MRI تخصصی در اسکن مغزی با FMRI قسمت دوم | دانشجویان مهندسی پزشکی ایران
×

منوی بالا

منوی اصلی

منوی سایدبار


خبرهای ویژه

» ام آر آی » MRI تخصصی در اسکن مغزی با FMRI قسمت دوم

تاریخ انتشار : ۱۳۹۶/۰۳/۱۹ - ۱۶:۵۳

MRI تخصصی در اسکن مغزی با FMRI قسمت دوم

MRI تخصصی در اسکن مغزی با FMRI قسمت دوم   تطبیق فعالیت عصبی مغز با سیگنال BOLD: محققان سیگنال BOLD را با هر دو سیگنال های بدست آمده از الکترودهای کاشته شده (در مغز میمون) و سیگنال های میدان پتانسیل (که میدان های الکتریکی یا مغناطیسی از فعالیت مغز است و خارج از جمجمه اندازه‌گیری […]

MRI تخصصی در اسکن مغزی با FMRI قسمت دوم

 

8650 348 300x188 - MRI تخصصی در اسکن مغزی با FMRI قسمت دوم

تطبیق فعالیت عصبی مغز با سیگنال BOLD:

محققان سیگنال BOLD را با هر دو سیگنال های بدست آمده از الکترودهای کاشته شده (در مغز میمون) و سیگنال های میدان پتانسیل (که میدان های الکتریکی یا مغناطیسی از فعالیت مغز است و خارج از جمجمه اندازه‌گیری می‌شود) از EEG و MEG، مقایسه و برسی کرده اند. میدان پتانسیل محلی، که شامل هر دو فعالیت های پس سیناپسی نورونی و پردازش های نورونی داخلی است، بهتر می‌تواند پاسخ BOLD را پیش بینی کند. بنابراین کنتراست BOLD غالباً ورودی به نورون هاست و کمتر مرتبط به خروجی آتش نورون ها. در انسان ها، الکترودها را فقط می توان در بیمارانی که نیاز به جراحی برای درمان دارند کار گذاشت، اما شواهد رابطه مشابهی را حداقل برای قشر بینایی و شنوایی نشان داده‌اند. شناسایی مکان های فعال شده توسط BOLD fMRI در نواحی قشری (نواحی سطحی مغز) بر حسب نگاشت کارکردی براساس CBF در تصاویر PET است. برخی نواحی که اندازه آن ها فقط چند میلی متر است، نظیر lateral geniculate nucleus (LGN) در تالاموس که تصاویر مشاهده شده توسط چشم ها را به قشر بینایی رله می کند، نشان داده شده که سیگنال BOLD درستی را زمانیکه به آن ورودی بینایی می دهند، ایجاد می کند. نواحی همسایه نظیر pulvinar nucleus که برای چنین تکلیفی تحریک نشده اند، رزولوشن میلی متری را برای گسترش فضایی پاسخ BOLD، حداقل در هسته های تالاموس بیان می کند. با این حال، سیگنال BOLD قادر نیست شبکه های فعال فیدبک و جلوسو را در یک ناحیه از هم تمییز دهد؛ کندی پاسخ رگ ها به این معنی است که سیگنال نهایی نسخه جمع شده تمام شبکه های ناحیه است؛ جریان خون در حالیکه فرایند پیش می رود در حال جنبش ناگهانی نیست. هم چنین، هر دوی ورودی های مهاری و تحریکی به نورون از تورون های دیگر جمع می شوند و در ایجاد سیگنال BOLD نقش دارند. و در داخل یک نورون امکان دارد که همدیگر را از بین ببرند. دامنه سیگنال BOLD لزوماً شکل آن را تحت تاثیر نمی‌گذارد. دامنه بالاتر سیگنال در فعالیت های قویتر و شدیدتر نورونی دیده می شود، اما در همان ناحی می تواند جهش اندکی داشته باشد وو به عنوان سیگنال ضعیف شناخته شود. هم چنین، دامنه سیگنال لزوماً نحوه رفتار را منعکس نمی‌کند. یک تکلیف شناختی پیجیده ممکن است در ابتدا سیگنالی با دامنه بزرگ ایجاد کند که در ارتباط با عملکرد خوب باشد، اما در حالیکه سوژه در انجام آن مهارت پیدا می کند، ممکن است دامنه سیگنال کاهش پدا کند در حالیکه عملکرد در همان سطح قبلی است. این اتفاق انتظار می رود که به دلیل نورون های رهبر با بازده بالا مغز باشد که تکلیف را انجام می دهند و مصرف انرژی و هزینه اضافی را کم کنند. پاسخ BOLD از نواحی مغزی را نمی توان حتی برای یک تکلیف به طور مستقیم مقایسه کرد، زیرا چگالی نورون ها و مشخصه میزان مصرف خون در مغز ثابت نیست. با این حال، اغلب پاسخ BOLD سوژه ها برای یک ناحیه مغزی و یک تکلیف با هم مقایسه می‌شود.

نگاشت عملکردی مغز با استفاده از سیگنال BOLD:

کشف اثر BOLD سبب شد گروه های زیادی جهت نگاشت فعالیت های مغز از این روش استفاده کنند. در بخش مقدمه راجع به اولین مطالعات fMRI صحبت شد. مراجع متعدد دیگری از مطالعات اولیه fMRI را می توان در مرور مقالات در این موضوع دید.

برای مطالعه عملکرد مغز با استفاده از fMRI لازم ایت که از مغز به طورمتناوب تصویر گرفته شود، در حالیکه سوژه تحریک می شود یا نیاز هست که یک تکلیف را انجام دهد. موفقیت آزمون به سه جنبه بشتگی دارد؛ دنباله های مورد استفاده، طراحی نمونه تحریک و روشی که داده آنالیز می شود. دامنه میدان استاتیک به کار رفته برای مقدار تغییرات سیگنال بدت آمده از فعالیت حیاتی است. دلیل این است که تفاوت susceptibility ناهمفازی بزرگتری را در میدان های قوی تر دارد. مطالعات fMRI اولیه در میدان های با شدت ۱٫۵ تسلا انجام می شدند، اما امروزه از میدان هایی با شدت ۳ یا ۴ تسلا استفاده می شود. با افزایش شدت میدان استاتیک دامنه سیگنال BOLD سریع تر از نویز سیستم افزایش پیدا می کند، بنابراین به نظر می رسد که میدان قوی تر مورد نظر است، اما کیفیت تصویر در میدان های بالا کاهش پیدا می کند[۸]. مهمترین جنبه دنباله تصویربرداری این است که تصویری با وزن T2* ایجاد کند، برای این منظور عموماً gradient echo استفاده می شود، اما دنباله های spin echo به دلیل اثرات انتشارمی توانند کنتراست BOLD را نمایش دهند. تعداد زیادی از محققان از دنباله EPI استفاده می کنند، زیرا سرعت بالای آن باعث می شود پاسخ فعالیت را به تحریک های کوتاه بتوان شناسایی کرد و نیز EPI جهت برطرف سازی آرتیفکت از جسم در حال حرکت مفید است. مقدار وزن دهی T2* در تصویر به زمان های اکو TE بستگی دارد. اگر TE خیلی کوتاه باشد، تفاوت اندکی بین منحنی T2* در وضعیت فعال و وضعیت استراحت وجود دارد.، اما اگر TE خیلی بزرگ باشد هیچ سیگنالی از هیچ از یک دو وضعیت وجود ندارد. برای بدست آوردن بیشترین تغییرات سیگنال برای یک ناحیه با یک مقدار مشخص T2*، می توان نشان داد که مقدار بهینه زمان اکو برابر مقدار T2* مقدار بافت است.

کنتراست به نویز در سیگنال BOLD به اندازه وکسل و نیز ضخامت قطعه بستگی دارد. وکسل های کوچکتر به دلیل کمتر بودن اسپین ها در آن، سیگنال کمتری دارند، اما وکسل های بزرگتر هم می توند کنتراست به نویز را کاهش دهند، زیرا اثر حجم جزیی نیز وارد می شود. این اتفاق زمانی می افتد که تغییرات سیگنال در حین فعالیت از یک ناحیه ی کوچک در داخل وکسل ناشی شود.

 

آرتیفکت ها:

در حین اسکن تعدادی از اثرات فیزیولوژیک وجود دارند که می توانند نتیجه را تحت تاثیر قرار دهند. مثلاً تپش قلب، تنفس و حرکات عمومی فرد. با تمامی این مشکلات می توان به دو صورت مواجه شد، در حین زمان اسکن و یا در پیش پردازش تصویر که روش دوم با اقبال بیشتری مواجه است[۳۵]. حرکات فرد می تواند باعث کاهش کنتراست نویز در تصاویر fMRI شود و در صورتی که همزمان با تحریک باشد، آرتیفکت هایی را در نگاشت ایجاد می کند. این مشکل غالباً با محدود کردن سر فرد و یا با استفاده از الگوریتم های ثبت در پیش پردازش اصلاح می شود. یکی دیگر از آرتیفکت های fMRI سیگنالی است که از رگ های تخلیه می آید. از آنجایی که تصویربرداری gradient echo به قطر رگ ها از چند میکرومتر تا چند میلی متر حساس است، فهم تفاوت بین سیگنال رسیده از بافت و رگ ها دشوار است، که می تواند در مکانی دورتر از ناحیه ی فعال باشد. همچنین همزمانی تحریک و خونی که وارد قطعه مورد تصویربرداری می شود، مشکل زاست. یک راه کاهش سیگنال رسیده از رگ های بزرگ استفاده از دنباله ی spin echo است. این دنباله فقط به اثرات T2 حساس است و ناهمفازی ناشی از BOLD را در رگ های بزرگ نادیده می گیرد. استفاده از دنباله های spin echo باعث می شود در بافت واقعی سیگنال BOLD کاهش پیدا کند، غالباً بهتر است یک دسته جدا از تصاویر که به رگ های بزرگ حساس هستند بدست آورده و از این برای پذیرش یا در سیگنال استفاده کرد. انتخاب پارامترهای بهینه برای fMRI همواره قابل مصالحه بوده است، و غالباً وابسته است به آنچه که در دسترس است تا آنچه که مطلوب است.

این مطلب ادامه دارد…



دسته بندی : ام آر آی , تصویر برداری پزشکی
ارسال دیدگاه

تبلیغات