Hoe kun je in de hersenen kijken?
De dia toont verschillende beeldvormingstechnieken voor de hersenen. De eerste foto waar
Dan begint het interessante - we hebbenhet vermogen om bloed als contrastmiddel te gebruiken, zodat u angiografie kunt krijgen. Dit is een studie van de bloedvaten van de hersenen, wat niet impliceert dat er een contrastmiddel van buitenaf moet worden ingebracht, het contrast is menselijk bloed. Dus we kunnen een prachtig beeld maken van de vaten van de hersenen, en hier wordt de cirkel van Willis gevisualiseerd - de hoofdcirkel van het onderpand, dat wil zeggen, die vaten die met elkaar communiceren en bloed leveren aan alle delen van de hersenen.
De volgende drie kleurenafbeeldingen worden weergegeven:structurele en functionele tomografie. En het beeld in de kleuren van de regenboog is magnetische resonantie-tractografie of diffusie-tractografie. Het stelt ons in staat te zien hoe de banen, de zenuwbanen die uit elke zenuwcel komen, samenkomen en bijvoorbeeld van de hersenschors naar het ruggenmerg en naar de spieren gaan.
Voorlaatste afbeeldingen met fel oranjegekleurd is functionele magnetische resonantie beeldvorming. Dit is een van de meest interessante MRI-technieken, die in de klinische praktijk beperkt wordt gebruikt, maar in wetenschappelijk onderzoek veel wordt gebruikt. Met deze methode kun je de functionele activiteit van verschillende hersengebieden zien op het moment dat iemand iets doet of in rust is.
De nieuwste afbeelding ispositronemissietomografie, de duurste methode in stralingsdiagnostiek, wordt actief gebruikt in sommige klinische situaties. Hier is er een radiofarmacon dat in de bloedbaan van een persoon wordt geïnjecteerd, waarna u de gebieden kunt registreren die het het meest zullen accumuleren.
CT-scan
Wetenschappers hebben een enorm aantal instrumenten,waarmee je in de hersenen kunt kijken, het hele lichaam kunt bekijken. Dit is zeer nuttig in termen van klinische geneeskunde en diagnose door clinici.
Maar wat gebeurde er daarvoor?Hoe kwamen clinici tot een diagnose door te tikken, te luisteren en met de patiënt te praten? In 1896 was er een revolutie in de geneeskunde - de röntgenfoto werd uitgevonden, het werd enorm wijdverbreid. En toen begon het op grote schaal te worden gebruikt in de klinische praktijk.
Helaas zijn röntgenfoto's actiefaccumuleert in botten, inclusief de schedel. Door dit heldere beeld is het moeilijk om de interne structuren te zien en wat zich achter de schedeldoos bevindt, laat het je niet toe om de zachte weefsels van de hersenen te zien. De eerste die een oplossing voor het probleem vond, was Walter Dandy. In de jaren twintig vond hij een methode uit die ventriculografie werd genoemd, rond dezelfde tijd dat pneumo-encefalografie verscheen.
Wat het is?We kunnen niet door de botten van de schedel in de hersenen kijken, maar we weten dat er holtes in het orgaan zijn die gevuld zijn met hersenvocht, dat qua samenstelling verschilt van bloed, maar niettemin geen interactie heeft met röntgenstralen. We kunnen deze vloeistof wegpompen, vervangen door lucht of een andere vloeistof - en het vertelt ons wat er in de hersenweefsels zit.
Een procedure waarbij u enkele tientallen moet wegpompenmilliliter vloeistof uit het systeem is zeer complex, gesloten en de kleinste schommelingen kunnen fatale gevolgen hebben. Maar onderzoekers en artsen zijn erin geslaagd om het te doen. Deze methode was tot de jaren zeventig de belangrijkste methode voor beeldvorming van de hersenen. Toen creëerde Godfrey Hounsfield een methode die nu naar voren is gekomen in termen van diagnostische betekenis - dit is computertomografie.
Afgebeeld is een foto genomen op 1 oktober.1971 - een momentopname van de hersenen van een levend persoon. Daarop zien we een cyste gevuld met vloeistof. Deze opname was korrelig en van lage kwaliteit, maar zelfs dat was een kolossale doorbraak. De eerste CT-scan werd rond 1969 gemaakt. Dit is een foto van de hersenen van een dode jonge stier, Godfrey Hounsfield was de techniek erop aan het opzetten.
Interessant, zonder de Beatles, ontwikkelingcomputertomografie zou niet zo actief zijn. In de jaren zestig was EMI, waar Godfrey Hounsfield werkte, ook een platenmaatschappij. Dankzij een contract met een groep die enorm populair werd, verschenen de fondsen, waarop Hounsfield computers verbeterde, en ze maakten het mogelijk om een grote hoeveelheid informatie te verwerken die was ontvangen van computertomografie.
Zo zag de eerste CT-scanner eruit in het Atkinson Morley Hospital in Londen. En dit is dezelfde vrouw die als eerste deze procedure onderging.
In ons land begon computertomografieontwikkelen zich vrijwel onmiddellijk na hun verschijning in het VK. De eerste CT-scanner verscheen in het Wetenschappelijk Centrum voor Neurologie - dit is mijn tweede alma mater, de plaats waar ik mijn residentie heb gedaan. Ik sprak met de eerste röntgenlaboratoriumassistent in ons land, zij werkte aan de eerste CT-scanner in de USSR.
Ze werkt daar nog steeds en verteldeverbazingwekkende verhalen: in het verleden duurden CT-scans zo lang dat de patiënt uren moest liggen om normale beelden van de hersenen te krijgen. Op een dag was ze bijvoorbeeld afgeleid en toen ze terugkwam, merkte ze dat er niemand in de scankamer was. Het bleek dat de patiënt daar al twee uur lag en naar het toilet wilde. Het werd teruggestuurd en nog een uur of zo gescand. Dus onderzoek dat een paar seconden duurt, is een grote zegen.
Positronemissietomografie
Onmiddellijk nadat computertomografie verscheen enpositron emissie tomografie. Zijn voorouder was de psychiater en neuropsychiater Louis Sokoloff. Hij ontdekte hoe je een radiofarmacon kon maken en het kon gebruiken om hersenactiviteit te visualiseren. Sokoloff werkte tijdens de oorlogsjaren in de Verenigde Staten en was erg geïnteresseerd in het begrijpen van wat er in het brein van een soldaat gebeurt tijdens een shellshock en hoe het vervolgens verdwijnt.
Maar zulke methoden waren er niet.Natuurlijk was er elektro-encefalografie, die het mogelijk maakte om de elektrische activiteit van de hersenschors te meten, maar het kon niet naar diepere structuren gaan. De eerste positronemissietomografie werd op 16 augustus 1976 op de hersenen uitgevoerd.
De zwarte gebieden zijn de hersenschors.Het eerste radiofarmacon was fluorodeoxyglucose. Wat is glucose - dit is de belangrijkste voedingscomponent voor neuronen, dus de actief werkende zenuwcellen waaruit de cortex bestaat, absorbeerden het actief en gaven aan dat ze veel gemuteerde glucose hadden. Daarom krijgen we een beeld van een heldere zwarte hersenschors.
En dit is de eerste magnetische resonantie beeldvorming.Aan de linkerkant zijn de makers Raymond Damadian en Lawrence Minkoff. Het werd gemaakt op 3 juni 1977. Deze methode verschilt fundamenteel van computertomografie met positronemissie. Het bevat geen ioniserende straling, het is absoluut veilig.
CT-scan
Al door de naam van de methode (anders Grieks.τομή - "sectie") het is duidelijk dat we het hebben over het beeld van de sectie, de laag-voor-laag meting van de dichtheid van het object door middel van röntgenstralen, gevolgd door wiskundige computerverwerking van de gegevens. U kunt dus een driedimensionaal beeld krijgen zonder de integriteit van het lichaam te schenden. Informatie over elke laag wordt verzameld in een enkele afbeelding, die kan worden gereconstrueerd tot een afbeelding in elk vlak.
In dit geval is er een röntgenbronstraling - een röntgenbuis, schijnen de onderzoekers door het gewenste object. Afhankelijk van de dichtheid van het weefsel blijft de röntgenstraling als het ware hangen, in verschillende weefsels van het lichaam. Botten hebben de hoogste dichtheid, ze houden bijna 100% van de straling vast. De laagste is lucht. De gegevens worden verzameld in een detector, vervolgens worden ze omgezet in een digitaal beeld en met behulp van algoritmen wordt een beeld opgebouwd dat we op het scherm zien.
Er zijn tot nu toe verschillende generaties apparatener is een traditionele computertomografie, die nu praktisch verdwenen is. Daar draait de buis, samen met de detector, met de klok mee, maakt een volledige cirkel en dan schuift de tafel een stukje verder. De buis maakt nog een bocht, enzovoort.
En de MSCT-methode wordt veel gebruikt.Hier stopt de tafel niet, hij beweegt en de buis met de detector draait in een zeer strakke spiraal rond de patiënt en verlicht het vereiste deel van het lichaam in een vrij korte tijd. Dit gaat snel, apparaten kunnen 256 en zelfs 512 omwentelingen per seconde maken. Maar nu bewegen onderzoekers zich eerder in de richting van het verminderen van de blootstelling aan straling en het verbeteren van de kwaliteit van het onderzoek.
De foto toont het resultaat van een CT-scan van het hoofd. Het laat zien dat er iets mis is - een van de hemisferen is duidelijk groter en iets lager in signaalintensiteit.
Computertomografie kan ook:kijk hoe bloed wordt aangevoerd naar verschillende delen van de hersenen, deze methode wordt perfusie genoemd. En bij dezelfde patiënt zijn blauwblauwe tinten te zien. Dit betekent dat de bloedtoevoer verstoord is, we kunnen concluderen dat er ergens een bloedstolsel of embolie zit. Nu kunnen enkele klinische acties met de patiënt worden ondernomen.
Daarnaast is er een computertomografieangiografie, wordt uitgevoerd met behulp van een contrastmiddel. Het contrastmiddel kan, door de vaten dicht te vullen, een zeer helder beeld vormen, dat we kunnen evalueren door driedimensionale afbeeldingen te maken.
</ p>Magnetische resonantie beeldvorming
Deze methode vergroot de mogelijkheden enormarts en radioloog. Dit is de gouden standaard voor beeldvorming van de hersenen. Hiermee kunt u in vivo beelden van de interne organen krijgen, die zijn gebaseerd op nucleaire magnetische resonantie. Dit is een fenomeen uit de kwantumwereld, dus ik zal een aantal dingen vereenvoudigen om niet in alle fysieke subtiliteiten te duiken.
In het complex wordt een permanent magnetisch veld gevormd.De patiënt wordt daar geplaatst, waar hij enige tijd blijft. Daar wordt een permanent magnetisch veld gevormd, het is 10 duizend keer groter dan het magnetische veld van de aarde, maar dit is helemaal niet eng. Er is geen straling in magnetische resonantie beeldvorming, het is een van de veiligste methoden.
</ p>Hoe werkt hij?Ons lichaam bestaat grotendeels uit water - twee waterstofatomen en één zuurstofatoom. Daarom is waterstof het meest voorkomende element in ons lichaam. Waterstof en verschillende andere elementen hebben bepaalde fysieke eigenschappen - om het te vereenvoudigen, kunnen ze rond hun as draaien, dat wil zeggen precessie. Deze rotatieassen kunnen willekeurig in totaal verschillende richtingen kijken.
Gewoon een persoon in een sterke magnetische plaatsenveld is niet voldoende om een signaal te ontvangen. We moeten de protonen beïnvloeden. Deze invloed wordt opgevangen door radiofrequentiebundels, die worden geleverd door radiofrequentiespoelen.
Spoelen zijn extra add-ons inmagnetische resonantie beeldvorming. Wanneer een patiënt een MRI van het hoofd heeft, wordt een extra helm opgezet. Dit zijn spoelen, meestal zijn ze zowel ontvangend als zendend. Ze kunnen zowel een radiofrequentiepuls uitzenden als een signaal opvangen, dat wil zeggen een detector zijn om het signaal terug te vangen.
We beïnvloeden protonen met radiofrequentiestraling met een frequentie die dicht bij de rotatiefrequentie van het proton ligt en dus buigen we de pijl af. We krijgen een spiraalveer, we geven hem energie, we kunnen hem 90 of 180 graden afbuigen, afhankelijk van wat we nodig hebben. En wanneer de RF-puls stopt, keert de draairichting terug naar de huidige positie. Net als de veer die we hebben samengedrukt, zet deze weer uit naar zijn oorspronkelijke staat, en komt er energie vrij, we noemen het ontspanning, en deze energie wordt geregistreerd door de detectoren die zich in de spoelen bevinden.
Dat wil zeggen, de basisprincipes van MRI zijn prikkelenprotonen, atomen die we beïnvloeden, fixeren de ontspanning, krijgen de energie terug, zetten de figuur om in een afbeelding. Dit wordt ook gedaan door complexe wiskundige methoden, zoals de Fourier-transformatie.
Er zijn verschillende generaties tomografen:bijvoorbeeld lage vloer open. Ze zijn van de vorige generatie, de magneten zitten boven en onder. Open machines worden in klinieken gebruikt omdat zij de enige zijn die claustrofobische patiënten kunnen scannen. Er zijn gesloten apparaten met een hoog veld, waarbij de maximale magnetische veldsterkte is.
Er zijn verschillende manieren om informatie te verzamelen in MRI - u kunt:elementen uitsluiten of informatie toevoegen - bijvoorbeeld een afbeelding iets extrapoleren. De eerste afbeelding is T2. Hier kun je zien dat de grijze en witte materie 180 graden is gedraaid. Deze modus is nodig omdat sommige pathologieën gemakkelijker te zien zijn op een donkere achtergrond. De tweede afbeelding is T1. Daarop kun je de anatomische structuur van de hersenen zien, dat wil zeggen, de grijze stof is echt grijs, het wit is een beetje lichter.
Er is een andere versie van de afbeelding.Dit is een T2-gewogen afbeelding met vrije vloeistofonderdrukking. Dit is hetzelfde als de eerste, maar we hebben het hele signaal uit de vrije vloeistof verwijderd en kregen de kans om de brandpunten van de pathologisch veranderde hersensubstantie te zien.
MRI kan ook worden gebruikt om bloedvaten te bekijken.Hieronder is de angiografie - de tweede afbeelding. We kunnen kijken naar de bloed-hersenbarrière - dit is de barrière tussen het bloed en de substantie van de hersenen, waar het kan passeren en lekken. Hier is het gebied van het fel gloeiende stuk van de hersenen oedeem, het vertelt ons dat dit is waar de ischemische beroerte, het gebied van acuut zuurstofgebrek, zich bevindt.
Functionele MRI
Dit is de belangrijkste methode die in de wetenschap wordt gebruikt.Maar het is ook belangrijk voor de klinische praktijk van neurochirurgen - als je een bepaald deel van de hersenen moet verwijderen, moet je dan kijken of dit de functie beïnvloedt? Om dit te doen, wordt een functionele MRI uitgevoerd - preoperatieve mapping van de hersenen om te zien: hoe bevindt het gebied zich bijvoorbeeld in de buurt van de tumor die moet worden verwijderd en het gebied van het functioneel actieve gebied van de hersenschors, bijvoorbeeld het spraakcentrum, en of we bijvoorbeeld het gebied van het spraakcentrum samen met de tumor verwijderen.
Met fMRI kunt u vastleggen, ontvangenauditieve activering, dat wil zeggen, om te zien welke delen van de hersenen worden geactiveerd als reactie op blootstelling aan geluid. U kunt motorische activering krijgen, u kunt de patiënt bijvoorbeeld vragen een vinger te bewegen en de activiteit in de cortex te fixeren die de beweging veroorzaakte.
Je kunt ook kijken naar een inactief brein, wantdat ook hij veel energie besteedt aan het in evenwicht houden. Op de foto is een van de meest interessante netwerken het netwerk van de passieve modus van de hersenen. Er wordt aangenomen dat dit netwerk gedeeltelijk de aanwezigheid van het menselijk bewustzijn weerspiegelt. Wetenschappelijk onderzoek op het gebied van bewustzijn is een van de meest ambitieuze dingen op het gebied van neurowetenschappen.
Met Traktografiya kunt u de beweging reparerenprotonen langs axonen, zenuwbanen. Dus we kunnen prachtige afbeeldingen krijgen, hier is elke kleur gecodeerd met een richting. Uit deze kleuren kunt u zeer belangrijke informatie halen. Dit is nodig in de klinische praktijk, bijvoorbeeld tijdens een neurochirurgische operatie, om een strategisch belangrijk stuk van deze snelweg niet aan te raken. Zo ziet het programma eruit waarmee je tractografen kunt bouwen.
Positronemissie tomograaf
Dit is een radionuclidemethode voor het bestuderen van internemenselijke organen, waar antimaterie wordt gevormd en vernietiging plaatsvindt. Dit zijn moeilijke woorden, maar ze zijn te vinden in de romans van Dan Brown. Van hen herinneren we ons dat zelfs een kleine hoeveelheid antimaterie vermengd met materie voldoende is om een stad van de aardbodem weg te vagen. Maar deze methode moet niet worden gevreesd, het kan een relatief kleine hoeveelheid straling met zich meebrengen, wat binnen het normale bereik ligt.
Wat is het principe van positronemissietomografie?Het feit dat de halfwaardetijd van fluor-18 110 minuten is, dus je moet ten eerste tijd hebben om een radiofarmacon te synthetiseren, en ten tweede, het naar de kliniek brengen, waar het aan de patiënt zal worden toegediend, wacht tot alle deze glucose heeft zich door het lichaam van de patiënt verspreid en maak dan foto's. Fluor vervalt echter via bèta-plus-verval en geeft een positron af. Het ontmoet het eerste elektron dat het tegenkomt, interageert, annihilatie vindt plaats en twee gammaquanta worden gedetecteerd door detectoren. Op deze manier krijgen onderzoekers het helderste beeld dat mogelijk is waar het meeste radiofarmaceutica zich ophoopt.
Zo zien hybride onderzoeken eruitcombineer PET-CT, PET-MRI, dit is nu een van de nieuwe methoden. Tegelijkertijd is er ook een combinatie van functionele activiteit en structurele activiteit om klinische informatie te verkrijgen. Nog niet zo lang geleden verscheen er een PET-scanner voor het hele lichaam - deze biedt ook veel interessante en klinisch belangrijke informatie. Vanuit het oogpunt van innovatie en technologie kan de wetenschap zich nog steeds verder ontwikkelen, en op veel gebieden - CT, MRI, PET - en daar wetenschappelijke, wetenschappelijke en technische verbeteringen doorvoeren en bijdragen aan de totstandkoming van nieuwe technologische en hightech geneeskunde.
Lees verder
Kijk naar de "stille" drone met een nieuwe generatie ionenaandrijving
Oude trilobietenmannetjes bonden vrouwtjes vast tijdens het paren
Rusland en de Verenigde Staten hebben Doomsday-vliegtuigen: hoe en waar zullen ze vliegen in het geval van het einde van de wereld