همه‌ی ما اهمیت و ارزش روش‌های تصویر برداری را در روند تشخیص و درمان بیماری‌ها می‌دانیم، اما چیزی که شاید از نظر‌ها پنهان بماند، اهمیت و پیچیدگی نگاشتِ «عملکرد» یک عضو در کنار نگاشت «آناتومی» آن است. چه بسا در خیلی از کارهای تحقیقاتی یا درمانی،کلید حل مسائل در «عملکرد» یک عضو است و اینجاست که روش‌های تصویربرداری عملکردی (functional) به کمک ما می‌آیند. یکی از این روش‌ها، تصویر برداری تشدید مغنلطیسی عملکردی یا fMRI می‌باشد. در این مقاله از تریتا، توضیح می‌دهیم fMRI چیست؟ و تفاوت آن با MRI در چه چیزی است. با ما همراه باشید.
تفاوت MRI و fMRI چیست؟
تصویربرداری تشدید مغناطیسی یا MRI یک آزمایش غیر‌تهاجمی است که برای تشخیص برخی از بیماری‌ها استفاده می‌شود. در MRI از یک میدان مغناطیسی قوی، امواج رادیویی و یک کامپیوتر برای تشکیل تصاویری با جزئیات از ساختار‌های داخلی بدن استفاده می‌شود. نکته‌ی جالب توجه اینجاست که در این روش، تصویربرداری تشعشع (اشعه X) به کار نمی‌رود.
تصاویر MRI دقیق، به پزشک امکان معاینه بیمار و تشخیص بیماری‌ها را می‌دهد. fMRI از تصویربرداری MRI برای اندازه‌گیری تغییرات کوچک جریان خون که در قسمت‌های فعال مغز اتفاق می‌افتد استفاده می‌کند. به همین دلیل «عملکرد» مغز را ثبت می‌کند.
همچنین می‌توانید مقاله‌ی تریتا در مورد MRI را نیز مطالعه کنید.
fMRI چگونه عمل می‌کند؟
اصول بنیادین fMRI براساس این قاعده است که هسته‌های اتم هیدروژن ویژگی‌های یک آهنربای کوچک را دارا هستند. fMRI از قاعده‌ی تشدید مغناطیسی هسته استفاده می‌کند. این قاعده، در واقع یک پدیده‌ی فیزیکی است که در آن هسته‌ی اتم مشخصی با حضور در یک میدان مغناطیسی ثابت و قوی، به طور انتخابی امواج رادیویی فرکانس بالا را جذب می‌کند و یک سیگنال الکترومغناطیس با فرکانسی مشابه فرکانس میدان مغناطیسی هسته‌ی اتم تولید می‌کند.
در fMRI یک میدان مغناطیسی قوی برای هم‌تراز کردن اتم‌های هیدروژن در هسته‌ی آب موجود در بافت مورد نظر ما، که به طور تصادفی جهت‌دار شده‌اند اعمال می‌شود. با اعمال یک پالس مغناطیسی فرکانس رادیویی با یک فرکانس مطلوب، این هسته‌ها انرژی جذب می‌کنند و سیگنالی (سیگنال تشدید مغناطیسی) تولید می‌کنند که می‌تواند توسط سیم‌پیچ‌های فرکانس رادیویی موجود در تنظیمات MRI آشکار شود.
تغییر در سیگنال fMRI بر اساس تغییرات در فعالیت مغزی یک اثر غیر‌مستقیم است، که به تغییر در جریان خون مغزی (که توسط تغییر در فعالیت نورونی ایجاد می‌شود) وابسته است. افزایش در فعالیت نورونی به دلیل افزایش تقاضای انرژی که اکسیژن بیشتری را می‌طلبد، سطح اکسیژنه شدن خون را بالا می‌برد.
درواقع خون دارای اکسیژن زیاد و خون دارای اکسیژن کم، ویژگی‌های مغناطیسی متفاوتی را اختیار می‌کنند (به دلیل تفاوت در غلظت هموگلوبین که به اکسیژن خون می‌چسبد). وقتی که خون بیشتر اکسیژنه شده باشد، سیگنال قوی‌تر و در خلاف جهت است. این پدیده اساس وابستگی سطح اکسیژنه شدن خون (BOLD-blood oxygenation level dependent) را در fMRI تشکیل می‌دهد.
قاعده‌ی پایه‌ای این است که هموگلوبینی که به طور کامل اکسیژنه شده باشد، مانند بافت مغز دیامغناطیس است. اما بر‌عکس، هموگلوبین‌های خالی از اکسیژن پارا‌مغناطیس هستند؛ که این منجر به تولید شیب محلی مغناطیسی در درون و اطراف رگ می‌شود که قدرت آن بستگی به سطح هموگلوبین دارد. تاثیر نهایی در تشدید مغناطیسی سیگنال، به قدرت میدان انتخابی، توالی پالس‌ها و زمان انعکاس وابسته است.
تغییر در جریان خون یک شاخص بسیار حساس به تغییر در فعالیت نورونی است،مثلا؛یک ضربه زدن ساده‌ی انگشتان با یک دست می‌تواند تا ۶۰ درصد جریان خون ناحیه موتور‌کورتکس مغز را افزایش دهد.به همین دلیل،تغییرات BOLD در تشدید مغناطیسی سیگنال به اندازه کافی حساسیت دارد که تغییرات نامحسوس در فعالیت نورونی مربوط به کارهای ساده‌ای مثل نگه داشتن یک فنجان قهوه را به اندازه‌ی عملکرد‌های شناختی پیچیده مثل یادگیری و توجه را تشخیص دهد.
انواع fMRI چیست؟
- در fMRI ساده،سیگنال BOLD تنها یک نمای کلی و کیفی از تغییراتی که به دلیل تحریکات مغزی اتفاق افتاده است در مقایسه با حالت استراحت به ما می‌دهد. درواقع بدون اعمال هیچ‌گونه تحریکی، نمی‌توان اطلاعاتی از تغییرات واقعی جریان خون داشت.
- BOLD contrast fMRI یک راه‌حل کار‌آمد برای غلبه بر محدودیت ذکر شده در مورد قبلی است. در این روش، یک ماده‌ی حاجب برای آشکار سازی جریان خون در BASELINE به خون تزریق می‌شود. کنتراست در BOLD، از تغییر در میدان مغناطیسی وابسته به سطح اکسیژن هموگلوبین خون نتیجه می‌شود.
کاربرد‌های fMRI:
FMRI در حال تبدیل شدن به یک روش تشخیصی برای پی بردن به نحوه‌ی کار‌کرد مغز سالم، بیمار یا آسیب دیده است. همینطور برای ارزیابی ریسک بالقوه برای عمل جراحی یا دیگر درمان‌های تهاجمی برای مغزاستفاده می‌شود. از fMRI در این موارد می‌توان کمک گرفت:
- برای بررسی آناتومی عملکردی مغز
- مشخص کردن قسمت‌هایی از مغز که عملکرد‌های حیاتی مثل تفکر و صحبت کردن را اداره می‌کنند (که نقشه برداری مغز-brain mapping-نام دارد).
- کمک به ارزیابی اثرات سکته، ضربه یا بیماری‌های تخریبی (مثل آلزایمر) بر عملکرد مغز
- زیر نظر گرفتن رشد و عملکرد تومور‌های مغزی
- راهنمایی به برنامه‌ریزی برای جراحیپرتو‌درمانی و یا درمان‌های تهاجمی دیگر برای مغز
چگونه برای تست MRI آماده شویم؟!
تمام جواهرات و زیورآلات دیگر را قبل از اسکن MRI در‌بیاورید. موارد فلزی و الکترونیکی می‌توانند میدان مغناطیسی دستگاه MRI را مختل کنند و اجازه‌ی ورود به اتاق معاینه را ندارند. آن‌ها می‌توانند باعث سوختگی شده و یا در اتاق اسکن به اطراف پرتاب شوند که بسیار خطرناک است. این موارد عبارتند از:
- جواهرات، ساعت، کارت‌های اعتباری و وسایل کمک شنوایی. همه‌ی این موارد می‌توانند آسیب ببینند.
- گیره، گیره فلزی، زیپ فلزی و موارد فلزی مشابه؛ همه می‌توانند تصاویر MRI را خراب کنند.
- ایمپلنت‌های دندانی که قابلیت خارج شدن دارند.
- خودکار، چاقوی جیبی و عینک
- پیرسینگ بدن
- موبایل، ساعت‌های الکترونیکی و ابزار‌های ردیابی
در بیشتر موارد،اسکن MRI برای بیمارانی با ایمپلنت‌های فلزی به جز چند مورد اندک،خطری ندارد. افراد دارای ایمپلنت‌های زیر بهتر است بدون ارزیابی‌های ایمنی وارد محوطه اسکن نشده و اسکن نشوند:
- بعضی ایمپلنت‌های گوش
- بعضی از گیره‌های استفاده شده در آنوریسم مغزی
- برخی از انواع سیم‌پیچ‌های جایگذاری شده در رگ‌های خونی
- بعضی‌های دستگاه‌های شوک قلبی و پیس‌میکر‌ها
مزایا و معایب fMRI چیست؟
- کیفیت بالای تصاویر بسته به توانایی بیمار در ثابت ماندن و پیروی از دستورالعمل‌های تنفس در حین تصویربرداری (درصورتی که مضطرب یا گیج باشید یا درد شدیدی داشته باشید،ممکن است بی‌حرکت خوابیدن در طول عکس‌برداری برای شما سخت باشد).
- افراد خیلی چاق ممکن است در بعضی دستگاه‌های MRI قرار نگیرند، پس محدودیت وزنی برای بعضی اسکنر‌ها وجود دارد.
- ایمپلنت‌ها، وسایل فلزی و حرکت بیمار می‌تواند گرفتن تصاویری واضح را با مشکل مواجه کند.
- ضربان قلب بسیار نامنظم می‌تواند کیفیت تصاویر را تحت تاثیر قرار دهد. به این دلیل که در بعضی تکنیک‌ها زمان‌بندی تصویربرداری براساس فعالیت الکتریکی قلب انجام می‌شود.
وضعیت کنونی و آینده‌ی fMRI چیست؟
fMRI همچنان در حال تکامل و پیشرفت است. درحالی که به نظر می‌رسد این روش در یافتن محل دقیق فعالیت‌های مغز به اندازه هر روش تصویربرداری دیگری دقیق عمل می‌کند، اما در مجموع در مقایسه با دیگر روش‌های MRI، کارهای کمتری با fMRI انجام شده است. به علاوه، در صورت نیاز به تصمیم‌گیری‌های حیاتی (مثل برنامه‌ریزی برای عمل جراحی مغز)، ممکن است پزشک شما آزمایش‌های بیشتری انجام دهد تا نتایج fMRI را تایید کند.
منابع: News-Medical ،RadiologyInfo
بسیار کاربردی.خیلی ممنون