Funkcionális mágneses rezonancia képalkotás (fMRI) egy mágneses rezonancia képalkotó technika, amelyet a test fiziológiai változásainak leképezésére használnak. A nukleáris mágneses rezonancia fizikai elvein alapszik. Szűkebb értelemben a kifejezést az aktiváltak vizsgálatával kapcsolatban használják agy területeken.
Mi a funkcionális mágneses rezonancia képalkotás?
A klasszikus MRI statikus képeket jelenít meg a megfelelő szervekről és szövetekről, míg az fMRI reprodukálja az aktivitás változását a agy háromdimenziós képeken keresztül meghatározott tevékenységek végrehajtása során. Alapján mágneses rezonancia képalkotás (MRI), Kenneth Kwong fizikus funkcionális mágneses rezonancia képalkotást (fMRI) dolgozott ki az aktivitás különböző agy területeken. Ez a módszer intézkedések változások az agyban vér áramlás, amelyek neurovaszkuláris kapcsolással kapcsolódnak a megfelelő agyterületek aktivitásváltozásaihoz. Ez a módszer kihasználja a mért eltérő kémiai környezet előnyeit hidrogén magok a hemoglobin of oxigénkimerült és oxigénnel telített vér. Oxigénes hemoglobin (oxihemoglobin) diamágneses, míg oxigén-mentes hemoglobin (deoxyhemoglobin) paramágneses tulajdonságokkal rendelkezik. A mágneses tulajdonságainak különbségei vér néven is ismertek BÁTOR hatás (vér-oxigénszint-függő hatás). Az agy funkcionális folyamatait keresztmetszeti képsorok formájában rögzítik. Ily módon az egyes agyterületek aktivitásának változásai a tesztalanyokon elvégzett specifikus feladatok segítségével vizsgálhatók. Ezt a módszert kezdetben az alapkutatásra használják, hogy összehasonlítsák az egészséges kontroll alanyok aktivitási mintáit a mentális zavarokkal küzdő egyének agyi aktivitásával. Tágabb értelemben azonban a funkcionális kifejezés mágneses rezonancia képalkotás még mindig magában foglalja a kinematikus mágneses rezonancia képalkotást, amely leírja a különféle szervek mozgó ábrázolását.
Funkció, hatás és célok
A funkcionális mágneses rezonancia képalkotás a mágneses rezonancia képalkotás (MRI) továbbfejlesztése. A klasszikus MRI statikus képeket jelenít meg a megfelelő szervekről és szövetekről, míg az fMRI háromdimenziós képeken keresztül tükrözi az agy aktivitásának változását a konkrét tevékenységek végrehajtása során. Így ezen nem invazív módszer segítségével az agy különböző helyzetekben figyelhető meg. A klasszikus MRI-hez hasonlóan a mérés fizikai alapja kezdetben a magmágneses rezonancián alapul. Itt a protonok pörgetései hemoglobin statikus mágneses mező alkalmazásával hosszirányban vannak igazítva. Erre a mágnesezési irányra keresztirányban alkalmazott nagyfrekvenciás váltakozó mező biztosítja a mágnesezettség keresztirányú elhajlását a statikus mezőig, amíg a rezonancia (Lamor frekvencia) el nem ér. Ha a nagyfrekvenciás mező ki van kapcsolva, az energia eloszlása alatt egy bizonyos időbe telik, amíg a mágnesezés ismét a statikus mező mentén igazodik. Ez kikapcsolódás az időt megmérik. Az fMRI-ben a dezoxihemoglobin és az oxihemoglobin eltérő mágnesezésének körülményeit használják ki. Ennek eredményeként a két forma eltérő leolvasást eredményez a oxigén. Mivel azonban az oxi-hemoglobin és a deoxihemoglobin aránya folyamatosan változik az agy fiziológiai folyamatai során, soros felvételeket hajtanak végre az fMRI részeként, amely az egyes időpontokban regisztrálja a változásokat. Így néhány másodperces időablakon belül a neuronaktivitás milliméter pontossággal láthatóvá válik. Kísérletileg a neuronális aktivitás helyét a mágneses rezonancia jel két különböző időpontban történő mérésével határozzuk meg. Először a mérést nyugalmi állapotban, majd gerjesztett állapotban végezzük. Ezután a felvételek összehasonlítását statisztikai vizsgálati eljárásban hajtjuk végre, és a statisztikailag szignifikáns különbségeket térben hozzárendeljük. Kísérleti célból az inger többször is bemutatható az alany számára. Ez általában azt jelenti, hogy egy feladatot gyakran ismételnek. Az ingerfázisból származó adatok és a többi fázis mérési eredményeivel való összehasonlítás különbségeit kiszámoljuk, majd képileg megjelenítjük. Ezzel az eljárással meg lehetett állapítani, hogy melyik agyterület mely tevékenység során aktív. Ezenkívül meghatározhatók bizonyos agyterületek pszichés rendellenességekben fennálló különbségei az egészséges agyhoz képest. Az alapkutatások mellett, amelyek fontos megállapításokat nyújtanak a pszichés rendellenességek diagnosztizálásához, a módszert közvetlenül alkalmazzák a klinikai gyakorlatban is. Az fMRI fő klinikai alkalmazása a nyelv szempontjából releváns agyi területek lokalizálása az operációk előkészítésében agydaganatok. A cél annak biztosítása, hogy ezt a területet nagymértékben megkíméljék a műtét során. A funkcionális mágneses rezonancia képalkotás egyéb klinikai alkalmazásai tudatzavarral küzdő betegek értékelésére vonatkoznak, mint pl eszik, ébrenléti kóma vagy MCS (minimálisan tudatos állapot).
Kockázatok, mellékhatások és veszélyek
A funkcionális mágneses rezonancia képalkotás nagy sikere ellenére ezt a módszert kritikusan kell szemlélni annak szempontjából is érvényesség. Jelentős összefüggéseket lehet megállapítani bizonyos tevékenységek és a megfelelő agyterületek aktiválása között. Bizonyos agyterületek jelentősége a pszichológiai rendellenességek szempontjából is egyértelműbbé vált. Itt azonban csak a hemoglobin oxigénterhelésének változásait mérjük. Mivel ezek a folyamatok specifikus agyterületeken lokalizálhatók, feltételezzük, hogy ezek az agyterületek is aktiválódnak a neurovaszkuláris csatolás miatt. Tehát az agy nem figyelhető meg közvetlenül gondolkodva. Meg kell jegyezni, hogy a véráramlás változása csak néhány másodperces késési periódus után következik be az idegsejtek aktivitása után. Ezért a közvetlen térképezést néha megnehezítik. Az fMRI előnye azonban más nem invazív neurológiai vizsgálati módszerekkel szemben a tevékenységek sokkal jobb térbeli lokalizációja. Az időbeli felbontás azonban jóval alacsonyabb. Az idegsejtek aktivitásának közvetett meghatározása véráramlásméréssel és hemoglobin-oxigenizációval szintén bizonytalanságot kelt. Így négy másodpercnél hosszabb késleltetést feltételezünk. Hogy rövidebb ingerek esetén feltételezhető-e megbízható idegsejt-aktivitás, azt még meg kell vizsgálni. A funkcionális mágneses rezonancia képalkotás alkalmazásának azonban továbbra is vannak technikai korlátai, részben azon a tényen alapulva, hogy a BÁTOR hatást nem csak a vér termeli hajók hanem az erek melletti sejtszövet által is.
