Como você pode olhar para o cérebro?
O slide mostra diferentes métodos de imagem do cérebro.
Então começa o interessante - temosa capacidade de usar sangue como contraste, para que você possa obter angiografia. Este é um estudo dos vasos do cérebro, que não implica a introdução de nenhum agente de contraste do lado de fora, o contraste é o sangue humano. Assim podemos construir uma bela imagem dos vasos do cérebro, e aqui é visualizado o círculo de Willis - o círculo principal da colateral, ou seja, aqueles vasos que se comunicam entre si e fornecem sangue para todas as áreas do cérebro.
As três imagens coloridas a seguir renderizamtomografia estrutural e funcional. E a imagem nas cores do arco-íris é tractografia de ressonância magnética, ou tractografia de difusão. Ele nos permite ver como os tratos, as vias nervosas que vêm de cada célula nervosa, se unem e vão, por exemplo, do córtex cerebral para a medula espinhal e para os músculos.
Penúltimas imagens com laranja brilhantecorado é a ressonância magnética funcional. Esta é uma das técnicas de RM mais interessantes, que tem um uso limitado na prática clínica, mas é amplamente utilizada em pesquisas científicas. Este método permite ver a atividade funcional de diferentes áreas do cérebro no momento em que uma pessoa está fazendo algo ou está em repouso.
A imagem mais recente éA tomografia por emissão de pósitrons, o método mais caro no diagnóstico por radiação, é usada ativamente em algumas situações clínicas. Aqui tem um radiofármaco que é injetado na corrente sanguínea de uma pessoa, aí você pode registrar as áreas que mais vão acumular.
tomografia computadorizada
Os cientistas têm um grande número de ferramentas,que permitem que você olhe para o cérebro, veja o corpo inteiro. Isso é muito útil em termos de medicina clínica e diagnóstico por médicos.
Mas o que aconteceu antes disso?Como os médicos chegaram a um diagnóstico tocando, ouvindo, conversando com o paciente? Em 1896, houve uma revolução na medicina - o raio X foi inventado, tornou-se enormemente difundido. E então começou a ser amplamente utilizado na prática clínica.
Infelizmente, os raios X são ativosacumula nos ossos, incluindo o crânio. Através desta imagem brilhante, é difícil ver as estruturas internas e o que está por trás da caixa craniana, não permite ver os tecidos moles do cérebro. O primeiro a encontrar uma solução para o problema foi Walter Dandy. Na década de 1920, ele inventou um método chamado ventriculografia, na mesma época em que surgiu a pneumoencefalografia.
O que é isso?Não podemos olhar através dos ossos do crânio para o cérebro, mas sabemos que existem cavidades dentro do órgão que são preenchidas com líquido cefalorraquidiano, que é diferente em composição do sangue, mas, no entanto, não interage com os raios X. Podemos bombear esse fluido, substituí-lo por ar ou outro fluido - e isso nos diz o que está nos tecidos cerebrais.
Um procedimento em que você precisa bombear várias dezenasmililitros de fluido do sistema é muito complexo, fechado, e as menores flutuações podem causar consequências fatais. Mas pesquisadores e médicos conseguiram fazê-lo. Este método foi o principal método de imagem cerebral até a década de 1970. Então Godfrey Hounsfield criou um método que agora veio à tona em termos de significância diagnóstica - esta é a tomografia computadorizada.
Na foto, uma foto tirada em 1º de outubro.1971 - um instantâneo do cérebro de uma pessoa viva. Nele podemos ver um cisto cheio de líquido. Essa foto era granulada e de baixa qualidade, mas mesmo assim foi um avanço colossal. A primeira tomografia computadorizada foi feita por volta de 1969. Esta é uma foto do cérebro de um touro jovem morto, Godfrey Hounsfield estava montando a técnica nele.
Curiosamente, sem os Beatles, o desenvolvimentotomografia computadorizada não seria tão ativa. Na década de 1960, a EMI, onde Godfrey Hounsfield trabalhava, também era uma gravadora. Graças a um contrato com um grupo que ganhou enorme popularidade, surgiram os fundos, nos quais Hounsfield melhorou os computadores e tornaram possível processar uma grande quantidade de informações recebidas da tomografia computadorizada.
Este é o aspecto do primeiro scanner de TC no Atkinson Morley Hospital, em Londres. E esta é a mesma mulher que foi a primeira a se submeter a este procedimento.
Em nosso país, a tomografia computadorizada começoudesenvolver quase imediatamente após a sua aparição no Reino Unido. O primeiro tomógrafo apareceu no Centro Científico de Neurologia - esta é minha segunda alma mater, o lugar onde fiz minha residência. Conversei com a primeira assistente de laboratório de raios X em nosso país, ela trabalhou no primeiro tomógrafo da URSS.
Ela ainda trabalha lá e dissehistórias incríveis: no passado, as tomografias demoravam tanto que o paciente tinha que ficar deitado por horas para receber imagens normais do cérebro. Por exemplo, um dia ela estava distraída e, quando voltou, percebeu que não havia ninguém na sala de digitalização. Descobriu-se que o paciente já estava deitado há duas horas e queria ir ao banheiro. Ele foi devolvido e escaneado por mais uma hora. Portanto, a pesquisa que dura alguns segundos é um grande benefício.
Tomografia por emissão de pósitrons
Imediatamente após a tomografia computadorizada aparecer etomografia por emissão de pósitrons. Seu ancestral foi o psiquiatra e neuropsiquiatra Louis Sokoloff. Ele descobriu como criar um radiofármaco e usá-lo para visualizar a atividade cerebral. Sokoloff trabalhou durante os anos de guerra nos Estados Unidos e estava muito interessado em entender o que acontece no cérebro de um soldado durante um choque e como ele desaparece.
Mas não havia tais métodos.Naturalmente, havia a eletroencefalografia, que permitia medir a atividade elétrica do córtex cerebral, mas não conseguia se deslocar para estruturas mais profundas. A primeira tomografia por emissão de pósitrons foi feita em 16 de agosto de 1976 no cérebro.
As áreas pretas são o córtex cerebral.O primeiro radiofármaco foi a fluorodesoxiglicose. O que é glicose - este é o principal componente nutricional para os neurônios, então as células nervosas que compõem o córtex a absorveram ativamente e sinalizaram que tinham muita glicose mutante. Portanto, obtemos uma imagem de um córtex cerebral preto brilhante.
E esta é a primeira ressonância magnética.À esquerda, seus criadores são Raymond Damadian e Lawrence Minkoff. Foi feito em 3 de junho de 1977. Este método é fundamentalmente diferente da tomografia computadorizada por emissão de pósitrons. Não contém radiação ionizante, é absolutamente seguro.
tomografia computadorizada
Já pelo nome do método (outro grego.τομή - "seção") é claro que estamos falando da imagem da seção, a medição camada por camada da densidade do objeto por raios-X, seguida de processamento matemático computacional dos dados. Assim, você pode obter uma imagem tridimensional sem violar a integridade do corpo. As informações sobre cada camada são coletadas em uma única imagem, podendo ser reconstruídas em uma imagem em qualquer plano.
Neste caso, existe uma fonte de raios Xradiação - um tubo de raios-x, os pesquisadores brilham através do objeto desejado. Dependendo da densidade do tecido, a radiação de raios X, por assim dizer, trava, permanece em vários tecidos do corpo. Os ossos têm a maior densidade, retêm quase 100% da radiação. O mais baixo é o ar. Os dados são coletados em um detector, depois são convertidos em uma imagem digital e, usando algoritmos, é construída uma imagem que vemos na tela.
Existem várias gerações de dispositivos, até agoraexiste uma tomografia computadorizada tradicional, que já está praticamente desaparecida. Lá, o tubo, junto com o detector, gira no sentido horário, faz um círculo completo, e então a mesa avança um pouco. O tubo dá outra volta, e assim por diante.
E o método MSCT é amplamente utilizado.Aqui a mesa não para, ela se move e o tubo com o detector gira em torno do paciente em uma espiral muito apertada e ilumina a área necessária do corpo em um tempo bastante curto. Isso acontece rapidamente, os dispositivos podem fazer 256 e até 512 rotações por segundo. Mas agora, os pesquisadores estão se movendo no sentido de reduzir a exposição à radiação e melhorar a qualidade da pesquisa.
A imagem mostra o resultado de uma tomografia computadorizada da cabeça. Isso mostra que algo está errado - um dos hemisférios é claramente maior e um pouco menor na intensidade do sinal.
A tomografia computadorizada também podeobserve como o sangue é fornecido a diferentes áreas do cérebro, esse método é chamado de perfusão. E no mesmo paciente, tons azul-azulados podem ser vistos. Isso significa que o suprimento de sangue está prejudicado, podemos concluir que um coágulo de sangue ou êmbolo está preso em algum lugar. Agora algumas ações clínicas podem ser tomadas com o paciente.
Além disso, há uma tomografia computadorizadaangiografia, é realizada com um agente de contraste. O agente de contraste, ao preencher densamente os vasos, pode formar uma imagem muito brilhante, que podemos avaliar construindo imagens tridimensionais.
</ p>Imagem de ressonância magnética
Este método expande muito as possibilidadesclínico e radiologista. Este é o padrão ouro para imagens do cérebro. Ele permite obter imagens dos órgãos internos in vivo, que são baseadas em ressonância magnética nuclear. Este é um fenômeno do mundo quântico, então vou simplificar algumas coisas para não mergulhar em todas as sutilezas físicas.
Um campo magnético permanente é formado no complexo.O paciente é colocado ali, onde fica por algum tempo. Um campo magnético permanente é formado lá, é 10 mil vezes maior que o campo magnético da Terra, mas isso não é nada assustador. Não há radiação na ressonância magnética, é um dos métodos mais seguros.
</ p>Como ele funciona?Nosso corpo é composto principalmente de água - dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. Assim, o hidrogênio é o elemento mais comum em nosso corpo. O hidrogênio e vários outros elementos têm certas propriedades físicas - para simplificar, eles podem girar em torno de seu eixo, ou seja, precessar. Esses eixos de rotação podem olhar aleatoriamente em direções completamente diferentes.
Basta colocar uma pessoa em um forte magnetismocampo não é suficiente para receber qualquer sinal. Devemos influenciar os prótons. Essa influência é tratada por feixes de radiofrequência, que são alimentados por bobinas de radiofrequência.
Bobinas são complementos adicionais emimagem de ressonância magnética. Quando um paciente faz uma ressonância magnética da cabeça, um capacete adicional é colocado. Estas são bobinas, na maioria das vezes estão recebendo e transmitindo. Ambos podem emitir um pulso de radiofrequência e captar um sinal, ou seja, ser um detector para captar o sinal de volta.
Afetamos prótons com radiofrequênciaradiação em uma frequência próxima à frequência de rotação do próton e, assim, desviamos a seta. Pegamos uma mola helicoidal, damos energia, podemos desviá-la 90 ou 180 graus, dependendo do que precisamos. E quando o pulso de RF para, o sentido de rotação retorna à posição atual. Assim como a mola que comprimimos, ela se expande novamente ao seu estado original, e a energia é liberada, chamamos isso de relaxamento, e essa energia é registrada pelos detectores que estão localizados nas bobinas.
Ou seja, os princípios básicos da RM são excitarprótons, átomos que a gente influencia, depois fixa o relaxamento, recupera a energia, converte a figura em imagem. Isso também é feito por métodos matemáticos complexos, como a transformada de Fourier.
Existem várias gerações de tomógrafos:por exemplo, piso baixo aberto. Eles são da geração anterior, os ímãs estão localizados acima e abaixo. Máquinas abertas são usadas em clínicas porque são as únicas que podem escanear pacientes claustrofóbicos. Existem dispositivos fechados de alto campo, onde é a força máxima do campo magnético.
Existem diferentes modos de coleta de informações em MRI - você podeexcluir elementos ou adicionar informações - por exemplo, extrapolar ligeiramente uma imagem. A primeira imagem é T2. Aqui você pode ver que a matéria cinzenta e branca é girada 180 graus. Este modo é necessário porque algumas patologias são mais fáceis de ver em um fundo escuro. A segunda imagem é T1. Nele você pode ver a estrutura anatômica do cérebro, ou seja, a massa cinzenta é realmente cinza, o branco é um pouco mais claro.
Há outra versão da imagem.Esta é uma imagem ponderada em T2 com supressão de fluido livre. Este é o mesmo que o primeiro, mas removemos todo o sinal do fluido livre e tivemos a oportunidade de ver os focos da substância cerebral patologicamente alterada.
A ressonância magnética também pode ser usada para visualizar os vasos sanguíneos.Abaixo está a angiografia - a segunda imagem. Podemos olhar para a barreira hematoencefálica - esta é a barreira entre o sangue e a substância do cérebro, por onde pode passar e vazar. Aqui, a área do pedaço brilhante do cérebro é o edema, isso nos diz que é onde está localizado o acidente vascular cerebral isquêmico, a área de falta aguda de oxigênio.
Ressonância Magnética Funcional
Este é o principal método que é usado na ciência.Mas também é importante para a prática clínica dos neurocirurgiões - se você precisar remover uma certa parte do cérebro, precisará ver se isso afetará a função? Para fazer isso, é realizada uma ressonância magnética funcional - mapeamento pré-operatório do cérebro para ver: como está localizada a área, por exemplo, perto do tumor que precisa ser removido e a área da área funcionalmente ativa do córtex cerebral, por exemplo, o centro da fala, e se vamos remover, por exemplo, área do centro da fala junto com o tumor.
Usando fMRI, você pode capturar, receberativação auditiva, ou seja, para ver quais áreas do cérebro são ativadas em resposta à exposição ao som. Você pode obter a ativação motora, por exemplo, você pode pedir ao paciente para mover um dedo e corrigir a atividade no córtex que o movimento causou.
Você também pode olhar para um cérebro inativo, porqueque ele também gasta muita energia para manter o equilíbrio. Na foto, uma das redes mais interessantes é a rede do modo passivo do cérebro. Acredita-se que essa rede reflita parcialmente a presença da consciência humana. A pesquisa científica no campo da consciência é uma das coisas mais ambiciosas no campo da neurociência.
Traktografiya permite que você conserte o movimentoprótons ao longo de axônios, vias nervosas. Para que possamos obter belas imagens, aqui cada cor é codificada com uma direção. A partir dessas cores você pode obter informações muito importantes. Isso é necessário na prática clínica, por exemplo, durante uma operação neurocirúrgica, para não tocar em um pedaço estrategicamente importante dessa estrada. É assim que se parece o programa no qual você pode construir tratografias.
Tomógrafo por emissão de pósitrons
Este é um método de radionuclídeos para estudarórgãos humanos, onde a antimatéria é formada e a aniquilação ocorre. São palavras difíceis, mas podem ser encontradas nos romances de Dan Brown. Deles, lembramos que mesmo uma pequena quantidade de antimatéria misturada com matéria é suficiente para varrer uma cidade da face da Terra. Mas esse método não deve ser temido, pode trazer uma quantidade relativamente pequena de radiação, que está dentro da faixa normal.
Qual é o princípio da tomografia por emissão de pósitrons?O fato de a meia-vida do flúor-18 ser de 110 minutos, então você precisa ter tempo, primeiro, para sintetizar um radiofármaco e, segundo, trazê-lo para a clínica, onde será administrado ao paciente, aguardar até que todos essa glicose se espalhou pelo corpo do paciente, então tire fotos. No entanto, o flúor decai via decaimento beta-plus e libera um pósitron. Ele encontra o primeiro elétron que encontra, interage, ocorre a aniquilação e dois quanta gama são detectados por detectores. Dessa forma, os pesquisadores obtêm a imagem mais brilhante possível onde a maior parte do radiofármaco se acumula.
Assim são os estudos híbridoscombinar PET-CT, PET-MRI, este é agora um dos novos métodos. Ao mesmo tempo, há também uma combinação de atividade funcional e atividade estrutural para obter informações clínicas. Não muito tempo atrás, um scanner PET de corpo inteiro apareceu - isso também fornece muitas informações interessantes e clinicamente significativas. Do ponto de vista da inovação e da tecnologia, a ciência ainda pode avançar, e em muitas áreas - TC, RM, PET - e aí fazer melhorias científicas, científicas e técnicas e contribuir para a criação de novas medicinas tecnológicas e de alta tecnologia.
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