Ako môžete nahliadnuť do mozgu?
Snímka ukazuje rôzne techniky zobrazovania mozgu. Prvý obrázok kde
Potom začne to zaujímavé – mámeschopnosť použiť krv ako kontrast, takže môžete získať angiografiu. Toto je štúdium ciev mozgu, ktoré neznamená zavedenie žiadneho kontrastného činidla zvonku, kontrastom je ľudská krv. Môžeme si teda vybudovať krásny obraz ciev mozgu a tu je vizualizovaný Willisov kruh - hlavný kruh kolaterálu, teda tých ciev, ktoré spolu komunikujú a zásobujú krvou všetky oblasti mozgu.
Nasledujúce tri farebné obrázky sa vykresliaštrukturálna a funkčná tomografia. A obrazom vo farbách dúhy je magnetická rezonančná traktografia, alebo difúzna traktografia. Umožňuje nám vidieť, ako sa dráhy, nervové dráhy, ktoré vychádzajú z každej nervovej bunky, spájajú a idú napríklad z mozgovej kôry dole do miechy a ďalej do svalov.
Predposledné obrázky s jasnou oranžovou farbouzafarbené je funkčná magnetická rezonancia. Ide o jednu z najzaujímavejších techník MRI, ktorá má v klinickej praxi obmedzené využitie, no vo vedeckom výskume je široko používaná. Táto metóda umožňuje vidieť funkčnú aktivitu rôznych oblastí mozgu v momente, keď človek niečo robí alebo je v kľude.
Najnovší obrázok jepozitrónová emisná tomografia, najdrahšia metóda v radiačnej diagnostike, sa aktívne používa v niektorých klinických situáciách. Tu je rádiofarmakum, ktoré sa vstrekne do krvného obehu človeka, potom môžete zaregistrovať oblasti, ktoré ho budú hromadiť najviac.
CT vyšetrenie
Vedci majú obrovské množstvo nástrojov,ktoré vám umožňujú nahliadnuť do mozgu, prezrieť si celé telo. To je veľmi užitočné z hľadiska klinickej medicíny a diagnostiky zo strany lekárov.
Ale čo sa stalo predtým?Ako lekári dospeli k diagnóze poklepaním, počúvaním, rozhovorom s pacientom? V roku 1896 došlo k revolúcii v medicíne - bol vynájdený röntgen, ktorý sa enormne rozšíril. A potom sa začal široko používať v klinickej praxi.
Žiaľ, röntgenové lúče sú aktívnesa hromadí v kostiach vrátane lebky. Cez tento jasný obraz je ťažké vidieť vnútorné štruktúry a to, čo je za lebečnou schránkou, neumožňuje vidieť mäkké tkanivá mozgu. Prvý, kto našiel riešenie problému, bol Walter Dandy. V 20. rokoch 20. storočia vynašiel metódu zvanú ventrikulografia, približne v rovnakom čase sa objavila pneumoencefalografia.
Čo to je?Nemôžeme sa pozrieť cez kosti lebky do mozgu, ale vieme, že vo vnútri orgánu sú dutiny, ktoré sú naplnené cerebrospinálnou tekutinou, ktorá je zložením odlišná od krvi, ale napriek tomu neinteraguje s röntgenovými lúčmi. Túto tekutinu môžeme odčerpať, nahradiť vzduchom alebo inou tekutinou – a tá nám povie, čo je v mozgových tkanivách.
Postup, pri ktorom potrebujete napumpovať niekoľko desiatokmililitrov tekutiny zo systému je veľmi zložitý, uzavretý a najmenšie výkyvy môžu spôsobiť fatálne následky. Výskumníkom a lekárom sa to však podarilo. Táto metóda bola hlavnou metódou zobrazovania mozgu až do 70. rokov 20. storočia. Potom Godfrey Hounsfield vytvoril metódu, ktorá sa teraz dostala do popredia z hľadiska diagnostického významu – ide o počítačovú tomografiu.
Na snímke fotografia urobená 1. októbra.1971 - snímka mozgu živého človeka. Na ňom môžeme vidieť cystu naplnenú tekutinou. Tento záber bol zrnitý a nekvalitný, no aj to bol kolosálny prelom. Prvé CT vyšetrenie bolo urobené okolo roku 1969. Toto je obrázok mozgu mŕtveho mladého býka, Godfrey Hounsfield na ňom nastavoval techniku.
Zaujímavé je, že bez Beatles vývojpočítačová tomografia by nebola taká aktívna. V 60. rokoch bola nahrávacou spoločnosťou aj EMI, kde pôsobil Godfrey Hounsfield. Vďaka zmluve so skupinou, ktorá si získala obrovskú popularitu, sa objavili fondy, na ktorých Hounsfield vylepšil počítače a umožnili spracovať veľké množstvo informácií získaných z počítačovej tomografie.
Takto vyzeral prvý CT skener v Atkinson Morley Hospital v Londýne. A ide o tú istú ženu, ktorá ako prvá podstúpila tento zákrok.
U nás sa začala počítačová tomografiasa vyvinú takmer okamžite po ich objavení sa v Spojenom kráľovstve. Prvé CT-čko sa objavilo vo Vedeckom centre pre neurológiu – to je moja druhá alma mater, miesto, kde som absolvoval rezidenčný pobyt. Rozprával som sa s prvou röntgenovou laborantkou u nás, pracovala na prvom CT skeneri v ZSSR.
Stále tam pracuje a povedalaúžasné príbehy: v minulosti CT vyšetrenie trvalo tak dlho, že pacient musel ležať celé hodiny, aby dostal normálne snímky mozgu. Napríklad jedného dňa bola rozptýlená a keď sa vrátila, všimla si, že v skenovacej miestnosti nikto nie je. Ukázalo sa, že pacient tam už ležal dve hodiny a chcel ísť na toaletu. Bol vrátený a skenovaný ešte asi hodinu. Takže výskum, ktorý trvá niekoľko sekúnd, je veľkým prínosom.
Pozitrónová emisná tomografia
Ihneď po tom, čo sa objavila počítačová tomografia apozitrónová emisná tomografia. Jeho predkom bol psychiater a neuropsychiater Louis Sokoloff. Prišiel na to, ako vytvoriť rádiofarmakum a použiť ho na vizualizáciu mozgovej aktivity. Sokoloff pracoval počas vojnových rokov v Spojených štátoch a veľmi sa zaujímal o pochopenie toho, čo sa deje v mozgu vojaka počas šoku z granátu a ako potom zmizne.
Ale také metódy neexistovali.Prirodzene existovala elektroencefalografia, ktorá umožňovala merať elektrickú aktivitu mozgovej kôry, no nemohla sa presúvať do hlbších štruktúr. Prvá pozitrónová emisná tomografia bola vykonaná 16. augusta 1976 na mozgu.
Čierne oblasti sú mozgová kôra.Prvým rádiofarmakom bola fluórdeoxyglukóza. Čo je glukóza - to je hlavná zložka výživy pre neuróny, takže aktívne pracujúce nervové bunky, ktoré tvoria kôru, ju aktívne absorbovali a signalizovali, že majú veľa zmutovanej glukózy. Preto získame obraz jasne čiernej mozgovej kôry.
A toto je prvá magnetická rezonancia.Vľavo sú jeho tvorcami Raymond Damadian a Lawrence Minkoff. Bol vyrobený 3. júna 1977. Táto metóda sa zásadne líši od počítačovej pozitrónovej emisnej tomografie. Neobsahuje ionizujúce žiarenie, je absolútne bezpečný.
CT vyšetrenie
Už podľa názvu metódy (iná gréčtina.τομή - "rez") je jasné, že hovoríme o zobrazení rezu, meraní hustoty objektu po vrstvách röntgenovým žiarením, po ktorom nasleduje matematické počítačové spracovanie údajov. Takže môžete získať trojrozmerný obraz bez narušenia integrity tela. Informácie o každej vrstve sa zhromažďujú do jedného obrázka, možno ich rekonštruovať na obrázok v akejkoľvek rovine.
V tomto prípade existuje zdroj röntgenového žiareniažiarenia - röntgenovej trubice, vedci presvietia požadovaný objekt. V závislosti od hustoty tkaniva röntgenové žiarenie akoby visí, zostáva v rôznych tkanivách tela. Kosti majú najväčšiu hustotu, zadržia takmer 100 % žiarenia. Najnižší je vzduch. Dáta sa zhromažďujú v detektore, potom sa prevedú na digitálny obraz a pomocou algoritmov sa vytvorí obraz, ktorý vidíme na obrazovke.
Zatiaľ existuje niekoľko generácií zariadeníexistuje tradičná počítačová tomografia, ktorá je teraz prakticky preč. Tam sa trubica spolu s detektorom otočí v smere hodinových ručičiek, urobí úplný kruh a potom sa stôl trochu posunie. Rúrka urobí ďalšiu otáčku a tak ďalej.
A metóda MSCT je široko používaná.Tu sa stôl nezastaví, pohybuje sa a trubica s detektorom sa otáča okolo pacienta vo veľmi tesnej špirále a osvetľuje požadovanú oblasť tela v pomerne krátkom čase. Stáva sa to rýchlo, zariadenia dokážu urobiť 256 a dokonca 512 otáčok za sekundu. Teraz však výskumníci smerujú skôr k zníženiu vystavenia žiareniu a zlepšeniu kvality výskumu.
Na obrázku je výsledok CT vyšetrenia hlavy. Ukazuje, že niečo nie je v poriadku – jedna z hemisfér je zreteľne väčšia a má o niečo nižšiu intenzitu signálu.
Počítačová tomografia môže tiežPozrite sa, ako sa krv dodáva do rôznych oblastí mozgu, táto metóda sa nazýva perfúzia. A u toho istého pacienta je možné vidieť modro-modré odtiene. To znamená, že je narušené zásobovanie krvou, môžeme usudzovať, že niekde uviazla krvná zrazenina alebo embólia. Teraz je možné s pacientom vykonať niekoľko klinických opatrení.
Okrem toho existuje počítačová tomografiaangiografia, vykonáva sa pomocou kontrastnej látky. Kontrastná látka hustým vyplnením ciev môže vytvoriť veľmi jasný obraz, ktorý môžeme vyhodnotiť vytvorením trojrozmerných obrazov.
</ p>Magnetická rezonancia
Táto metóda výrazne rozširuje možnostiklinik a rádiológ. Toto je zlatý štandard pre zobrazovanie mozgu. Umožňuje vám získať snímky vnútorných orgánov in vivo, ktoré sú založené na nukleárnej magnetickej rezonancii. Ide o fenomén z kvantového sveta, preto niektoré veci zjednoduším, aby som sa neponáral do všetkých fyzikálnych jemností.
V komplexe sa vytvára permanentné magnetické pole.Pacient je tam umiestnený, kde nejaký čas zostane. Vytvára sa tam permanentné magnetické pole, ktoré je 10-tisíckrát väčšie ako magnetické pole Zeme, no nie je to vôbec strašidelné. Pri zobrazovaní magnetickou rezonanciou nie je žiadne žiarenie, je to jedna z najbezpečnejších metód.
</ p>ako pracuje?Naše telo je väčšinou tvorené vodou – dvoma atómami vodíka a jedným atómom kyslíka. Preto je vodík najbežnejším prvkom v našom tele. Vodík a niekoľko ďalších prvkov má určité fyzikálne vlastnosti – pre zjednodušenie sa môžu otáčať okolo svojej osi, teda precesu. Tieto osi rotácie môžu vyzerať náhodne v úplne odlišných smeroch.
Stačí umiestniť človeka do silného magnetupole nestačí na príjem akéhokoľvek signálu. Musíme ovplyvniť protóny. Tento vplyv zvládajú rádiofrekvenčné lúče, ktoré sú napájané rádiofrekvenčnými cievkami.
Cievky sú ďalšie doplnkymagnetická rezonancia. Keď má pacient MRI hlavy, nasadí sa mu dodatočná prilba. Sú to cievky, najčastejšie prijímacie aj vysielacie. Môžu vyžarovať rádiofrekvenčný impulz a zachytiť signál, to znamená byť detektorom, aby zachytili signál späť.
Protóny ovplyvňujeme rádiovou frekvencioužiarenia s frekvenciou, ktorá je blízka rotačnej frekvencii protónu a tým šípku vychýlime. Dostaneme vinutú pružinu, dáme jej energiu, môžeme ju vychýliť o 90 alebo 180 stupňov, podľa toho, čo potrebujeme. A keď sa RF impulz zastaví, smer otáčania sa vráti do aktuálnej polohy. Rovnako ako pružina, ktorú sme stlačili, sa opäť roztiahne do pôvodného stavu a uvoľní sa energia, nazývame to relaxácia, a túto energiu zaznamenávajú detektory, ktoré sú umiestnené v cievkach.
To znamená, že základnými princípmi MRI sú vzrušenieprotóny, atómy, ktoré ovplyvňujeme, potom zafixujeme relaxáciu, získame späť energiu, prevedieme postavu na obraz. Robia to aj zložité matematické metódy, ako je Fourierova transformácia.
Existuje niekoľko generácií tomografov:napríklad nízkopodlažné otvorené. Sú predchádzajúcej generácie, magnety sú umiestnené nad a pod. Otvorené prístroje sa používajú na klinikách, pretože ako jediné dokážu skenovať klaustrofóbnych pacientov. Existujú uzavreté zariadenia s vysokým poľom, kde je maximálna sila magnetického poľa.
V MRI existujú rôzne spôsoby zberu informácií - môžetevylúčiť prvky alebo pridať informácie – napríklad mierne extrapolovať obrázok. Prvý obrázok je T2. Tu môžete vidieť, že sivá a biela hmota je otočená o 180 stupňov. Tento režim je potrebný, pretože niektoré patológie sú ľahšie viditeľné na tmavom pozadí. Druhý obrázok je T1. Vidno na ňom anatomickú stavbu mozgu, teda sivá hmota je naozaj sivá, biela je o niečo svetlejšia.
Existuje iná verzia obrázka.Toto je T2-vážená snímka s voľným potlačením tekutín. Toto je rovnaké ako prvé, ale z voľnej tekutiny sme odstránili celý signál a dostali sme možnosť vidieť ložiská patologicky zmenenej mozgovej substancie.
MRI možno použiť aj na zobrazenie krvných ciev.Nižšie je angiografia - druhý obrázok. Môžeme sa pozrieť na hematoencefalickú bariéru - to je bariéra medzi krvou a substanciou mozgu, kadiaľ môže prechádzať a presakovať. Tu je oblasťou jasne žiariacej časti mozgu edém, hovorí nám, že práve tu sa nachádza ischemická mozgová príhoda, oblasť akútneho nedostatku kyslíka.
Funkčné MRI
Toto je hlavná metóda, ktorá sa používa vo vede.Ale je to dôležité aj pre klinickú prax neurochirurgov – ak potrebujete odstrániť určitú časť mozgu, potom musíte zistiť, či to ovplyvní funkciu? Na tento účel sa vykonáva funkčná MRI - predoperačné mapovanie mozgu, aby ste videli: ako sa oblasť nachádza napríklad v blízkosti nádoru, ktorý je potrebné odstrániť, a oblasť funkčne aktívnej oblasti mozgová kôra, napríklad rečové centrum, a či odstránime napríklad oblasť rečového centra spolu s nádorom.
Pomocou fMRI môžete zachytiť, prijaťsluchová aktivácia, to znamená, aby ste videli, ktoré oblasti mozgu sa aktivujú v reakcii na vystavenie zvuku. Môžete získať motorickú aktiváciu, napríklad môžete požiadať pacienta, aby pohol prstom a zafixoval aktivitu v kôre, ktorú pohyb spôsobil.
Môžete sa tiež pozrieť na neaktívny mozog, pretožeže aj on vynakladá veľa energie na udržiavanie rovnováhy. Na obrázku je jednou z najzaujímavejších sietí sieť pasívneho režimu mozgu. Predpokladá sa, že táto sieť čiastočne odráža prítomnosť ľudského vedomia. Vedecký výskum v oblasti vedomia je jednou z najambicióznejších vecí v oblasti neurovied.
Traktografiya vám umožňuje opraviť pohybprotóny pozdĺž axónov, nervových dráh. Takže môžeme získať krásne obrázky, tu je každá farba zakódovaná smerom. Z týchto farieb môžete získať veľmi dôležité informácie. Je to potrebné v klinickej praxi napríklad pri neurochirurgickej operácii, aby sa nedotkol strategicky dôležitého kúska tejto diaľnice. Takto vyzerá program, v ktorom si môžete zostaviť traktografy.
Pozitrónový emisný tomograf
Ide o rádionuklidovú metódu na štúdium internýchľudské orgány, kde vzniká antihmota a dochádza k anihilácii. Sú to ťažké slová, ale možno ich nájsť v románoch Dana Browna. Z nich si pamätáme, že aj malé množstvo antihmoty zmiešanej s hmotou stačí na vymazanie mesta z povrchu Zeme. Tejto metódy sa ale netreba báť, môže priniesť relatívne malé množstvo žiarenia, ktoré je v rámci normy.
Aký je princíp pozitrónovej emisnej tomografie?Na to, že polčas fluóru-18 je 110 minút, je potrebné mať čas, po prvé, rádiofarmakum nasyntetizovať, a po druhé, priniesť ho na kliniku, kde ho podajú pacientovi, počkať, kým táto glukóza sa rozšírila po tele pacienta, potom urobte snímky. Avšak fluór sa rozpadá prostredníctvom beta-plus rozpadu a uvoľňuje pozitrón. Stretne sa s prvým elektrónom, na ktorý narazí, interaguje, dôjde k anihilácii a detektory detegujú dve gama kvantá. Týmto spôsobom výskumníci získajú najjasnejší možný obraz, kde sa hromadí väčšina rádiofarmák.
Takto vyzerajú hybridné štúdiekombinovať PET-CT, PET-MRI, to je teraz jedna z nových metód. Súčasne existuje aj kombinácia funkčnej aktivity a štrukturálnej aktivity na získanie klinických informácií. Nie je to tak dávno, čo sa objavil celotelový PET skener – aj ten poskytuje množstvo zaujímavých a klinicky významných informácií. Z hľadiska inovácií a technológií sa veda môže stále rozvíjať vpred av mnohých oblastiach - CT, MRI, PET - a tam robiť vedecké, vedecké a technické zlepšenia a prispieť k vytvoreniu novej technologickej a high-tech medicíny.
Čítaj viac
Pozrite sa na „tichý“ dron s novou generáciou iónového pohonu
Starovekí trilobití samci pripútali samice počas párenia
Rusko a USA majú lietadlá Doomsday: ako a kam budú lietať v prípade konca sveta