การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กที่ใช้งานได้: การรักษาผลกระทบและความเสี่ยง

การทำงาน ถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็ก (fMRI) เป็นเทคนิคการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กที่ใช้เพื่อแสดงภาพการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาในร่างกาย มันขึ้นอยู่กับหลักการทางกายภาพของเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์ ในความหมายที่แคบกว่าคำนี้ใช้ในการตรวจสอบการเปิดใช้งาน สมอง พื้นที่

การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กที่ใช้งานได้คืออะไร?

MRI แบบคลาสสิกจะแสดงภาพนิ่งของอวัยวะและเนื้อเยื่อที่เกี่ยวข้องในขณะที่ fMRI จะสร้างการเปลี่ยนแปลงของกิจกรรมในไฟล์ สมอง ผ่านภาพสามมิติระหว่างการดำเนินกิจกรรมเฉพาะ ขึ้นอยู่กับ ถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็ก (MRI) นักฟิสิกส์ Kenneth Kwong ได้พัฒนาการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กที่ใช้งานได้ (fMRI) สำหรับการเปลี่ยนแปลงการถ่ายภาพในกิจกรรมที่แตกต่างกัน สมอง พื้นที่ วิธีนี้ มาตรการ การเปลี่ยนแปลงในสมอง เลือด การไหลที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของกิจกรรมในพื้นที่สมองที่เกี่ยวข้องผ่านการมีเพศสัมพันธ์ทางระบบประสาท วิธีนี้ใช้ประโยชน์จากสภาพแวดล้อมทางเคมีที่แตกต่างกันของสิ่งที่วัดได้ ไฮโดรเจน นิวเคลียสใน เฮโมโกลบิน of ออกซิเจน- ดูดซับและออกซิเจน เลือด. ออกซิเจน เฮโมโกลบิน (oxyhemoglobin) คือไดอะแมกเนติกในขณะที่ ออกซิเจน- เฮโมโกลบินฟรี (deoxyhemoglobin) มีคุณสมบัติพาราแมกเนติก ความแตกต่างในคุณสมบัติแม่เหล็กของ เลือด เรียกอีกอย่างว่า BOLD เอฟเฟกต์ (Blood-Oxygenation-Level Dependent Effect) กระบวนการทำงานในสมองจะถูกบันทึกในรูปแบบของภาพตัดขวาง ด้วยวิธีนี้การเปลี่ยนแปลงของกิจกรรมในพื้นที่สมองแต่ละส่วนสามารถตรวจสอบได้โดยใช้งานเฉพาะที่ดำเนินการกับผู้เข้ารับการทดสอบ วิธีนี้ใช้ในขั้นต้นสำหรับการวิจัยขั้นพื้นฐานเพื่อเปรียบเทียบรูปแบบกิจกรรมในอาสาสมัครควบคุมสุขภาพกับกิจกรรมทางสมองของบุคคลที่มีความผิดปกติทางจิต อย่างไรก็ตามในความหมายที่กว้างขึ้นคำว่าฟังก์ชัน ถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็ก ยังคงรวมถึงการถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งอธิบายถึงการเคลื่อนไหวแทนอวัยวะต่างๆ

ฟังก์ชันผลและเป้าหมาย

การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กที่ใช้งานได้เป็นการพัฒนาเพิ่มเติมของการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก (MRI) MRI แบบคลาสสิกจะแสดงภาพนิ่งของอวัยวะและเนื้อเยื่อที่เกี่ยวข้องในขณะที่ fMRI สะท้อนการเปลี่ยนแปลงของกิจกรรมในสมองผ่านภาพสามมิติระหว่างการทำกิจกรรมเฉพาะ ดังนั้นด้วยความช่วยเหลือของวิธีการที่ไม่รุกรานนี้สมองสามารถสังเกตได้ภายใต้สถานการณ์ที่แตกต่างกัน เช่นเดียวกับ MRI แบบคลาสสิกพื้นฐานทางกายภาพของการวัดในขั้นต้นจะขึ้นอยู่กับการสั่นพ้องของแม่เหล็กนิวเคลียร์ ที่นี่การหมุนของโปรตอนของ เฮโมโกลบิน จัดเรียงตามแนวยาวโดยใช้สนามแม่เหล็กสถิต สนามไฟฟ้ากระแสสลับความถี่สูงที่ใช้ในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางของการทำให้เป็นแม่เหล็กช่วยให้มั่นใจได้ว่าการเบี่ยงเบนตามขวางของการทำให้เป็นแม่เหล็กไปยังสนามคงที่จนกว่าจะถึงเรโซแนนซ์ (ความถี่ Lamor) หากสนามความถี่สูงปิดอยู่จะต้องใช้เวลาระยะหนึ่งภายใต้การกระจายพลังงานจนกว่าการทำให้เป็นแม่เหล็กจะจัดแนวตามแนวสนามคงที่อีกครั้ง นี้ การผ่อนคลาย เวลาวัด ใน fMRI จะมีการใช้ประโยชน์จากสถานการณ์ของการดึงดูดที่แตกต่างกันของ deoxyhemoglobin และ oxyhemoglobin ส่งผลให้การอ่านทั้งสองรูปแบบแตกต่างกันเนื่องจากอิทธิพลของ ออกซิเจน. อย่างไรก็ตามเนื่องจากอัตราส่วนของ oxyhemoglobin ต่อ deoxyhemoglobin มีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาในระหว่างกระบวนการทางสรีรวิทยาในสมองการบันทึกแบบอนุกรมจะดำเนินการโดยเป็นส่วนหนึ่งของ fMRI ซึ่งจะบันทึกการเปลี่ยนแปลงในแต่ละช่วงเวลา ดังนั้นภายในช่วงเวลาไม่กี่วินาทีกิจกรรมของเซลล์ประสาทสามารถมองเห็นได้ด้วยความแม่นยำระดับมิลลิเมตร จากการทดลองตำแหน่งของการทำงานของเซลล์ประสาทถูกกำหนดโดยการวัดสัญญาณเรโซแนนซ์แม่เหล็กที่จุดเวลาที่ต่างกันสองจุด ขั้นแรกการวัดจะทำในสถานะพักและจากนั้นอยู่ในสถานะตื่นเต้น จากนั้นการเปรียบเทียบการบันทึกจะดำเนินการในขั้นตอนการทดสอบทางสถิติและกำหนดความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติเชิงพื้นที่ สำหรับวัตถุประสงค์ในการทดลองสามารถนำเสนอสิ่งกระตุ้นต่อผู้เข้าร่วมได้หลายครั้ง ซึ่งมักจะหมายความว่ามีการทำซ้ำงานบ่อยครั้ง ความแตกต่างจากการเปรียบเทียบข้อมูลจากระยะกระตุ้นกับผลการวัดจากระยะที่เหลือจะถูกคำนวณแล้วแสดงเป็นภาพ ด้วยขั้นตอนนี้ทำให้สามารถระบุได้ว่าบริเวณใดของสมองกำลังทำงานอยู่ในระหว่างที่ทำกิจกรรมนอกจากนี้ยังสามารถระบุความแตกต่างของพื้นที่สมองบางส่วนในความผิดปกติทางจิตใจกับสมองที่แข็งแรงได้ นอกเหนือจากการวิจัยพื้นฐานซึ่งให้ข้อค้นพบที่สำคัญสำหรับการวินิจฉัยความผิดปกติทางจิตใจวิธีนี้ยังใช้โดยตรงในการปฏิบัติทางคลินิก การประยุกต์ใช้ fMRI ทางคลินิกหลักคือการแปลพื้นที่สมองที่เกี่ยวข้องกับภาษาในการเตรียมการดำเนินการสำหรับ เนื้องอกในสมอง. จุดมุ่งหมายคือเพื่อให้แน่ใจว่าพื้นที่นี้ได้รับการยกเว้นอย่างมากในระหว่างการผ่าตัด การใช้งานทางคลินิกอื่น ๆ ของการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กที่ใช้งานได้เกี่ยวข้องกับการประเมินผู้ป่วยที่มีความรู้สึกผิดปกติเช่น อาการโคม่าอาการโคม่าตื่นหรือ MCS (สภาวะที่รู้สึกตัวน้อยที่สุด)

ความเสี่ยงผลข้างเคียงและอันตราย

แม้จะประสบความสำเร็จอย่างมากในการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กที่ใช้งานได้ แต่วิธีนี้ก็ควรได้รับการพิจารณาในแง่ของมันด้วย ความถูกต้อง. สามารถสร้างความสัมพันธ์ที่สำคัญระหว่างกิจกรรมบางอย่างและการกระตุ้นของพื้นที่สมองที่เกี่ยวข้องได้ ความสำคัญของพื้นที่สมองบางส่วนสำหรับความผิดปกติทางจิตใจก็ชัดเจนขึ้นเช่นกัน อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนแปลงปริมาณออกซิเจนของฮีโมโกลบินเท่านั้นที่จะวัดได้ที่นี่ เนื่องจากกระบวนการเหล่านี้สามารถแปลไปยังพื้นที่สมองเฉพาะได้จึงสันนิษฐานได้ว่าพื้นที่สมองเหล่านี้ถูกกระตุ้นด้วยเนื่องจากการมีเพศสัมพันธ์ของระบบประสาท ดังนั้นสมองจึงไม่สามารถสังเกตความคิดได้โดยตรง ต้องสังเกตว่าการเปลี่ยนแปลงการไหลเวียนของเลือดจะเกิดขึ้นหลังจากช่วงเวลาแฝงหลายวินาทีหลังจากการทำงานของเซลล์ประสาทเท่านั้น ดังนั้นบางครั้งการทำแผนที่โดยตรงจึงทำได้ยาก อย่างไรก็ตามข้อได้เปรียบของ fMRI เมื่อเทียบกับวิธีการตรวจระบบประสาทแบบไม่รุกรานอื่น ๆ คือการแปลเชิงพื้นที่ของกิจกรรมได้ดีกว่ามาก อย่างไรก็ตามความละเอียดชั่วคราวจะต่ำกว่ามาก การกำหนดกิจกรรมของเซลล์ประสาทโดยอ้อมโดยการวัดการไหลเวียนของเลือดและการให้ออกซิเจนของฮีโมโกลบินทำให้เกิดความไม่แน่นอนบางอย่าง ดังนั้นจึงถือว่าเวลาในการตอบสนองมากกว่าสี่วินาที กิจกรรมของเซลล์ประสาทที่เชื่อถือได้สามารถสันนิษฐานได้หรือไม่สำหรับสิ่งเร้าที่สั้นกว่านั้นยังคงต้องได้รับการตรวจสอบ อย่างไรก็ตามยังมีข้อ จำกัด ทางเทคนิคในการประยุกต์ใช้การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กที่ใช้งานได้โดยพิจารณาจากข้อเท็จจริงที่ว่า BOLD ผลกระทบไม่เพียง แต่ผลิตโดยเลือด เรือ แต่ยังเกิดจากเนื้อเยื่อเซลล์ที่อยู่ติดกับเส้นเลือด