دانشجویان مهندسی پزشکی ایران

خبرهای ویژه

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

تاریخ انتشار : ۱۳۹۶/۰۳/۱۹ - ۱۷:۰۲

MRI تخصصی در اسکن مغزی با FMRI قسمت سوم

MRI تخصصی در اسکن مغزی با FMRI قسمت سوم طراحی نمونه تحریک: درست به اندازه ای که انتخاب پارمترها برای تصویربرداری برای یک آزمایش موفق مهم است، طراحی نمونه تحریک نیز مهم است. تجربیات زیادی از EEG و PET موجود می باشد، اما به دلیل اینکه fMRI رزلوشن مکانی بین این دو روش دارد دیدگاه […]

MRI تخصصی در اسکن مغزی با FMRI قسمت سوم

طراحی نمونه تحریک:

درست به اندازه ای که انتخاب پارمترها برای تصویربرداری برای یک آزمایش موفق مهم است، طراحی نمونه تحریک نیز مهم است. تجربیات زیادی از EEG و PET موجود می باشد، اما به دلیل اینکه fMRI رزلوشن مکانی بین این دو روش دارد دیدگاه تازه ای باید به کار رود. موضوعات زیادی در طراحی نمونه وجود دارد، که در اینجا یک مرور مختصر خواهیم داشت. آزمایش های اولیه fMRI بیشتر در فرم مطالعات PET بودند، یعنی دسته ای از تصاویر در حالت استراحت گو سپس یک دسته از حالت فعالیت گرفته می شوند، و تفاضل یک دسته از دیگری گرفته می شود. اما به دلیل اینکه کنتراست BOLD از شروع و نزول ان (در بازه زمانی جند ثانیه) نسبتاً سریع است، این امکان وجود دارد که بازه زمانی را برای رخدادهای کوتاه مدت تری که معمولاً اتفاق می افتند دنبال کرد. رایج ترین الگوی تحریک epochهای منظم تحریک و استراحت است، معمولاً با عناوین on و off نامگذاری می شود. طول این epoch ها بایستی به اندازه ی کافی بلند باشد تا بتواند با پاسخ همودینامیک را تطبیق یابد بنابراین مقدار ۸ و غالباً ۱۶ ثانیه انتخاب می شود. این epoch ها تا زمانیکه کنتراست به نویز کافی برای شناسایی پاسخ فعالیت ایجاد شود ادامه پیدا می کند. اما زمان کلی آزمایشگاهی باید تا حدی باشد که فرد می تواند به راحتی و بدون حرکت در وضعیت ثبت باقی بماند و نیز تعداد نقاط داده ای که برای بدست آوردن کنتراست به نویز کافی نیاز است. غالباً محدودیت های تکنیکی برای زمان ازمایش وجود دارد و امکان خوگرفتن فرد به تحریک و در نتیجه کاهش کنتراست به نویز با گذشت زمان وجود دارد. به جای epochهایی از تحریک، می توان از یک رخداد واحد به عنوان تحریک استفاده کرد، بیشتر شبیه به آنچه در EEG و MEG می بینیم. باز هم به دلیل پاسخ همودینامیک، بایستی این رخداد به بازه های زمانی طولانی تر از آنچه در EEG نیاز داریم باشد، اما چون این نوع اعمال تحریک یک مزیت عمده ای دارد و آن این سات که می توان زمانبندی نسبی برای جداسازی فعالیت در بخش های مختلف مغز را داشت. یکی از مضرات نمونه تک رخداد این است که برای بدست آوردن کنتراست به نویز کافی در مقایسه با همتای دیگر آن که بر اساس epoch هاست، به زمان بیشتری نیاز دارد. انتخاب تحریک بسیار حیاتی است، به عنوان مثال، فعال سازی قشر بینایی سر راست است، اما برای تعیین نواحی که مسئول تشخیص و تمییز رنگ ها هستند این کار بسیار سخت است. به طور ایده‌آل طراحی eochهای on و off در حالیکه تنها یک تفاوت درست و مشخص بین انها وجود داردکه فقط ان قسمت های مغز را که مسئول تکلیف مشخص شده هستند فعال می کند. این کار همیشه قابل انجام شدن نیست و معمولاً یک دسته از آزمایش ها بایستی انجام شود. به عنوان مثال برای پیدا کردن نواحی که در تکلیف A دخیل هستند ،یک ازمایش که تکالیف A و B را دارد انجام می شود و یک ازمایش که فقط شامل B است. نواحی که در تکلیف A درگیر هستند حتمالا آنهایی هستند که در ازمایش اول فعال شده و در آمایش دوم فعال نشده اند. اینتئوری با فرض خطی بودن سیستم است، که فرض رستی نیست، یا حداقل موارد به حساب نیامده ای برای تفاوت بین دو نمونه وجود دارد، که می تواند نتیجه را تحت تاثیر قرار دهد. مشکل عمده ی دیگری که در حین کار با رخدادهای شناختی نظیر حافظه پیش می اید، این است که باید تحریک بینایی همراه باشد، یا اینکه پاسخ فرد نیاز است که غالباً با فعالیت های حرکتی همراه می شود. این مشکل نیز از طریق قرار دادن دوره های off یا انجام آزمایش دیگری که شامل همان تحریکات این بار منهای فعالیت شناختی خاص در ازمایش قبل است، جبران کرد. به طور جایگزین تحریک می تواند به گونه ی متفاوتی ارائه شود، به عنوان مثال به صورت شنیداریریال و پاسخ نیز به صورت زبانی ارائه می شود و بدین صورت می توان فرض کرد که ان نواحی مشترک بین هر دو نوع تحریک ارائه شده مسئول تکلیف شناختی مدنظر هستند. تحریکات کمی وجود دارند که در ازمایشات fMRI به سختی اجرا می شوند. یک مورد واضح ان تحریک شنوایی است . اسکنر های تصویربرداری سریع معمولاً نویز زیادی در حین فعالیت ایجاد می کنند.، خصوصاً اگر از دنباله EPI استفاده شود. گرچه نشانه های صوتی شنیده می شوند، اما به وضوح و رسایی نشانه های بینایی قابل تشخیص نیستند و از طرفی هم تشخیص فعالیت در قشر ابتدایی شنوایی بسیار سخت است زیرا هم در حین بازه ی on و هم off اصوات زیادی وجود دارد. پاسخ دادن فرد به صورت شفاهی نیز مکل زاست، زیرا این عمل غالباً با حرکت سر همراه است، که می تواند همزمان شود با تحریک. تمام حرکت های پاسخ باید کوچک و آهسته باشد تا حرکت سر در حین اسکن کاهش پیدا کند. در آزمایش نیاز داریم که فرد مورد آزمایش به خوبی از دستورالعمل چیروی کند، و تمام مدت اسکن به سورت خوابیده باقی‌مانده و تمرکز داشته باشد. بسیاری از تحریکات فعالیت بهتری نشان می دهند اگر پاسخ ساخته شود. می توان موارد بسیار دیگری راجع به یک طراحی مناسب نمونه بیان کرد، در حالیکه موارد متعدد دیگری نیز باید فهمیده شوند ، در هرصورت برای هر آزمایش جدید نیاز است که بررسی هایی به دقت صورت گیرد.

انواع طراحی الگو:

۱-block design2 -event related در طراحی block design بلوک ها با توجه به ملاحظات زمانی طول آزمایش، و ملاحظات سیگنال به نویز دستگاه MRI مورد استفاده انجام میگیرد. نمونه ای از این آزمایش، آزمایش finger-tapping است که در آن شخص مادامیکه علامت خاصی را روی صفحه نمایش میبیند انگشتان خود را باز و بسته می¬کند و این کار را تکرار می¬کند تا زمانیکه علامت مذکور از روی صفحه حذف شده و شخص باید تا دیدن علامت بعدی استراحت کند. در طراحی event-related مدت زمان وچود یک تحریک کوتاه است (در حد چند ثانیه) و هر تحریک به منزله وقوع یک event تلقی میشود. در این نوع طراحی فرض بر این است که پاسخ ضربه ی سیستم همودینامیک یک تابع خوشرفتار است. از میان event هائی که به طور مرتب و متوالی اتفاق می افتد شخص باید وقوع event خاصی (که event هدف نامیده میشود) را تشخیص داده و عکس العملی را نشان دهد. به عنوان نمونه ای از طراحی event-related میتوان به فعالیت کلاسیک oddall بینائی اشاره کرد. در این آزمایش شخص در فواصل زمانی منظم (مثلاً هر ۲ ثانیه یکبار) تصاویری را روی صفحه ی نمایش میبیند. این تصاویر دو دسته هستند: تصویر استاندارد که در اکثر event ها اتفاق می افتد؛ و تصویر هدف که بندرت نشان داده میشود. از شخص خواسته میشود که با هر بار دیدن تصویر هدف دکمه ای را فشار دهد یا اینکه تعداد تصاویر هدف را بشمارد.

محدودیت های FMRI برای اسکن مغز:

تصاویر با کیفیت بالا تنها در صورتی که سوژه در حین فرایند تصویربرداری کاملاً ساکن باشد و نفسش را هم نگه داشته باشد، در صورتی که به او گفته باشند، حاصل می‌شود. اگر عصبی، گیج و یا درد شدیدی داشته باشید، ممکن است دراز کشیدن داخل دستگاه در حین تصویربرداری کاری بسیار مشکل باشد. فردی که خیلی درشت اندام باشد هم نمی‌تاوند سوژه دستگاه‌های MRI باشد. وجود دستگاه‌های کاشت شده در بدن یا دیگر اشیا فلزی تصویربرداری واضح را دشوار می‌سازد. حرکت بیمار هم می‌تواند باعث همان اثر شود. MRI برای بیمارانی که به شدت آسیب دیده‌اند پیشنهاد نمی‌شود. این مورد به این خاطر است که بسیاری از دستگاه‌های traction و بسیاری از تجهیزات حیاتی باید از نواحی تصویربرداری دور نگه‌داشته شوند. علاوه بر این، fMRI بیش از دیگر روش‌های تصویربرداری زمانبر است (به ظور معمول CT, و تصویربرداری با اشعه X) و نتایج هم ممکن است بلافاصله در دسترس به خصوص در وضعیتی که فرد دچار ضربه شده است. با وجود اینکه تا کنون شاهدی دال بر خطرناک بودن تصویربرداری تشدید مغناطیسییر روی جنین گزارش نشده است، اما معمولاً به زنان باردار پیشنهاد می‌شود که در بررسی‌های fMRI شرکت نکنند، مگر با تجوز پزشک و به مقاصد پزشکی. MRI غالباً از دیگر روش‌های تصویربرداری علاوه بر زمان طولانی‌تر هزینه بیشتری هم دارد. fMRI هنوز یک روش در حالت پیشرفت و بهبود استو با وجود اینکه به نظر می‌رسد برای پیدا کردن محل فعالیت‌های مغزی بسیار مناسب تر از دیگر روش هاست، روی هم رفته تجربه کمتری در مورد fMRI نسبت به دیگر روش‌های MRI در دست است. ممکن است پزشک برای تصمیم گیری در موارد حساس علاوه بر fMRI دیگر تست‌های مرتبط را هم تجویز کند (نظیر، جراحی مغزی).

مزایا و معایب FMRI:

در این روش سیگنال های مغزی بدون در معرض خطر یونیزه شدن ثبت می‌شود که در روش های دیگر مانند CT و PET اجتناب ناپذیر است. دارای رزولوشن مکانی بالا، به طور نوعی ۵-۳ میلی متر. با استفاده از این روش می توان از تمام نواحی مغزی سیگنال ثبت کرد، برخلاف EEG و یا MEG که حول وحوش نواحی سطحی قشری هستند.

 

سیگنال های BOLD یک روش غیرمستقیم اندازه‌گیری فعالیت های عصبی است و همانطور که قبلاً گفته شد، می تواند تحت تاثیر پارامترهایی غیر از تظاهرات آزمایش باشد. سیگنال های BOLD به شدت در ارتباط با ورودی داده شده به یک ناحیه هستند تا خروجی آن. بنابراین ممکن است که سیگنال BOLD در یک ناحیه داده شده وجود داشته باشد حتی اگر فعالیتی نباشد. این روش رزولوشن زمانی اندکی دارد. پیک پاسخ BOLD تقریباً ۵ ثانیه بعد از شروع آتش نورون ها در یک ناحیه است. با وجود اینکه حضور تحریک های درلایه ای می تواند رزولوشن زمانی را افزایش دهد، همزمان سبب کاهش نقاط داده های جمع شده می شود. پاسخ BLOD می تواند متاثر از فاکتورهای بسیاری باشد، نظیر بیماری ها، تسکین، عصبانیت، داروهایی که رگ های خونی را گشاد می کند وهمچنین توجه. با وجود هیچ اثر طولانی مدت مضری برای میدان مغناطیسی ایستا بر روی بافت های بیولوژیکی شناخته نشده است، می تواند از طریق کشیدن اجسام سنگین فلزی و پرتاب آن ها سبب آسیب هایی شود. شاع ترین خطر برای افرادی که تست fMRI می دهند ترس از محیط بسته است. جلسات اسکن باعث می شود که فرد در معرض نویزهای صوتی ناشی از سیم پیج های گرادیان باشد. سوییچ کردن گرادیان ها باعث القای جریان در بدن می شود که می تواند سبب سوزش عصب ها شود. دستگاههای پزشکی کار گذاشته شده در بدن نشیر ضربان سازها ممکن است به دلیل همان جریان ها دچار اختلال عملکرد شوند. میدان فرکانس رادیویی تحریک سیم پیج ها می تاند سبب گرم شدن بدن شود و در افرادی که تب، دیابت و یا مشکلات گردش خون دارند باید به دقت این امکان تحت نظر باشد. سوختگی های موضعی ناشی از داغ شدن فلزات گردنبندها و جواهرات نیز خطر آفرین است.

564asd6f 1 300x202 - MRI تخصصی در اسکن مغزی با FMRI قسمت سوم

کاربردهای کلینیکی FMRI:

از داده ها و تصاویر fMRI می توان در زمینه های مختلفی که نیاز به بررسی عملکرد مغز داریم استفاده کرد. این تصاویر در حوزه ی نوروساینس به شدت مورد توجه هستند و عمدتاً جهت بررسی ویافتن نحوه ی ارائه ی یک فعالیت شناختی در مغز مورد استفاده قرار می گیرد، علاوه بر این جهت مدلسازی فعالیت های شناختی و نیز بررسی برخی بیمار ی های مغزی و عصبی نیز مورد توجه بسیار است. البته در حوز های تشخیصی و کلینیکی نیز از fMRI غالباً استفاده می شود، که در ادامه نمونه هایی از کاربردها بیان شده است.

  • نقشه برداری از نواحی مربوط به گفتار قبل از جراحی
  • ارزیابی از پلاستیسیته پس از آسیب مغزی
  • ارزیابی بیماران مبتلا به اختلالات هوشیاری (کما ، حالت نباتی ، حداقل وضعیت هوشیاری ، و سندرم look –in)

از جمله کاربردهای fMRI در زمینه های تحقیقاتی نیز می توان موارد زیر را نام برد

  • نقشه برداری از فعالیت های پیچیده(نظیراحساس، موتور کنترل و توابع خاص زبانی و … ) در حالت نرمال و بیمار
  • مانیتورینگ پاسخ های درمانی
  • نشانگذاری عصبی
  • دروغ سنجی و …

در دهه های ابتدایی ورود fMRI به عرصه تصویربرداری عصبی، این روش تاثیر بزرگی بر روی روش مطالعه عملکرد مغز توسط محققان علوم اعصاب داشت. امروزه، تعدادی از این کارها وارد حوزه های کلینیکی شده اند. چنین به نظر می رسد که این انتقال در دهه بعدی با شتاب بیشتری صورت گیرد. بی شک قبل از اینکه fMRI کلینیکی با تمام پتانسیل آن شناخته و به کار برده شود باید مسائل زیادی حل شوند تا بتوان از طریق آن نشان های دقیق قابل اعتماد فعالیت های الکتریکی را دریافت. با این وجود، احتمال شناسایی و درمان بیماری و فواید آن باعث تلاش در جهت تبدیل fMRI به یک ابزار کلینیکی شده است.



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

تبلیغات
تبلیغات