기능성 자기 공명 영상

그만큼 기능성 자기 공명 영상 (fMRI)는 신체의 생리적 변화를 시각적으로 표현하기위한 자기 공명 단층 촬영 방법입니다. 그것은 핵 자기 공명의 물리적 원리를 기반으로합니다. 좁은 의미에서이 용어는 뇌의 활성화 된 영역 검사와 관련하여 사용됩니다.

기능적 자기 공명 영상이란?

MRT (Magnetic Resonance Tomography)를 기반으로 물리학 자 Kenneth Kwong은 기능적 자기 공명 단층 촬영 (fMRI)을 개발하여 뇌의 여러 영역에서 활동의 변화를 묘사했습니다. 이 방법은 신경 혈관 결합을 통해 뇌의 해당 영역에서 활동의 변화와 관련된 대뇌 혈류의 변화를 측정합니다.

이 방법은 산소가 부족하고 산소가 풍부한 혈액의 헤모글로빈에서 측정 된 수소 핵의 다른 화학적 환경을 사용합니다. 산소화 헤모글로빈 (옥시 헤모글로빈)은 반자성이고 무산소 헤모글로빈 (데 옥시 헤모글로빈)은 상자성 특성을 가지고 있습니다. 혈액의 자기 적 특성의 차이를 BOLD 효과 (혈액 산소 농도 의존 효과)라고도합니다. 뇌의 기능적 과정은 일련의 단면 이미지 형태로 기록됩니다.

이러한 방식으로 개별 뇌 영역의 활동 변화는 테스트 대상에 대한 특정 작업을 사용하여 검사 할 수 있습니다. 이 방법은 처음에는 건강한 대조군의 활동 패턴과 정신 장애가있는 사람들의 뇌 활동을 비교하기위한 기초 연구에 사용됩니다. 넓은 의미에서 기능적 자기 공명 단층 촬영이라는 용어에는 다양한 기관의 움직이는 표현을 설명하는 운동 학적 자기 공명 단층 촬영도 포함됩니다.

기능, 효과 및 목표

기능적 자기 공명 영상은 자기 공명 영상 (MRT)의 추가 개발입니다. 클래식 MRI에서는 해당 기관과 조직의 정적 이미지가 표시되고, fMRI는 특정 활동이 수행 될 때 3 차원 이미지를 사용하여 뇌의 활동 변화를 보여줍니다.

이 비 침습적 절차의 도움으로 뇌는 다양한 상황에서 관찰 될 수 있습니다. 기존 MRI와 마찬가지로 측정의 물리적 기반은 초기에 핵 자기 공명을 기반으로합니다. 정적 자기장을 적용하면 헤모글로빈 양성자의 스핀이 세로로 정렬됩니다. 이 자화 방향에 가로로 적용되는 고주파 교류 필드는 공진 (Lamor 주파수)까지 정적 필드에 대한 자화의 가로 편향을 보장합니다. 고주파 필드가 꺼지면 자화가 정적 필드를 따라 다시 정렬 될 때까지 에너지를 방출하는 동안 일정 시간이 걸립니다.

이 휴식 시간이 측정됩니다. fMRI에서는 deoxyhemoglobin과 oxyhemoglobin이 다르게 자화된다는 사실이 악용됩니다. 이로 인해 산소의 영향에 기인 할 수있는 두 가지 형태에 대해 서로 다른 측정 값이 생성됩니다. 그러나 옥시 헤모글로빈 대 데 옥시 헤모글로빈의 비율은 뇌의 생리적 과정에서 지속적으로 변하기 때문에, 연속 기록은 fMRI의 일부로 수행되며, 이는 언제든지 변화를 기록합니다. 이러한 방식으로 신경 세포 활동을 몇 초의 시간 창에서 밀리미터 단위의 정밀도로 표시 할 수 있습니다. 신경 활동의 위치는 서로 다른 두 지점에서 자기 공명 신호를 측정하여 실험적으로 결정됩니다.

먼저 측정은 휴지 상태에서 일어난 다음 흥분 상태에서 이루어집니다. 그런 다음 기록의 비교가 통계 테스트 절차에서 수행되고 통계적으로 유의 한 차이가 공간적으로 할당됩니다. 실험 목적으로, 자극은 테스트 사람에게 여러 번 제시 될 수 있습니다. 이것은 일반적으로 작업이 여러 번 반복됨을 의미합니다. 자극 단계의 데이터를 나머지 단계의 측정 결과와 비교 한 차이가 계산 된 다음 그래픽으로 표시됩니다. 이 절차를 통해 어떤 활동에서 활동중인 뇌 영역을 결정할 수있었습니다. 또한 심리적 질병의 특정 뇌 영역과 건강한 뇌의 차이를 확인할 수 있습니다.

심리적 질병의 진단에 대한 중요한 통찰을 제공하는 기초 연구에 더하여,이 방법은 임상 실습에서도 직접 사용됩니다. fMRI 적용의 주요 임상 영역은 뇌종양 수술 준비에서 언어 관련 뇌 영역의 국소화입니다. 이는 작업 중에이 영역이 크게 절약되도록하기위한 것입니다. 기능적 자기 공명 영상 적용의 추가 임상 영역은 혼수 상태, 식물 상태 또는 MCS (최소 의식 상태)와 같은 의식 장애가있는 환자의 평가와 관련됩니다.

위험, 부작용 및 위험

기능적 자기 공명 단층 촬영의 큰 성공에도 불구하고이 방법은 유익한 가치 측면에서도 비판적으로보아야합니다. 특정 활동과 해당 뇌 영역의 활성화 사이의 필수 연결을 결정할 수있었습니다. 심리적 질병에 대한 뇌의 특정 영역의 중요성도 명확 해졌습니다.

그러나 여기에서는 헤모글로빈의 산소 농도 변화 만 측정합니다. 이러한 과정은 뇌의 특정 영역에 국한 될 수 있기 때문에 신경 혈관 결합을 기반으로 이러한 뇌 영역도 활성화되는 것으로 가정합니다. 그래서 생각하면서 뇌를 직접 관찰 할 수 없습니다. 혈류의 변화는 신경 활동 후 몇 초의 잠복기 후에 만 ​​발생한다는 점에 유의해야합니다. 따라서 직접 할당이 어려운 경우가 있습니다. 다른 비 침습적 신경 학적 검사 방법에 비해 fMRI의 장점은 활동의 공간적 위치가 훨씬 더 우수하다는 것입니다.

그러나 시간적 해상도는 훨씬 낮습니다. 혈류 측정과 헤모글로빈 산소화를 통한 뉴런 활동의 간접적 인 결정은 또한 특정 불확실성을 만듭니다. 4 초 이상의 지연 시간이 가정됩니다. 짧은 자극으로 신뢰할 수있는 신경 활동을 가정 할 수 있는지 여부는 아직 조사되지 않았습니다. 그러나 BOLD 효과는 혈관뿐만 아니라 혈관에 인접한 세포 조직에서도 발생한다는 사실에 기초한 기능적 자기 공명 단층 촬영의 기술적 응용 한계도 있습니다.