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