どうやって脳を調べることができますか？
このスライドは、さまざまな脳画像技術を示しています。最初の写真は、
それから興味深いことが始まります-私たちは血液を造影剤として使用できるため、血管造影を行うことができます。これは脳の血管の研究であり、外部からの造影剤の導入を意味するものではなく、造影剤は人間の血液です。したがって、脳の血管の美しい画像を作成できます。ここでは、ウィリス動脈輪が視覚化されます。これは、側副血行路の主な円、つまり、互いに通信し、脳のすべての領域に血液を供給する血管です。
次の3つのカラー画像がレンダリングされます構造的および機能的トモグラフィー。そして、虹の色の画像は、磁気共鳴トラクトグラフィー、または拡散トラクトグラフィーです。これにより、各神経細胞から来る神経経路である管がどのように集まって、たとえば大脳皮質から脊髄、そして筋肉に至るかを確認できます。
明るいオレンジ色の最後から2番目の画像染色されているのは機能的磁気共鳴画像法です。これは最も興味深いMRI技術の1つであり、臨床診療での使用は限られていますが、科学研究で広く使用されています。この方法では、人が何かをしているときや休んでいるときの脳のさまざまな領域の機能的活動を確認できます。
最新の画像は放射線診断で最も高価な方法である陽電子放出断層撮影法は、いくつかの臨床状況で積極的に使用されています。ここには人の血流に注入される放射性医薬品があり、それを最も蓄積する領域を登録することができます。
CTスキャン
科学者は膨大な数のツールを持っています、脳を覗き込み、全身を見ることができます。これは、臨床医学および臨床医による診断の観点から非常に役立ちます。
しかし、その前に何が起こったのでしょうか？臨床医は、患者をタップしたり、聞いたり、話したりすることで、どのようにして診断にたどり着きましたか？ 1896年、医学に革命が起こりました。X線が発明され、非常に普及しました。そして、それは臨床診療で広く使われるようになりました。
残念ながら、X線はアクティブです頭蓋骨を含む骨に蓄積します。この明るい画像では、内部構造や頭蓋ボックスの背後にあるものを確認することは困難であり、脳の軟組織を確認することはできません。問題の解決策を最初に見つけたのはウォルター・ダンディでした。 1920年代に、彼は心室造影と呼ばれる方法を発明し、ほぼ同時に気脳造影が登場しました。
それは何ですか？頭蓋骨から脳を覗き込むことはできませんが、臓器内に脳脊髄液で満たされた空洞があり、血液とは組成が異なりますが、X線とは相互作用しません。この液体を汲み出し、空気または別の液体と交換することができます-そしてそれは私たちに脳組織に何があるかを教えてくれます。
数十をポンプで排出する必要がある手順システムからのミリリットルの液体は非常に複雑で閉じており、わずかな変動でも致命的な結果を引き起こす可能性があります。しかし、研究者や医師はなんとかそれを行うことができました。この方法は、1970年代まで脳イメージングの主な方法でした。次に、ゴッドフリー・ハウンズフィールドは、診断の重要性の観点から現在注目を集めている方法を作成しました。これは、コンピューター断層撮影法です。
写真は10月1日に撮影した写真です。1971年-生きている人の脳のスナップショット。その上に、液体で満たされた嚢胞を見ることができます。このショットは粒子が粗く低品質でしたが、それでも大きな進歩でした。最初のCTスキャンは1969年頃に行われました。これは、死んだ若い雄牛の脳の写真です。ゴッドフリー・ハウンズフィールドがその上に技術を設定していました。
興味深いことに、ビートルズなしで、開発コンピュータ断層撮影はそれほど活発ではないでしょう。 1960年代には、ゴッドフリー・ハウンズフィールドが働いていたEMIもレコーディング会社でした。絶大な人気を博しているグループとの契約のおかげで、ハウンズフィールドがコンピューターを改良した基金が登場し、コンピューター断層撮影から受け取った大量の情報を処理することが可能になりました。
これは、ロンドンのアトキンソンモーリー病院で最初のCTスキャナーがどのように見えたかです。そして、これはこの手順を最初に受けたのと同じ女性です。
私たちの国では、コンピューター断層撮影が始まりました英国に登場した直後に発症します。最初のCTスキャナーはScientificCenterfor Neurologyに登場しました。これは私の2番目の母校であり、私が研修を行った場所です。私はわが国で最初のX線検査助手と話をしました。彼女はソ連で最初のCTスキャナーに取り組みました。
彼女はまだそこで働いて言った驚くべき話：過去には、CTスキャンに非常に時間がかかったため、患者は脳の正常な画像を受信するために何時間も静止していなければなりませんでした。たとえば、ある日、気が散って戻ってきたとき、スキャンルームに誰もいないことに気づきました。患者はすでに2時間そこに横たわっていたことが判明し、彼はトイレに行きたがっていました。それは返送され、さらに1時間ほどスキャンされました。したがって、数秒続く研究は大きな恩恵です。
陽電子放出断層撮影
コンピュータ断層撮影が現れた直後と陽電子放出断層撮影。その祖先は精神科医で神経精神科医のルイス・ソコロフでした。彼は、放射性医薬品を作成し、それを使用して脳の活動を視覚化する方法を考え出しました。ソコロフは戦時中、米国で働き、シェルショックの際に兵士の脳で何が起こり、その後どのように消えるかを理解することに非常に興味を持っていました。
しかし、そのような方法はありませんでした。当然、大脳皮質の電気的活動を測定することを可能にする脳波記録がありましたが、それはより深い構造に移動することができませんでした。最初の陽電子放出断層撮影は1976年8月16日に脳で行われました。
黒い部分は大脳皮質です。最初の放射性医薬品はフルオロデオキシグルコースでした。ブドウ糖とは-これはニューロンの主要な栄養成分であるため、皮質を構成する活発に機能している神経細胞はそれを積極的に吸収し、ブドウ糖が多く変異していることを知らせました。したがって、明るい黒の大脳皮質の画像が得られます。
そして、これは最初の磁気共鳴画像法です。左側では、その作成者はレイモンドダマディアンとローレンスミンコフです。 1977年6月3日に作られました。この方法は、計算された陽電子放出断層撮影法とは根本的に異なります。電離放射線を含まないので、絶対に安全です。
CTスキャン
すでにメソッドの名前（他のギリシャ語）。τομή-「セクション」）セクションの画像、X線によるオブジェクトの密度のレイヤーごとの測定、それに続くデータの数学的コンピューター処理について話していることは明らかです。そのため、体の完全性を損なうことなく、3次元画像を取得できます。各レイヤーに関する情報は1つの画像に収集され、任意の平面の画像に再構成できます。
この場合、X線源があります放射線-X線管、研究者は目的の物体を通して輝きます。組織の密度に応じて、X線放射は、いわば、ぶら下がって、体のさまざまな組織に残ります。骨は最も密度が高く、放射線のほぼ100％を保持します。最も低いのは空気です。データは検出器で収集され、デジタル画像に変換され、アルゴリズムを使用して、画面に表示される画像が作成されます。
これまでのところ、デバイスにはいくつかの世代があります従来のコンピューター断層撮影法がありますが、現在は事実上なくなっています。そこで、チューブは検出器と一緒に時計回りに一周し、完全に一周し、テーブルが少し進みます。チューブはさらに回転します。
そして、MSCT法が広く使われています。ここでテーブルは止まらず、動き、検出器付きのチューブが非常にタイトなスパイラルで患者の周りを回転し、かなり短時間で体の必要な領域を照らします。これはすぐに起こり、デバイスは1秒あたり256回転、さらには512回転を行うことができます。しかし現在、研究者はむしろ放射線被曝を減らし、研究の質を向上させる方向に向かっています。
写真は頭部のCTスキャンの結果を示しています。これは、何かが間違っていることを示しています。半球の1つは明らかに大きく、信号強度がわずかに低くなっています。
コンピュータ断層撮影もできます脳のさまざまな領域に血液がどのように供給されているかを調べるために、この方法は灌流と呼ばれます。そして同じ患者で、青青の色合いが見られます。これは、血液供給が損なわれていることを意味し、血栓または塞栓がどこかに詰まっていると結論付けることができます。これで、患者に対していくつかの臨床的措置を講じることができます。
さらに、コンピュータ断層撮影があります血管造影では、造影剤を使用して実行されます。造影剤は、血管を密に満たすことにより、非常に明るい画像を形成することができ、それを三次元画像を構築することによって評価することができます。
</ p>磁気共鳴画像
この方法は可能性を大幅に広げます臨床医および放射線科医。これは脳イメージングのゴールドスタンダードです。核磁気共鳴に基づいた生体内臓器の画像を取得できます。これは量子の世界からの現象なので、物理的な微妙な点すべてに飛び込まないように、いくつかのことを単純化します。
複合体には永久磁場が形成されます。患者はそこに置かれ、そこでしばらく滞在します。そこには永久磁場が形成されており、地球の磁場の1万倍の大きさですが、それほど怖いものではありません。磁気共鳴画像法には放射線がありません。これは最も安全な方法の1つです。
</ p>彼はどのように働いていますか？私たちの体は主に水で構成されています-2つの水素原子と1つの酸素原子。したがって、水素は私たちの体の中で最も一般的な元素です。水素と他のいくつかの元素には特定の物理的特性があります。簡単にするために、それらは軸を中心に回転できます。つまり、歳差運動です。これらの回転軸は、完全に異なる方向にランダムに見える可能性があります。
人を強い磁気に置くだけフィールドは信号を受信するのに十分ではありません。陽子に影響を与えなければなりません。この影響は、無線周波数コイルによって供給される無線周波数ビームによって処理されます。
コイルはの追加のアドオンです磁気共鳴画像。患者が頭のMRIを持っている場合、追加のヘルメットが装着されます。これらはコイルであり、ほとんどの場合、受信と送信の両方を行っています。それらは両方とも無線周波数パルスを放出し、信号をキャッチすることができます。つまり、信号をキャッチバックするための検出器になります。
高周波で陽子に影響を与える陽子の回転周波数に近い周波数で放射するため、矢印を偏向させます。コイル状のバネを手に入れ、エネルギーを与え、必要に応じて90度または180度偏向させることができます。そして、RFパルスが停止すると、回転方向が現在の位置に戻ります。圧縮したばねと同じように、元の状態に再び膨張し、エネルギーが放出されます。これを緩和と呼び、このエネルギーはコイルに配置された検出器によって記録されます。
つまり、MRIの基本原則は興奮させることです陽子、私たちが影響を与える原子、そして緩和を修正し、エネルギーを取り戻し、図を画像に変換します。これは、フーリエ変換などの複雑な数学的方法によっても行われます。
トモグラフにはいくつかの世代があります。たとえば、低層階が開いています。それらは前世代のものであり、磁石は上下に配置されています。閉所恐怖症の患者をスキャンできるのはオープンマシンだけであるため、クリニックではオープンマシンが使用されています。最大磁場強度がである高磁場クローズドデバイスがあります。
MRIにはさまざまな情報収集モードがあります。要素を除外したり、情報を追加したりします。たとえば、画像を少し外挿します。最初の画像はT2です。ここでは、灰色と白質が180度回転していることがわかります。一部の病状は暗い背景で見やすいため、このモードが必要です。 2番目の画像はT1です。その上で、脳の解剖学的構造を見ることができます。つまり、灰白質は本当に灰色で、白は少し明るいです。
画像の別のバージョンがあります。これは、自由な体液抑制を備えたT2強調画像です。これは最初のものと同じですが、私たちは自由な液体から信号全体を取り除き、病理学的に変化した脳物質の病巣を見る機会を得ました。
MRIは、血管の表示にも使用できます。以下は血管造影法です-2番目の画像。血液脳関門を見ることができます。これは、血液と脳の物質との間の障壁であり、血液が通過して漏れる可能性があります。ここで、脳の明るく輝く部分の領域は浮腫です、それはこれが虚血性脳卒中、酸素の急激な不足の領域が位置している場所であることを私たちに伝えます。
機能的MRI
これは、科学で使用される主な方法です。しかし、それは脳神経外科医の臨床診療にとっても重要です-脳の特定の部分を取り除く必要がある場合、これが機能に影響を与えるかどうかを確認する必要がありますか？これを行うために、機能的MRIが実行されます-脳の術前マッピングにより、たとえば、除去する必要のある腫瘍の近くにある領域と、機能的にアクティブな領域の領域がどのように配置されているかを確認します大脳皮質、たとえばスピーチセンター、およびたとえばスピーチセンターの領域を腫瘍と一緒に削除するかどうか。
fMRIを使用すると、キャプチャ、受信が可能です聴覚の活性化、つまり、音への曝露に反応して脳のどの領域が活性化されるかを確認します。運動を活性化することができます。たとえば、患者に指を動かして、その動きによって引き起こされた皮質の活動を記録するように依頼することができます。
また、非アクティブな脳を見ることができます。彼もまた、彼のバランスを維持するために多くのエネルギーを費やしていること。写真では、最も興味深いネットワークの1つは、脳のパッシブモードのネットワークです。このネットワークは、人間の意識の存在を部分的に反映していると考えられています。意識の分野での科学的研究は、神経科学の分野で最も野心的なものの1つです。
Traktografiyaを使用すると、動きを修正できます軸索、神経経路に沿った陽子。したがって、美しい画像を取得できます。ここでは、各色が方向でエンコードされています。これらの色から、非常に重要な情報を得ることができます。これは、この高速道路の戦略的に重要な部分に触れないようにするために、たとえば脳神経外科手術中の臨床診療で必要です。これは、トラクトグラフを作成できるプログラムがどのように見えるかです。
陽電子放出断層撮影装置
これは、内部を研究するための放射性核種の方法です反物質が形成され、消滅が起こる人間の臓器。これらは難しい言葉ですが、ダン・ブラウンの小説に見られます。それらから、物質と混合された少量の反物質でさえ、地球の表面から都市を一掃するのに十分であることを私たちは覚えています。しかし、この方法を恐れる必要はありません。通常の範囲内にある比較的少量の放射線をもたらす可能性があります。
陽電子放出断層撮影の原理は何ですか？フッ素-18の半減期は110分であるため、まず放射性医薬品を合成し、次にそれを患者に投与するクリニックに持ち込み、すべてが完了するまで待つ必要があります。このブドウ糖は患者の体全体に広がり、写真を撮ります。ただし、フッ素はベータプラス崩壊によって崩壊し、陽電子を放出します。それは最初に遭遇した電子と出会い、相互作用し、消滅が起こり、2つのガンマ量子が検出器によって検出されます。このようにして、研究者は放射性医薬品のほとんどが蓄積する場所で可能な限り明るい画像を取得します。
ハイブリッド研究はこんな感じPET-CT、PET-MRIを組み合わせると、これは新しい方法の1つになりました。同時に、臨床情報を得るための機能的活動と構造的活動の組み合わせもあります。少し前まで、全身PETスキャナーが登場しました。これは、多くの興味深い臨床的に重要な情報も提供します。イノベーションとテクノロジーの観点から、科学はまだ前進し、CT、MRI、PETなどの多くの分野で科学的、科学的、技術的改善を行い、新しい技術的およびハイテク医学の創造に貢献することができます。
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