Delujoč slikanje z magnetno resonanco (fMRI) je tehnika slikanja z magnetno resonanco, ki se uporablja za slikanje fizioloških sprememb v telesu. Temelji na fizikalnih principih jedrske magnetne resonance. V ožjem pomenu se izraz uporablja v povezavi s pregledom aktiviranega možganov območjih.
Kaj je slikanje z magnetno resonanco?
Klasični MRI prikazuje statične slike ustreznih organov in tkiv, medtem ko fMRI reproducira spremembe v aktivnosti v možganov skozi tridimenzionalne slike med izvajanjem določenih dejavnosti. Temelji na slikanje z magnetno resonanco (MRI), fizik Kenneth Kwong razvil funkcionalno slikanje z magnetno resonanco (fMRI) za slikanje sprememb aktivnosti v različnih možganov območjih. Ta metoda ukrepe spremembe v možganih kri tok, ki je povezan s spremembami aktivnosti v ustreznih možganskih predelih z nevrovaskularno sklopitvijo. Ta metoda izkorišča različno izmerjeno kemično okolje vodik jedra v hemoglobina of kisik-siromašen in oksigeniran kri. Oksigenirano hemoglobina (oksihemoglobin) je diamagnetičen, medtem ko kisik-prosti hemoglobin (deoksihemoglobin) ima paramagnetne lastnosti. Razlike v magnetnih lastnostih kri so znani tudi kot Krepko učinek (učinek, odvisen od ravni oksigenacije krvi). Funkcionalni procesi v možganih so zabeleženi v obliki presečnih slikovnih serij. Na ta način je mogoče s posebnimi nalogami, opravljenimi na preizkušancih, raziskati spremembe v aktivnostih na posameznih možganskih področjih. Ta metoda se sprva uporablja za osnovne raziskave za primerjavo vzorcev aktivnosti pri zdravih kontrolnih osebah z možganskimi aktivnostmi posameznikov z duševnimi motnjami. Vendar pa v širšem smislu izraz funkcionalen slikanje z magnetno resonanco še vedno vključuje kinematično slikanje z magnetno resonanco, ki opisuje gibljivo predstavitev različnih organov.
Funkcija, učinek in cilji
Funkcionalno slikanje z magnetno resonanco je nadaljnji razvoj slikanja z magnetno resonanco (MRI). Klasični MRI prikazuje statične slike ustreznih organov in tkiv, medtem ko fMRI odraža spremembe v aktivnosti možganov s tridimenzionalnimi slikami med izvajanjem določenih dejavnosti. Tako lahko s pomočjo te neinvazivne metode možgane opazujemo v različnih situacijah. Tako kot pri klasični magnetni resonanci tudi pri fizični osnovi meritev na začetku temelji na jedrski magnetni resonanci. Tu se vrtijo protoni hemoglobina so vzdolžno poravnani z uporabo statičnega magnetnega polja. Visokofrekvenčno izmenično polje, ki se uporablja prečno na to smer magnetizacije, zagotavlja prečni odklon magnetizacije na statično polje, dokler ni dosežena resonanca (Lamorjeva frekvenca). Če je visokofrekvenčno polje izklopljeno, traja določen čas pri odvajanju energije, dokler se magnetizacija spet ne poravna vzdolž statičnega polja. To sprostitev čas se meri. Pri fMRI se izkorišča okoliščina različne magnetizacije deoksihemoglobina in oksihemoglobina. To ima za posledico različne odčitke za obe obliki zaradi vpliva kisik. Ker pa se razmerje med oksihemoglobinom in deoksihemoglobinom med fiziološkimi procesi v možganih nenehno spreminja, se serijski posnetki izvajajo kot del fMRI, ki spremembe zabeleži v vsakem trenutku. Tako lahko v časovnem oknu nekaj sekund nevronsko aktivnost vizualno prikažemo z milimetrsko natančnostjo. Eksperimentalno lokacijo nevronske aktivnosti določimo z meritvami signala magnetne resonance v dveh različnih časovnih točkah. Najprej se meritev opravi v stanju mirovanja in nato v vznemirjenem stanju. Nato se primerjava posnetkov izvede v postopku statističnega preizkusa in prostorsko se dodelijo statistično pomembne razlike. Za eksperimentalne namene lahko dražljaj večkrat predstavite osebi. To običajno pomeni, da se naloga pogosto ponavlja. Izračunajo se razlike med primerjavo podatkov iz faze dražljaja z rezultati meritev iz faze mirovanja in nato slikovno prikažejo. S tem postopkom je bilo mogoče ugotoviti, katera področja možganov so aktivna med katero dejavnostjo, poleg tega pa je bilo mogoče ugotoviti razlike nekaterih možganskih področij pri psiholoških motnjah do zdravih možganov. Poleg temeljnih raziskav, ki dajejo pomembne ugotovitve za diagnozo psiholoških motenj, se metoda uporablja tudi neposredno v klinični praksi. Glavna klinična uporaba fMRI je lokalizacija jezikovno pomembnih možganskih področij pri pripravi operacij za možganskih tumorjev. Cilj je zagotoviti, da je to območje med operacijo v veliki meri prihranjeno. Druge klinične aplikacije slikanja z magnetno resonanco se nanašajo na ocenjevanje bolnikov z motnjami zavesti, kot npr koma, budna koma ali MCS (minimalno zavestno stanje).
Tveganja, neželeni učinki in nevarnosti
Kljub velikemu uspehu funkcijskega slikanja z magnetno resonanco je treba tudi na to metodo kritično gledati z vidika njene veljavnost. Ugotoviti je bilo mogoče pomembne korelacije med nekaterimi dejavnostmi in aktivacijo ustreznih možganskih področij. Jasnejši je tudi pomen nekaterih možganskih področij za psihološke motnje. Vendar se tu merijo le spremembe v obremenitvi hemoglobina s kisikom. Ker je te procese mogoče lokalizirati na določena možganska področja, se domneva, da se ta možganska področja aktivirajo tudi zaradi nevrovaskularne sklopke. Torej možganov ni mogoče neposredno opazovati razmišljanja. Upoštevati je treba, da se sprememba pretoka krvi pojavi šele po nekaj sekundah zakasnitve po nevronski aktivnosti. Zato je neposredno kartiranje včasih težko. Vendar je prednost fMRI v primerjavi z drugimi neinvazivnimi nevrološkimi preiskovalnimi metodami veliko boljša prostorska lokalizacija dejavnosti. Vendar je časovna ločljivost precej nižja. Posredno določanje nevronskih aktivnosti z merjenjem pretoka krvi in oksigenacije hemoglobina prav tako ustvarja nekaj negotovosti. Tako se predpostavlja več kot štiri sekunde zakasnitve. Ali je mogoče predvideti zanesljive nevronske aktivnosti za krajše dražljaje, je treba še raziskati. Vendar pa še vedno obstajajo tehnične omejitve pri uporabi funkcijskega slikanja z magnetno resonanco, ki delno temeljijo na dejstvu, da Krepko učinek ne povzroča samo kri plovila ampak tudi s celičnim tkivom, ki meji na žile.
