היא נמצאת בשימוש נרחב במחקר מדעי. שיטה זו מאפשרת לך לראות את הפעילות התפקודית של אזורים שונים במוח ברגע שבו אדם עושה משהו או נמצא במנוחה.

התמונה האחרונה היאטומוגרפיה פליטת פוזיטרונים, השיטה היקרה ביותר באבחון קרינה, נמצאת בשימוש פעיל במצבים קליניים מסוימים. כאן יש רדיו-פרמצבטיקה שמוזרקת לזרם הדם של אדם, ואז ניתן לרשום את האזורים שיצטברו אותו הכי הרבה.

סריקת סי טי

למדענים יש מספר עצום של כלים,המאפשרים לך להסתכל לתוך המוח, לראות את כל הגוף. זה שימושי מאוד במונחים של רפואה קלינית ואבחון על ידי קלינאים.

אבל מה קרה לפני זה?כיצד הגיעו הרופאים לאבחון באמצעות הקשה, הקשבה, דיבור עם המטופל? בשנת 1896 חלה מהפכה ברפואה - צילום הרנטגן הומצא, הוא הפך לתפוצה עצומה. ואז זה התחיל להיות בשימוש נרחב בפרקטיקה הקלינית.

למרבה הצער, צילומי רנטגן פעיליםמצטבר בעצמות, כולל הגולגולת. דרך התמונה הבהירה הזו, קשה לראות את המבנים הפנימיים ואת מה שנמצא מאחורי קופסת הגולגולת, זה לא מאפשר לך לראות את הרקמות הרכות של המוח. וולטר דנדי היה הראשון שמצא פתרון לבעיה. בשנות ה-20, הוא המציא שיטה שנקראת ventriculography, בערך באותו זמן הופיעה פנאומואנצפלוגרפיה.

מה זה?אנחנו לא יכולים להסתכל דרך עצמות הגולגולת לתוך המוח, אבל אנחנו יודעים שיש חללים בתוך האיבר המלאים בנוזל מוחי, ששונה בהרכבו מדם, אבל, בכל זאת, אינו מקיים אינטראקציה עם קרני רנטגן. אנחנו יכולים לשאוב את הנוזל הזה, להחליף אותו באוויר או בנוזל אחר – והוא אומר לנו מה יש ברקמות המוח.

הליך שבו אתה צריך לשאוב כמה עשרותמיליליטר נוזל מהמערכת מורכב מאוד, סגור, והתנודות הקטנות ביותר עלולות לגרום לתוצאות קטלניות. אבל חוקרים ורופאים הצליחו לעשות זאת. שיטה זו הייתה השיטה העיקרית להדמיית מוח עד שנות ה-70. ואז גודפרי הונספילד יצר שיטה שהגיעה עכשיו לקדמת הבמה מבחינת המשמעות האבחנתית - זו טומוגרפיה ממוחשבת.

בתמונה תמונה שצולמה ב-1 באוקטובר.1971 - תמונת מצב של מוחו של אדם חי. עליו אנו יכולים לראות ציסטה מלאה בנוזל. הצילום הזה היה מגורען ואיכותי, אבל אפילו זה היה פריצת דרך ענקית. סריקת ה-CT הראשונה נעשתה בסביבות 1969. זוהי תמונה של מוחו של שור צעיר מת, גודפרי הונספילד הקים עליו את הטכניקה.

מעניין, בלי הביטלס, התפתחותטומוגרפיה ממוחשבת לא תהיה פעילה באותה מידה. בשנות ה-60, EMI, שבה עבד גודפרי האונספילד, הייתה גם חברת הקלטות. הודות לחוזה עם קבוצה שצבר פופולריות עצומה, הופיעו הכספים, שעליהם שיפר הונספילד מחשבים, והם אפשרו לעבד כמות גדולה של מידע שהתקבל מטומוגרפיה ממוחשבת.

כך נראה סורק ה-CT הראשון בבית החולים אטקינסון מורלי בלונדון. וזו אותה אישה שהיתה הראשונה שעברה את ההליך הזה.

בארצנו החלה טומוגרפיה ממוחשבתלהתפתח כמעט מיד לאחר הופעתם בבריטניה. סורק ה-CT הראשון הופיע במרכז המדעי לנוירולוגיה - זו העלמה השנייה שלי, המקום בו עשיתי את ההתמחות שלי. דיברתי עם העוזרת הראשונה במעבדת רנטגן בארצנו, היא עבדה על הטומוגרפיה הראשונה של המחשב בברית המועצות.

היא עדיין עובדת שם וסיפרהסיפורים מדהימים: בעבר, סריקות CT ארכו כל כך הרבה זמן שהמטופל נאלץ לשכב בשקט במשך שעות כדי לקבל תמונות תקינות של המוח. למשל, יום אחד הוסחה דעתה, וכשחזרה הבחינה שאף אחד לא נמצא בחדר הסריקה. התברר שהמטופל כבר שוכב שם שעתיים והוא רצה ללכת לשירותים. זה הוחזר ונסרק עוד שעה בערך. אז מחקר שנמשך כמה שניות הוא ברכה גדולה.

טומוגרפיה של פליטת פוזיטרון

מיד לאחר הופעת טומוגרפיה ממוחשבת וטומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים. אביו הקדמון היה הפסיכיאטר והנוירופסיכיאטר לואי סוקולוף. הוא הבין כיצד ליצור תרופה רדיו-פרמצבטית ולהשתמש בה כדי לדמיין את פעילות המוח. סוקולוף עבד בשנות המלחמה בארצות הברית והתעניין מאוד להבין מה קורה במוח של חייל בזמן הלם פגז וכיצד הוא נעלם לאחר מכן.

אבל לא היו שיטות כאלה.באופן טבעי, הייתה אלקטרואנצפלוגרפיה, שאפשרה למדוד את הפעילות החשמלית של קליפת המוח, אך היא לא יכלה לעבור למבנים עמוקים יותר. הטומוגרפיה הראשונה של פליטת פוזיטרונים נעשתה ב-16 באוגוסט 1976 על המוח.

האזורים השחורים הם קליפת המוח.הרדיו-פרמצבטיקה הראשונה הייתה פלורודאוקסיגלוקוז. מהו גלוקוז - זהו המרכיב התזונתי העיקרי לנוירונים, ולכן תאי העצב הפועלים באופן פעיל המרכיבים את הקורטקס ספגו אותו באופן פעיל וסימנו שיש להם הרבה גלוקוז שעבר מוטציה. לכן, אנו מקבלים תמונה של קליפת מוח שחורה בהירה.

וזוהי הדמיית תהודה מגנטית הראשונה.משמאל, יוצריו הם ריימונד דמדיאן ולורנס מינקוף. הוא נוצר ב-3 ביוני 1977. שיטה זו שונה מהותית מטומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים ממוחשבת. הוא אינו מכיל קרינה מייננת, הוא בטוח לחלוטין.

סריקת סי טי

כבר בשם השיטה (יוונית אחרת.τομή - "חתך") ברור שאנו מדברים על תמונת החתך, מדידת שכבה אחר שכבה של צפיפות העצם באמצעות קרני רנטגן, ולאחריה עיבוד מחשב מתמטי של הנתונים. אז אתה יכול לקבל תמונה תלת מימדית מבלי להפר את שלמות הגוף. מידע על כל שכבה נאסף לתמונה בודדת, ניתן לשחזר אותו לתמונה בכל מישור.

במקרה זה, יש מקור רנטגןקרינה - צינור רנטגן, החוקרים מאירים דרך האובייקט הרצוי. בהתאם לצפיפות הרקמה, קרינת הרנטגן, כביכול, תלויה, נשארת ברקמות שונות של הגוף. העצמות הן בעלות הצפיפות הגבוהה ביותר, הן שומרות על כמעט 100% מהקרינה. הנמוך ביותר הוא אוויר. הנתונים נאספים בגלאי, לאחר מכן הם מומרים לתמונה דיגיטלית והתמונה שאנו רואים על המסך נבנית באמצעות אלגוריתמים.

ישנם כמה דורות של מכשירים, עד כהיש טומוגרפיה ממוחשבת מסורתית, שכעת כמעט נעלמה. שם, הצינור, יחד עם הגלאי, מסתובב בכיוון השעון, עושה עיגול שלם, ואז השולחן מתקדם מעט. הצינור עושה סיבוב נוסף, וכן הלאה.

ושיטת MSCT נמצאת בשימוש נרחב.כאן השולחן לא עוצר, הוא זז, והצינור עם הגלאי מסתובב סביב המטופל בספירלה צפופה מאוד ומאיר את האזור הנדרש בגוף תוך זמן קצר למדי. זה קורה מהר, מכשירים יכולים לעשות 256 ואפילו 512 סיבובים בשנייה. אבל כעת, החוקרים דווקא הולכים לקראת הפחתת החשיפה לקרינה ושיפור איכות המחקר.

התמונה מציגה את התוצאה של בדיקת CT של הראש. זה מראה שמשהו לא בסדר - אחת ההמיספרות בבירור גדולה יותר ומעט נמוכה יותר בעוצמת האות.

טומוגרפיה ממוחשבת יכולה גםתראה איך הדם מסופק לאזורים שונים במוח, שיטה זו נקראת זלוף. ואצל אותו מטופל ניתן לראות גוונים כחולים-כחולים. זה אומר שאספקת הדם נפגעת, אנחנו יכולים להסיק שקריש דם או תסחיף תקועים איפשהו. כעת ניתן לבצע כמה פעולות קליניות עם המטופל.

בנוסף, ישנה טומוגרפיה ממוחשבתאנגיוגרפיה, זה מבוצע באמצעות חומר ניגוד. חומר הניגוד, על ידי מילוי צפוף של הכלים, יכול ליצור תמונה בהירה מאוד, אותה אנו יכולים להעריך על ידי בניית תמונות תלת מימדיות.

</ p>

הדמיה בתהודה מגנטית

שיטה זו מרחיבה מאוד את האפשרויותקלינאי ורדיולוג. זהו תקן הזהב להדמיית מוח. זה מאפשר לך לקבל תמונות של איברים פנימיים in vivo, המבוססים על תהודה מגנטית גרעינית. זו תופעה מהעולם הקוונטי, אז אני אפשט כמה דברים כדי לא לצלול לתוך כל הדקויות הפיזיות.

במתחם נוצר שדה מגנטי קבוע.המטופל מושם שם, שם הוא שוהה זמן מה. נוצר שם שדה מגנטי קבוע, הוא גדול פי 10,000 מהשדה המגנטי של כדור הארץ, אבל זה בכלל לא מפחיד. אין קרינה בהדמיית תהודה מגנטית, זוהי אחת השיטות הבטוחות ביותר.

</ p>

איך הוא עובד?הגוף שלנו מורכב ברובו ממים – שני אטומי מימן ואטום חמצן אחד. בהתאם לכך, מימן הוא היסוד הנפוץ ביותר בגופנו. למימן ולמספר אלמנטים אחרים יש תכונות פיזיקליות מסוימות - כדי לפשט, הם יכולים להסתובב סביב הציר שלהם, כלומר הקדמה. צירי סיבוב אלו יכולים להסתכל באופן אקראי לכיוונים שונים לחלוטין.

רק הצבת אדם במגנטית חזקההשדה אינו מספיק כדי לקבל שום אות. עלינו להשפיע על הפרוטונים. השפעה זו מטופלת על ידי אלומות תדר רדיו, אשר מסופקות על ידי סלילי תדר רדיו.

סלילים הם תוספות נוספותהדמיה בתהודה מגנטית. כאשר למטופל יש MRI של הראש, מרכיבים קסדה נוספת. אלו סלילים, לרוב הם גם קולטים וגם משדרים. הם יכולים גם לפלוט פולס בתדר רדיו וגם לתפוס אות, כלומר, להיות גלאי כדי לתפוס את האות בחזרה.

אנו משפיעים על פרוטונים עם תדר רדיוקרינה בתדר הקרוב לתדר הסיבוב של הפרוטון, ובכך אנו מסיטים את החץ. אנחנו מקבלים קפיץ מפותל, אנחנו נותנים לו אנרגיה, אנחנו יכולים להסיט אותו ב-90 או 180 מעלות, תלוי מה אנחנו צריכים. וכאשר דופק ה-RF מפסיק, כיוון הסיבוב חוזר למיקום הנוכחי. ממש כמו הקפיץ שדחסנו, הוא מתרחב שוב למצבו המקורי, ומשתחררת אנרגיה, אנו קוראים לזה הרפיה, והאנרגיה הזו נרשמת על ידי הגלאים שנמצאים בסלילים.

כלומר, העקרונות הבסיסיים של MRI הם לרגשפרוטונים, אטומים שאנחנו משפיעים עליהם, ואז לתקן את ההרפיה, לקבל את האנרגיה בחזרה, להמיר את הדמות לתמונה. זה נעשה גם בשיטות מתמטיות מורכבות, כמו טרנספורמציה פורייה.

ישנם מספר דורות של טומוגרפיות:לדוגמה, קומה נמוכה פתוחה. הם מהדור הקודם, המגנטים ממוקמים מעל ומתחת. מכונות פתוחות משמשות במרפאות מכיוון שהן היחידות שיכולות לסרוק חולים קלסטרופוביים. ישנם מכשירים סגורים בשדה גבוה, שבהם עוצמת השדה המגנטי המקסימלית היא.

ישנם אופנים שונים של איסוף מידע ב-MRI - אתה יכולאי הכללה של אלמנטים או הוסף מידע - לדוגמה, הרחיב קצת תמונה. התמונה הראשונה היא T2. כאן ניתן לראות שהחומר האפור והלבן מסובב 180 מעלות. מצב זה נחוץ מכיוון שחלק מהפתולוגיות קלות יותר לראות על רקע כהה. התמונה השנייה היא T1. עליו ניתן לראות את המבנה האנטומי של המוח, כלומר החומר האפור באמת אפור, הלבן קצת יותר בהיר.

יש גרסה אחרת של התמונה.זוהי תמונה במשקל T2 עם דיכוי נוזלים חופשיים. זה זהה לזה הראשון, אבל הסרנו את כל האות מהנוזל החופשי וקיבלנו את ההזדמנות לראות את המוקדים של חומר המוח שעבר שינוי פתולוגי.

ניתן להשתמש ב-MRI גם לצפייה בכלי דם.להלן האנגיוגרפיה - התמונה השנייה. אנחנו יכולים להסתכל על מחסום הדם-מוח - זה המחסום בין הדם לחומר המוח, שם הוא יכול לעבור ולדלוף. כאן, האזור של חלק זוהר במוח הוא בצקת, זה אומר לנו שכאן נמצא השבץ האיסכמי, האזור של מחסור חריף בחמצן.

MRI פונקציונלי

זוהי השיטה העיקרית בה משתמשים במדע.אבל זה חשוב גם לתרגול הקליני של נוירוכירורגים - אם צריך להסיר חלק מסוים מהמוח אז צריך לראות אם זה ישפיע על התפקוד? לשם כך, מבוצע MRI פונקציונלי - מיפוי טרום ניתוחי של המוח כדי לראות: כיצד ממוקם האזור, למשל, ליד הגידול שיש להסיר, והאזור של האזור הפעיל תפקודית של קליפת המוח, למשל, מרכז הדיבור, והאם נסיר, למשל, אזור ממרכז הדיבור יחד עם הגידול.

באמצעות fMRI, אתה יכול ללכוד, לקבלהפעלה שמיעתית, כלומר להסתכל: אילו אזורים במוח מופעלים בתגובה לחשיפה לקול. ניתן לקבל הפעלה מוטורית, למשל, ניתן לבקש מהמטופל להזיז אצבע ולתעד את הפעילות בקורטקס שהתנועה גרמה.

אתה יכול גם להסתכל על מוח לא פעיל, כישגם הוא משקיע אנרגיה רבה בשמירה על שיווי המשקל שלו. בתמונה, אחת הרשתות המעניינות ביותר היא הרשת של המצב הפסיבי של המוח. מאמינים שרשת זו משקפת חלקית את נוכחות התודעה האנושית. מחקר מדעי בתחום התודעה הוא אחד הדברים השאפתניים ביותר בתחום מדעי המוח.

Traktografiya מאפשר לך לתקן את התנועהפרוטונים לאורך אקסונים, מסלולי עצב. כדי שנוכל לקבל תמונות יפות, כאן כל צבע מקודד עם כיוון. מהצבעים האלה אתה יכול לקבל מידע חשוב מאוד. זה הכרחי בפרקטיקה הקלינית, למשל, במהלך ניתוח נוירוכירורגי, כדי לא לגעת בחלק חשוב אסטרטגי של הכביש המהיר הזה. כך נראית התוכנית בה ניתן לבנות טרקטוגרפים.

טומוגרף פליטת פוזיטרון

זוהי שיטת רדיונוקלידים ללימוד פנימיאיברים אנושיים, שבהם נוצר אנטי-חומר ומתרחשת השמדה. אלו מילים קשות, אבל אפשר למצוא אותן ברומנים של דן בראון. מהם אנו זוכרים שגם כמות קטנה של אנטי-חומר מעורבב בחומר מספיקה כדי למחוק עיר מעל פני כדור הארץ. אבל מהשיטה הזו אין צורך לחשוש, היא יכולה להביא כמות קטנה יחסית של קרינה, שהיא בטווח התקין.

מהו העיקרון של טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים?העובדה שזמן מחצית החיים של פלואור-18 הוא 110 דקות, אז אתה צריך להספיק, ראשית, לסנתז תרופה רדיו-פרמצבטית, ושנית, להביא אותו למרפאה, שם הוא יינתן למטופל, המתן עד שכל הגלוקוז הזה התפשט בכל הגוף של המטופל, ואז צלם תמונות. עם זאת, פלואור מתפרק באמצעות ריקבון בטא פלוס ומשחרר פוזיטרון. הוא פוגש את האלקטרון הראשון שהוא נתקל בו, מקיים אינטראקציה, מתרחשת השמדה, ושתי קוונטות גמא מתגלות על ידי גלאים. בדרך זו, החוקרים מקבלים את התמונה המוארת ביותר האפשרית שבה מצטבר רוב התרופות הרדיו-פרמצבטיות.

כך נראה מחקר היברידילשלב PET-CT, PET-MRI, זו כעת אחת השיטות החדשות. במקביל, ישנו גם שילוב של פעילות תפקודית ופעילות מבנית להשגת מידע קליני. לא כל כך מזמן הופיע סורק PET לכל הגוף - זה גם מספק הרבה מידע מעניין ומשמעותי מבחינה קלינית. מנקודת מבט של חדשנות וטכנולוגיה, המדע עדיין יכול להתפתח קדימה, ובתחומים רבים - CT, MRI, PET - ולבצע שם שיפורים מדעיים, מדעיים וטכניים ולתרום ליצירת רפואה טכנולוגית והייטק חדשה.

קרא עוד

תראו את המל"ט ה"שקט" עם דור חדש של הנעת יונים

זכרים טרילוביטים עתיקים רצו נקבות במהלך ההזדווגות

לרוסיה ולארצות הברית יש מטוסי יום הדין: כיצד ולאן הם יטוסו במקרה של סוף העולם