Jak możesz zajrzeć do mózgu?
Slajd przedstawia różne techniki obrazowania mózgu. Pierwsze zdjęcie gdzie
Potem zaczyna się ciekawostka - mamymożliwość użycia krwi jako kontrastu, dzięki czemu można uzyskać angiografię. Jest to badanie naczyń mózgowych, które nie oznacza wprowadzenia jakiegokolwiek środka kontrastowego z zewnątrz, kontrast to ludzka krew. Możemy więc zbudować piękny obraz naczyń mózgowych, a tutaj wizualizowany jest krąg Willisa - główny krąg poboczny, czyli te naczynia, które komunikują się ze sobą i dostarczają krew do wszystkich obszarów mózgu.
Następujące trzy kolorowe obrazy renderujątomografia strukturalna i funkcjonalna. A obraz w kolorach tęczy to traktografia rezonansu magnetycznego lub traktografia dyfuzyjna. Pozwala nam zobaczyć, jak drogi, ścieżki nerwowe, które wychodzą z każdej komórki nerwowej, łączą się i idą na przykład z kory mózgowej do rdzenia kręgowego i dalej do mięśni.
Przedostatnie obrazy z jasnym pomarańczowymbarwiony jest funkcjonalnym rezonansem magnetycznym. Jest to jedna z ciekawszych technik rezonansu magnetycznego, która ma ograniczone zastosowanie w praktyce klinicznej, ale jest szeroko wykorzystywana w badaniach naukowych. Ta metoda pozwala zobaczyć funkcjonalną aktywność różnych obszarów mózgu w momencie, gdy dana osoba coś robi lub odpoczywa.
Najnowszy obraz toPozytonowa tomografia emisyjna, najdroższa metoda w diagnostyce radiologicznej, jest aktywnie wykorzystywana w niektórych sytuacjach klinicznych. Tutaj znajduje się radiofarmaceutyk, który jest wstrzykiwany do krwiobiegu osoby, a następnie można zarejestrować obszary, które będą go najbardziej gromadzić.
tomografia komputerowa
Naukowcy dysponują ogromną liczbą narzędzi,które pozwalają zajrzeć do mózgu, zobaczyć całe ciało. Jest to bardzo przydatne z punktu widzenia medycyny klinicznej i diagnozowania przez klinicystów.
Ale co wydarzyło się wcześniej?W jaki sposób lekarze doszli do diagnozy, stukając, słuchając, rozmawiając z pacjentem? W 1896 roku nastąpiła rewolucja w medycynie – wynaleziono rentgen, który stał się niezwykle rozpowszechniony. A potem zaczął być szeroko stosowany w praktyce klinicznej.
Niestety promienie rentgenowskie są aktywnegromadzi się w kościach, w tym w czaszce. Przez ten jasny obraz trudno dostrzec struktury wewnętrzne, a to, co kryje się za czaszką, nie pozwala zobaczyć miękkich tkanek mózgu. Pierwszym, który znalazł rozwiązanie problemu, był Walter Dandy. W latach dwudziestych wynalazł metodę zwaną wentrykulografią, mniej więcej w tym samym czasie pojawiła się pneumoencefalografia.
Co to jest?Nie możemy zajrzeć przez kości czaszki do mózgu, ale wiemy, że wewnątrz narządu znajdują się ubytki wypełnione płynem mózgowo-rdzeniowym, który różni się składem od krwi, ale mimo to nie oddziałuje na promieniowanie rentgenowskie. Możemy wypompować ten płyn, zastąpić go powietrzem lub innym płynem - a on mówi nam, co znajduje się w tkankach mózgu.
Zabieg, w którym trzeba wypompować kilkadziesiątmililitry płynu z układu są bardzo złożone, zamknięte, a najmniejsze wahania mogą spowodować śmiertelne konsekwencje. Ale naukowcom i lekarzom udało się to zrobić. Ta metoda była główną metodą obrazowania mózgu do lat 70. XX wieku. Następnie Godfrey Hounsfield stworzył metodę, która teraz doszła do głosu pod względem znaczenia diagnostycznego – to tomografia komputerowa.
Na zdjęciu zdjęcie zrobione 1 października.1971 - migawka mózgu żywej osoby. Na nim widzimy cystę wypełnioną płynem. To ujęcie było ziarniste i niskiej jakości, ale nawet to było kolosalnym przełomem. Pierwszy skan CT wykonano około 1969 roku. To jest obraz mózgu martwego młodego byka, Godfrey Hounsfield ustawiał na nim technikę.
Co ciekawe, bez Beatlesów rozwójtomografia komputerowa nie byłaby tak aktywna. W latach 60. firma EMI, w której pracował Godfrey Hounsfield, była również firmą nagraniową. Dzięki umowie z grupą zyskującą ogromną popularność pojawiły się fundusze, na których Hounsfield ulepszał komputery i umożliwiał przetwarzanie dużej ilości informacji uzyskanych z tomografii komputerowej.
Tak wyglądał pierwszy tomograf komputerowy w szpitalu Atkinson Morley w Londynie. I to jest ta sama kobieta, która jako pierwsza poddała się temu zabiegowi.
W naszym kraju rozpoczęła się tomografia komputerowarozwijają się niemal natychmiast po ich pojawieniu się w Wielkiej Brytanii. Pierwszy tomograf komputerowy pojawił się w Naukowym Centrum Neurologii - to moja druga uczelnia, miejsce, w którym odbywałem rezydenturę. Rozmawiałem z pierwszą w naszym kraju pracownicą laboratorium rentgenowskiego, pracowała nad pierwszym tomografem komputerowym w ZSRR.
Nadal tam pracuje i powiedziałaniesamowite historie: w przeszłości tomografia komputerowa trwała tak długo, że pacjent musiał godzinami leżeć nieruchomo, aby otrzymać normalne obrazy mózgu. Na przykład pewnego dnia była rozkojarzona, a kiedy wróciła, zauważyła, że nikogo nie było w pokoju skanowania. Okazało się, że pacjent leżał tam już dwie godziny i chciał iść do toalety. Został zwrócony i skanowany przez około godzinę. Tak więc badania, które trwają kilka sekund, są wielkim dobrodziejstwem.
Pozytonowa emisyjna tomografia komputerowa
Natychmiast po pojawieniu się tomografii komputerowej iPozytonowa emisyjna tomografia komputerowa. Jej przodkiem był psychiatra i neuropsychiatra Louis Sokoloff. Odkrył, jak stworzyć radiofarmaceutyk i wykorzystać go do wizualizacji aktywności mózgu. Sokoloff pracował w latach wojny w Stanach Zjednoczonych i był bardzo zainteresowany zrozumieniem, co dzieje się w mózgu żołnierza podczas szoku pociskowego i jak znika.
Ale nie było takich metod.Oczywiście istniała elektroencefalografia, która umożliwiała pomiar aktywności elektrycznej kory mózgowej, ale nie mogła poruszać się w głębsze struktury. Pierwszą pozytonową tomografię emisyjną wykonano 16 sierpnia 1976 roku na mózgu.
Czarne obszary to kora mózgowa.Pierwszym radiofarmaceutykiem była fluorodeoksyglukoza. Czym jest glukoza - jest to główny składnik odżywczy dla neuronów, więc aktywnie działające komórki nerwowe tworzące korę aktywnie ją wchłaniają i sygnalizują, że mają dużo zmutowanej glukozy. Dlatego otrzymujemy obraz jasnej czarnej kory mózgowej.
I to jest pierwsze obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego.Po lewej jego twórcami są Raymond Damadian i Lawrence Minkoff. Powstał 3 czerwca 1977 r. Metoda ta zasadniczo różni się od komputerowej pozytonowej tomografii emisyjnej. Nie zawiera promieniowania jonizującego, jest całkowicie bezpieczny.
tomografia komputerowa
Już pod nazwą metody (inne greckie.τομή - "przekrój") jasne jest, że mówimy o obrazie przekroju, pomiarze warstwa po warstwie gęstości obiektu za pomocą promieni rentgenowskich, a następnie matematycznej obróbce danych komputerowych. Dzięki temu możesz uzyskać trójwymiarowy obraz bez naruszania integralności ciała. Informacje o każdej warstwie są gromadzone w jednym obrazie, który można zrekonstruować na obraz w dowolnej płaszczyźnie.
W tym przypadku istnieje źródło promieniowania rentgenowskiegopromieniowanie - lampa rentgenowska, naukowcy prześwietlają pożądany obiekt. W zależności od gęstości tkanki promieniowanie rentgenowskie niejako zawiesza się, pozostaje w różnych tkankach ciała. Kości mają największą gęstość, zatrzymują prawie 100% promieniowania. Najniższe jest powietrze. Dane zbierane są w detektorze, następnie przekształcane na obraz cyfrowy i za pomocą algorytmów budowany jest obraz, który widzimy na ekranie.
Jak dotąd istnieje kilka generacji urządzeńistnieje tradycyjna tomografia komputerowa, której praktycznie już nie ma. Tam rurka wraz z detektorem krąży zgodnie z ruchem wskazówek zegara, zatacza pełne koło, po czym stół przesuwa się nieco. Rura wykonuje kolejny skręt i tak dalej.
A metoda MSCT jest szeroko stosowana.Tutaj stół nie zatrzymuje się, porusza się, a tuba z detektorem obraca się wokół pacjenta po bardzo ciasnej spirali i w dość krótkim czasie oświetla wymagany obszar ciała. Dzieje się to szybko, urządzenia mogą wykonać 256, a nawet 512 obrotów na sekundę. Ale teraz naukowcy zmierzają raczej w kierunku zmniejszenia narażenia na promieniowanie i poprawy jakości badań.
Zdjęcie przedstawia wynik tomografii komputerowej głowy. Pokazuje, że coś jest nie tak – jedna z półkul jest wyraźnie większa i nieco słabsza w natężeniu sygnału.
Tomografia komputerowa może równieżspójrz na to, jak krew jest dostarczana do różnych obszarów mózgu, ta metoda nazywa się perfuzją. I u tego samego pacjenta widać niebiesko-niebieskie odcienie. Oznacza to, że dopływ krwi jest osłabiony, możemy wywnioskować, że gdzieś utknął zakrzep lub zator. Teraz można podjąć pewne działania kliniczne z pacjentem.
Dodatkowo dostępna jest tomografia komputerowaangiografia, wykonuje się ją za pomocą środka kontrastowego. Kontrast, gęsto wypełniając naczynia, może tworzyć bardzo jasny obraz, który możemy ocenić budując obrazy trójwymiarowe.
</ p>Rezonans magnetyczny
Ta metoda znacznie rozszerza możliwościklinicysta i radiolog. To jest złoty standard obrazowania mózgu. Pozwala uzyskać obrazy narządów wewnętrznych in vivo, które opierają się na magnetycznym rezonansie jądrowym. To fenomen ze świata kwantowego, więc uprościmy niektóre rzeczy, aby nie zagłębiać się we wszystkie fizyczne subtelności.
W kompleksie powstaje stałe pole magnetyczne.Pacjent jest tam umieszczany, gdzie przebywa przez pewien czas. Powstaje tam stałe pole magnetyczne, które jest 10 tysięcy razy większe niż pole magnetyczne Ziemi, ale to wcale nie jest przerażające. W rezonansie magnetycznym nie ma promieniowania, jest to jedna z najbezpieczniejszych metod.
</ p>Jak on pracuje?Nasze ciało składa się głównie z wody – dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu. W związku z tym wodór jest najczęstszym pierwiastkiem w naszym ciele. Wodór i kilka innych pierwiastków ma pewne właściwości fizyczne - w uproszczeniu mogą obracać się wokół własnej osi, czyli precesować. Te osie obrotu mogą losowo wyglądać w zupełnie innych kierunkach.
Wystarczy umieścić osobę w silnym magnesiepole nie wystarcza do odbioru jakiegokolwiek sygnału. Musimy wpłynąć na protony. Wpływ ten jest obsługiwany przez wiązki o częstotliwości radiowej, które są dostarczane przez cewki o częstotliwości radiowej.
Cewki są dodatkowymi dodatkami wrezonans magnetyczny. Gdy pacjent ma MRI głowy, zakłada się dodatkowy kask. Są to cewki, najczęściej zarówno odbierające, jak i nadające. Mogą zarówno emitować impuls o częstotliwości radiowej, jak i przechwytywać sygnał, to znaczy być detektorem, aby przechwycić sygnał z powrotem.
Oddziałujemy na protony falami radiowymipromieniowanie o częstotliwości zbliżonej do częstotliwości rotacji protonu, a tym samym odchylamy strzałę. Otrzymujemy zwiniętą sprężynę, dajemy jej energię, możemy ją odchylić o 90 lub 180 stopni w zależności od potrzeb. A kiedy impuls RF ustanie, kierunek obrotu powraca do aktualnej pozycji. Podobnie jak ściśnięta przez nas sprężyna, ponownie rozszerza się do swojego pierwotnego stanu i uwalniana jest energia, nazywamy to relaksacją, a ta energia jest rejestrowana przez detektory znajdujące się w cewkach.
Oznacza to, że podstawowymi zasadami MRI są podniecenieprotony, atomy, na które wpływamy, a następnie naprawiamy relaksację, odzyskujemy energię, przekształcamy figurę w obraz. Odbywa się to również za pomocą złożonych metod matematycznych, takich jak transformata Fouriera.
Istnieje kilka generacji tomografów:na przykład niska podłoga otwarta. Są poprzedniej generacji, magnesy znajdują się powyżej i poniżej. Otwarte maszyny są używane w klinikach, ponieważ jako jedyne mogą skanować pacjentów z klaustrofobią. Istnieją urządzenia zamknięte o wysokim polu, w których występuje maksymalne natężenie pola magnetycznego.
Istnieją różne tryby zbierania informacji w MRI - możeszwykluczaj elementy lub dodaj informacje — na przykład nieznacznie ekstrapoluj obraz. Pierwszy obraz to T2. Tutaj widać, że istota szara i biała jest obrócona o 180 stopni. Ten tryb jest potrzebny, ponieważ niektóre patologie łatwiej dostrzec na ciemnym tle. Drugi obraz to T1. Na nim widać anatomiczną budowę mózgu, czyli istota szara jest naprawdę szara, biel jest trochę jaśniejsza.
Istnieje inna wersja obrazu.Jest to obraz T2-zależny z supresją wolnych płynów. To jest to samo, co pierwsze, ale usunęliśmy cały sygnał z wolnego płynu i uzyskaliśmy możliwość zobaczenia ognisk patologicznie zmienionej substancji mózgowej.
MRI może być również używany do oglądania naczyń krwionośnych.Poniżej angiografia - drugi obraz. Możemy spojrzeć na barierę krew-mózg – jest to bariera między krwią a materią mózgu, przez którą może przejść i przeciekać. Tutaj obszar jasno świecącego kawałka mózgu jest obrzękiem, mówi nam, że to tam znajduje się udar niedokrwienny, obszar ostrego braku tlenu.
Funkcjonalny rezonans magnetyczny
To główna metoda stosowana w nauce.Ale jest to również ważne dla praktyki klinicznej neurochirurgów - jeśli musisz usunąć pewną część mózgu, to musisz sprawdzić, czy wpłynie to na funkcję? W tym celu wykonuje się funkcjonalny MRI - przedoperacyjne mapowanie mózgu, aby zobaczyć: jak znajduje się obszar, na przykład w pobliżu guza, który należy usunąć, oraz obszar funkcjonalnie aktywnego obszaru kora mózgowa np. ośrodek mowy i czy usuniemy np. obszar ośrodka mowy wraz z guzem.
Za pomocą fMRI możesz przechwytywać, odbieraćaktywacja słuchowa, to znaczy, aby zobaczyć, które obszary mózgu są aktywowane w odpowiedzi na ekspozycję na dźwięk. Możesz uzyskać aktywację motoryczną, na przykład, możesz poprosić pacjenta, aby poruszył palcem i utrwalił aktywność w korze, którą spowodował ruch.
Możesz też spojrzeć na nieaktywny mózg, ponieważże on też wydaje dużo energii na utrzymanie równowagi. Na zdjęciu jedną z najciekawszych sieci jest sieć trybu pasywnego mózgu. Uważa się, że ta sieć częściowo odzwierciedla obecność ludzkiej świadomości. Badania naukowe w dziedzinie świadomości to jedna z najbardziej ambitnych rzeczy w dziedzinie neuronauki.
Traktografiya pozwala naprawić ruchprotony wzdłuż aksonów, szlaki nerwowe. Dzięki temu możemy uzyskać piękne obrazy, tutaj każdy kolor jest zakodowany z kierunkiem. Z tych kolorów można uzyskać bardzo ważne informacje. Jest to konieczne w praktyce klinicznej, na przykład podczas operacji neurochirurgicznej, aby nie dotknąć ważnego strategicznie odcinka tej autostrady. Tak wygląda program, w którym można budować traktografy.
Pozytonowy tomograf emisyjny
Jest to metoda radionuklidowa do badania wewnętrznegonarządy ludzkie, w których powstaje antymateria i dochodzi do anihilacji. To trudne słowa, ale można je znaleźć w powieściach Dana Browna. Z nich pamiętamy, że nawet niewielka ilość antymaterii zmieszanej z materią wystarczy, aby zmieść miasto z powierzchni Ziemi. Ale tej metody nie należy się obawiać, może przynieść stosunkowo niewielką ilość promieniowania, która mieści się w normalnym zakresie.
Jaka jest zasada pozytonowej tomografii emisyjnej?Fakt, że okres półtrwania fluoru-18 wynosi 110 minut, więc trzeba mieć czas, po pierwsze na zsyntetyzowanie radiofarmaceutyku, a po drugie, przyniesienie go do kliniki, gdzie będzie podawany pacjentowi, poczekaj, aż wszystko ta glukoza rozprzestrzeniła się po ciele pacjenta, a następnie zrób zdjęcia. Jednak fluor rozpada się w wyniku rozpadu beta-plus i uwalnia pozyton. Spotyka pierwszy napotkany elektron, oddziałuje, następuje anihilacja i detektory wykrywają dwa kwanty gamma. W ten sposób badacze uzyskują możliwie najjaśniejszy obraz tam, gdzie gromadzi się większość radiofarmaceutyku.
Tak wyglądają badania hybrydowepołączyć PET-CT, PET-MRI, jest to obecnie jedna z nowych metod. Jednocześnie istnieje również połączenie aktywności funkcjonalnej i strukturalnej w celu uzyskania informacji klinicznych. Nie tak dawno pojawił się skaner PET do całego ciała – to także dostarcza wielu interesujących i istotnych klinicznie informacji. Z punktu widzenia innowacyjności i technologii, nauka może nadal rozwijać się do przodu i to w wielu dziedzinach – tomografii komputerowej, rezonansie magnetycznym, PET – i dokonywać tam udoskonaleń naukowych, naukowych i technicznych oraz przyczyniać się do tworzenia nowej medycyny technologicznej i zaawansowanej technologicznie.
Czytaj więcej
Spójrz na „cichego” drona z napędem jonowym nowej generacji
Starożytne samce trylobitów przypinały samice podczas godów
Rosja i Stany Zjednoczone mają samoloty Doomsday: jak i gdzie będą latać na wypadek końca świata