Imagistica prin rezonanță magnetică funcțională: tratament, efecte și riscuri

Funcțională imagistică prin rezonanță magnetică (fMRI) este o tehnică de imagistică prin rezonanță magnetică utilizată pentru a imagina modificările fiziologice din corp. Se bazează pe principiile fizice ale rezonanței magnetice nucleare. Într-un sens mai restrâns, termenul este utilizat în legătură cu examinarea activatului creier zone.

Ce este imagistica prin rezonanță magnetică funcțională?

RMN clasic afișează imagini statice ale organelor și țesuturilor corespunzătoare, în timp ce IRMF reproduce schimbări de activitate în creier prin imagini tridimensionale în timpul desfășurării unor activități specifice. Bazat pe imagistică prin rezonanță magnetică (IRM), fizicianul Kenneth Kwong a dezvoltat imagistica prin rezonanță magnetică funcțională (IRMF) pentru schimbări imagistice în activitate în diferite creier zone. Aceasta metoda măsuri modificări ale creierului sânge flux care este asociat cu schimbări de activitate în zonele creierului corespunzătoare prin cuplare neurovasculară. Această metodă profită de diferitele medii chimice ale măsurate hidrogen nuclee din hemoglobină of oxigen-depletita si oxigenata sânge. Oxigenat hemoglobină (oxihemoglobina) este diamagnetică, în timp ce oxigen-hemoglobina libera (deoxihemoglobina) are proprietati paramagnetice. Diferențele în proprietățile magnetice ale sânge sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de BOLD efect (Efect dependent de nivelul sângelui-oxigenare). Procesele funcționale din creier sunt înregistrate sub formă de serii de imagini transversale. În acest fel, schimbările de activitate în zonele individuale ale creierului pot fi investigate prin intermediul unor sarcini specifice efectuate pe subiecții testați. Această metodă este utilizată inițial pentru cercetarea de bază pentru a compara tiparele de activitate la subiecții de control sănătoși cu activitățile cerebrale ale persoanelor cu tulburări mentale. Cu toate acestea, într-un sens mai larg, termenul funcțional imagistică prin rezonanță magnetică include încă imagistica prin rezonanță magnetică cinematică, care descrie reprezentarea în mișcare a diferitelor organe.

Funcția, efectul și obiectivele

Imagistica prin rezonanță magnetică funcțională este o dezvoltare ulterioară a imagisticii prin rezonanță magnetică (RMN). RMN clasic afișează imagini statice ale organelor și țesuturilor corespunzătoare, în timp ce IRMF reflectă modificările activității din creier prin imagini tridimensionale în timpul efectuării activităților specifice. Astfel, cu ajutorul acestei metode neinvazive, creierul poate fi observat în diferite situații. Ca și în cazul RMN clasic, baza fizică a măsurătorii se bazează inițial pe rezonanța magnetică nucleară. Aici, rotirile protonilor hemoglobină sunt aliniate longitudinal prin aplicarea unui câmp magnetic static. Un câmp alternativ de înaltă frecvență aplicat transversal la această direcție de magnetizare asigură devierea transversală a magnetizării către câmpul static până la atingerea rezonanței (frecvența Lamor). Dacă câmpul de înaltă frecvență este oprit, durează un anumit timp sub disipare a energiei până când magnetizarea se aliniază din nou de-a lungul câmpului static. Acest relaxare timpul se măsoară. În RMN, este exploatată circumstanța unei magnetizări diferite a deoxihemoglobinei și a oxihemoglobinei. Acest lucru are ca rezultat citiri diferite pentru cele două forme datorită influenței oxigen. Cu toate acestea, din moment ce raportul dintre oxihemoglobină și dezoxihemoglobină se modifică constant în timpul proceselor fiziologice din creier, înregistrările seriale sunt efectuate ca parte a RMN-ului, care înregistrează modificările în fiecare moment. Astfel, într-o fereastră de timp de câteva secunde, activitatea neuronală poate fi vizualizată cu precizie milimetrică. Experimental, localizarea activității neuronale este determinată de măsurători ale semnalului de rezonanță magnetică la două puncte de timp diferite. În primul rând, măsurarea se face într-o stare de repaus și apoi într-o stare excitată. Apoi, comparația înregistrărilor se efectuează într-o procedură de testare statistică și diferențele semnificative statistic sunt atribuite spațial. În scopuri experimentale, stimulul poate fi prezentat subiectului de mai multe ori. Aceasta înseamnă de obicei că o sarcină se repetă frecvent. Diferențele față de comparația datelor din faza de stimul cu rezultatele măsurătorilor din faza de odihnă sunt calculate și apoi afișate pictural. Cu această procedură, a fost posibil să se determine ce zone ale creierului sunt active în timpul cărora s-a activat. În plus, s-ar putea determina diferențele anumitor zone ale creierului în tulburările psihologice față de creierul sănătos. În plus față de cercetarea de bază, care oferă constatări importante pentru diagnosticul tulburărilor psihologice, metoda este utilizată și direct în practica clinică. Principala aplicație clinică a RMN este localizarea zonelor cerebrale relevante pentru limbă în pregătirea operațiilor pentru tumori cerebrale. Scopul este de a se asigura că această zonă este în mare parte scutită în timpul intervenției chirurgicale. Alte aplicații clinice ale imagisticii prin rezonanță magnetică funcțională se referă la evaluarea pacienților cu tulburări de conștiință, cum ar fi comă, comă de veghe sau MCS (stare minim conștientă).

Riscuri, efecte secundare și pericole

În ciuda marelui succes al imagisticii prin rezonanță magnetică funcțională, această metodă ar trebui, de asemenea, privită critic în ceea ce privește valabilitate. S-ar putea stabili corelații semnificative între anumite activități și activarea ariilor cerebrale corespunzătoare. Semnificația anumitor zone cerebrale pentru tulburările psihologice a devenit, de asemenea, mai clară. Cu toate acestea, aici se măsoară doar modificările încărcării cu oxigen a hemoglobinei. Deoarece aceste procese pot fi localizate la anumite zone cerebrale, se presupune că aceste zone cerebrale sunt activate și datorită cuplării neurovasculare. Deci, creierul nu poate fi observat direct gândind. Trebuie remarcat faptul că modificarea fluxului sanguin are loc numai după o perioadă de latență de câteva secunde după activitatea neuronală. Prin urmare, cartografierea directă este uneori îngreunată. Cu toate acestea, un avantaj pentru RMN comparativ cu alte metode de examinare neurologică neinvazivă este localizarea spațială mult mai bună a activităților. Cu toate acestea, rezoluția temporală este mult mai mică. Determinarea indirectă a activităților neuronale prin măsurători ale fluxului sanguin și oxigenările hemoglobinei generează, de asemenea, o oarecare incertitudine. Astfel, se presupune o latență mai mare de patru secunde. Rămâne de investigat dacă activitățile neuronale fiabile pot fi presupuse pentru stimuli mai scurți. Cu toate acestea, există și limitări tehnice în ceea ce privește aplicarea imagisticii prin rezonanță magnetică funcțională, bazată în parte pe faptul că BOLD efectul este produs nu numai de sânge nave dar și de țesutul celular adiacent vaselor.