Kaip galite pažvelgti į smegenis?
Skaidrėje rodomi skirtingi smegenų vaizdavimo metodai.
Tada prasideda įdomumas – turimegalimybė naudoti kraują kaip kontrastą, todėl galite gauti angiografiją. Tai yra smegenų kraujagyslių tyrimas, kuris nereiškia, kad iš išorės įvedama jokia kontrastinė medžiaga, kontrastas yra žmogaus kraujas. Taigi galime sukurti gražų smegenų kraujagyslių vaizdą, ir čia vizualizuojamas Williso ratas – pagrindinis užstato ratas, tai yra tų kraujagyslių, kurios bendrauja tarpusavyje ir aprūpina krauju visas smegenų sritis.
Pateikiami trys spalvoti vaizdaistruktūrinė ir funkcinė tomografija. O vaizdas vaivorykštės spalvomis yra magnetinio rezonanso traktografija, arba difuzinė traktografija. Tai leidžia mums pamatyti, kaip traktai, nervų takai, ateinantys iš kiekvienos nervinės ląstelės, susijungia ir eina, pavyzdžiui, iš smegenų žievės žemyn į nugaros smegenis ir toliau į raumenis.
Priešpaskutiniai vaizdai su ryškiai oranžine spalvanudažytas yra funkcinis magnetinio rezonanso tyrimas. Tai vienas įdomiausių MRT metodų, kuris klinikinėje praktikoje naudojamas ribotai, tačiau plačiai naudojamas moksliniuose tyrimuose. Šis metodas leidžia matyti skirtingų smegenų sričių funkcinę veiklą tuo momentu, kai žmogus ką nors veikia ar ilsisi.
Naujausias vaizdas yraKai kuriose klinikinėse situacijose aktyviai taikoma pozitronų emisijos tomografija – brangiausias spindulinės diagnostikos metodas. Čia yra radiofarmacinis preparatas, kuris suleidžiamas į žmogaus kraują, tada galima registruoti vietas, kuriose jo kaupsis daugiausia.
KT skenavimas
Mokslininkai turi daugybę įrankių,kurios leidžia pažvelgti į smegenis, apžiūrėti visą kūną. Tai labai naudinga klinikinės medicinos ir gydytojų atliekamos diagnostikos požiūriu.
Bet kas atsitiko prieš tai?Kaip gydytojai nustatė diagnozę bakstelėdami, klausydami, kalbėdami su pacientu? 1896 metais įvyko revoliucija medicinoje – buvo išrastas rentgenas, jis nepaprastai išplito. Ir tada jis buvo plačiai naudojamas klinikinėje praktikoje.
Deja, rentgeno spinduliai yra aktyvūskaupiasi kauluose, įskaitant kaukolę. Per šį ryškų vaizdą sunku įžvelgti vidines struktūras ir tai, kas yra už kaukolės dėžutės, tai neleidžia matyti minkštųjų smegenų audinių. Pirmasis problemos sprendimą rado Walteris Dandy. 1920-aisiais jis išrado metodą, vadinamą ventrikulografija, maždaug tuo pačiu metu atsirado pneumoencefalografija.
Kas tai yra?Negalime žiūrėti per kaukolės kaulus į smegenis, tačiau žinome, kad organo viduje yra ertmių, užpildytų smegenų skysčiu, kurio sudėtis skiriasi nuo kraujo, tačiau vis dėlto nesąveikauja su rentgeno spinduliais. Mes galime išsiurbti šį skystį, pakeisti jį oru ar kitu skysčiu – ir jis mums pasako, kas yra smegenų audiniuose.
Procedūra, kai reikia išpumpuoti kelias dešimtismililitrų skysčio iš sistemos yra labai sudėtingas, uždaras, o menkiausi svyravimai gali sukelti mirtinų pasekmių. Tačiau mokslininkams ir gydytojams tai pavyko. Šis metodas buvo pagrindinis smegenų vaizdavimo metodas iki aštuntojo dešimtmečio. Tada Godfrey'us Hounsfieldas sukūrė metodą, kuris dabar išryškėjo pagal diagnostinę reikšmę – tai kompiuterinė tomografija.
Nuotraukoje – nuotrauka, daryta spalio 1 d.1971 – gyvo žmogaus smegenų momentinė nuotrauka. Ant jo matome cistą, užpildytą skysčiu. Šis kadras buvo grūdėtas ir žemos kokybės, tačiau net ir tai buvo didžiulis proveržis. Pirmoji kompiuterinė tomografija buvo atlikta apie 1969 m. Tai nugaišusio jauno jaučio smegenų paveikslėlis. Godfrey'us Hounsfieldas jame nustatė techniką.
Įdomu tai, kad be „The Beatles“ vystymasiskompiuterinė tomografija nebūtų tokia aktyvi. 1960-aisiais EMI, kurioje dirbo Godfrey'us Hounsfieldas, taip pat buvo įrašų kompanija. Dėl sutarties su didžiulio populiarumo sulaukusia grupe atsirado lėšos, kuriose Hounsfieldas patobulino kompiuterius ir leido apdoroti didelį kiekį informacijos, gautos iš kompiuterinės tomografijos.
Taip atrodė pirmasis KT skaitytuvas Atkinson Morley ligoninėje Londone. Ir tai ta pati moteris, kuriai pirmoji buvo atlikta ši procedūra.
Mūsų šalyje prasidėjo kompiuterinė tomografijaišsivysto beveik iš karto po jų pasirodymo JK. Pirmasis kompiuterinis tomografas pasirodė Neurologijos moksliniame centre – tai mano antroji alma mater, vieta, kur atlikau savo rezidentūrą. Kalbėjausi su pirmąja mūsų šalyje rentgeno laborante, ji dirbo prie pirmojo TSRS kompiuterinės tomografijos.
Ji vis dar ten dirba ir pasakojonuostabios istorijos: anksčiau kompiuterinės tomografijos tyrimai trukdavo taip ilgai, kad pacientas valandų valandas turėdavo ramiai gulėti, kad gautų normalius smegenų vaizdus. Pavyzdžiui, vieną dieną ji buvo išsiblaškiusi, o grįžusi pastebėjo, kad skenavimo kambaryje nieko nėra. Paaiškėjo, kad pacientas ten jau gulėjo dvi valandas ir norėjo į tualetą. Jis buvo grąžintas ir nuskaitytas dar maždaug valandą. Taigi kelias sekundes trunkantys tyrimai yra didelė dovana.
Pozitronų emisijos tomografija
Iš karto po to, kai pasirodė kompiuterinė tomografija irpozitronų emisijos tomografija. Jo protėvis buvo psichiatras ir neuropsichiatras Louisas Sokoloffas. Jis sugalvojo, kaip sukurti radiofarmacinį preparatą ir panaudoti jį smegenų veiklai vizualizuoti. Sokoloffas dirbo karo metais Jungtinėse Valstijose ir jam buvo labai įdomu suprasti, kas vyksta kareivio smegenyse per šoką ir kaip tada dingsta.
Tačiau tokių metodų nebuvo.Natūralu, kad buvo elektroencefalografija, kuri leido išmatuoti smegenų žievės elektrinį aktyvumą, tačiau ji negalėjo pereiti į gilesnes struktūras. Pirmoji pozitronų emisijos tomografija smegenims buvo atlikta 1976 m. rugpjūčio 16 d.
Juodosios sritys yra smegenų žievė.Pirmasis radiofarmacinis preparatas buvo fluorodeoksigliukozė. Kas yra gliukozė – tai pagrindinis neuronų mitybos komponentas, todėl aktyviai dirbančios žievę sudarančios nervinės ląstelės ją aktyviai įsisavino ir signalizavo, kad turi daug mutavusios gliukozės. Todėl gauname ryškiai juodos smegenų žievės vaizdą.
Ir tai yra pirmasis magnetinio rezonanso tyrimas.Kairėje jo kūrėjai yra Raymondas Damadianas ir Lawrence'as Minkoffas. Jis buvo pagamintas 1977 metų birželio 3 dieną. Šis metodas iš esmės skiriasi nuo kompiuterinės pozitronų emisijos tomografijos. Jame nėra jonizuojančiosios spinduliuotės, jis yra visiškai saugus.
KT skenavimas
Jau pagal metodo pavadinimą (kita graikų kalba.τομή – „atkarpa“) aišku, kad kalbame apie pjūvio vaizdą, objekto tankio matavimą rentgeno spinduliais sluoksnis po sluoksnio, po kurio seka matematinis kompiuterinis duomenų apdorojimas. Taigi galite gauti trimatį vaizdą nepažeisdami kūno vientisumo. Informacija apie kiekvieną sluoksnį surenkama į vieną paveikslėlį, jį galima rekonstruoti į vaizdą bet kurioje plokštumoje.
Šiuo atveju yra rentgeno šaltinisspinduliuotė – rentgeno vamzdis, tyrėjai šviečia pro norimą objektą. Priklausomai nuo audinio tankio, rentgeno spinduliuotė tarsi pakimba, lieka įvairiuose kūno audiniuose. Kaulai turi didžiausią tankį, jie sulaiko beveik 100% spinduliuotės. Žemiausias yra oras. Duomenys surenkami detektoriuje, tada jie paverčiami skaitmeniniu vaizdu ir naudojant algoritmus sukuriamas vaizdas, kurį matome ekrane.
Iki šiol yra kelios įrenginių kartosyra tradicinė kompiuterinė tomografija, kurios dabar praktiškai nebeliko. Ten vamzdelis kartu su detektoriumi sukasi pagal laikrodžio rodyklę, apsuka visą ratą, o tada lentelė šiek tiek pakyla į priekį. Vamzdis daro dar vieną posūkį ir pan.
Ir MSCT metodas yra plačiai naudojamas.Čia stalas nesustoja, jis juda, o vamzdelis su detektoriumi sukasi aplink pacientą labai įtempta spirale ir per gana trumpą laiką apšviečia reikiamą kūno vietą. Tai vyksta greitai, įrenginiai gali padaryti 256 ir net 512 apsisukimų per sekundę. Tačiau dabar mokslininkai veikiau siekia sumažinti radiacijos poveikį ir gerinti tyrimų kokybę.
Nuotraukoje parodytas galvos kompiuterinės tomografijos rezultatas. Tai rodo, kad kažkas negerai – vienas iš pusrutulių yra aiškiai didesnis ir šiek tiek mažesnio signalo intensyvumo.
Taip pat galima atlikti kompiuterinę tomografijąpažiūrėti, kaip kraujas tiekiamas į skirtingas smegenų sritis, šis metodas vadinamas perfuzija. Ir pas tą patį pacientą matyti mėlynai mėlyni atspalviai. Tai reiškia, kad sutrinka aprūpinimas krauju, galime daryti išvadą, kad kažkur įstrigo kraujo krešulys ar embolija. Dabar su pacientu galima atlikti kai kuriuos klinikinius veiksmus.
Be to, yra kompiuterinė tomografijaangiografija, ji atliekama naudojant kontrastinę medžiagą. Kontrastinė medžiaga, tankiai užpildydama kraujagysles, gali susidaryti labai ryškų vaizdą, kurį galime įvertinti kurdami trimačius vaizdus.
</ p>Magnetinio rezonanso tomografija
Šis metodas labai išplečia galimybesgydytojas ir radiologas. Tai yra auksinis smegenų vaizdavimo standartas. Tai leidžia gauti vidinių organų vaizdus in vivo, pagrįstus branduoliniu magnetiniu rezonansu. Tai reiškinys iš kvantinio pasaulio, todėl kai kuriuos dalykus supaprastinsiu, kad nepasinerčiau į visas fizines subtilybes.
Komplekse susidaro nuolatinis magnetinis laukas.Ten paguldomas ligonis, kur jis kurį laiką būna. Ten susidaro nuolatinis magnetinis laukas, jis 10 tūkstančių kartų didesnis už Žemės magnetinį lauką, tačiau tai visai nebaisu. Magnetinio rezonanso tomografijoje spinduliuotės nėra, tai vienas saugiausių metodų.
</ p>Kaip jis dirba?Mūsų kūnas daugiausia susideda iš vandens – dviejų vandenilio atomų ir vieno deguonies atomo. Atitinkamai, vandenilis yra labiausiai paplitęs elementas mūsų kūne. Vandenilis ir keletas kitų elementų turi tam tikrų fizinių savybių – supaprastinus, jie gali suktis aplink savo ašį, tai yra precesiją. Šios sukimosi ašys gali atsitiktinai atrodyti visiškai skirtingomis kryptimis.
Tiesiog pastatykite žmogų į stiprų magnetąlauko nepakanka signalui priimti. Turime daryti įtaką protonams. Šią įtaką sprendžia radijo dažnių pluoštai, kurie tiekiami radijo dažnių ritėmis.
Ritės yra papildomi priedaimagnetinio rezonanso tomografija. Kai pacientui atliekamas galvos MRT, papildomai užsidedamas šalmas. Tai ritės, dažniausiai ir priimančios, ir perduodančios. Jie gali skleisti radijo dažnio impulsą ir pagauti signalą, tai yra būti detektoriumi, kad gautų signalą atgal.
Protonus veikiame radijo dažniuspinduliuotę, kurios dažnis yra artimas protono sukimosi dažniui, todėl nukreipiame rodyklę. Mes gauname susuktą spyruoklę, suteikiame jai energijos, galime ją nukreipti 90 ar 180 laipsnių, priklausomai nuo to, ko mums reikia. O kai RF impulsas sustoja, sukimosi kryptis grįžta į esamą padėtį. Kaip ir spyruoklė, kurią suspaudėme, ji vėl išsiplečia į pradinę būseną ir išsiskiria energija, vadiname atsipalaidavimu, ir šią energiją fiksuoja detektoriai, esantys ritėse.
Tai yra, pagrindiniai MRT principai yra sužadintiprotonų, atomų, kuriuos įtakojame, tada fiksuojame atsipalaidavimą, susigrąžiname energiją, paverčiame figūrą vaizdu. Tai taip pat atliekama sudėtingais matematiniais metodais, tokiais kaip Furjė transformacija.
Yra keletas tomografų kartų:pavyzdžiui, atviras žemomis grindimis. Jie yra ankstesnės kartos, magnetai yra viršuje ir apačioje. Klinikose naudojami atviri aparatai, nes jie vieninteliai gali nuskaityti klaustrofobija sergančius pacientus. Yra didelio lauko uždarų įrenginių, kuriuose yra didžiausias magnetinio lauko stiprumas.
MRT informacijos rinkimo būdai yra skirtingi – galiteišskirti elementus arba pridėti informacijos – pavyzdžiui, šiek tiek ekstrapoliuoti vaizdą. Pirmas vaizdas yra T2. Čia matote, kad pilkoji ir balta medžiaga yra pasukta 180 laipsnių kampu. Šis režimas reikalingas, nes kai kurias patologijas lengviau matyti tamsiame fone. Antrasis vaizdas yra T1. Ant jo matosi anatominė smegenų sandara, tai yra, pilkoji medžiaga tikrai pilka, balta šiek tiek šviesesnė.
Yra ir kita vaizdo versija.Tai T2 svertinis vaizdas su laisvo skysčio slopinimu. Tai toks pat kaip ir pirmasis, tik iš laisvo skysčio pašalinome visą signalą ir gavome galimybę pamatyti patologiškai pakitusios smegenų substancijos židinius.
MRT taip pat gali būti naudojamas kraujagyslėms apžiūrėti.Žemiau yra angiografija – antras vaizdas. Galime pažvelgti į kraujo ir smegenų barjerą – tai barjeras tarp kraujo ir smegenų medžiagos, kur jis gali praeiti ir nutekėti. Čia ryškiai švytinčio smegenų gabalo sritis yra edema, ji mums sako, kad čia yra išeminis insultas, ūmaus deguonies trūkumo sritis.
Funkcinis MRT
Tai yra pagrindinis metodas, naudojamas moksle.Bet tai svarbu ir neurochirurgų klinikinei praktikai – jei reikia pašalinti tam tikrą smegenų dalį, tai reikia žiūrėti, ar tai turės įtakos funkcijai? Tam atliekamas funkcinis MRT – priešoperacinis smegenų kartografavimas, kad būtų galima pamatyti: kaip yra, pavyzdžiui, šalia auglio, kurį reikia pašalinti, ir funkcionaliai aktyvios smegenų srities plotą. smegenų žievė, pavyzdžiui, kalbos centras, ir ar pašalinsime, pavyzdžiui, kalbos centro plotą kartu su naviku.
Naudodami fMRI galite užfiksuoti, gautiklausos aktyvinimas, tai yra, norint pamatyti, kurios smegenų sritys yra aktyvuojamos reaguojant į garso poveikį. Galite suaktyvinti variklį, pavyzdžiui, galite paprašyti paciento pajudinti pirštą ir nustatyti judesio sukeltą žievės veiklą.
Taip pat galite pažvelgti į neaktyvias smegenis, neskad ir jis išeikvoja daug jėgų pusiausvyrai palaikyti. Nuotraukoje vienas įdomiausių tinklų yra pasyvaus smegenų režimo tinklas. Manoma, kad šis tinklas iš dalies atspindi žmogaus sąmonės buvimą. Moksliniai tyrimai sąmonės srityje yra vienas ambicingiausių dalykų neurologijos srityje.
Traktografija leidžia fiksuoti judesįprotonai išilgai aksonų, nervų takai. Taigi galime gauti gražių vaizdų, čia kiekviena spalva yra užkoduota kryptimi. Iš šių spalvų galite gauti labai svarbios informacijos. Tai būtina klinikinėje praktikoje, pavyzdžiui, neurochirurginės operacijos metu, kad nepaliestumėte strategiškai svarbios šio greitkelio gabalo. Taip atrodo programa, kurioje galite statyti traktorius.
Pozitronų emisijos tomografas
Tai radionuklidų metodas, skirtas vidiniam tyrimuižmogaus organai, kuriuose susidaro antimedžiaga ir vyksta anihiliacija. Tai sunkūs žodžiai, bet juos galima rasti Dano Browno romanuose. Iš jų prisimename, kad net nedidelio kiekio antimedžiagos, sumaišytos su medžiaga, pakanka, kad miestas būtų nušluotas nuo Žemės paviršiaus. Tačiau šio metodo nereikėtų bijoti, jis gali atnešti palyginti nedidelį radiacijos kiekį, kuris yra normos ribose.
Koks yra pozitronų emisijos tomografijos principas?Faktas yra tai, kad fluoro-18 pusinės eliminacijos laikas yra 110 minučių, todėl reikia turėti laiko, pirma, susintetinti radiofarmacinį preparatą, antra, atnešti jį į kliniką, kur jis bus skiriamas pacientui, palaukite, kol visi ši gliukozė pasklido po visą paciento kūną, tada nufotografuokite. Tačiau fluoras skyla per beta plius skilimą ir išskiria pozitroną. Jis susitinka su pirmuoju elektronu, su kuriuo susiduria, sąveikauja, įvyksta anihiliacija ir detektoriai aptinka du gama kvantus. Taip mokslininkai gauna kuo ryškesnį vaizdą ten, kur kaupiasi daugiausia radiofarmacinio preparato.
Taip atrodo hibridiniai tyrimaiderinti PET-KT, PET-MRT, tai dabar vienas iš naujų metodų. Tuo pačiu metu, norint gauti klinikinę informaciją, derinamas funkcinis aktyvumas ir struktūrinis aktyvumas. Ne taip seniai pasirodė viso kūno PET skaitytuvas – tai taip pat suteikia daug įdomios ir kliniškai reikšmingos informacijos. Inovacijų ir technologijų požiūriu mokslas dar gali vystytis į priekį, o daugelyje sričių – KT, MRT, PET – ir ten daryti mokslinius, mokslinius ir techninius patobulinimus bei prisidėti prie naujos technologinės ir aukštųjų technologijų medicinos kūrimo.
Skaityti daugiau
Pažiūrėkite į „tyliąjį“ droną su naujos kartos jonų varikliu
Senovės trilobitų patinai poravimosi metu pririšdavo pateles
Rusija ir JAV turi „Doomsday“ lėktuvus: kaip ir kur jie skris pasaulio pabaigos atveju