مهني بالرسم التصويري المغنطيسي. التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي للدماغ - تشخيصات المستقبل. قسم التشخيص بالأشعة السينية والتصوير المقطعي المحوسب

كحول

انتشر التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي للدماغ منذ التسعينيات. ساهم إدخال التقنية في الكشف عن بعض الأورام الخبيثة (الأورام) التي يصعب اكتشافها بطرق أخرى. ميزات دراسات الرنين المغناطيسي الوظيفي لأنسجة المخ هي تقييم التغيرات في إمدادات الدم بسبب التغيرات في التحفيز العصبي للحبل الشوكي والدماغ. ترجع القدرة على الحصول على نتائج عالية الجودة باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي إلى زيادة تدفق الدم إلى منطقة الدماغ النشطة.

درس المتخصصون النشاط الطبيعي للقشرة الدماغية ، وحالة الأنسجة في الأورام ، مما جعل من الممكن إجراء التشخيص التفريقي لعلم الأمراض. الاختلافات في إشارة MR في الظروف العادية والمرضية تجعل التصوير العصبي طريقة تشخيصية لا غنى عنها.

بدأ تطوير التصوير العصبي في عام 1990 ، عندما بدأ استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي بشكل نشط لتشخيص تكوينات الدماغ بسبب الموثوقية العالية ، وعدم تعرض المريض للإشعاع. الإزعاج الوحيد لهذه الطريقة هو الحاجة إلى إقامة طويلة للمريض على طاولة التشخيص.

القواعد المورفولوجية للتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي للدماغ

الجلوكوز ليس ركيزة مهمة لعمل الدماغ ، ولكن في غيابه ، يتم تعطيل عمل القنوات العصبية التي تضمن الأداء الفسيولوجي لأنسجة المخ.

يدخل الجلوكوز الخلايا عبر الأوعية. في الوقت نفسه ، يدخل الأكسجين المرتبط بجزيء الهيموجلوبين في كرات الدم الحمراء إلى الدماغ. تشارك جزيئات الأكسجين في عمليات تنفس الأنسجة. بعد استهلاك الأكسجين من قبل خلايا الدماغ ، تحدث أكسدة الجلوكوز. تساهم التفاعلات الكيميائية الحيوية أثناء تنفس الأنسجة في إحداث تغييرات في مغنطة الأنسجة. يتم تسجيل عملية التصوير بالرنين المغناطيسي بواسطة البرنامج ، مما يسمح لك بالحصول على صورة ثلاثية الأبعاد برسم دقيق لكل التفاصيل.

يحدث تغيير في الخصائص المغناطيسية للدم في جميع أورام الدماغ الخبيثة تقريبًا. يتم تحديد التدفق الزائد للدم بواسطة البرنامج عند مقارنته بالقيم العادية. من الناحية الفسيولوجية ، يتم تتبع إشارة MR مختلفة من القشرة الحزامية والمهاد والعقد القاعدية.

يمكن رؤية التدفق المنخفض في الفص الجداري والجانبي والجبهي. يؤدي التغيير في دوران الأوعية الدقيقة في هذه المناطق إلى تغيير حساسية الإشارة بشكل كبير.

يعتمد التشخيص الوظيفي للتصوير بالرنين المغناطيسي على حالة وكمية الهيموجلوبين في المنطقة قيد الدراسة. قد يحتوي جزيء المادة على الأكسجين أو بدائله. تحت تأثير مجال مغناطيسي قوي ، يتقلب الأكسجين ، مما يشوه جودة الإشارة. يؤدي مغنطة القناة إلى نصف عمر سريع للأكسجين. يزيد التعرض لمجال مغناطيسي قوي من عمر النصف للمادة.

بناءً على المعلومات ، يمكن استنتاج أن جودة إشارة MR أعلى في مناطق الدماغ المشبعة بالأكسجين. تمتلك تكوينات الدماغ الخبيثة شبكة وعائية كثيفة ، لذلك يتم تصورها جيدًا في التصوير المقطعي. للحصول على نتائج نوعية ، يجب أن تكون شدة المجال المغناطيسي أعلى من 1.5 تسلا. يؤدي تسلسل النبضات إلى زيادة نصف العمر.

يسمى نشاط إشارة MR المسجلة من نشاط الخلايا العصبية "استجابة الدورة الدموية". يحدد المصطلح سرعة العمليات العصبية. القيمة الفسيولوجية للمعلمة هي 1-2 ثانية. هذه الفترة الزمنية غير كافية للتشخيص النوعي. من أجل الحصول على تصور جيد في حالة التكوينات الحجمية للدماغ ، يتم إجراء تشخيص بالرنين المغناطيسي مع تحفيز إضافي بالجلوكوز. بعد تقديمه ، لوحظ ذروة النشاط بعد 5 ثوان.

التشخيص الوظيفي للتصوير بالرنين المغناطيسي في سرطان الدماغ

يتوسع استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي في علم الأشعة العصبية. لتشخيص أورام المخ والحبل الشوكي ، لا يتم استخدام دراسة وظيفية فقط. في الآونة الأخيرة ، انتشرت الأساليب الحديثة بنشاط:

نضح مرجح
تعريف؛
دراسة تشبع التباين (BOLD).

يساعد تباين BOLD بعد الأوكسجين على تشخيص نشاط بؤر الكلام الحسية والقشرة الحركية و Wernicke و Broca.

تعتمد الطريقة على تسجيل الإشارة بعد تحفيز محدد. التشخيصات الوظيفية للتصوير بالرنين المغناطيسي مقارنة بالطرق الأخرى (التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني ، والانبعاثات المقطعية ، وتخطيط كهربية الدماغ) يساعد التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي في الحصول على صورة بدقة مكانية.

لفهم جوهر الصورة الرسومية للدماغ أثناء التصوير بالرنين المغناطيسي ، نقوم بإجراء صور لأنسجة المخ بعد التصوير بالرنين المغناطيسي بعد قراءة الصور "الخام" (أ) ، والجمع بين عدة صور مقطعية (ب).

يتيح النشاط الحركي للقشرة الدماغية بعد استخدام طريقة معاملات الارتباط الحصول على صورة مكانية للنتائج مع تصور مناطق النشاط المغناطيسي المتزايد. يتم تحديد منطقة بروكا في التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي بعد معالجة التصوير المقطعي "الخام". يساعد تحفيز معاملات الارتباط في إنشاء رسم بياني لنسبة كثافة الإشارة في فترة زمنية معينة.

في الصور المقطعية التالية ، يتم تتبع صورة في مريض مصاب بورم عصبي لا تنسجي - ورم مع زيادة استثارة التحول في المنطقة المسؤولة عن نشاط القشرة الدماغية الوظيفية.

يوضح الرسم البياني المناطق النشطة التي يتم فيها توطين ورم خبيث. بعد الحصول على بيانات التصوير المقطعي ، تم إجراء استئصال جزئي لاستئصال المنطقة المرضية.

تُظهر فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي التالية ورم أرومي دبقي. تتيح لك التشخيصات الوظيفية تصور هذا التكوين نوعيًا. يوجد في هذه المنطقة منطقة مسؤولة عن نشاط أصابع اليد اليمنى. تظهر الصور نشاطًا متزايدًا في المناطق بعد تحفيز الجلوكوز. أتاحت التشخيصات الوظيفية بالرنين المغناطيسي للورم الأرومي الدبقي في هذه الحالة تصور موقع التكوين وحجمه بدقة. سيؤدي موقع السرطان في القشرة الحركية إلى فشل حركات أصابع اليد اليمنى عندما تظهر الخلايا غير النمطية في القشرة الدماغية.

مع بعض التكوينات ، يُظهر التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي للدماغ عشرات الصور المختلفة الناتجة عن تغيير ديناميكي في إشارة MR مع تشويه يصل إلى 5٪. مع هذا التنوع ، من الصعب تحديد الموقع الصحيح للتكوين المرضي. للتخلص من ذاتية التقييم المرئي ، يلزم إجراء معالجة برمجية للصور "الخام" ، والتي يتم الحصول عليها باستخدام الأساليب الإحصائية.

للحصول على نتائج عالية الجودة في التشخيص الوظيفي للتصوير بالرنين المغناطيسي بالمقارنة مع النظير التقليدي ، فإن مساعدة المريض مطلوبة. مع التحضير الدقيق ، يتم زيادة التمثيل الغذائي للجلوكوز والأكسجين ، مما يقلل من عدد النتائج الإيجابية الخاطئة ، المصنوعات اليدوية.

تسمح المعدات التقنية العالية للتصوير المقطعي بالرنين المغناطيسي بتحسين الصورة.

التطبيق الأكثر شيوعًا للتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي هو تصور المجالات الرئيسية لنشاط القشرة الدماغية - البصرية ، والكلامية ، والحركية.

الفحص الوظيفي بالرنين المغناطيسي للدماغ - تجارب سريرية

يتضمن التحفيز البصري للمناطق القشرية باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي وفقًا لطريقة J. Belliveau التحفيز البصري باستخدام تباين البلعة مع الجادولينيوم. يجعل هذا النهج من الممكن تسجيل سقوط إشارة الصدى بسبب الحساسية المختلفة بين التباين الذي يمر عبر الأوعية والأنسجة المحيطة.

وجدت الدراسات السريرية أن التحفيز البصري للمناطق القشرية في الضوء وفي الظلام يترافق مع اختلاف في النشاط بنحو 30٪. تم الحصول على هذه البيانات من الدراسات على الحيوانات.

استندت التجارب إلى طريقة لتحديد الإشارة التي تم الحصول عليها من deoxyhemoglobin ، والتي لديها قدرات بارامغناطيسية. خلال أول 5 دقائق بعد تحفيز نشاط الدماغ بالجلوكوز ، يتم تنشيط عملية تحلل السكر اللاهوائي.

يؤدي التحفيز إلى زيادة نشاط تروية الخلايا العصبية ، حيث يتم تعزيز دوران الأوعية الدقيقة بعد تناول الجلوكوز بشكل كبير بسبب انخفاض تركيز مادة الديوكسي هيموغلوبين ، وهي مادة تحمل ثاني أكسيد الكربون.

في الرسوم المقطعية T2 المرجحة ، لوحظ زيادة في نشاط الإشارة - تسمى هذه التقنية BOLD-التباين.

تقنية التباين الوظيفي هذه ليست مثالية. عند التخطيط لعمليات جراحة الأعصاب على الأورام ، يلزم إجراء فحوصات روتينية ووظيفية.

يكمن تعقيد التصوير الوظيفي بالرنين المغناطيسي في حاجة المريض لأداء الإجراءات التنشيطية. للقيام بذلك ، من خلال الاتصال الداخلي ، ينقل المشغل مهمة يجب على الشخص القيام بها بحذر شديد.

يجب تدريب المريض قبل الفحص الوظيفي بالرنين المغناطيسي. الراحة العقلية ، والتحضير للنشاط البدني مطلوب مسبقًا.

تسمح لك المعالجة الإحصائية للنتائج ، إذا تم إجراؤها بشكل صحيح ، بفحص المخططات المقطعية "الخام" بعناية ، لعمل صورة ثلاثية الأبعاد بناءً عليها. لإجراء تقييم كفء للقيم ، من الضروري إجراء ليس فقط تقييم هيكلي ، ولكن أيضًا تقييم وظيفي لحالة القشرة الدماغية. يتم تقييم نتائج الفحص في وقت واحد من قبل جراح أعصاب وطبيب أعصاب.

لا يُسمح بإدخال التصوير بالرنين المغناطيسي مع الاختبارات الوظيفية في الممارسة الطبية الجماعية من خلال القيود التالية:

1. متطلبات عالية للتصوير المقطعي.
2. عدم وجود تطورات موحدة فيما يتعلق بالمهام.
3. ظهور نتائج كاذبة ، والتحف.
4. القيام بحركات لا إرادية من قبل شخص.
5. وجود أجسام معدنية في الجسم.
6. الحاجة إلى محفزات سمعية وبصرية إضافية ؛
7. حساسية عالية للمعادن لتسلسلات مستوية الصدى.

تحد موانع الاستعمال المذكورة من نطاق الدراسة ، ولكن يمكن القضاء عليها من خلال تطوير توصيات التصوير بالرنين المغناطيسي بعناية.

الأهداف الرئيسية للتصوير الوظيفي بالرنين المغناطيسي:

تحليل توطين التركيز المرضي للتنبؤ بمسار التدخل الجراحي في الورم وتقييم النشاط الوظيفي ؛
تخطيط حج القحف في مناطق بعيدة عن مناطق نشاط الدماغ الرئيسي (بصري ، كلام ، حركي ، حساس) ؛
اختيار مجموعة من الناس لرسم الخرائط الغازية.

ترتبط الدراسات الوظيفية بشكل كبير بالتحفيز المباشر للنشاط القشري لأنسجة المخ باستخدام أقطاب كهربائية خاصة.

من الأمور ذات الأهمية القصوى التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي للأطباء الروس ، حيث أن رسم الخرائط في بلدنا بدأ للتو في التطور. لتخطيط النشاط التشغيلي ، يعتبر التصوير بالرنين المغناطيسي مع الاختبارات الوظيفية ذا أهمية كبيرة.

وبالتالي ، فإن الدراسات الوظيفية للتصوير بالرنين المغناطيسي في بلدنا هي على مستوى التجارب العملية. لوحظ الاستخدام المتكرر لهذا الإجراء في أورام تحت البطن ، عندما يكون فحص التصوير بالرنين المغناطيسي إضافة ضرورية لمرحلة ما قبل الجراحة.

في الختام ، دعونا نلقي الضوء على الجوانب الحديثة لتطور تكنولوجيا الدماغ والحاسوب. بناءً على هذه التكنولوجيا ، يتم تطوير "تكافل الكمبيوتر". يتيح لك الجمع بين تخطيط كهربية الدماغ والتصوير بالرنين المغناطيسي إنشاء صورة كاملة لعمل الدماغ. من خلال تراكب دراسة واحدة على أخرى ، يتم الحصول على صورة نوعية ، تشير إلى نسبة السمات التشريحية والوظيفية لعمل الخلايا العصبية.

يتم تسجيل التغييرات في نشاط تدفق الدم عن طريق التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI). تستخدم الطريقة لتحديد توطين الشرايين ، لتقييم دوران الأوعية الدقيقة لمراكز الرؤية والكلام والحركة والقشرة لبعض المراكز الوظيفية الأخرى. ميزة رسم الخرائط هي أنه يُطلب من المريض أداء مهام معينة تزيد من نشاط مركز الدماغ المطلوب (القراءة والكتابة والتحدث وتحريك أرجلهم).

في المرحلة النهائية ، يُنشئ البرنامج صورة عن طريق تلخيص المخططات المقطعية ذات الطبقات التقليدية وصور للدماغ مع الحمل الوظيفي. يعرض مجمع المعلومات نموذجًا ثلاثي الأبعاد. تسمح النمذجة المكانية للمتخصصين بدراسة الكائن بالتفصيل.

جنبا إلى جنب مع التحليل الطيفي للتصوير بالرنين المغناطيسي ، تكشف الدراسة عن جميع ميزات التمثيل الغذائي للتكوينات المرضية.

مبادئ التصوير بالرنين المغناطيسي للدماغ

يعتمد التصوير بالرنين المغناطيسي على تسجيل تردد الراديو المتغير لذرات الهيدروجين في الوسائط السائلة بعد التعرض لمجال مغناطيسي قوي. يظهر الفحص الكلاسيكي مكونات الأنسجة الرخوة. لتحسين رؤية الأوعية الدموية ، يتم إجراء تباين في الوريد مع الجادولينيوم المغنطيسي.

يسجل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي نشاط المناطق الفردية من القشرة الدماغية من خلال مراعاة التأثير المغناطيسي للهيموجلوبين. تصبح المادة ، بعد عودة جزيء الأكسجين إلى الأنسجة ، مغناطيسًا بارامغنطًا ، تلتقط مستشعرات الجهاز تردده اللاسلكي. كلما زادت كثافة تدفق الدم إلى حمة الدماغ ، كانت الإشارة أفضل.

يتم زيادة مغنطة الأنسجة بالإضافة إلى ذلك عن طريق أكسدة الجلوكوز. المادة ضرورية لضمان عمليات تنفس الأنسجة من الخلايا العصبية. يتم تسجيل التغيير في الحث المغناطيسي بواسطة مستشعرات الجهاز ومعالجته بواسطة تطبيق البرنامج. تخلق الأجهزة عالية المجال دقة عالية من الجودة. في الرسم المقطعي ، يمكن تتبع صورة مفصلة للتفاصيل بقطر يصل إلى 0.5 مم.

تسجل دراسة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفية إشارة ليس فقط من العقد القاعدية والقشرة الحزامية والمهاد ، ولكن أيضًا من الأورام الخبيثة. الأورام لها شبكة وعائية خاصة بها ، والتي من خلالها يدخل الجلوكوز والهيموغلوبين في التكوين. يسمح لك تتبع الإشارات بدراسة معالم وقطر وعمق تغلغل الورم في المادة البيضاء أو الرمادية.

يتطلب التشخيص الوظيفي للتصوير بالرنين المغناطيسي للدماغ تأهيل طبيب لتشخيص الأشعة. تتميز مناطق مختلفة من القشرة بدورة الأوعية الدقيقة المختلفة. يؤثر التشبع بالهيموغلوبين ، الجلوكوز على جودة الإشارة. يجب مراعاة بنية جزيء الأكسجين ووجود بدائل بديلة للذرات.

يزيد المجال المغناطيسي القوي من عمر النصف للأكسجين. يعمل التأثير عندما تكون قوة الجهاز أكثر من 1.5 تسلا. لا يمكن أن تفشل الإعدادات الأضعف في التحقيق في النشاط الوظيفي للدماغ.

من الأفضل تحديد كثافة التمثيل الغذائي لإمداد الدم إلى الورم باستخدام معدات عالية المجال بقوة 3 تسلا. ستسمح لك الدقة العالية بتسجيل تركيز صغير.

فعالية الإشارة تسمى علميا "استجابة الدورة الدموية". يستخدم المصطلح لوصف سرعة العمليات العصبية بفاصل من 1-2 ثانية. إن إمداد الأنسجة بالدم لا يكفي دائمًا للدراسات الوظيفية. يتم تحسين جودة النتيجة من خلال الإدارة الإضافية للجلوكوز. بعد التحفيز ، تحدث ذروة التشبع بعد 5 ثوانٍ ، عند إجراء الفحص.

السمات الفنية للدراسة الوظيفية للرنين المغناطيسي للدماغ

يعتمد التشخيص الوظيفي للتصوير بالرنين المغناطيسي على زيادة نشاط الخلايا العصبية بعد تحفيز نشاط الدماغ عن طريق أداء مهمة معينة من قبل شخص ما. يتسبب المنبه الخارجي في تحفيز النشاط الحسي أو الحركي لمركز معين.

لتتبع المنطقة ، يتم تنشيط وضع صدى التدرج بناءً على تسلسل صدى المستوى النبضي.

يتم إجراء تحليل للإشارة الأساسية على التصوير بالرنين المغناطيسي بسرعة. يتم إجراء تسجيل مقطعي واحد بفاصل زمني قدره 100 مللي ثانية. يتم التشخيص بعد التحفيز وأثناء فترة الراحة. يستخدم البرنامج الصور المقطعية لحساب بؤر نشاط الخلايا العصبية ، وتركيب مناطق من الإشارة المضخمة على نموذج ثلاثي الأبعاد للدماغ أثناء الراحة.

بالنسبة للأطباء المعالجين ، يوفر هذا النوع من التصوير بالرنين المغناطيسي معلومات حول العمليات الفيزيولوجية المرضية التي لا يمكن تتبعها بواسطة طرق التشخيص الأخرى. دراسة الوظائف المعرفية ضرورية لعلماء النفس العصبي للتمييز بين الأمراض العقلية والنفسية. تساعد الدراسة في التحقق من بؤر الصرع.

تُظهر الخريطة النهائية لرسم الخرائط أكثر من مجرد مناطق لزيادة التحفيز الوظيفي. تصور الصور مناطق النشاط الحسي الحركي والخطاب السمعي حول التركيز المرضي.

يُطلق على إنشاء خرائط موقع قنوات الدماغ اسم tractography. تسمح الأهمية الوظيفية لموقع الجهاز البصري الهرمي قبل التخطيط للجراحة لجراحي الأعصاب بالتخطيط الصحيح لموقع الشقوق.

ماذا يظهر الرنين المغناطيسي الوظيفي؟

يوصف التصوير بالرنين المغناطيسي عالي المجال مع الاختبارات الوظيفية وفقًا للإشارات ، عندما يكون من الضروري دراسة الأسس الفيزيولوجية المرضية لعمل المناطق الحركية والحسية والبصرية والسمعية في القشرة الدماغية. يستخدم علماء النفس العصبي الأبحاث في المرضى الذين يعانون من ضعف الكلام والانتباه والذاكرة والوظائف الإدراكية.

باستخدام الرنين المغناطيسي الوظيفي ، تم الكشف عن عدد من الأمراض في المرحلة الأولية - الزهايمر ، باركنسون ، إزالة الميالين في التصلب المتعدد.

يتم إجراء التشخيص الوظيفي في المراكز الطبية المختلفة على وحدات مختلفة. إنه يعرف ما يظهره التصوير بالرنين المغناطيسي للدماغ ، الطبيب التشخيصي. التشاور مع أخصائي إلزامي قبل الفحص.

يتم تحقيق نتائج عالية الجودة عن طريق المسح باستخدام مجال مغناطيسي قوي. قبل اختيار مركز طبي ، نوصيك بمعرفة نوع الجهاز المثبت. إن تأهيل المتخصص أمر مهم ، حيث يجب أن يكون لديه معرفة بالمكون الوظيفي والبنيوي للدماغ.

مستقبل تشخيصات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي في الطب

تم إدخال البحث الوظيفي مؤخرًا في الطب العملي. لا يتم استخدام إمكانيات الطريقة بشكل كافٍ.

يقوم العلماء بتطوير تقنيات لتصور الأحلام وقراءة الأفكار باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي. من المفترض استخدام التصوير المقطعي لتطوير طريقة للتواصل مع المصابين بالشلل.

استثارة عصبية
نشاط عقلى؛
درجات تشبع القشرة الدماغية بالأكسجين والجلوكوز.
كمية الهيموجلوبين منزوع الأكسجين في الشعيرات الدموية ؛
مناطق توسع تدفق الدم.
مستوى أوكسي هيموغلوبين في الأوعية.

مزايا الدراسة:

صورة مؤقتة عالية الجودة ؛
الدقة المكانية فوق 3 مم ؛
القدرة على دراسة الدماغ قبل وبعد التحفيز.
الضرر (عند مقارنته بـ PET) ؛
لا غزو.

يقتصر الاستخدام الجماعي للتصوير بالرنين المغناطيسي للدماغ على التكلفة العالية للمعدات ، كل فحص فردي ، استحالة قياس نشاط الخلايا العصبية بشكل مباشر ، وهو أمر لا يمكن إجراؤه في المرضى الذين يعانون من شوائب معدنية في الجسم (مقاطع الأوعية الدموية ، غرسات الأذن).

يعد تسجيل التمثيل الغذائي الوظيفي للقشرة الدماغية ذا قيمة تشخيصية كبيرة ، ولكنه ليس مؤشرًا دقيقًا للتقييم الديناميكي للتغيرات في الدماغ أثناء العلاج وبعد الجراحة.

التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) هو طريقة للحصول على صور طبية مقطعية للفحص غير الجراحي للأعضاء والأنسجة الداخلية ، بناءً على ظاهرة الرنين المغناطيسي النووي (NMR). ظهرت هذه التقنية منذ عدة عقود ، واليوم من الممكن إجراء فحص باستخدام مثل هذا الجهاز في العديد من العيادات الحديثة. ومع ذلك ، يواصل العلماء العمل على تحسين دقة التكنولوجيا وتطوير أنظمة جديدة أكثر كفاءة. باحث أول في معهد ماكس بلانك في توبنغن (ألمانيا)، أحد المتخصصين الرائدين الذين يطورون أجهزة استشعار جديدة للتصوير بالرنين المغناطيسي التجريبي بالمجال الفائق. في اليوم السابق ، أجرى دورة خاصة في برنامج الماجستير " أنظمة وأجهزة التردد اللاسلكي»جامعة ITMO ، وفي مقابلة مع ITMO.NEWS ، تحدث عن عمله وكيف ستساعد الأبحاث الجديدة في مجال التصوير بالرنين المغناطيسي في جعل تشخيص المرض أكثر كفاءة.

خلال السنوات القليلة الماضية كنت تعمل في قسم الرنين المغناطيسي عالي المجال في معهد ماكس بلانك. من فضلك قل لنا ما هو البحث الحالي الخاص بك؟

أقوم بتطوير مجسات جديدة للترددات الراديوية (RF) للتصوير بالرنين المغناطيسي. ما هو التصوير بالرنين المغناطيسي ، على الأرجح ، معروف بالفعل لمعظم الناس ، لأنه على مدار الأربعين عامًا الماضية ، منذ تطوير هذه التكنولوجيا ، تمكنت من الوصول إلى عدد كبير من العيادات وأصبحت أداة تشخيصية لا غنى عنها. ولكن حتى اليوم ، يعمل الناس على تحسين هذه التكنولوجيا من خلال تطوير أنظمة جديدة للتصوير بالرنين المغناطيسي.

التصوير بالرنين المغناطيسي هو في الأساس مغناطيس أسطواني ضخم يوضع فيه المريض أو المتطوع للحصول على صورة ثلاثية الأبعاد. ولكن قبل إنشاء هذه الصورة ، عليك القيام بالكثير من العمل البحثي. يتم إجراؤها من قبل المهندسين والفيزيائيين والأطباء وغيرهم من المتخصصين. أنا أحد الروابط في هذه السلسلة وأجري أبحاثًا في تقاطع الفيزياء والهندسة. وبشكل أكثر تحديدًا ، نقوم بتطوير مستشعرات للتصوير بالرنين المغناطيسي التجريبي للمجال الفائق ، والذي يستخدم في مرحلة الإثارة واستقبال ومعالجة الإشارة التي تم الحصول عليها نتيجة للتأثير المادي للرنين المغناطيسي النووي.

أحد الاتجاهات الرئيسية هو تطوير أنظمة التصوير بالرنين المغناطيسي التجريبية عالية المجال ، أي باستخدام مجال مغناطيسي ثابت أعلى ، مما يحسن دقة الصورة أو يقلل من وقت المسح ، وهو أمر مهم للغاية للعديد من الدراسات والتشخيصات السريرية.

تستخدم الصور المقطعية السريرية التقليدية مجالات ثابتة تصل إلى 3 تسلا ، ولكن تظهر الآن صور مقطعية تجريبية ذات مجال مغناطيسي يبلغ 7 تسلا وأعلى. من المعتاد استدعاء التصوير المقطعي مع مجال مغناطيسي يبلغ 7 تسلا وحقل فوق عالي. يوجد بالفعل حوالي مائة صورة مقطعية بمجال 7 تيرابايت في العالم ، لكن التطورات جارية لزيادة المجال المغناطيسي. على سبيل المثال ، لدينا آلة تصوير بالرنين المغناطيسي 9.4 T في معهد ماكس بلانك في توبنغن.

ولكن حتى مع الانتقال من 7 إلى 9.4 T ، تظهر العديد من المشكلات الفنية التي تتطلب تطورات علمية وتقنية جادة ، بما في ذلك حساب وتصميم أجهزة الاستشعار للجيل الجديد من التصوير بالرنين المغناطيسي.

ما هي هذه الصعوبات؟

تؤدي الزيادة في المجال المغناطيسي الثابت إلى زيادة مقابلة في تردد أجهزة الاستشعار RF. على سبيل المثال ، تستخدم الماسحات الضوئية السريرية 3 T محولات طاقة بتردد طنين يبلغ حوالي 120 ميجاهرتز ، بينما يتطلب الماسح الضوئي 7 T محولات طاقة بتردد 300 ميجاهرتز. هذا يؤدي في المقام الأول إلى تقصير الطول الموجي للمجال RF في الأنسجة البشرية. إذا كان التردد 120 ميجاهرتز يتوافق مع طول موجي يبلغ 35-40 سم تقريبًا ، فعندئذٍ عند تردد 300 ميجاهرتز ، يتناقص إلى قيمة تبلغ حوالي 15 سم ، وهو أصغر بكثير من حجم جسم الإنسان.

نتيجة لهذا التأثير ، يمكن أن تتشوه حساسية مستشعرات التردد الراديوي بشدة عند فحص الأجسام الكبيرة (أكبر من الطول الموجي). وهذا يؤدي إلى صعوبات في تفسير الصور وتشخيص الأمراض والأمراض السريرية. في مجال يبلغ 9.4 T ، والذي يتوافق مع تردد مستشعر يبلغ 400 ميجاهرتز ، تصبح كل هذه المشكلات أكثر خطورة.

وهذا يعني أن مثل هذه الصور تصبح عمليا غير قابلة للقراءة؟

لن أقول ذلك. بتعبير أدق ، هذا يجعل من الصعب تفسيرها في بعض الحالات. ومع ذلك ، هناك مجموعات تقوم بتطوير تقنيات للحصول على صور MR لكامل جسم الإنسان. ومع ذلك ، فإن مهام مجموعتنا تركز بشكل أساسي على دراسة الدماغ.

ما هي فرص الطب التي تفتح أبواب البحث في مجال التصوير بالرنين المغناطيسي للمجال الفائق الارتفاع؟

كما تعلم ، أثناء التصوير بالرنين المغناطيسي ، يجب أن يظل الشخص ساكنًا: إذا بدأت في التحرك أثناء القياسات ، فسيتم تشويه الصورة. في الوقت نفسه ، يمكن أن تستغرق بعض تقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي مدة تصل إلى ساعة ، ومن الواضح أنه من الصعب عدم التحرك خلال كل هذا الوقت. تتيح الحساسية المتزايدة للتصوير المقطعي عالي المجال الحصول على صور ليس فقط بدقة أعلى ، ولكن أيضًا بشكل أسرع بكثير. هذا مهم بشكل خاص في دراسة الأطفال والمرضى المسنين.

من المستحيل أيضًا عدم ذكر إمكانيات التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي ( MRS ، وهي طريقة تسمح لك بتحديد التغيرات الكيميائية الحيوية في الأنسجة في الأمراض المختلفة من خلال تركيز بعض المستقلبات - إد. ).

مصدر الإشارة الرئيسي في التصوير بالرنين المغناطيسي هو ذرات الهيدروجين لجزيئات الماء. ولكن بالإضافة إلى ذلك ، توجد ذرات هيدروجين أخرى في جزيئات أخرى مهمة لعمل جسم الإنسان. تشمل الأمثلة المستقلبات المختلفة والناقلات العصبية وما إلى ذلك. يمكن أن يوفر قياس التوزيع المكاني لهذه المواد باستخدام MRS معلومات مفيدة لدراسة الأمراض المرتبطة بالاضطرابات الأيضية في جسم الإنسان. غالبًا ما تكون حساسية التصوير المقطعي السريري غير كافية لدراستهم بسبب تركيزها المنخفض ونتيجة لذلك إشارة أصغر.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للمرء أن يلاحظ إشارة الرنين المغناطيسي النووي ليس فقط من ذرات الهيدروجين ، ولكن أيضًا من الذرات المغناطيسية الأخرى ، والتي تعد أيضًا مهمة جدًا لتشخيص الأمراض والأبحاث الطبية. ومع ذلك ، أولاً ، فإن إشارة الرنين المغناطيسي النووي الخاصة بهم أضعف بكثير بسبب النسبة الجيرومغناطيسية الأصغر ، وثانيًا ، محتواها الطبيعي في جسم الإنسان أقل بكثير من ذرات الهيدروجين. تعد الحساسية المتزايدة للتصوير بالرنين المغناطيسي عالي المجال أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة إلى MRS.

هناك مجال مهم آخر لتقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي ، والذي تعتبر زيادة الحساسية فيه أمرًا بالغ الأهمية ، وهو التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي ، وهو أسلوب مهم للدراسات المعرفية للدماغ البشري.

حتى الآن ، لا يوجد لدى الغالبية العظمى من العيادات في العالم صور مقطعية عالية المجال. ما هي احتمالات استخدام التصوير المقطعي 7 T و 9 T لاحقًا في التشخيصات التقليدية؟

من أجل وصول التصوير المقطعي إلى العيادة ، يجب أن تكون معتمدة ، وفحص شروط السلامة ، ويجب إعداد الوثائق المناسبة. هذا إجراء معقد وطويل إلى حد ما. حتى الآن ، هناك شركة واحدة فقط في العالم بدأت في التصديق ليس فقط على المستشعرات التي نصنعها ، ولكن أيضًا على الجهاز نفسه. هذه شركة سيمنز.

هناك 7 صور مقطعية ، ولا يوجد الكثير منها ، ولا يمكن تسميتها إكلينيكية بالكامل بعد. ما أسميته هو خيار ما قبل السريرية ، ولكن هذا الجهاز معتمد بالفعل ، أي أنه يمكن استخدامه في العيادات.

من الصعب التنبؤ بموعد ظهور التصوير المقطعي 9.4 T في العيادات. المشكلة الرئيسية هنا هي التسخين المحلي المحتمل للأنسجة بواسطة مجال التردد الراديوي للمستشعر بسبب الانخفاض القوي في الطول الموجي. أحد المجالات الهامة للبحث الهندسي في التصوير بالرنين المغناطيسي فائق المجال هو المحاكاة العددية المفصلة لهذا التأثير لضمان سلامة المرضى. على الرغم من أن مثل هذا البحث يتم في إطار المؤسسات العلمية ، فإن الانتقال إلى الممارسة السريرية يتطلب بحثًا إضافيًا.

كيف يتم بناء التعاون بين معهد ماكس بلانك وجامعة ITMO الآن؟ ما هي النتائج المشتركة التي تمكنت بالفعل من الحصول عليها؟

العمل يسير بشكل جيد جدا الآن طالب دراسات عليا في جامعة ITMO يعمل معنا. نشرنا مؤخرًا مقالًا في إحدى المجلات الرائدة حول التطورات التقنية في مجال التصوير بالرنين المغناطيسي. في هذا العمل ، أكدنا بشكل تجريبي نتائج الدراسات النظرية السابقة التي تعمل على تحسين حساسية مستشعرات الترددات الراديوية ذات المجال الفائق من خلال استخدام الهوائيات ثنائية القطب المعدلة والمحسّنة. نتيجة هذا العمل ، في رأيي ، كانت واعدة للغاية.

نحن الآن نعمل أيضًا على عدة مقالات أخرى مخصصة لاستخدام أساليب مماثلة ، ولكن لمهام أخرى. ومؤخرا حصل جورجي على منحة لرحلة إلى ألمانيا. في الشهر المقبل ، يأتي إلينا لمدة ستة أشهر ، وسنواصل العمل معًا لتطوير أجهزة استشعار للتصوير بالرنين المغناطيسي.

أجريت هذا الأسبوع دورة خاصة حول برنامج الماجستير "أنظمة وأجهزة التردد اللاسلكي". ما هي الموضوعات الرئيسية التي غطتها؟

الدورة مكرسة لمختلف الميزات التقنية لتطوير أجهزة الاستشعار للتصوير بالرنين المغناطيسي. هناك العديد من التفاصيل الدقيقة في هذا المجال التي تحتاج إلى معرفتها ، لذلك قدمت عددًا من التقنيات الأساسية المستخدمة في تصميم وتصنيع هذه المستشعرات. بالإضافة إلى ذلك ، قمت بإلقاء محاضرة عن آخر تطوراتي. في المجموع ، تتضمن الدورة ثماني محاضرات مدة كل منها ساعتان أكاديميتان ، وهي مصممة لمدة أربعة أيام. هناك أيضًا عرض توضيحي في النهاية للمساعدة في شرح هذه التقنيات بشكل أكثر وضوحًا.

طلاب الماجستير الآن بصدد اختيار اتجاههم المستقبلي ، لذلك أعتقد أن هذه الدورة ستوفر لهم معلومات إضافية لتقييم آفاقهم المستقبلية.

وإذا تحدثنا عن التعليم في مجال تقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي بشكل عام ، فما هي المعرفة والمهارات ، برأيك ، المطلوبة بشكل أساسي من هؤلاء المتخصصين اليوم؟

على الرغم من حقيقة أن مجالنا أصبح الآن شائعًا للغاية وواعدًا للاستخدام في التشخيص السريري ، لا توجد دورات هندسية من شأنها تدريب المتخصصين المتخصصين للغاية المشاركين في تصنيع ملفات التصوير بالرنين المغناطيسي. كانت هناك فجوة. وأعتقد أنه يمكننا أن نملأه معًا.

ايلينا مينشكوفا

مكتب تحرير بوابة الأخبار

لا غنى عن التصوير بالرنين المغناطيسي في تشخيص العديد من الأمراض ويسمح لك بالحصول على تصور مفصل للأعضاء والأنظمة الداخلية.

تم تجهيز قسم التصوير بالرنين المغناطيسي في عيادة NAKFF في موسكو بجهاز تصوير مقطعي عالي المجال من سيمنز MAGNETOM Aera بتصميم نفق مفتوح. قوة التصوير المقطعي هي 1.5 تسلا. يسمح الجهاز بفحص الأشخاص الذين يصل وزنهم إلى 200 كجم ، وعرض نفق الجهاز (الفتحة) 70 سم.المخ. تكلفة التشخيص معقولة ، في حين أن قيمة النتائج التي تم الحصول عليها مرتفعة بشكل لا يصدق. في المجموع ، يتم إجراء أكثر من 35 نوعًا من دراسات الرنين المغناطيسي.

بعد تشخيص التصوير بالرنين المغناطيسي ، يجري الطبيب محادثة مع المريض ويصدر قرصًا مع تسجيل. يتم إرسال الاستنتاج عن طريق البريد الإلكتروني.

تمرين

لا تتطلب معظم دراسات التصوير بالرنين المغناطيسي تدريبًا خاصًا. ومع ذلك ، على سبيل المثال ، بالنسبة للتصوير بالرنين المغناطيسي لأعضاء البطن والحوض ، فمن المستحسن الامتناع عن الأكل والشرب قبل 5 ساعات من الفحص.

قبل زيارة مركز التصوير بالرنين المغناطيسي (يوم الفحص) ، يجب عليك ارتداء ملابس مريحة خالية من أي عناصر معدنية.

موانع

ترجع موانع التصوير بالرنين المغناطيسي إلى حقيقة أنه أثناء الدراسة يتكون مجال مغناطيسي قوي يمكن أن يؤثر على الإلكترونيات والمعادن. بناءً على ذلك ، فإن الموانع المطلقة للتصوير بالرنين المغناطيسي هو وجود:

منظم ضربات القلب.
محفز عصبي.
زرع الأذن الوسطى الإلكترونية
مقاطع معدنية على السفن.
مضخات الأنسولين.

تركيب منظم ضربات القلب ، محفز عصبي ، زرع إلكتروني للأذن الوسطى ، مشابك معدنية على الأوعية ، مضخات الأنسولين.

قيود

إذا كان لديك تركيبات معدنية كبيرة مثبتة (على سبيل المثال ، طرف بديل للمفصل) ، فستحتاج إلى مستند يؤكد إمكانية وسلامة إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي. قد تكون هذه شهادة للزرع (تصدر عادة بعد العملية) أو شهادة من الجراح الذي أجرى التدخل. معظم هذه الهياكل مصنوعة من التيتانيوم الطبي ، والذي لا يتعارض مع الإجراء. ولكن ، على أي حال ، قبل الدراسة ، أخبر طبيب قسم الأشعة عن وجود أجسام غريبة في الجسم - التيجان في تجويف الفم ، والثقوب ، وحتى الوشم (في الحالة الأخيرة ، يمكن استخدام الدهانات المحتوية على المعادن ).

يعتمد سعر التصوير بالرنين المغناطيسي على جزء الجسم الذي يتم فحصه والحاجة إلى إجراءات إضافية (على سبيل المثال ، إدخال التباين). لذا فإن التصوير بالرنين المغناطيسي للدماغ سيكلف أكثر من التصوير المقطعي ليد واحدة. سجل للحصول على دراسة عبر الهاتف في موسكو: +7495266-85-01 أو اترك طلبًا على الموقع الإلكتروني.