Was ist Magnetresonanz?

Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist die in den Neurowissenschaften am weitesten verbreitete bildgebende Neurotechnologie, da es sich um eine nicht-invasive Technik und die Magnetresonanztechnik mit der höchsten räumlichen Auflösung handelt.

Da es sich um eine nicht-invasive Technik handelt, ist es nicht erforderlich, eine Wunde zu öffnen, um sie auszuführen, und sie ist auch schmerzfrei. Seine räumliche Auflösung ermöglicht die Identifizierung von Strukturen auf den Millimeter genau. Er hat auch eine gute zeitliche Auflösung, die unter der Sekunde liegt, obwohl dies nicht so gut ist wie bei anderen Techniken wie der Elektroenzephalographie (EEG).

Die hohe räumliche Auflösung ermöglicht die Untersuchung von Aspekten und morphologischen Merkmalen auf Gewebeebene. Wie Stoffwechsel, Blutvolumen oder Hämodynamik.

Diese Technik wird als harmlos angesehen, das heißt, sie verursacht im Organismus der Person, an der sie vorgenommen wurde, keine Schädigung, aus diesem Grund ist sie auch schmerzlos. Der Teilnehmer muss zwar ein Magnetfeld eingeben, dies stellt jedoch keine Gefahr für den Einzelnen dar, da dieses Feld sehr klein ist und in der Regel höchstens 3 Teslas (3 T) beträgt.

Aber nicht alle sind von Vorteil. Die RM ist schwierig durchzuführen und zu analysieren. Daher müssen Profis eine vorherige Schulung absolvieren. Außerdem sind teure Anlagen und Maschinen notwendig, weshalb sie hohe räumliche und wirtschaftliche Kosten verursachen.

Da es sich um eine so komplexe Technik handelt, ist ein multidisziplinäres Team erforderlich, um sie anzuwenden. Zu diesem Team gehören normalerweise ein Physiker, jemand, der sich mit Physiopathologie auskennt (wie ein Neuroradiologe), und jemand, der die Experimente entwirft, zum Beispiel ein Neuropsychologe.

In diesem Artikel wird die physikalische Grundlage der Magnetresonanztomographie erläutert. Der Schwerpunkt liegt jedoch auf den psychophysiologischen Grundlagen und praktischen Informationen für Personen, die sich einer MRT unterziehen müssen.

Psychophysiologische Grundlagen der Magnetresonanz

Die Funktion des Gehirns beruht auf dem Informationsaustausch durch chemische und elektrische Synapsen.

Um diese Aktivität auszuführen, muss sie verbraucht werden. Der Energieverbrauch wird durch einen komplexen Stoffwechselprozess verursacht, der sich in einem Anstieg einer Substanz namens Adenosintriphosphat, besser bekannt als ATP, niederschlägt Energiequelle, mit der das Gehirn arbeitet.

ATP wird aus der Oxidation von Glukose hergestellt. Damit das Gehirn arbeitet, müssen Sauerstoff und Glukose zugeführt werden. Um Ihnen eine Vorstellung zu geben, verbraucht ein ruhendes Gehirn 60% der gesamten Glukose, die wir verbrauchen, ungefähr 120 g. Wenn also die Glukose- oder Sauerstoffversorgung unterbrochen würde, würde das Gehirn Schaden erleiden.

Diese Substanzen erreichen die Neuronen, die sie benötigen, durch Blutperfusion, durch die Kapillarbetten. Je größer daher die Gehirnaktivität ist, desto größer ist der Bedarf an Glukose und Sauerstoff und desto lokalisierter steigt der zerebrale Blutfluss.

Um zu überprüfen, welcher Bereich des Gehirns aktiv ist, können wir den Verbrauch von Sauerstoff oder Glukose, die Zunahme des regionalen Gehirnflusses und Veränderungen des zerebralen Blutvolumens untersuchen.

Die Art des zu verwendenden Indikators hängt von mehreren Faktoren ab, unter anderem von den Merkmalen der auszuführenden Aufgabe.

Mehrere Studien haben gezeigt, dass bei einer Gehirnstimulation über einen längeren Zeitraum die ersten beobachteten Veränderungen Glukose und Sauerstoff sind, der regionale Hirndurchfluss zunimmt und bei Fortsetzung der Stimulation eine Zunahme auftritt des gesamten Gehirnvolumens (Clarke & Sokoloff, 1994, Gross, Sposito, Pettersen, Panton & Fenstermacher, 1987, Klein, Kuschinsky, Schrock & Vetterlein, 1986).

Sauerstoff wird durch die Gehirnblutgefäße transportiert, die an das Hämoglobin gebunden sind. Wenn Hämoglobin Sauerstoff enthält, wird es als Oxyhämoglobin bezeichnet, und wenn es ohne ihn belassen wird, wird es als Desoxyhämoglobin bezeichnet. Wenn die Aktivierung des Gehirns beginnt, kommt es zu einem lokalen Anstieg des Oxyhämoglobins und einem Abfall des Desoxyhämoglobins.

Dieses Gleichgewicht erzeugt eine magnetische Veränderung im Gehirn, die in den MR-Bildern gesammelt wird.

Bekanntlich wird intravaskulärer Sauerstoff an Hämoglobin gebunden transportiert. Wenn dieses Protein mit Sauerstoff gefüllt ist, nennt man es Oxyhämoglobin, und wenn es freigesetzt wird, wird es zu Desoxyhämoglobin.

Während der zerebralen Aktivierung kommt es zu einem lokoregionalen Anstieg des arteriellen und kapillären Oxyhämoglobins. Die Desoxyhämoglobinkonzentration nimmt jedoch ab, wie oben erläutert, aufgrund des verringerten Sauerstofftransports im Gewebe.

Dieser Konzentrationsabfall von Desoxyhämoglobin aufgrund seiner paramagnetischen Eigenschaft führt zu einem Anstieg des Signals in den fMRI-Bildern.

Zusammenfassend basiert die MRT auf der Identifizierung der hämodynamischen Veränderungen des Sauerstoffgehalts im Blut durch den BOLD - Effekt, obwohl der Blutfluss auch indirekt durch Methoden wie Bildgebung und Perfusion sowie ASL ( Arterial Spin) abgeleitet werden kann Kennzeichnung ).

Wirkungsmechanismus BOLD

Die heute am häufigsten verwendete MRT-Technik basiert auf dem BOLD-Effekt. Diese Technik ermöglicht es, die hämodynamischen Veränderungen dank der im Hämoglobin (Hb) erzeugten magnetischen Veränderungen zu identifizieren.

Dieser Effekt ist recht komplex, aber ich werde versuchen, ihn so einfach wie möglich zu erklären.

Die ersten, die diesen Effekt beschrieben, waren Ogawa und sein Team. Diese Forscher stellten fest, dass, wenn Hb keinen Sauerstoff enthält, Desoxyhämoglobin paramagnetisch ist (Magnetfelder anzieht), sich jedoch bei vollständiger Sauerstoffanreicherung (oxyHb) ändert und diamagnetisch wird (Magnetfelder abstößt) (Ogawa et al 1992).

Wenn mehr Desoxyhämoglobin vorhanden ist, ändert sich das lokale Magnetfeld, und die Kerne brauchen weniger Zeit, um in ihre ursprüngliche Position zurückzukehren. Daher liegt ein niedrigeres T2-Signal vor. Umgekehrt ist die Erholung der Kerne umso langsamer, je mehr OxiHb vorhanden ist und Minus-Signal T2 wird empfangen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Nachweis der Gehirnaktivität mit dem Mechanismus des BOLD-Effekts wie folgt erfolgt:

  1. Die Gehirnaktivität eines bestimmten Bereichs nimmt zu.
  2. Aktivierte Neuronen benötigen Sauerstoff, um Energie zu gewinnen, die sie von den sie umgebenden Neuronen beziehen.
  3. Der Bereich um die aktiven Neuronen verliert Sauerstoff, daher nimmt zu Beginn das Desoxyhämoglobin zu und T2 ab.
  4. Am Ende der Zeit (6-7 s) erholt sich die Zone und erhöht das OxyHb, so dass sich das T2 erhöht (zwischen 2 und 3% unter Verwendung von Magnetfeldern von 1, 5 T).

Funktionelle Magnetresonanz

Dank des BOLD-Effekts können funktionelle Magnetresonanzen (fMRT) durchgeführt werden. Die funktionelle Magnetresonanztomographie unterscheidet sich von der trockenen Magnetresonanztomographie dadurch, dass der Teilnehmer in der ersten Phase eine Übung durchführt, während er eine MRT durchführt, sodass seine Gehirnaktivität bei der Durchführung einer Funktion gemessen werden kann und nicht nur in Ruhe .

Die Übungen bestehen aus zwei Teilen, wobei der Teilnehmer zuerst die Aufgabe ausführt und dann während der Ruhezeit ruht. Die fMRI-Analyse wird durchgeführt, indem Voxel mit Voxel der Bilder verglichen werden, die während des Abschlusses der Aufgabe und während der Ruhezeit empfangen wurden.

Diese Technik ermöglicht es daher, die funktionelle Aktivität mit der zerebralen Anatomie mit hoher Präzision in Beziehung zu setzen, was bei anderen Techniken wie EEG oder Magnetenzephalographie nicht der Fall ist.

Obwohl fMRT eine ziemlich genaue Technik ist, misst sie indirekt die Gehirnaktivität und es gibt mehrere Faktoren, die die erhaltenen Daten stören und die Ergebnisse entweder innerhalb des Patienten oder außerhalb beeinflussen können, wie z. B. Magnetfelderigenschaften oder Nachbearbeitung.

Praktische Informationen

In diesem Abschnitt werden einige Informationen erläutert, die von Interesse sein können, wenn Sie an einer MRT-Studie teilnehmen müssen, entweder am Patienten oder an einer gesunden Kontrolle.

Die MRT kann in nahezu jedem Körperteil durchgeführt werden. Die häufigsten sind Bauch, Gebärmutterhals, Brustkorb, Gehirn oder Schädel, Herz, Lendenwirbelsäule und Becken. Hier wird das Gehirn erklärt, da es meinem Fachgebiet am nächsten liegt.

Wie läuft der Test ab?

MRT-Untersuchungen sollten in spezialisierten Zentren und mit den erforderlichen Einrichtungen wie Krankenhäusern, Radiologiezentren oder Laboratorien durchgeführt werden.

Der erste Schritt ist, sich angemessen anzuziehen. Sie müssen alle Metallgegenstände entfernen, damit sie die MRT nicht beeinträchtigen.

Dann werden Sie gebeten, auf einer horizontalen Fläche zu liegen, die in eine Art Tunnel, den Scanner, eingeführt wird. Einige Studien verlangen, dass Sie sich auf eine bestimmte Weise hinlegen, aber in der Regel ist es verkehrt herum.

Während der MRT-Untersuchung werden Sie nicht alleine sein. Der Arzt oder die Person, die das Gerät steuert, werden in einen verbundenen Raum gebracht, der vor dem Magnetfeld geschützt ist und normalerweise ein Fenster hat, durch das Sie alle Vorgänge im MRT-Raum sehen können. Dieser Raum hat auch Monitore, auf denen die verantwortliche Person sehen kann, ob alles gut läuft, während die MRT durchgeführt wird.

Der Test dauert zwischen 30 und 60 Minuten, obwohl er möglicherweise länger dauert, insbesondere wenn es sich um eine fMRT handelt, bei der Sie die von Ihnen angegebenen Übungen ausführen müssen, während die MRT Ihre Gehirnaktivität erfasst.

Wie bereite ich mich auf den Test vor?

Wenn Ihnen mitgeteilt wird, dass ein MRT-Test durchgeführt werden soll, sollte Ihr Arzt sicherstellen, dass Sie keine metallischen Geräte in Ihrem Körper haben, die die MRT beeinträchtigen könnten, wie z.

  • Künstliche Herzklappen
  • Clips für zerebrales Aneurysma.
  • Defibrillator oder Herzschrittmacher.
  • Implantate im Innenohr (Cochlea).
  • Nephropathie oder Dialyse.
  • Künstliche Gelenke vor kurzem platziert.
  • Stents (Gefäßstents).

Darüber hinaus sollten Sie dem Arzt mitteilen, ob Sie mit Metall gearbeitet haben, da Sie möglicherweise eine Studie benötigen, um beispielsweise zu untersuchen, ob Ihre Augen oder Nasenlöcher Metallpartikel enthalten.

Sie sollten Ihren Arzt auch informieren, wenn Sie an Klaustrophobie leiden (Angst vor beengten Platzverhältnissen), da Ihr Arzt Ihnen nach Möglichkeit raten wird, eine offene MRT durchzuführen, die vom Körper weiter entfernt ist. Wenn dies nicht möglich ist und Sie sehr ängstlich sind, werden Ihnen möglicherweise Anxiolytika oder Schlaftabletten verschrieben.

Der Tag der Prüfung sollte vor dem Test, ungefähr 4 oder 6 Stunden vor dem Test, weder Essen noch Getränke zu sich nehmen.

Müssen versuchen, das Minimum an Metallgegenständen in das Arbeitszimmer zu bringen (Schmuck, Uhren, Handy, Geld, Kreditkarte ...), da diese die RM stören können. Wenn Sie sie mitnehmen, müssen Sie sie alle außerhalb des Raums lassen, in dem sich die RM-Maschine befindet.

Wie fühlt es sich an?

Die MRT-Untersuchung ist völlig schmerzfrei, kann aber etwas nervig oder unangenehm sein.

Erstens kann es Angst machen, wenn Sie so lange in einem geschlossenen Raum liegen müssen. Außerdem muss die Maschine so ruhig wie möglich sein, denn wenn es nicht zu Fehlern in den Bildern kommen kann. Wenn Sie so lange nicht still sitzen können, erhalten Sie möglicherweise Medikamente, um sich zu entspannen.

Zweitens erzeugt das Gerät eine Reihe von ununterbrochenen Geräuschen, die ärgerlich sein können, um das Geräusch zu reduzieren, das Sie beim Tragen von Ohrstöpseln hören können. Fragen Sie immer vorher Ihren Arzt.

Das Gerät verfügt über eine Gegensprechanlage, mit der Sie mit der für die Prüfung verantwortlichen Person kommunizieren können. Wenn Sie also Anomalien bemerken, können Sie sich an diese wenden.

Es ist nicht notwendig, im Krankenhaus zu bleiben. Nach dem Test können Sie nach Hause gehen, essen, wenn Sie möchten, und Ihr normales Leben führen.

Wofür ist es?

Die MRT wird zusammen mit anderen Tests oder Nachweisen verwendet, um eine Diagnose zu stellen und den Zustand einer an einer Krankheit leidenden Person zu bewerten.

Die zu erhaltenden Informationen hängen vom Ort ab, an dem die Resonanz durchgeführt wird. Magnetresonanzen des Gehirns sind nützlich für die Erkennung von Gehirnsignalen, die für die folgenden Zustände charakteristisch sind:

  • Angeborene Anomalie des Gehirns
  • Blutungen im Gehirn (Subarachnoidal- oder intrakranielle Blutung)
  • Gehirninfektion
  • Hirntumoren
  • Hormonelle Störungen (wie Akromegalie, Galaktorrhoe und Cushing-Syndrom)
  • Multiple Sklerose
  • Schlaganfall

Darüber hinaus kann es auch nützlich sein, die Ursache von Zuständen zu bestimmen, wie z.

  • Muskelschwäche oder Taubheitsgefühl und Kribbeln
  • Änderungen im Denken oder Verhalten
  • Hörverlust
  • Kopfschmerzen, wenn andere Symptome oder Anzeichen vorliegen
  • Schwierigkeiten beim Sprechen
  • Sehstörungen
  • Demenz

Hast du risiken

Die Magnetresonanztomographie nutzt Magnetfelder und hat im Gegensatz zu Strahlung noch keine Untersuchung ergeben, die Schäden jeglicher Art verursacht.

Kontrast-MRT-Untersuchungen, die die Verwendung eines Farbstoffs erfordern, werden üblicherweise mit Gadolinium durchgeführt. Dieser Farbstoff ist sehr sicher und es treten selten allergische Reaktionen auf, obwohl er für Menschen mit Nierenproblemen schädlich sein kann. Wenn Sie an Nierenproblemen leiden, sollten Sie daher Ihren Arzt informieren, bevor Sie die Studie durchführen.

Die magnetische MR-Bildgebung kann gefährlich sein, wenn die Person Metallgeräte wie Herzschrittmacher und Implantate trägt, da diese nicht mehr so ​​gut funktionieren wie zuvor.

Darüber hinaus müssen Sie eine Studie durchführen, wenn die Gefahr besteht, dass sich Metallspäne in Ihrem Körper befinden, da sie durch das Magnetfeld bewegen und organische Schäden oder Gewebeschäden verursachen können.