Функциональная мрт головного. Функциональное мрт исследование головного мозга (фмрт): принципы, что показывает. Технические особенности функционального исследования МРТ мозга

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.

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

Достоинства исследования:

1. Качественная временная картинка;
2. Пространственное разрешение выше 3 мм;
3. Возможность изучения мозга до и после стимуляции;
4. Безвредность (при сравнении с ПЭТ);
5. 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.

Магнитно-резонансная томография (МРТ) - способ получения томографических медицинских изображений для неинвазивного исследования внутренних органов и тканей , основанный на явлении ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Технология появилась несколько десятков лет назад, и сегодня пройти обследование на таком аппарате можно во многих современных клиниках. Однако ученые продолжают работать над повышением точности технологии и разработкой новых, более эффективных систем. , старший научный сотрудник Института Макса Планка в Тюбингене (Германия) , - один из ведущих специалистов, который разрабатывает новые датчики для экспериментальных сверхвысокопольных МРТ. Накануне он провел спецкурс на программе магистратуры « Радиочастотные системы и устройства » Университета ИТМО, а в интервью ITMO.NEWS рассказал о своей работе и о том, как новые исследования в области МРТ помогут сделать диагностику заболеваний эффективнее.

Последние несколько лет вы работаете в департаменте High-field Magnetic Resonance Института Макса Планка. Расскажите, пожалуйста, чему посвящены ваши текущие исследования?

Я занимаюсь разработкой новых радиочастотных (РЧ) датчиков для МРТ. Что такое МРТ, наверное, сейчас известно уже большинству людей, поскольку за последние 40 лет, с тех пор как эту технологию разработали, она успела прийти в огромное количество клиник и стать незаменимым инструментом диагностики. Но и сегодня люди работают над улучшением этой технологии, разрабатывая новые системы МРТ.

МРТ - это в первую очередь огромный цилиндрический магнит, в который помещается пациент или волонтер для получения трехмерного изображения. Но прежде чем это изображение создать, нужно провести огромную исследовательскую работу. Ее ведут инженеры, физики, врачи и другие специалисты. Я являюсь одним из звеньев в этой цепи и занимаюсь исследованиями на стыке физики и инженерии. Более конкретно - мы разрабатываем датчики для сверхвысокопольного экспериментального МРТ, которое используется на стадии возбуждения, приема и обработки сигнала, полученного в результате физического эффекта ЯМР.

Одно из основных направлений - разработка новых экспериментальных сверхвысокопольных систем МРТ, то есть использующих более высокое постоянное магнитное поле, что позволяет улучшить разрешение изображения или уменьшить время сканирования, что очень важно для многих клинических исследований и диагностики.

Обычные клинические томографы используют постоянные поля до 3 Т, но сейчас появляются экспериментальные томографы с магнитным полем 7 Т и выше. Принято называть томографы с магнитным полем 7 Т и выше сверхвысокопольными. Томографов с полем в 7 Т в мире уже насчитывается около ста, но ведутся разработки по дальнейшему увеличению магнитного поля. Например, у нас в Институте Макса Планка в Тюбингене есть МРТ аппарат 9,4 Т.

Но даже при переходе от 7 к 9,4 Т, возникает много технических проблем, требующих серьезных научно-технических разработок, включая расчет и конструирование датчиков для МРТ нового поколения.

В чем заключаются эти сложности?

Увеличение постоянного магнитного поля приводит к соответствующему увеличению частоты РЧ-датчиков. Например, клинические 3 Т томографы используют датчики с резонансной частотой около 120 МГц, тогда как 7 Т томограф требует датчики с частотой в 300 МГц. Это в первую очередь приводит к укорочению длины волны РЧ-поля в тканях человека. Если частота 120 МГц соответствует примерно длине волны в 35-40 сантиметров, то на частоте 300 МГц она уменьшается до величины около 15 см, что гораздо меньше размеров тела человека.

В результате этого эффекта чувствительность РЧ-датчиков может сильно искажаться при изучении больших объектов (больше длины волны). Это приводит к трудностям в интерпретации изображений и диагностики клинических заболеваний и патологий. В поле 9,4 Т, что соответствует частоте датчиков в 400 МГц, все эти проблемы становятся еще более критичными.

То есть такие снимки становятся фактически нечитаемыми?

Я бы так не сказал. Выражаясь точнее, в некоторых случаях это затрудняет их интерпретацию. Тем не менее, существуют группы, разрабатывающих методики для получения МР-изображений всего тела человека. Однако задачи нашей группы, сосредоточены в первую очередь на исследовании головного мозга.

Какие именно возможности для медицины открывают исследования в области сверхвысокопольного МРТ?

Как вы знаете, при МРТ человек должен лежать неподвижно: если вы начинаете двигаться во время измерений, картинка получится искаженной. При этом какие-то методики МРТ могут занимать до часа, и понятно, что не двигаться в течение всего этого времени сложно. Повышенная чувствительность сверхвысокопольных томографов дает возможность получать изображения не только с более высоким разрешением, но и гораздо быстрее. Это в первую очередь важно при исследовании детей и пациентов пожилого возраста.

Нельзя также не сказать о возможностях для магнитно-резонансной спектроскопии (МРС, метод, позволяющий определить биохимические изменения тканей при различных заболеваниях по концентрации определенных метаболитов - прим.ред. ).

В МРТ основным источником сигнала являются атомы водорода молекул воды. Но, кроме этого, существуют и другие атомы водорода, находящиеся в других молекулах, которые важны для функционирования человеческого организма. В качестве примера можно привести различные метаболиты, нейромедиаторы и т.д. Измерение пространственного распределения этих веществ с помощью МРС может дать полезную информацию для изучения патологий связанных с нарушением метаболизма в организме человека. Часто чувствительность клинических томографов недостаточна для их изучения из-за их низкой концентрации и, как следствие, меньшего сигнала.

В дополнение к этому можно наблюдать ЯМР-сигнал не только от атомов водорода, но и других магнитных атомов, которые тоже очень важны для диагностики заболеваний и медицинских исследований. Однако, во-первых, их ЯМР-сигнал гораздо слабее за счет меньшего гиромагнитного отношения и, во-вторых, их естественное содержание в теле человека гораздо меньше чем атомов водорода. Повышенная чувствительность сверхвысокопольного МРТ исключительно важна для МРС.

Еще одним важным направлением МРТ-методик, для которых критически важна повышенная чувствительность, является функциональная МРТ – важная методика для когнитивных исследований мозга человека.

Пока в подавляющем большинстве клиник мира нет высокопольных томографов. Каковы перспективы того, что томографы 7 Т, а после и 9 Т смогут использоваться в обычной диагностике?

Чтобы томограф пришел в клинику, он должен быть сертифицирован, проверен по условиям безопасности, должна быть составлена соответствующая документация. Это достаточно сложная и длительная процедура. Пока существует только одна компания в мире, которая начала сертифицировать не только датчики, которые мы делаем, но и сам прибор. Это компания Siemens.

Томографы 7 Т есть, их не так много, и полностью клиническими их пока назвать нельзя. То, что я назвал, это предклинический вариант, но это устройство уже сертифицировано, то есть потенциально может использоваться в клиниках.

Предсказать, когда в клиниках появятся томографы 9,4 Т, еще сложнее. Основная проблема здесь заключается в возможном локальном нагрева тканей РЧ-полем датчика за счет сильного уменьшения длины волны. Один из важных направлений инженерных исследований сверхвысокопольной МРТ является детальное численное моделирование этого эффекта для обеспечения безопасности пациентов. Несмотря на то, что подобные исследования ведутся в рамках научных учреждений, переход в клиническую практику требует дополнительных изысканий.

Как сейчас строится сотрудничество между Институтом Макса Планка и Университетом ИТМО? Какие совместные результаты вам уже удалось получить?

Работа продвигается очень успешно. Сейчас с нами работает , аспирант Университета ИТМО. Недавно мы опубликовали статью в одном из ведущих журналов, посвященную техническим разработкам в области МРТ. В этой работе мы экспериментально подтвердили результаты предыдущих теоретических исследований, позволяющих улучшить чувствительность сверхвысокопольных РЧ-датчиков за счет использования модифицированных и оптимизированных дипольных антенн. Итог этой работы, на мой взгляд, получился очень многообещающий.

Сейчас мы также работаем еще над несколькими статьями, которые посвящены использованию подобных методов, но уже для других задач. А недавно Георгий получил грант на поездку в Германию. В следующем месяце он приезжает к нам на полгода, и мы продолжим совместную работу по дальнейшей разработке датчиков для МРТ.

На этой неделе вы провели спецкурс на программе магистратуры «Радиочастотные системы и устройства». Какие главные темы вы затронули?

Курс посвящен различным техническим особенностям разработки датчиков для МРТ. В этой сфере есть много тонкостей, которые необходимо знать, поэтому я представил ряд базисных методик, которые используются для разработки и изготовления этих датчиков. Кроме того, я представил лекцию о своих последних разработках. Всего курс включает восемь лекций по два академических часа, которые рассчитаны на четыре дня. В конце также проводится демонстрация, которая позволяет более доходчиво объяснить эти методики.

Студенты магистратуры сейчас находятся в процессе выбора своего будущего направления, поэтому, думаю, этот курс даст им дополнительную информацию для оценки своих перспектив.

А если говорить в целом об образовании в области МРТ технологий, какие, на ваш взгляд, сегодня знания и навыки прежде всего требуются от таких специалистов?

Несмотря на то, что наша область сейчас стала очень популярной и перспективной для использования в клинической диагностике, каких-то инженерных курсов, которые готовили бы узкоспециализированных специалистов, занимающихся изготовлением катушек для МРТ, сейчас не существует. Образовалась некая брешь. И думаю, что мы вместе как раз можем ее заполнить.

Елена Меньшикова

Редакция новостного портала

Эффективность лечения заболевания зависит от того, на каком этапе оно начато – чем раньше, тем лучше и быстрее будет результат. Запущенное заболевание может дать более серьезные последствия даже если проводятся процедуры по его устранению. Что касается головного мозга, то начальные стадии патологий здесь выявить очень непросто, т.к. их не видно снаружи. Для этого применяется функциональная МРТ – инструмент, незаменимый в хирургии и неврологии.

Функциональная МРТ головного мозга: чем отличается от обычной диагностики?

Функциональный тип томографии отличается от классической тем, что показатели берутся не в спокойном состоянии, а в процессе активной деятельности мозга.

В процессе физической нагрузки мозговые клетки лучше насыщаются кислородом, общий приток крови увеличивается. Это улавливает сканер томографа. Регистрация активности происходит за счет повышения магнетизации тканей – он зависит от дополнительного окисления глюкозы.

Более интенсивный сигнал сравнивается с показателями, полученными в обычном, спокойном режиме. Специалист с помощью компьютерной программы накладывает один трехмерный снимок на другой.

В результате получается полная карта, где запечатлена вся кора головного мозга, т.к. кровь в активном состоянии позволяет просмотреть даже самые мелкие и отдаленные участки. На томограмме видны части, имеющие диаметр от половины миллиметра. При необходимости просмотра их можно увеличить на экране.

Регистрируются и дифференцируются сигналы от разных корковых и подкорковых структур:

• Базальных ганглиев.
• Поясной коры.
• Таламуса.
• Всех видов опухолей – не только их размер и контуры, но и степень проникновения в серое и белое мозговое вещество.

С помощью функциональной МРТ можно сравнить поведение клеток мозга:

• В состоянии покоя.
• При умственной работе.
• Во время физической, двигательной активности.

Функциональный тип томографии дает возможность точно определить расположение и размер всех мозговых центров:

• Сенсорных.
• Двигательных.
• Речевых и др.

Если требуется более точное исследование, пациенту дополнительно вводится глюкоза.

Возможности функциональной МРТ-диагностики

Диагностика используется в качестве дополняющей к классическому виду магнитно-резонансного исследования – для того, чтобы уточнить неясный диагноз, лучше просмотреть тот или иной мозговой отдел, участок ткани или кровеносных сосудов.

Варианты использования результатов функциональной томографии:

• Хирургия. Перед операцией на головном мозге с помощью томографической карты составляют точный план действий – на ней хорошо видны повреждения, которые нужно устранить. Это позволяет избежать ошибок в действиях и осложнений.
• Радиология. Томографические данные дают возможность просчитать объем облучения, необходимый для лечения ракового заболевания.
• Нейропсихология. Изучение сбоев в работе памяти, речевого аппарата, внимания.
• Выявление эпилептических очагов.
• Видны ишемические участки на ранней стадии – для предотвращения инсульта.
• Распознавание начальных процессов болезней Альцгеймера и Паркинсона.
• Метод позволяет найти связь между активностью мозга и головокружением, .

Полностью расшифровать данные, полученные в результате исследования, может специалист лучевой диагностики.

Когда нельзя делать функциональную МРТ

Поскольку в деле задействован мощный магнит и при этом необходимо спокойно лежать в течение часа, находясь внутри цилиндрообразного приспособления, имеются противопоказания:

• Беременность на ранних сроках.
• Клаустрофобия.
• Металлические детали внутри тела и на теле – имплантаты и протезы, которые невозможно снять.
• Заболевания психики, по причине которых пациент не может находиться в неподвижном состоянии не менее тридцати минут.

Татуировки с металлической составляющей, мелкие пломбы и любые не магнитные материалы опасности не представляют, однако о них нужно предупредить врача, чтоб скомпенсировать причиняемые этими предметами девиации магнитного поля и, соответственно, искажения данных.

Методика исследования обладает несомненными достоинствами:

• Высококачественная карта головного мозга.
• Разрешение изображения – более трех миллиметров.
• Удобный способ изучить мозг в спокойном и активном состоянии.
• Отсутствие вреда для организма – процедура не приводит к гибели клеток и другим отрицательным последствиям.
• Доступность метода – для этого не нужно ехать за границу.

Информативная ФМРТ в Москве по выгодной цене

Магнитно-резонансная томография незаменима в диагностике множества заболеваний и позволяет получить детальную визуализацию внутренних органов и систем.

Отделение МРТ клиники НАКФФ в Москве оснащено высокопольным томографом Siemens MAGNETOM Aera с открытым дизайном туннеля. Мощность томографа составляет 1,5 Тесла. Оборудование позволяет проводить обследование людям весом до 200 кг, ширина туннеля аппарата (апертура) - 70 см. В нашей клинике Вы можете сделать МРТ позвоночника, суставов, внутренних органов, в том числе с введением контрастного вещества, а также пройти магнитно-резонансную томографию головного мозга. Стоимость диагностики доступная, при этом ценность полученных результатов невероятно высока. Всего выполняется более 35 видов магнитно-резонансных исследований.

После МРТ диагностики врач проводит беседу с пациентом и выдает диск с записью. Заключение передается посредством электронной почты.

Подготовка

Большинство магнитно-резонансных исследований не требуют специальной подготовки. Однако, например, для проведения МРТ брюшной полости и органов малого таза рекомендуется воздерживаться от еды и питья за 5 часов до исследования.

Перед посещением центра магнитно-резонансной томографии (в день исследования) необходимо надеть удобную одежду без каких-либо металлических элементов.

Противопоказания

Противопоказания к проведению магнитно-резонансной томографии связаны с тем, что во время исследования образуется мощное магнитное поле, способное влиять на электронику, металлы. Исходя из этого, абсолютным противопоказанием к МРТ является наличие:

• кардиостимулятора;
• нейростимулятора;
• электронного имплантата среднего уха;
• металлических клипс на сосудах;
• инсулиновых помп.

Установленный кардиостимулятор, нейростимулятор, электронный имплантат среднего уха, металлические клипсы на сосудах, инсулиновые помпы.

Ограничения при проведении

Если у Вас установлены крупные металлические конструкции (например, эндопротез сустава), понадобится документ о возможности и безопасности выполнения МРТ. Это может быть сертификат на имплантат (как правило, выдается после проведенной операции) или справка от хирурга, выполнившего вмешательство. Большинство подобных конструкций изготавливаются из медицинского титана, который не препятствует проведению процедуры. Но, в любом случае, перед исследованием расскажите врачу отделения лучевой диагностики о наличии инородных предметов в организме - коронок в полости рта, пирсинге, и даже татуировках (в последних могли быть использованы металлосодержащие краски).

Цена магнитно-резонансной томографии зависит от исследуемой части тела и необходимости проведения дополнительных процедур (например, введения контраста). Так МРТ головного мозга будет стоить дороже томографии одной кисти руки. Запишитесь на исследование по телефону в Москве: +7 495 266-85-01 или оставьте заявку на сайте.