Cum poți privi în creier?
Slide-ul prezintă diferite tehnici de imagistică a creierului. Prima poză unde
Apoi începe interesant - avemcapacitatea de a folosi sânge ca contrast, astfel încât să puteți obține angiografie. Acesta este un studiu al vaselor creierului, care nu implică introducerea niciunui agent de contrast din exterior, contrastul este sânge uman. Deci putem construi o imagine frumoasă a vaselor creierului și aici este vizualizat cercul lui Willis - cercul principal al colateralului, adică acele vase care comunică între ele și furnizează sânge în toate zonele creierului.
Următoarele trei imagini color sunt redatetomografie structurală și funcțională. Iar imaginea în culorile curcubeului este tractografie prin rezonanță magnetică sau tractografie de difuzie. Ne permite să vedem cum tracturile, căile nervoase care vin din fiecare celulă nervoasă, se unesc și merg, de exemplu, de la cortexul cerebral în jos la măduva spinării și la mușchi.
Penultimele imagini cu portocaliu strălucitorcolorat este imagistica prin rezonanță magnetică funcțională. Aceasta este una dintre cele mai interesante tehnici RMN, care are o utilizare limitată în practica clinică, dar este utilizată pe scară largă în cercetarea științifică. Această metodă vă permite să vedeți activitatea funcțională a diferitelor zone ale creierului în momentul în care o persoană face ceva sau este în repaus.
Cea mai recentă imagine esteTomografia cu emisie de pozitroni, cea mai scumpă metodă în diagnosticarea radiațiilor, este utilizată activ în unele situații clinice. Aici există un radiofarmaceutic care este injectat în sângele unei persoane, apoi puteți înregistra zonele care îl vor acumula cel mai mult.
scanare CT
Oamenii de știință au un număr mare de instrumente,care vă permit să priviți în creier, să vedeți întregul corp. Acest lucru este foarte util în ceea ce privește medicina clinică și diagnosticul de către clinicieni.
Dar ce s-a întâmplat înainte de asta?Cum au ajuns clinicienii la un diagnostic atingând, ascultând, vorbind cu pacientul? În 1896, a avut loc o revoluție în medicină - a fost inventată razele X, a devenit enorm de răspândită. Și apoi a început să fie utilizat pe scară largă în practica clinică.
Din păcate, razele X sunt activese acumulează în oase, inclusiv în craniu. Prin această imagine strălucitoare, este dificil să vezi structurile interne și ceea ce se află în spatele cutiei craniene, nu vă permite să vedeți țesuturile moi ale creierului. Primul care a găsit o soluție la problemă a fost Walter Dandy. În anii 1920, a inventat o metodă numită ventriculografie, cam în aceeași perioadă a apărut pneumoencefalografia.
Ce este?Nu putem privi prin oasele craniului în creier, dar știm că în interiorul organului există cavități care sunt umplute cu lichid cefalorahidian, care este diferit ca compoziție de sânge, dar, cu toate acestea, nu interacționează cu razele X. Putem pompa acest fluid, îl putem înlocui cu aer sau alt fluid - și ne spune ce este în țesuturile creierului.
O procedură în care trebuie să pompați câteva zecimililitri de fluid din sistem este foarte complex, închis, iar cele mai mici fluctuații pot provoca consecințe fatale. Dar cercetătorii și medicii au reușit să o facă. Această metodă a fost principala metodă de imagistică a creierului până în anii 1970. Apoi, Godfrey Hounsfield a creat o metodă care acum a ieșit în prim-plan în ceea ce privește semnificația diagnostică - aceasta este tomografia computerizată.
În imagine este o fotografie făcută pe 1 octombrie.1971 - un instantaneu al creierului unei persoane vii. Pe el putem vedea un chist plin cu lichid. Această fotografie a fost granulată și de calitate scăzută, dar chiar și asta a fost o descoperire colosală. Prima scanare CT a fost efectuată în jurul anului 1969. Aceasta este o imagine a creierului unui taur tânăr mort, Godfrey Hounsfield punea tehnica pe ea.
Interesant, fără Beatles, dezvoltaretomografia computerizată nu ar fi la fel de activă. În anii 1960, EMI, unde lucra Godfrey Hounsfield, era și o companie de înregistrări. Datorită unui contract cu un grup care a câștigat o popularitate enormă, au apărut fondurile, pe care Hounsfield a îmbunătățit computerele și au făcut posibilă procesarea unei cantități mari de informații primite din tomografia computerizată.
Așa arăta primul scaner CT de la Spitalul Atkinson Morley din Londra. Și aceasta este aceeași femeie care a fost prima supusă acestei proceduri.
La noi a început tomografia computerizatăse dezvoltă aproape imediat după apariția lor în Marea Britanie. Primul tomograf a apărut la Centrul Științific de Neurologie - acesta este a doua mea alma mater, locul unde mi-am făcut rezidențiatul. Am vorbit cu prima asistentă de laborator cu raze X din țara noastră, ea a lucrat la primul tomograf din URSS.
Ea încă lucrează acolo și a spuspovești uimitoare: în trecut, scanările CT durau atât de mult încât pacientul trebuia să stea nemișcat ore întregi pentru a primi imagini normale ale creierului. De exemplu, într-o zi a fost distrasă, iar când s-a întors, a observat că nu era nimeni în camera de scanare. S-a dovedit că pacientul stătea deja întins acolo de două ore și voia să meargă la toaletă. A fost returnat și scanat timp de încă o oră. Așa că cercetarea care durează câteva secunde este o mare binefacere.
Tomografie cu emisie de pozitroni
Imediat după ce a apărut tomografia computerizată șitomografie cu emisie de pozitroni. Strămoșul său a fost psihiatru și neuropsihiatru Louis Sokoloff. El și-a dat seama cum să creeze un radiofarmaceutic și să îl folosească pentru a vizualiza activitatea creierului. Sokoloff a lucrat în anii de război în Statele Unite și a fost foarte interesat să înțeleagă ce se întâmplă în creierul unui soldat în timpul unui șoc de obuz și cum dispare apoi.
Dar nu existau astfel de metode.Desigur, a existat electroencefalografia, care a făcut posibilă măsurarea activității electrice a cortexului cerebral, dar nu s-a putut muta în structuri mai profunde. Prima tomografie cu emisie de pozitroni a fost făcută pe 16 august 1976 pe creier.
Zonele negre sunt cortexul cerebral.Primul produs radiofarmaceutic a fost fluorodeoxiglucoza. Ce este glucoza - aceasta este componenta nutrițională principală pentru neuroni, astfel încât celulele nervoase care lucrează activ care alcătuiesc cortexul au absorbit-o în mod activ și au semnalat că au o mulțime de glucoză mutantă. Prin urmare, obținem o imagine a unui cortex cerebral negru strălucitor.
Și aceasta este prima imagistică prin rezonanță magnetică.În stânga, creatorii săi sunt Raymond Damadian și Lawrence Minkoff. A fost realizat pe 3 iunie 1977. Această metodă este fundamental diferită de tomografia cu emisie de pozitroni computerizată. Nu conține radiații ionizante, este absolut sigur.
scanare CT
Deja după numele metodei (altă greacă.τομή - „secțiune”) este clar că vorbim despre imaginea secțiunii, măsurarea strat cu strat a densității obiectului prin raze X, urmată de prelucrarea matematică a datelor. Deci, puteți obține o imagine tridimensională fără a încălca integritatea corpului. Informațiile despre fiecare strat sunt colectate într-o singură imagine, putând fi reconstruite într-o imagine în orice plan.
În acest caz, există o sursă de raze Xradiații - un tub cu raze X, cercetătorii strălucesc prin obiectul dorit. În funcție de densitatea țesutului, radiația cu raze X, așa cum ar fi, atârnă, rămâne în diferite țesuturi ale corpului. Oasele au cea mai mare densitate, rețin aproape 100% din radiație. Cel mai jos este aerul. Datele sunt colectate într-un detector, apoi sunt convertite într-o imagine digitală și, folosind algoritmi, se construiește o imagine pe care o vedem pe ecran.
Există mai multe generații de dispozitive, până acumexistă o tomografie computerizată tradițională, care acum practic a dispărut. Acolo, tubul, împreună cu detectorul, se rotește în sensul acelor de ceasornic, face un cerc complet, iar apoi masa înaintează puțin. Tubul face o altă întoarcere și așa mai departe.
Și metoda MSCT este utilizată pe scară largă.Aici masa nu se oprește, se mișcă, iar tubul cu detectorul se rotește în jurul pacientului într-o spirală foarte strânsă și luminează zona necesară a corpului într-un timp destul de scurt. Acest lucru se întâmplă rapid, dispozitivele pot face 256 și chiar 512 de rotații pe secundă. Dar acum, cercetătorii se îndreaptă mai degrabă către reducerea expunerii la radiații și îmbunătățirea calității cercetării.
Imaginea arată rezultatul unei scanări CT a capului. Arată că ceva nu este în regulă - una dintre emisfere este în mod clar mai mare și puțin mai mică în intensitatea semnalului.
Tomografia computerizată poateuitați-vă la modul în care sângele este furnizat în diferite zone ale creierului, această metodă se numește perfuzie. Și la același pacient se văd nuanțe albastru-albastru. Aceasta înseamnă că alimentarea cu sânge este afectată, putem concluziona că un cheag de sânge sau embolus este blocat undeva. Acum pot fi luate unele acțiuni clinice cu pacientul.
În plus, există și o tomografie computerizatăangiografie, se efectuează folosind un agent de contrast. Agentul de contrast, prin umplerea densă a vaselor, poate forma o imagine foarte strălucitoare, pe care o putem evalua prin construirea de imagini tridimensionale.
</ p>Imagistică prin rezonanță magnetică
Această metodă extinde foarte mult posibilitățileclinician și radiolog. Acesta este standardul de aur pentru imagistica creierului. Vă permite să obțineți imagini ale organelor interne in vivo, care se bazează pe rezonanța magnetică nucleară. Acesta este un fenomen din lumea cuantică, așa că voi simplifica unele lucruri pentru a nu mă scufunda în toate subtilitățile fizice.
În complex se formează un câmp magnetic permanent.Pacientul este plasat acolo, unde stă ceva timp. Acolo se formează un câmp magnetic permanent, este de 10 mii de ori mai mare decât câmpul magnetic al Pământului, dar acest lucru nu este deloc înfricoșător. Nu există radiații în imagistica prin rezonanță magnetică, este una dintre cele mai sigure metode.
</ p>Cum lucrează?Corpul nostru este alcătuit în mare parte din apă - doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen. Prin urmare, hidrogenul este cel mai comun element din corpul nostru. Hidrogenul și alte câteva elemente au anumite proprietăți fizice - pentru a simplifica, se pot roti în jurul axei lor, adică precess. Aceste axe de rotație pot privi aleatoriu în direcții complet diferite.
Doar plasarea unei persoane într-un magnetic puterniccâmpul nu este suficient pentru a primi niciun semnal. Trebuie să influențăm protonii. Această influență este gestionată de fasciculele de frecvență radio, care sunt furnizate de bobine de frecvență radio.
Bobinele sunt suplimente suplimentareimagistică prin rezonanță magnetică. Când un pacient are un RMN al capului, se pune o cască suplimentară. Acestea sunt bobine, cel mai adesea sunt atât de recepție, cât și de transmisie. Ambele pot emite un impuls de radiofrecvență și pot prinde un semnal, adică pot fi un detector pentru a capta semnalul înapoi.
Afectăm protonii cu frecvență radioradiație la o frecvență care este apropiată de frecvența de rotație a protonului și, astfel, deviem săgeata. Obținem un arc spiralat, îi dăm energie, îl putem devia la 90 sau 180 de grade, în funcție de ce avem nevoie. Și când pulsul RF se oprește, sensul de rotație revine la poziția curentă. La fel ca arcul pe care l-am comprimat, acesta se extinde din nou la starea inițială, iar energia este eliberată, o numim relaxare, iar această energie este înregistrată de detectoarele care sunt amplasate în bobine.
Adică, principiile de bază ale RMN sunt de a excitaprotoni, atomi pe care îi influențăm, apoi fixăm relaxarea, recuperăm energia, transformăm figura într-o imagine. Acest lucru se face și prin metode matematice complexe, cum ar fi transformata Fourier.
Există mai multe generații de tomografe:de exemplu, podea joasă deschisă. Sunt din generația anterioară, magneții sunt amplasați deasupra și dedesubt. Aparatele deschise sunt folosite in clinici pentru ca sunt singurele care pot scana pacientii claustrofobi. Există dispozitive închise cu câmp înalt, unde este puterea maximă a câmpului magnetic.
Există diferite moduri de colectare a informațiilor în RMN - putețiexcludeți elemente sau adăugați informații - de exemplu, extrapolați ușor o imagine. Prima imagine este T2. Aici puteți vedea că materia cenușie și albă este rotită cu 180 de grade. Acest mod este necesar deoarece unele patologii sunt mai ușor de văzut pe un fundal întunecat. A doua imagine este T1. Pe el se vede structura anatomică a creierului, adică materia cenușie este cu adevărat gri, albul este puțin mai deschis.
Există o altă versiune a imaginii.Aceasta este o imagine ponderată T2 cu suprimare liberă a fluidului. Acesta este același cu primul, dar am îndepărtat întregul semnal din fluidul liber și am avut ocazia să vedem focarele substanței cerebrale modificate patologic.
RMN-ul poate fi folosit și pentru a vizualiza vasele de sânge.Mai jos este angiografia - a doua imagine. Ne putem uita la bariera hemato-encefalică - aceasta este bariera dintre sânge și substanța creierului, unde poate trece și curge. Aici, zona piesei strălucitoare a creierului este edem, ne spune că aici se află accidentul vascular cerebral ischemic, zona lipsei acute de oxigen.
RMN funcțional
Aceasta este metoda principală folosită în știință.Dar este, de asemenea, important pentru practica clinică a neurochirurgilor - dacă trebuie să eliminați o anumită parte a creierului, atunci trebuie să vedeți dacă acest lucru va afecta funcția? Pentru a face acest lucru, se efectuează un RMN funcțional - maparea preoperatorie a creierului pentru a vedea: cum este localizată zona, de exemplu, lângă tumora care trebuie îndepărtată și zona zonei active funcțional a cortexul cerebral, de exemplu, centrul vorbirii și dacă vom elimina, de exemplu, zona centrului vorbirii împreună cu tumora.
Folosind fMRI, puteți captura, primiactivarea auditivă, adică pentru a vedea care zone ale creierului sunt activate ca răspuns la expunerea la sunet. Puteți obține activarea motorie, de exemplu, puteți cere pacientului să miște un deget și să stabilească activitatea în cortex pe care mișcarea a provocat-o.
Te poți uita și la un creier inactiv, pentru căcă și el cheltuiește multă energie menținându-și echilibrul. În imagine, una dintre cele mai interesante rețele este rețeaua modului pasiv al creierului. Se crede că această rețea reflectă parțial prezența conștiinței umane. Cercetarea științifică în domeniul conștiinței este unul dintre cele mai ambițioase lucruri din domeniul neuroștiinței.
Traktografiya vă permite să reparați mișcareaprotoni de-a lungul axonilor, căilor nervoase. Deci putem obține imagini frumoase, aici fiecare culoare este codificată cu o direcție. Din aceste culori puteți obține informații foarte importante. Acest lucru este necesar în practica clinică, de exemplu, în timpul unei operații neurochirurgicale, pentru a nu atinge o piesă importantă strategic din această autostradă. Așa arată programul în care poți construi tractografe.
Tomograf cu emisie de pozitroni
Aceasta este o metodă cu radionuclizi pentru studiul internorganele umane, unde se formează antimateria și are loc anihilarea. Acestea sunt cuvinte dificile, dar pot fi găsite în romanele lui Dan Brown. Din ele, ne amintim că chiar și o cantitate mică de antimaterie amestecată cu materie este suficientă pentru a șterge un oraș de pe fața Pământului. Dar de această metodă nu trebuie să se teamă, poate aduce o cantitate relativ mică de radiații, care se află în limitele normale.
Care este principiul tomografiei cu emisie de pozitroni?Faptul că timpul de înjumătățire al fluorului-18 este de 110 minute, deci trebuie să aveți timp, în primul rând, pentru a sintetiza un radiofarmaceutic și, în al doilea rând, să îl aduceți la clinică, unde va fi administrat pacientului, așteptați până când toate aceasta glucoza s-a raspandit in tot corpul pacientului, apoi faceti poze. Cu toate acestea, fluorul se descompune prin degradare beta-plus și eliberează un pozitron. Întâlnește primul electron pe care îl întâlnește, interacționează, are loc anihilarea și două cuante gamma sunt detectate de detectoare. În acest fel, cercetătorii obțin cea mai strălucitoare imagine posibilă acolo unde se acumulează cea mai mare parte a radiofarmaceuticului.
Așa arată studiile hibridecombinați PET-CT, PET-RMN, aceasta este acum una dintre noile metode. În același timp, există și o combinație de activitate funcțională și activitate structurală pentru a obține informații clinice. Nu cu mult timp în urmă, a apărut un scanner PET pentru întregul corp - acesta oferă, de asemenea, o mulțime de informații interesante și semnificative clinic. Din punct de vedere al inovației și al tehnologiei, știința se poate dezvolta în continuare înainte, și în multe domenii - CT, RMN, PET - și să facă îmbunătățiri științifice, științifice și tehnice acolo și să contribuie la crearea de noi medicini tehnologice și de înaltă tehnologie.
Citeste mai mult
Uită-te la drona „tăcută” cu o nouă generație de propulsie ionică
Masculii trilobiți antici și-au legat femelele în timpul împerecherii
Rusia și Statele Unite au avioane Doomsday: cum și unde vor zbura în cazul sfârșitului lumii