Исследование эмоций методом функциональной мрт

Функциональная магниторезонансная томография (фМРТ) — разновидность МРТ, позволяющая измерять активность мозга по изменениям кровотока

Функциональная МРТ (ФМРТ) — метод картирования коры головного мозга, позволяющий определять индивидуальное местоположение и особенности областей мозга, отвечающих за
движение, речь, зрение, память и другие функции, индивидуально для каждого пациента. Суть метода заключается в том, что при работе определенных отделов мозга кровоток в них усиливается. В
процессе проведения ФМРТ больному предлагается выполнение определенных заданий, участки мозга с повышенным кровотоком регистрируются, и их изображение накладывается на обычную МРТ мозга.

МРТ — томографический метод исследования внутренних органов и тканей с использованием физического явления
ядерного
магнитного резонанса — метод основан на измерении электромагнитного отклика ядер атомов водорода на возбуждение их определённой комбинацией электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой
напряжённости.

BOLD-контраст (контраст, зависимый от уровня оксигенции крови)

Суть эффекта: гемоглобин, после отдачи атомов кислорода меняет свою структуру, становясь парамагнетиком и приобретая сильный магнитный момент.

Появление парамагнетиков вносит искажения в постоянное магнитное поле томографа, что в итоге влияет на контраст
МР-томограмм.

Открытие BOLD-эффекта.

В 1990 году обнаружили, что контраст МР-томограмм мозга крыс меняется, в зависимости от содержания кислорода во вдыхаемом
воздухом.

В 1992 — четыре группы исследователей независимо друг от друга сообщили, что метод фМРТ можно применять для исследования
активности мозга человека.

Питер Бандеттини, Эндрю Бламир, Кннет Квонг, Сейджи Огава

Добровольцам предъявлялись различные зрительные стимулы. Либо их просили выполнять простые моторные движения — активность в
зрительной или моторной.

Физиология фМРТ.

— Психическая активность

— Активность нейронов

— Увеличение синтеза АТФ в нейронах

— Потребление нейронами глюкозы и
кислорода

— Возрастание количества дезоксигемоглобина в
капиллярах

— Увеличение локального кровотока (расширение
кровотка)

— Увеличение содержания оксигемоглобина в
капиллярах

МРТ

Высокое разрешение (1мм)

Одно изображение

фМРТ

Низкое разрешение (примерно 3 мм, но может быть улучшено)

Много изображений (каждые 2 секунды за 5 минут)

МРТ в сериях А

МРТ в сериях В

-> усредненная разница -> фильтрация шума и удаление артефактов -> наложение разницы на исходную МРТ- > 3D-модель
распредления очагов активации

Зрительная стимуляция в фМРТ

Регистрация ответа в фМРТ

Томограф для двоих

Рэй Ли из Принстона в 2010 фМРТ активности мозга двоих человек, находящихся в одном аппарате.

Достоинства:

1. Хорошее пространственное разрешение (3-4 мм)

2. Временное разрешение лучше, чем в ПЭТ (секунды)

3. Возможно усреднение проб, синхронизированных со стимуляцией

4. Метод неинвазивен

5. Относительно (по сравнению с ПЭТ) безвреден

Недостатки:

1. Высокая стоимость (по сравнению с ЭЭГ) и необходимость обслуживания прибора

2. Высокая стоимость каждого исследования (по сравнению с ЭЭГ)

3. Временное разрешение хуже, чем в ЭЭГ и МЭГ

4. Непрямое измерение нейрональной активности (измеряется метаболизм)

5. Нельзя вносить металические и электронные предметы (металлические коронки, кардиостимуляторы и пр)

6. Шум
(активация слуховой коры)

7. Клаустрофобия

Источник

Изменение активности кровотока регистрируется функциональной магнитно-резонансной томографией (ФМРТ). Способ применяется с целью определения локализации артерий, для оценки микроциркуляции центров зрения, речи, движения, коры некоторых других функциональных центров. Особенность картирования – пациента просят выполнять определенные задачи, повышающие активность нужного мозгового центра (читать, писать, разговаривать, двигать ногами).

На заключительной стадии программное обеспечение формирует изображение путем суммации обычных послойных томограмм и картинок мозга с функциональной нагрузкой. Комплекс информации отображает трехмерная модель. Пространственное моделирование позволяет специалистами детально изучить объект.

Вместе с МРТ спектроскопией исследование выявляет все особенности метаболизма патологических образований.

Принципы функциональной МРТ головного мозга

Магнитно-резонансная томография основана на регистрации измененной радиочастоты атомов водорода жидких сред после воздействия сильным магнитным полем. Классическое сканирование показывает мягкотканые компоненты. Для улучшения видимости сосудов проводится внутривенное контрастирование парамагнетиком гадолинием.

Функциональная МРТ регистрирует активность отдельных зон коры мозга за счет учета магнитного эффекта гемоглобина. Вещество после отдачи молекулы кислорода тканям становится парамагнетиком, радиочастоту которого улавливают датчики аппарата. Чем интенсивнее кровоснабжение мозговой паренхимы, тем качественнее сигнал.

Магнетизация ткани дополнительно повышается за счет окисления глюкозы. Вещество необходимо для обеспечения процессов тканевого дыхания нейронов. Изменение магнитной индукции регистрируется датчиками устройства, обрабатывается программным приложением. Высокопольные аппараты создают разрешение высокой степени качества. На томограмме прослеживается детальное изображение деталей диаметром до 0,5 мм диаметром.

Функциональное исследование МРТ регистрирует сигнал не только от базальных ганглиев, поясной коры, таламуса, но и от злокачественных опухолей. Новообразования имеют собственную сосудистую сеть, по которой внутрь образования поступает глюкоза, гемоглобин. Отслеживание сигнала позволяет изучить контуры, диаметр, глубину проникновения опухоли внутрь белого или серого вещества.

Функциональная диагностика МРТ головного мозга требует квалификации врача лучевой диагностики. Разные зоны коры характеризуются различной микроциркуляцией. Насыщение гемоглобином, глюкозой влияет на качество сигнала. Учитывать следует структуру молекулы кислорода, наличие альтернативных заменителей атомов.

Сильное магнитное поле увеличивает период полураспада кислорода. Эффект работает при мощности аппарата более 1,5 Тесла. Более слабые установки нельзя не смогут исследовать функциональную активность мозга.

Метаболическую интенсивность кровоснабжения опухоли лучше определять высокопольным оборудованием мощностью 3 Тесла. Высокое разрешение позволит зарегистрировать небольшой очаг.

Эффективность сигнала научным языком называется «гемодинамическим ответом». Термин применяется для описания скорости нейронных процессов с интервалом 1-2 секунды. Кровоснабжения тканей не всегда достаточно для функциональных исследований. Повышается качество результата дополнительным введением глюкозы. После стимуляции пик насыщения наступает через 5 секунд, когда и проводится сканирование.

Технические особенности функционального исследования МРТ мозга

Функциональная диагностика МРТ основана на повышении активности нейронов после стимуляции мозговой активности путем выполнения человеком определенного задания. Внешний раздражитель вызывает стимуляцию сенсорной или моторной активности определенного центра.

Для отслеживания участка включается режим градиентного эха на основе импульсной эхопланарной последовательности.

Анализ сигнала активной зоны на МРТ делается быстро. Регистрация одной томограммы выполняется на интервале в 100 мс. Диагностика выполняется после стимуляции и в периоде покоя. Программное обеспечение использует томограммы для вычисления очагов нейрональной активности, наложения участков усиленного сигнала на трехмерную модель мозга в покое.

Лечащим врачам данный тип МРТ предоставляет информацию о патофизиологических процессах, которые нельзя отследить другими диагностическими методами. Изучение когнитивных функций необходимо нейропсихологам для дифференцировки психических и психологических заболеваний. Исследование помогает верифицировать эпилептические очаги.

Финальная карта картирования показывает не только участки повышенной функциональной стимуляции. Снимки визуализируют зоны сенсомоторной, слуховой речевой активности вокруг патологического очага.

Построение карт расположения мозговых каналов называется трактографией. Функциональная значимость расположения зрительного, пирамидного тракта перед планированием оперативного вмешательства позволяет нейрохирургам правильно спланировать расположения надрезов.

Что показывает ФМРТ

Высокопольное МРТ с функциональными пробами назначается по показаниям, когда требуется изучить патофизиологические основы функционирования моторных, сенсорных, зрительных, слуховых зон мозговой коры головного мозга. Нейропсихиологи применяют исследование у пациентов с нарушением речи, внимания, памяти, когнитивных функций.

С помощью ФМРТ выявляется ряд заболеваний на начальной стадии – Альцгеймера, Паркинсона, демиелинизацию при рассеянном склерозе.

Функциональная диагностика в разных медицинских центрах выполняется на различных установках. Знает, что показывает МРТ головного мозга, врач-диагност. Консультация специалиста обязательно проводится перед обследованием.

Высокое качество результатов достигается сканированием сильным магнитным полем. Перед выбором медицинского центра рекомендуем узнать тип установленного аппарата. Важна квалификация специалиста, который должен владеть знаниями о функциональной, структурной составляющей головного мозга.

Будущее функциональной диагностики МРТ в медицине

Функциональные исследования недавно внедрены в практическую медицину. Возможности метода использованы недостаточно.

Ученые разрабатывают методики визуализации снов, чтения мыслей с помощью функциональной МРТ. Предполагается использование томографии для выработки метода общения с парализованными людьми.

BOLD-эффект, лежащий в основе ФМРТ рекомендуется применять для изучения:

Нейронной возбудимости;
Психической активности;
Степени насыщения мозговой коры кислородом, глюкозой;
Количества дезоксилированного гемоглобина в капиллярах;
Участков расширения кровотока;
Уровня оксигемоглобина в сосудах.

Достоинства исследования:

Качественная временная картинка;
Пространственное разрешение выше 3 мм;
Возможность изучения мозга до и после стимуляции;
Безвредность (при сравнении с ПЭТ);
Отсутствие инвазивности.

Ограничивает массовое использование функционального МРТ головного мозга высокая стоимость оборудования, каждого единичного обследования, невозможность прямого измерения нейрональной активности, нельзя делать пациентам с металлическими включениями в теле (сосудистые клипсы, ушные импланты).

Регистрация функционального метаболизма мозговой коры имеет большое диагностическое значение, но не является точным показателем для динамической оценки изменений головного мозга на фоне лечения, после оперативного вмешательства.

Источник

Результат особого режима МР-сканирования головного мозга: подсвеченные области указывают на повышение активности нейронов

Функциональная МРТ (фМРТ) — современный метод визуализации, позволяющий локализовать зоны головного мозга, отвечающие за выполнение тех или иных действий. Диагностическая процедура является неинвазивной и не сопровождается ионизирующим излучением. Функциональная магнитно-резонансная томография направлена на определение активации участков коры головного мозга в покое, при умственной работе или физической нагрузке. В процессе исследования пациент выполняет специальные задания, аппарат транслирует сведения на компьютер, где программа производит картирование. Полученную информацию применяют в рамках подготовки к операциям с целью:

комплексной оценки топографо-анатомических характеристик очага патологического процесса;
установления взаимоотношения последнего с функционально значимыми центрами головного мозга;
определения предполагаемого объема хирургического вмешательства;
прогнозирования риска развития осложнений.

Томографические снимки можно перенести в нейронавигационную систему и использовать в ходе операции.

Принцип работы функциональной МРТ

Процесс фМРТ основан на фиксировании гемодинамических изменений в головном мозге, происходящих при активной работе нейронов. В ответ на выполнение пациентом того или иного задания в разных областях коры больших полушарий усиливается кровоток, в дренирующих венах снижается уровень дезоксигемоглобина и повышается оксигемоглобин. Изменения уровня насыщения кислородом эритроцитов усиливают интенсивность сигнала на серии Т2-взвешенных изображений. Оценка количественных показателей кровотока позволяет специалисту косвенно определить степень активации нейронов.

Функциональная МР-диагностика проводится не только с целью картирования зон головного мозга, но и для исследования явлений нейропластичности у пациентов с различными заболеваниями центральной нервной системы (рассеянный склероз, инсульт и т.д.).

Что показывает фМРТ?

Функциональная МРТ головного мозга дает возможность получить ценные сведения, касающиеся психических расстройств, нейродегенеративных патологий, двигательных нарушений. Результатом исследования являются карты нейрональной активности, которые специалист проецирует на реконструированную модель коры.

Обследование помогает в диагностике:

хронических заболеваний центральной нервной системы;
последствий травм головы;
патологических изменений гипофиза;
онкологических процессов и т.д.

Объемное МР-изображение при опухоли головного мозга (а): стрелкой обозначена локализация моторной коры в прецентральной извилине. Карта активности мозга (b): стрелки указывают на изменения гемодинамики в установленном месте при движении рукой

Показания и противопоказания к проведению фМРТ

Метод функционой томографии применяют перед хирургическими вмешательствами по поводу удаления опухолей головного мозга. Определение точной локализации новообразования относительно речевых, зрительных и прочих центров помогает избежать повреждений последних в процессе операции.

Основными показаниями к выполнению исследования являются:

подозрение и подтвержденная онкология центральной нервной системы;
планирование радиотерапии: по результатам диагностики врач может точно рассчитать дозу и область облучения;
необходимость подтверждения или исключения патологий нервной системы, вызывающих структурные изменения головного и спинного мозга;
выявление психических и неврологических расстройств;
контроль результатов лечения патологий головного, реже спинного, мозга;
подозрение на сосудистые аномалии;
необходимость картирования коры головного мозга перед инвазивной диагностикой.

Магнитно-резонансная томография головного мозга с функциональными пробами имеет ограничения к применению. Абсолютные запреты — наличие у пациента металлических имплантатов (кроме изделий из титана), хирургических приспособлений (скоб, пластин и т.д.), кардиостимулятора и различных электронных устройств. Среди относительных противопоказаний можно назвать период гестации в первом триместре, клаустрофобию, установленные во рту ортопедические или ортодонтические конструкции и т.д.

В некоторых случаях исследование дополняют контрастированием. Как и при проведении КТ, МРТ с усилением не делают больным с непереносимостью компонентов препарата. Средства на основе гадолиния крайне редко вызывают побочные эффекты, но контраст противопоказан людям с тяжелой почечной и печеночной недостаточностью. Медикаменты для улучшения визуализации запрещено использовать при беременности на любых сроках.

Как проводится функциональная МРТ головного мозга?

Если у Вас установлен имплантат, заблаговременно получите у врача, проводившего операцию, сведения о производителе и материале изделия. Отсутствие данных способно помешать осуществлению диагностики в назначенный день.

Перед исследованием головного мозга можно вести обычный образ жизни. Вам не придется соблюдать диету, выдерживать несколько часов голода и прерывать прием назначенных врачом медикаментов.

На диагностику лучше надеть просторные вещи из натуральных тканей, чтобы во время сканирования не испытывать неудобств от длительного пребывания в одной позе.

С собой берут:

документ, удостоверяющий личность;
направление лечащего врача;
результаты ранее проведенных диагностических мероприятий.

фМРТ головы фМРТ визуализирует активацию участков коры головного мозга при прослушивании пациентом музыки с закрытыми глазами (задача — отслеживание источника звука на слух)

На время сканирования необходимо снять одежду с металлической фурнитурой, аксессуары, очки (контактные линзы можно оставить), зубной протез, слуховой аппарат, украшения и т.д. В кабинет нельзя проносить кошелек, телефон и другие личные вещи. Магнит притягивает предметы, содержащие даже небольшое количество металла, может повредить кредитные карты и электронные устройства.

Прежде чем начнется сканирование, рентгенолог обсуждает с пациентом задания, которые предстоит выполнить в процессе процедуры. В аппаратной обследуемый ложится на спину на стол томографа, руки вытягивает вдоль тела. Для защиты от громких звуков предусмотрены противошумные вкладыши или наушники. Предупредить случайные шевеления помогают фиксирующие ремешки. В процессе исследования рентгенолог находится в соседнем помещении, откуда подает команды по системе громкой связи. Следуя указаниям, пациент в кольце томографа выполняет задания для активизации отдельных участков церебральной коры.

В ходе функциональной МРТ головного мозга картируют:

Речевые зоны. Обследуемому предъявляют парадигму, направленную на регенерацию слов: придумать глаголы, начинающиеся с определенной буквы, назвать изображенные на картинках предметы и т.п. Область Вернике (сенсорный речевой центр) визуализируется при прослушивании человеком фрагмента аудиокниги.
Корковое представительство зрительного анализатора. Простейший стимул для картирования данной зоны — изображение мелькающей шахматной доски. При использовании более сложных вариантов, носящих эмоциональную окраску, активируются не только зрительная, но и другие области коры мозга.
Моторный центр верхних конечностей. Пациент ритмично сжимает первые три пальца в “щепотку” и т.д.
Моторный центр нижних конечностей. Обследуемый сгибает пальцы ног или совершает движения в голеностопном суставе.

Периоды выполнения заданий чередуются с отдыхом. По окончании процедуры больной покидает кабинет, а рентгенолог приступает к изучению результатов сканирования. Диск со снимками и заключение пациент относит лечащему врачу.

фМРТ имеет весомые преимущества перед другими методами диагностики:

магнитное поле не оказывает отрицательного влияния на организм и разрешено к использованию при обследовании детей и беременных женщин;
сканирование не имеет ограничений по частоте выполнения, при необходимости процедуру проходят многократно без вреда для здоровья;
данная разновидность МРТ позволяет с высокой достоверностью картировать функционально значимые участки головного мозга, что помогает специалистам разработать оптимальную тактику хирургического вмешательства, предусмотреть возможные риски и определить особенности ведения пациента после операции.

В медицинском центре “Магнит” можно пройти разные виды диагностики. Наши специалисты выполняют МР-сканирование головного мозга и других структур организма, проводят изучение одной, нескольких выбранных областей или общее (комплексное) исследование всего тела. Стоимость услуг указана в прайс-листе. Справки по телефону +7 (812) 407-32-31.

Источник