กำทอนแม่เหล็กคืออะไร?

Magnetic resonance imaging (MRI) เป็นเทคนิค neuroimaging ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในด้านประสาทวิทยาเนื่องจากข้อดีหลายประการหลัก ๆ คือว่ามันเป็นเทคนิคที่ไม่รุกรานและเป็นเทคนิคเรโซแนนซ์แม่เหล็กที่มีความละเอียดเชิงพื้นที่สูงสุด

เป็นเทคนิคที่ไม่รุกรานมันไม่จำเป็นต้องเปิดแผลใด ๆ เพื่อทำการมันและมันก็ไม่เจ็บปวด ความละเอียดเชิงพื้นที่ของมันช่วยให้สามารถระบุโครงสร้างให้กับมิลลิเมตรได้ แต่ก็มีความละเอียดเชิงเวลาที่ดีกว่าที่สองแม้ว่าจะไม่ดีเท่าเทคนิคอื่น ๆ เช่น electroencephalography (EEG)

ความละเอียดเชิงพื้นที่สูงช่วยให้สามารถตรวจสอบลักษณะและลักษณะทางสัณฐานวิทยาในระดับเนื้อเยื่อ เช่นเมแทบอลิซึมปริมาณเลือดหรือระบบไหลเวียนโลหิต

เทคนิคนี้ถือว่าไร้เดียงสากล่าวคือมันไม่ได้สร้างความเสียหายใด ๆ ในสิ่งมีชีวิตของบุคคลที่มันถูกสร้างขึ้นด้วยเหตุนี้มันจึงไม่เจ็บปวด แม้ว่าผู้เข้าร่วมจะต้องเข้าสู่สนามแม่เหล็ก แต่สิ่งนี้ไม่ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อบุคคลเนื่องจากสนามนี้มีขนาดเล็กมากซึ่งมักจะเท่ากับหรือน้อยกว่า 3 เทสลา (3 T)

แต่ไม่ใช่ทุกข้อได้เปรียบ RM เป็นเทคนิคที่ยากในการแสดงและวิเคราะห์ดังนั้นผู้ประกอบอาชีพจึงต้องทำการฝึกอบรมก่อน นอกจากนี้การติดตั้งและเครื่องจักรมีราคาแพงเป็นสิ่งจำเป็นดังนั้นจึงมีต้นทุนเชิงพื้นที่และเศรษฐกิจสูง

เนื่องจากเป็นเทคนิคที่ซับซ้อนทีมสหสาขาวิชาชีพจึงจำเป็นต้องใช้มัน ทีมนี้มักจะรวมถึงนักฟิสิกส์คนที่รู้สรีรวิทยา (เช่นนักระบบประสาท) และผู้ที่ออกแบบการทดลองเช่นนักประสาทวิทยา

ในบทความนี้จะอธิบายพื้นฐานทางกายภาพของสนามแม่เหล็กด้วยคลื่นแม่เหล็ก แต่จะเน้นไปที่ฐานจิตวิทยาและข้อมูลที่เป็นประโยชน์สำหรับผู้ที่ต้องผ่านการทำ MRI เป็นส่วนใหญ่

ฐานจิตวิทยาของแม่เหล็กสะท้อน

การทำงานของสมองขึ้นอยู่กับการแลกเปลี่ยนข้อมูลผ่านสารเคมีและไฟฟ้า

ในการทำกิจกรรมนี้มีความจำเป็นที่จะต้องบริโภคและการใช้พลังงานจะดำเนินการผ่านกระบวนการเผาผลาญที่ซับซ้อนซึ่งในระยะสั้นแปลเป็นสารที่เรียกว่า adenosine triphosphate ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีในชื่อ ATP ซึ่งเป็น แหล่งพลังงานที่สมองใช้ในการทำงาน

ATP ทำมาจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของกลูโคสดังนั้นสมองต้องทำงานจึงต้องส่งออกซิเจนและกลูโคส เพื่อให้ความคิดแก่คุณสมองที่เหลือกิน 60% ของน้ำตาลกลูโคสทั้งหมดที่เราบริโภคประมาณ 120 กรัม ดังนั้นหากกลูโคสหรือออกซิเจนถูกขัดจังหวะสมองจะได้รับความเสียหาย

สารเหล่านี้ไปถึงเซลล์ประสาทที่ต้องการพวกเขาผ่านเลือดไปเลี้ยงผ่านเตียงของเส้นเลือดฝอย ดังนั้นยิ่งกิจกรรมของสมองมากขึ้นเท่าไรความต้องการกลูโคสและออกซิเจนก็จะยิ่งมากขึ้นและเมื่อมีการไหลเวียนของเลือดในสมองเพิ่มขึ้น

ดังนั้นเพื่อตรวจสอบพื้นที่ของสมองที่ใช้งานอยู่เราสามารถดูปริมาณการใช้ออกซิเจนหรือน้ำตาลกลูโคสการไหลเวียนของสมองในระดับภูมิภาคที่เพิ่มขึ้นและการเปลี่ยนแปลงของปริมาณเลือดในสมอง

ประเภทของตัวบ่งชี้ที่จะใช้จะขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการซึ่งเป็นลักษณะของงานที่จะดำเนินการ

การศึกษาหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่าเมื่อการกระตุ้นสมองเกิดขึ้นเป็นระยะเวลานานการเปลี่ยนแปลงแรกที่สังเกตได้คือกลูโคสและออกซิเจนจากนั้นจะมีการไหลเวียนของสมองในระดับภูมิภาคที่เพิ่มขึ้นและหากการกระตุ้นยังคงดำเนินต่อไป ของปริมาณสมองทั้งหมด (Clarke & Sokoloff, 1994, Gross, Sposito, Pettersen, Panton, & Fenstermacher, 1987, Klein, Kuschinsky, Schrock, & Vetterlein, 1986)

ออกซิเจนถูกส่งผ่านหลอดเลือดสมองที่ติดอยู่กับฮีโมโกลบิน เมื่อฮีโมโกลบินมีออกซิเจนออกซิเจนจะถูกเรียกว่า oxyhemoglobin และเมื่อมันถูกปล่อยทิ้งไว้โดยไม่มีมัน deoxyhemoglobin ดังนั้นเมื่อการกระตุ้นสมองเริ่มต้นขึ้นมีการเพิ่มขึ้นของ oxyhemoglobin และการลดลงของ deoxyhemoglobin

ความสมดุลนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางแม่เหล็กในสมองนั่นคือสิ่งที่ถูกรวบรวมในภาพ MR

เป็นที่ทราบกันว่าออกซิเจนในหลอดเลือดนั้นถูกขนส่งไปยังเฮโมโกลบิน เมื่อโปรตีนนี้เต็มไปด้วยออกซิเจนมันถูกเรียกว่า oxyhemoglobin และเมื่อมันถูกปล่อยออกมามันจะกลายเป็น deoxyhemoglobin

ในระหว่างการกระตุ้นสมองนั้นจะมีการเพิ่มขึ้นของหลอดเลือดแดงและเส้นเลือดฝอย oxyhemoglobin อย่างไรก็ตามความเข้มข้นของ deoxyhemoglobin จะลดลงเนื่องจากตามที่อธิบายไว้ข้างต้นเพื่อลดการขนส่งออกซิเจนของเนื้อเยื่อ

การลดลงของความเข้มข้นของ deoxyhemoglobin เนื่องจากคุณสมบัติของพาราแมกเนติกจะทำให้เกิดสัญญาณเพิ่มขึ้นในภาพ fMRI

โดยสรุป MRI ตั้งอยู่บนพื้นฐานของการระบุการเปลี่ยนแปลงทางโลหิตวิทยาของออกซิเจนในเลือดผ่านผล BOLD แม้ว่าระดับการไหลเวียนของเลือดยังสามารถอนุมานทางอ้อมผ่านวิธีการต่าง ๆ เช่นการถ่ายภาพและการกระจายและ ASL (การ หมุนของหลอดเลือด การติดฉลาก )

กลไกของเอฟเฟกต์ BOLD

เทคนิค MRI ที่ใช้กันมากที่สุดในปัจจุบันนี้เป็นเทคนิคที่ทำโดยยึดตามเอฟเฟกต์ BOLD เทคนิคนี้ช่วยให้สามารถระบุการเปลี่ยนแปลงของเลือดที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กในฮีโมโกลบิน (Hb)

ผลกระทบนี้ค่อนข้างซับซ้อน แต่ฉันจะพยายามอธิบายในวิธีที่ง่ายที่สุดที่เป็นไปได้

คนแรกที่อธิบายผลกระทบนี้คือโอกาวะและทีมของเขา นักวิจัยเหล่านี้ตระหนักว่าเมื่อ Hb ไม่มีออกซิเจน deoxyhemoglobin เป็น paramagnetic (ดึงดูดสนามแม่เหล็ก) แต่เมื่อออกซิเจนในอากาศเปลี่ยนไปอย่างสมบูรณ์ (oxyHb) จะเปลี่ยนเป็น diamagnetic (เปลี่ยนสนามแม่เหล็ก) (Ogawa, et al) ., 1992)

เมื่อมีการปรากฏตัวของ Deoxyhemoglobin มากขึ้นสนามแม่เหล็กในท้องถิ่นจะถูกเปลี่ยนแปลงและนิวเคลียสต้องการเวลาน้อยลงเพื่อกลับสู่ตำแหน่งเดิมดังนั้นจึงมีสัญญาณ T2 ที่ต่ำกว่าและตรงกันข้าม oxiHb ยิ่งช้าลงการฟื้นตัวของนิวเคลียสจะช้าลง และได้รับสัญญาณลบ T2

โดยสรุปการตรวจจับการทำงานของสมองด้วยกลไกของเอฟเฟกต์ BOLD เกิดขึ้นดังนี้:

  1. การทำงานของสมองในบางพื้นที่จะเพิ่มขึ้น
  2. เซลล์ประสาทที่เปิดใช้งานต้องการออกซิเจนเพื่อรับพลังงานซึ่งพวกมันได้มาจากเซลล์ประสาทรอบ ๆ พวกเขา
  3. บริเวณรอบ ๆ เซลล์ประสาทที่ใช้งานจะสูญเสียออกซิเจนดังนั้นในตอนแรกการเพิ่มขึ้นของ deoxyhemoglobin และ T2 จะลดลง
  4. ในตอนท้ายของเวลา (6-7 วินาที) โซนจะฟื้นตัวและเพิ่ม oxyHb ดังนั้น T2 จึงเพิ่มขึ้น (ระหว่าง 2 และ 3% โดยใช้สนามแม่เหล็ก 1.5 T)

ฟังก์ชั่นเรโซแนนซ์แม่เหล็ก

ต้องขอบคุณเอฟเฟ็กต์ BOLD ทำให้สามารถทำการเรโซแนนซ์แม่เหล็ก (fMRI) ได้ เรโซแนนซ์เชิงแม่เหล็กที่ใช้งานแตกต่างจากเรโซแนนซ์แม่เหล็กแบบแห้งในตอนแรกผู้เข้าร่วมทำการออกกำลังกายในขณะที่ดำเนินการ MRI เพื่อให้สามารถวัดการทำงานของสมองเมื่อทำหน้าที่ไม่ใช่แค่พักผ่อน .

แบบฝึกหัดประกอบด้วยสองส่วนในช่วงแรกผู้เข้าร่วมจะทำภารกิจและจากนั้นให้พักในช่วงเวลาที่เหลือ การวิเคราะห์ fMRI นั้นดำเนินการโดยการเปรียบเทียบ voxel กับ voxel รูปภาพที่ได้รับระหว่างการทำงานให้เสร็จและในเวลาที่เหลือ

ดังนั้นเทคนิคนี้ช่วยให้สามารถเชื่อมโยงกิจกรรมการทำงานกับกายวิภาคของสมองด้วยความแม่นยำสูงสิ่งที่ไม่ได้เกิดขึ้นกับเทคนิคอื่น ๆ เช่น EEG หรือ magnetoencephalography

แม้ว่า fMRI นั้นเป็นเทคนิคที่แม่นยำพอสมควร แต่มันก็วัดการทำงานของสมองทางอ้อมและมีปัจจัยหลายอย่างที่สามารถรบกวนข้อมูลที่ได้รับและปรับเปลี่ยนผลลัพธ์ไม่ว่าจะเป็นภายในผู้ป่วยหรือภายนอกเช่นลักษณะสนามแม่เหล็กหรือหลังการประมวลผล

ข้อมูลที่เป็นประโยชน์

ส่วนนี้จะอธิบายข้อมูลบางอย่างที่อาจเป็นที่สนใจหากคุณต้องเข้าร่วมในการศึกษา MRI ไม่ว่าจะเป็นผู้ป่วยหรือการควบคุมสุขภาพ

MRI สามารถทำได้ในเกือบทุกส่วนของร่างกายส่วนใหญ่คือหน้าท้อง, ปากมดลูก, ทรวงอก, สมองหรือกะโหลก, หัวใจ, เอวและกระดูกเชิงกราน ที่นี่สมองจะถูกอธิบายเพราะมันอยู่ใกล้กับสาขาการศึกษาของฉัน

การทดสอบดำเนินการอย่างไร

ควรทำการศึกษา MRI ในศูนย์เฉพาะทางและสิ่งอำนวยความสะดวกที่จำเป็นเช่นโรงพยาบาลศูนย์รังสีวิทยาหรือห้องปฏิบัติการ

ขั้นตอนแรกคือการแต่งตัวให้เหมาะสมคุณต้องกำจัดทุกสิ่งที่มีโลหะออกเพื่อไม่ให้รบกวน MRI

จากนั้นคุณจะถูกขอให้นอนบนพื้นผิวแนวนอนที่ถูกแทรกเข้าไปในอุโมงค์ซึ่งเป็นเครื่องสแกน การศึกษาบางอย่างกำหนดให้คุณต้องนอนลงในบางวิธี แต่โดยปกติแล้วมักจะกลับหัวกลับหาง

ในขณะที่ดำเนินการ MRI คุณจะไม่อยู่คนเดียวแพทย์หรือผู้ควบคุมเครื่องจะถูกวางไว้ในห้องที่เชื่อมต่อซึ่งได้รับการป้องกันจากสนามแม่เหล็กที่มักจะมีหน้าต่างเพื่อดูทุกสิ่งที่เกิดขึ้นในห้อง MRI ห้องนี้ยังมีจอภาพที่บุคคลที่รับผิดชอบสามารถดูว่าทุกอย่างเป็นไปด้วยดีหรือไม่ในขณะที่ MRI กำลังดำเนินการอยู่

การทดสอบใช้เวลาประมาณ 30 ถึง 60 นาทีแม้ว่าอาจจะนานกว่านี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากเป็น fMRI ซึ่งคุณจะต้องทำแบบฝึกหัดที่คุณระบุขณะที่ MRI รวบรวมกิจกรรมสมองของคุณ

เตรียมความพร้อมสำหรับการทดสอบอย่างไร

เมื่อคุณได้รับแจ้งว่าควรทำการทดสอบ MRI แพทย์ของคุณควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณไม่มีอุปกรณ์โลหะในร่างกายที่อาจรบกวน MRI เช่นต่อไปนี้:

  • ลิ้นหัวใจเทียม
  • คลิปสำหรับโป่งพองในสมอง
  • เครื่องกระตุ้นหัวใจหรือเครื่องกระตุ้นหัวใจ
  • ใส่เข้าไปในหูชั้นใน (ประสาทหู)
  • โรคไตหรือการล้างไต
  • ข้อต่อเทียมที่เพิ่งวางไว้
  • ขดลวด (ขดลวดหลอดเลือด)

นอกจากนี้คุณควรแจ้งให้แพทย์ทราบหากคุณทำงานกับโลหะเนื่องจากคุณอาจต้องทำการศึกษาเพื่อตรวจสอบว่าคุณมีอนุภาคโลหะในดวงตาหรือจมูกของคุณหรือไม่

คุณควรแจ้งให้แพทย์ของคุณทราบหากคุณเป็นโรค claustrophobia (เพราะกลัวว่าจะมีที่ จำกัด ) เนื่องจากเป็นไปได้แพทย์ของคุณจะแนะนำให้คุณทำ MRI แบบเปิดซึ่งแยกออกจากร่างกายมากขึ้น ถ้ามันเป็นไปไม่ได้และคุณเป็นกังวลมากคุณอาจได้รับยาหรือยานอนหลับ

วันสอบไม่ควรกินอาหารหรือดื่มก่อนการทดสอบประมาณ 4 หรือ 6 ชั่วโมงก่อน

ต้องพยายามนำรายการโลหะขั้นต่ำมาศึกษา (เครื่องประดับ, นาฬิกา, มือถือ, เงิน, บัตรเครดิต ... ) เพราะสิ่งเหล่านี้อาจรบกวน RM หากคุณพาพวกเขาไปคุณจะต้องทิ้งพวกเขาทั้งหมดนอกห้องที่มีเครื่อง RM อยู่

รู้สึกอย่างไร?

การสอบ MRI นั้นไม่เจ็บปวดอย่างสมบูรณ์ แต่อาจเป็นเรื่องที่น่ารำคาญหรืออึดอัดเล็กน้อย

ก่อนอื่นอาจทำให้เกิดความกังวลเมื่อคุณต้องนอนในที่โล่งนาน ๆ นอกจากนี้เครื่องจะต้องยังคงเป็นไปได้เพราะถ้ามันไม่สามารถทำให้เกิดข้อผิดพลาดในภาพ หากคุณไม่สามารถนั่งนิ่ง ๆ เป็นเวลานานคุณอาจได้รับยาเพื่อผ่อนคลาย

ประการที่สองเครื่องสร้างเสียงต่อเนื่องหลายชุดที่น่ารำคาญเพื่อลดเสียงที่คุณสามารถใส่ที่อุดหูตรวจสอบกับแพทย์ของคุณล่วงหน้าเสมอ

เครื่องมีระบบอินเตอร์คอมที่คุณสามารถสื่อสารกับบุคคลที่รับผิดชอบการสอบดังนั้นหากคุณรู้สึกว่ามีอะไรผิดปกติคุณสามารถปรึกษาได้

ไม่จำเป็นต้องอยู่ในโรงพยาบาลหลังจากการทดสอบคุณสามารถกลับบ้านกินได้ถ้าคุณต้องการและทำให้ชีวิตปกติของคุณ

มีไว้เพื่ออะไร?

MRI ถูกนำมาใช้พร้อมกับการทดสอบหรือหลักฐานอื่น ๆ เพื่อทำการวินิจฉัยและประเมินสภาพของบุคคลที่ทุกข์ทรมานจากโรค

ข้อมูลที่จะได้รับขึ้นอยู่กับสถานที่ที่จะทำการสั่นพ้อง เรโซแนนซ์แม่เหล็กในสมองมีประโยชน์สำหรับการตรวจจับสัญญาณสมองลักษณะของเงื่อนไขต่อไปนี้:

  • ความผิดปกติ แต่กำเนิดของสมอง
  • เลือดออกในสมอง (subarachnoid หรือ intracranial hemorrhage)
  • การติดเชื้อในสมอง
  • เนื้องอกในสมอง
  • ความผิดปกติของฮอร์โมน (เช่น acromegaly, galactorrhea และกลุ่มอาการคุชชิง)
  • หลายเส้นโลหิตตีบ
  • ลากเส้น

นอกจากนี้ยังมีประโยชน์ในการกำหนดสาเหตุของเงื่อนไขเช่น:

  • กล้ามเนื้ออ่อนแรงหรือมึนงงและรู้สึกเสียวซ่า
  • การเปลี่ยนแปลงความคิดหรือพฤติกรรม
  • สูญเสียการได้ยิน
  • ปวดหัวเมื่อมีอาการหรืออาการแสดงอื่น ๆ
  • พูดยาก
  • ปัญหาการมองเห็น
  • การเป็นบ้า

คุณมีความเสี่ยงหรือไม่?

เรโซแนนซ์แม่เหล็กใช้สนามแม่เหล็กและไม่เหมือนรังสีที่ยังไม่พบในการศึกษาใด ๆ ที่ก่อให้เกิดความเสียหายใด ๆ

การศึกษาความคมชัดของ MRI ซึ่งต้องการการใช้สีย้อมมักจะทำกับแกโดลิเนียม สีย้อมนี้มีความปลอดภัยสูงและไม่ค่อยเกิดอาการแพ้แม้ว่าจะเป็นอันตรายต่อผู้ที่มีปัญหาไต ดังนั้นหากคุณมีปัญหาเกี่ยวกับไตคุณควรแจ้งแพทย์ของคุณก่อนทำการศึกษา

การถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอาจเป็นอันตรายได้หากบุคคลนั้นพกพาอุปกรณ์โลหะเช่นเครื่องกระตุ้นหัวใจและการปลูกถ่ายเพราะพวกเขาไม่สามารถทำให้มันทำงานเหมือนก่อน

นอกจากนี้คุณต้องทำการศึกษาหากมีความเสี่ยงที่คุณมีเศษโลหะอยู่ภายในร่างกายของคุณเนื่องจากสนามแม่เหล็กสามารถทำให้พวกเขาเคลื่อนไหวและทำให้เกิดความเสียหายต่อสารอินทรีย์หรือเนื้อเยื่อ