Нейровизуализация

1. Определение
2. КТ
3.МРТ
4. Магнитно-резонансная спектроскопия
5.Диффузионная тензорная визуализация (ДТВ)
6. Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)
7. Компьютерная электроэнцефалография
8. Магнитоэнцефалография (МЭГ)
9.Литература
План:

Нейровизуализация ─ это комплекс современных методов исследования головного мозга, позволяющих в наглядной графической форме отобразить особенности его прижизненной структуры и функционирования

Компьютерная томография (КТ) является методом структурной нейровизуализации, то есть предоставляет детальную информацию об особенностях (в том числе, нарушениях) структуры головного мозга.
Метод КТ головного мозга основан на компьютерной реконструкции изображения, получаемого при круговом просвечивании объекта узким пучком рентгеновского излучения. При КТ используется специальное рентгеновское оборудование для получения изображений продольных и поперечных «срезов» головного мозга ─ томограмм (толщиной 3–10 мм).
В некоторых случаях для улучшения визуализации поражений головного мозга, связанных с нарушением гематоэнцефалического барьера (недавний инсульт, растущие опухоли, инфекционные и воспалительные процессы) при КТ применяют вводимые внутривенно йод-содержащие рентгеноконтрастные препараты.
Рентгеновская компьютерная томография (КТ)

Горизонтальные КТ- «срезы» головного мозга
(видно расширение боковых желудочков
Горизонтальные КТ- «срезы» головного мозга
(видна обширная менингиома левой височной доли)

Магнитно-резонансная томография (МРТ) или ядерно-магнитно-резонансная (ЯМР) томография в настоящее время является ведущим неинвазивным методом прижизненной визуализации структуры головного мозга с использованием физического явления ядерного магнитного резонанса.
Метод основан на измерении электромагнитного отклика ядер ряда атомов на их возбуждение внешним радиочастотным импульсным магнитным полем с параметрами, вызывающими магнитный резонанс. Ядра многих атомов, в частности, ядро атома водорода (протон), обладают магнитным моментом — спином. При воздей-ствии внешнего магнитного поля суммарное магнитное поле объекта, создаваемое элементарными магнитами — протонами, изменяется, а затем затухает вследствие переориентации спинов. Эти изменения регистрируются специальными датчиками.
С помощью компьютерной обработки и графики картина распреде-ления соответствующих ядер воспроизводится на «срезах» или в объёме (3-D) головного мозга.
Магнитно-резонансная томография (МРТ или ЯМР)

Наибольшая концентрация протонов связана с водой (межклеточной жидкостью) и с липидами, образую-щими миелиновые оболочки нервных волокон. Поэтому метод МРТ чётко разграничивает серое и белое вещество головного мозга, визуализирует пространства, заполненные жидкостью (желудочки головного мозга, отёки, кистозные образования), позволяет диагности-ровать атрофические и демиелинизи-рующие процессы, новообразования.
Пространственное разрешение метода МРТ составляет 1–2 мм, его можно повысить путём контрастирования внутривенным введением препаратов гадолиния.

При использовании магнитов, создающих высокие уровни напряжённости магнитного поля, ответный сигнал можно подвергнуть спектральному анализу с выделением составляющих, связанных с атомами не только водорода, но и фосфора (например, для изучения распределения метаболизма АТФ), углерода и фтора.
Такая модификация метода МРТ позволяет визуализировать не только морфологическую структуру, но и получать картину распределения ряда биологически активных соединений (холина, лактата, глутамата, ГАМК и др.) в объёме мозга, то есть осуществлять функциональную нейровизуализацию.
Магнитно-резонансная спектроскопия

Протонная МР-спектроскопия (ВОКСЕЛЬ ПОМЕЩЕН В ДЛПФК)
NAA - N-ацетиласпартат, Cr = Сr+PСr - креатин/фосфокреатин,
Cho = PСho+Cho - холинсодержащие соединения,
GLx = Gln+Glu - глутамин/глутамат
Синие столбики – данные, усредненные по группе больных шизофренией в ремиссии (n=16),
красные столбики – данные, усредненные по группе здоровых испытуемых (n=16)/
В данных выборках межгрупповые различия не достигли уровня статистической значимости

ДТВ это вариант метода магнитно-резонансной томографии, позволяющий оценить диффузию молекул воды вдоль миелиновой оболочки аксонов нервных клеток головного мозга и, таким образом, получить информацию о сохранности структур белого вещества.
ДТВ как трехмерная волоконная трактография представляет собой новую перспективную методику, позволяющую визуализировать пучки нервных волокон, соединяющие различные зоны головного мозга.
МР-трактография позволяет более точно локализовать поражения функционально значимых проводящих путей головного мозга.
Диффузионная тензорная визуализация (ДТВ)

Позитронно-эмиссионая томография (или двухфотонная эмиссионая томография) является высокотехнологичным методом функциональной нейровизуализации.
Метод основан на детекции гамма-квантов (фотонов), возникающих при аннигиляции позитрона. Позитроны образуются при бета-распаде радиоактивного элемента, входящего в состав препарата (например, фтор-дезоксиглюкозы) который вводится в организм человека перед исследованием.
ПЭТ измеряет такие важные функции мозга как локальный кровоток, насыщение кислородом и метаболизм глюкозы.
«Меченая» глюкоза поглощается клетками и накапливается в тех областях головного мозга, где отмечается наибольшая активация нейронов и усиление локального мозгового кровотока.
Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)

Комбинация КТ, МРТ и ПЭТ нейровизуализации
КТ МРТ ПЭТ

Метод основан на регистрации биоэлектрической активности
головного мозга с поверхности головы. Он является неинвазивным
и обладает очень высоким разрешением по времени (порядка десятка
миллисекунд), что позволяет отслеживать тонкие изменения
функционального состояния человека.
В настоящее время компьютерная ЭЭГ («картирование мозга»)
является наиболее доступным и широко распространенным
методом функциональной нейровизуализации.
Компьютерная электроэнцефалография

Устройства для многоканальной регистрации ЭЭГ

Магнитоэнцефалография (МЭГ) — регистрация магнитной составляющей электромагнитного поля головного мозга.
Метод возник в связи с успехами физики низких температур и сверхчувствительной магнитометрии. МЭГ — не только неинвазивный, но даже бесконтактный метод исследования функционального состояния мозга. Его физическая сущность заключается в регистрации сверхслабых магнитных полей, возникающих в результате протекания в головном мозге электрических токов.
Основной датчик — индукционная катушка, помещённая в сосуд с жидким гелием для придания ей сверхпроводящих свойств. Её располагают параллельно поверхности головы на расстоянии до 1 см. Датчик регистрирует слабые индукционные токи, возникающие в катушке под влиянием магнитных полей, силовые линии которых выходят радиально (перпендикулярно поверхности головы), обусловленных протеканием внеклеточных токов параллельно поверхности головы.
Магнитоэнцефалография (МЭГ)

Сигнал МЭГ
магнитные силовые
линии
поверхность
головы
Сверхпроводящая
катушка

Принципиальное отличие магнитного поля головного мозга от электрического поля состоит в том, что череп и мозговые оболочки практически не оказывают влияния на его величину.
Это позволяет регистрировать активность не только наиболее поверхностно расположенных корковых структур (как в случае ЭЭГ), но и глубоких отделов головного мозга с достаточно высоким отношением сигнал/шум.
По этой причине МЭГ особенно эффективна для точного определения внутримозговой локализации эпилептических очагов, а также генераторов различных компонентов вызванных потенциалов и ритмов ЭЭГ.