Магнитная восприимчивость и биомагнетизм презентация

Магнитная восприимчивость.

4 ноября 1984г. – М.Фарадей открыл магнетизм. 18 декабря 1984г.- доклад на королевском обществе «Новое магнитное действие» Началось изучение биомагнетизма и магнитной восприимчивости.

Поскольку намагниченность М пропорциональна величине индукции магнитного поля В, то связь между этими величинами принято характеризовать безразмерной феноменологической константой - c, которую называют магнитной спиновой восприимчивостью

moМ = cВ, где вторая безразмерная константа: mo = 4p 10-7 - магнитная проницаемость вакуума Константы c определяются спиновой плотностью среды и температурой и могут быть вычислены для различных веществ.

Применение эффекта магнитной восприимчивости Выявление очагов гемосидерина Функциональная МРТ МР - перфузия

Выявление очагов гемосидерина Оксигемоглобин Деоксигемоглобин Метгемоглобин Гемосидерин

Деоксигемоглобин и гемосидерин работают как парамагнетики 2-го типа и ускоряют Т2-релаксацию по механизму эффекта магнитной восприимчивости Они нарушают однородность локальных магнитных полей, тем самым ускоряя фазовую десинхронизацию спиновой системы

Эффект магнитной восприимчивости особенно выражен на Т2*-взвешенных изображениях

Функциональная МРТ В 1991 г. исследовательская группа под руко водством J.W. Belliveau разработала технику функциональных исследований с помощью МРТ. Зрительная стимуляция + одновременное внутривенное болюсное введение парамагнитного контрастного препарата (гадолиний) Гадолиний нарушает однородность локального магнитного поля и снижает магнитную восприимчивость и сигнал на Т2*-взвешенных изображениях

Приблизительно в то же время S. Ogawa и соавт. обнаружили, что изменение уровня насыщения крови кислородом приводит к изменениям контрастности на МР-изображениях у лабораторных животных. Это связано с локальным снижением дезоксигемоглобина во время усиления нейрональной активности. Методика получила название “blood oxygenation level dependent contrast” (BOLD contrast) – контрастность, зависящая от степени насыщения крови кислородом.

Энергообеспечение коры в течение первых 4–5 мин постоянной активности происходит за счет анаэробного гликолиза За счет одновременного возрастания перфузии увеличивается транспорт глюкозы из капилляров в нервную ткань, транспорт кислорода при этом изменяется незначительно, что выражается в относительном повышении концентрации кислорода (в том числе связанного с гемоглобином) в венозной крови. Усиление сигнала на Т2*-взвешенных изображениях

Функциональная МРТ позволяет: исследовать деятельность коры головного мозга осуществлять картирование функционально-специализированных зон (моторной, соматосенсорной коры, зон речи Брока и Вернике)

Функциональная МРТ в восстановительном периоде инфаркта мозга При движении паретичной левой рукой выявляется увеличение перфузии в симметричных зонах обоих полушарий мозга.

Восстановление функций мозга после инсульта При востановлении функций после перенесенного инфаркта мозга репаративные процессы имеют определенную законромерность. Рядом с ядерной зоной необратимого поражения мозга формируются зоны пластичности и вторичной замены утраченных функций, при этом аналогичные зоны гиперметаболизма формируются в симметричных областях противоположного полушария мозга

Результаты фМРТ с двигательной активацией

Результаты фМРТ с речевой активацией

Клиническое применение фМРТ Мониторинг компенсации и восстановления функций коры головного мозга Оценка операбельности очаговых поражений головного мозга и планирование нейрохирургических вмешательств с максимальным сохранением функций коры головного мозга Локализация эпилептических очагов, определение доминантного полушария при лечении эпилепсии Нейропсихиатрические исследования, в том числе при болезни Альцгеймера

Функциональные изображения больного О., 5 лет, с анапластической эпендимомой. На функциональных изображениях в правом полушарии визуализируется смещение корковой области, ответственной за движение пальцами левой руки, кзади (стрелка), что связано с ростом опухоли и изменением функциональной организации коры головного мозга. График показывает, что именно эти области активировались при выполнении обследуемым активирующего задания. По результатам обследования был пересмотрен план операции, и вместо частичной выполнена субтотальная резекция опухоли.

Функциональные изображения больного Б., 56 лет, с метастазом в головной мозг. На функциональных изображениях, полученных при выполнении обследуемым двигательного задания, определяются участки активации в об ласти левой центральной борозды (стрелка). Опухоль (треугольник) располагается кпереди от моторной коры. Функциональные изображения позволяют спланировать хирургический доступ на удалении от моторной коры. Правосторонний гемипарез, существовавший у больного, вероятно, связан с выраженным отеком.

МР - перфузия Перфузия – движение на капиллярном уровне. Методика основана на феномене магнитной восприимчивости. После введения в кровь, гадолиний сокращает Т2*, вызывая снижение сигнала.

По степени снижения сигнала можно оценить жизнеспособность тканей и рассчитать объемный кровоток. Динамическая томография начинается одновременно с болюсным в/в введением 1-2 мл гадолиния. Интенсивность сигнала определяется в «зоне интереса» отдельно в каждом кадре Строят график зависимости интенсивности сигнала от времени. Снижение интенсивности сигнала на Т2*-взвешенных томограммах пропорционально объемной скорости кровотока.