Какво представлява функционалният ядрено-магнитен резонанс (фЯМР)?

Магнитно-резонансната томография (ядрено-магнитен резонанс, ЯМР) предоставя възможността за получаването на висококачествени изображения на мозъчните структури. По-нова техника, известна като функционален ЯМР (функционална магнитно-резонансна томография), може да стигне дори по-далеч чрез индиректно измерване на мозъчната активност. Въпреки че в повечето случаи техниката се използва само в научни изследвания, тя става все по-често срещана в клиничните условия.

 


Изследването се използва, когато резултатите от стандартните диагностични методи като електроенцефалография (ЕЕГ) и стандартен ЯМР на мозъка не са достатъчно информативни. Изображенията, създадени с помощта на функционален ЯМР показват цветни области, изобразяващи региони на мозъка, свързани с някаква функция като език или движение. Чрез фЯМР се изследват множество функции на мозъка - говор, памет, двигателна дейност, сетивност, зрение.

 

Как работи функционалният ядрено-магнитен резонанс (фЯМР)?

Функционалният ЯМР на мозъка е неинвазивно мозъчно изследване, което използва специален сигнал, наречен контраст, зависим от нивото на кислород в кръвта (blood oxygen level-dependent contrast, BOLD). Кръвта, протичаща през мозъка, пренася кислород върху молекули, наречени хемоглобин. Молекулите на хемоглобина също носят желязо и следователно имат магнитен сигнал. Оказва се, че молекулите на хемоглобина имат различни магнитни свойства, когато са свързани с кислород (оксихемоглобин), отколкото когато не пренасят кислород, и тази малка разлика може да бъде открита с машина за ЯМР (ЯМР апарат).

 

Когато дадена област от мозъка е по-активна, тя първоначално изразходва голямо количество кислород в кръвта. Малко след това, поради увеличено използване на кислород, мозъкът разширява местните кръвоносни съдове, за да възстанови доставката на кислород. Мозъкът дори може да извърши тази работа твърде добре, така че повече наситена с кислород кръв да попадне в зоната, отколкото първоначално използваната. Машината за ЯМР може да открие разликата в сигнала, която е резултат от това увеличение на кислорода в кръвта.

 

По този начин функционалните ЯМР изследвания всъщност не разглеждат директно невронната активност, а отчитат как се променят нивата на кислород в кръвта и свързват тази активност с нервното възбуждане. Въпреки това има заболявания като съдови малформации, тумори и дори нормално стареене, които могат да променят връзката между невронната активност и локалния кръвен поток.

 

Как лекарите използват функционалния ядрено-магнитен резонанс (фЯМР)?

Тъй като това е сравнително по-нова технология и тъй като други техники могат да отговорят при подобни нужди като фЯМР, изследването не се използва често в клинични или болнични условия. Въпреки това може да бъде използвано за подпомагане на планирането на важни мозъчни операции.

 

Когато, например, неврохирург иска да отстрани мозъчен тумор, който се намира близо до езиковите центрове на мозъка, той може да назначи функционална магнитно-резонансна томография, за да провери кои точно области на мозъка са свързани с езика. Това помага на неврохирурга да избегне увреждането на тези региони, докато извършва операция. Въпреки това фЯМР не е рутинно изследване в клиничната практика и най-честата му употреба е в научните изследвания. Когато е назначен по медицински причини, тестът обикновено се провежда при:

  • Изследване структурите на мозъка;
  • Мозъчно картографиране - определяне на областите на мозъка, отговарящи на определени функции като реч, движение и усещане;
  • Оценка на последиците от инсулт, травма или дегенеративни заболявания (като болестта на Алцхаймер) върху мозъчната функция;
  • Проследяване на растежа на мозъчни тумори;
  • При планиране на лъчетерапия или хирургични интервенции;
  • Установяване на причината за епилептични припадъци

Подготовката преди функционална магнитно-резонансна томография на мозъка не е различна от тази, която се провежда при стандартно ЯМР изследване.

 

Какви видове фЯМР изследвания съществуват?

Има два основни начина за използване на фЯМР за визуализиране на мозъчната функция. Един метод се фокусира върху намирането на специфични области на мозъка, които реагират на някакъв стимул или задача. Например на пациент, докато е във фЯМР скенера ,може да бъдат показани мигащи светлини като шахматна дъска, а друг път празен екран. Пациентът може да бъде помолен да натисне бутон, когато види мигащата шахматна дъска. Сигналът по време на задачата след това ще бъде сравнен със сигнала, когато задачата не е била извършена и резултатът ще бъде вид картина на това кои мозъчни области са били активни при виждането на мигаща шахматна дъска и след това натискането на бутона.

 

Другият начин, по който може да бъде използван фЯМР, е за оценка на невронни мрежи, което включва разбирането на това кои области на мозъка комуникират помежду си. Ако една област на мозъка обикновено свети едновременно с друга на изображението, тези две области на мозъка е възможно да са свързани. Може дори да не е необходима задача, за да бъде извършен този вид проучване. Поради тази причина тези изследвания понякога се наричат функционален магнитен резонанс в състояние на покой.

 

Информацията, която се предоставя от функционалните ЯМР изследвания, е много сложна и изисква много статистически анализи. Това първоначално е карало много хора да не вярват на резултатите от функционалните ЯМР изследвания, тъй като е изглеждало, че съществува голяма вероятност за грешка в анализа. Въпреки това, тъй като специалистите са се запознали по-добре с новата технология, резултатите стават едновременно по-надеждни и заслужаващи доверие.

 

Референции:
1. Verywell Health. How Functional Magnetic Resonance Imaging Works
2. Faro SH, Mohamed FB, Haughton V. Functional MRI: Basic Principles and Clinical Applications: Oxford University Press, USA, 2006
3. Pressman P, Gitelman D. Functional MRI: A primer for neurology residents. Neurology 2012