Neurokuvat - Neuroimaging

Tämä artikkeli käsittelee kuvantamista. Katso kuvia ja karttojen luomista kohdista Aivojen kartoitus ja Aivojen kartoitus .
Neurokuvat
Ihmisen pään parasagitaalinen MRI potilaalla, jolla on hyvänlaatuinen perinnöllinen makrokefalia ennen aivovammaa (ANIMATED). Gif
Pään para-sagitaalinen magneettikuvaus potilaalla, jolla on hyvänlaatuinen perinnöllinen makrokefalia .
Tarkoitus epäsuorasti (suoraan) hermoston kuvan rakenne, toiminta/farmakologia

Aivojen tai aivojen kuvantaminen on käyttää eri tekniikoita joko suoraan tai epäsuorasti kuvan rakenne , toiminto, tai farmakologia ja hermoston . Se on suhteellisen uusi tieteenala lääketieteessä , neurotieteessä ja psykologiassa . Lääkärit, jotka ovat erikoistuneet neurokuvan suorittamiseen ja tulkintaan kliinisessä ympäristössä, ovat neuroradiologeja . Neurokuvat jaetaan kahteen laajaan luokkaan:

Toiminnallisen kuvantamisen avulla voidaan esimerkiksi visualisoida suoraan aivokeskusten tietojen käsittely. Tällainen käsittely saa aivojen alueen lisäämään aineenvaihduntaa ja "syttymään" skannauksessa. Yksi kiistanalaisimmista neurokuvan käyttötarkoituksista on ollut " ajatuksen tunnistamisen " tai ajattelun tutkiminen .

Historia

Pääartikkeli: Neuroimaging History
Pään toiminnallinen magneettikuvaus (fMRI) kallon yläosasta pohjaan

Neuroimaging-historian ensimmäinen luku juontaa juurensa italialaiseen neurotieteilijään Angelo Mossoon, joka keksi "ihmisen verenkierron tasapainon", jolla voitaisiin mitata ei-invasiivisesti veren uudelleenjakautumista emotionaalisen ja älyllisen toiminnan aikana.

Vuonna 1918 amerikkalainen neurokirurgi Walter Dandy esitteli ventrikulografian tekniikan. X-ray kuvia kammion järjestelmän aivoissa saatiin injektoimalla suodatettua ilmaa suoraan yhteen tai molempiin sivukammiohin aivoissa. Dandy havaitsi myös, että subaraknoidaaliseen tilaan lannerangan piston kautta johdettu ilma voi päästä aivokammioihin ja osoittaa myös aivo -selkäydinnesteen osastoja aivojen pohjan ympärillä ja sen pinnan yli. Tätä tekniikkaa kutsuttiin pneumoenkefalografiaksi .

Vuonna 1927 Egas Moniz esitteli aivojen angiografian , jonka avulla sekä normaalit että epänormaalit verisuonet aivoissa ja niiden ympärillä voidaan visualisoida suurella tarkkuudella.

1970 -luvun alussa Allan McLeod Cormack ja Godfrey Newbold Hounsfield esittivät tietokoneistetun aksiaalisen tomografian (CAT- tai CT -skannauksen), ja yhä yksityiskohtaisempia anatomisia kuvia aivoista tuli saataville diagnostisiin ja tutkimustarkoituksiin. Cormack ja Hounsfield saivat työstään fysiologian tai lääketieteen Nobelin palkinnon vuonna 1979 . Pian CAT: n käyttöönoton jälkeen 1980 -luvun alussa radioligandien kehittäminen mahdollisti aivojen yksittäisen fotonipäästötietokonetomografian (SPECT) ja positroniemissiotomografian (PET).

Enemmän tai vähemmän samanaikaisesti magneettikuvausta (MRI tai MR -skannaus) kehittivät tutkijat, mukaan lukien Peter Mansfield ja Paul Lauterbur , jotka saivat fysiologian tai lääketieteen Nobelin palkinnon vuonna 2003. 1980 -luvun alussa magneettikuvaus otettiin käyttöön kliinisesti ja 1980 -luvulla tapahtui todellinen räjähdys teknisissä parannuksissa ja diagnostisissa MR -sovelluksissa. Tutkijat oppivat pian, että PET: n mittaamat suuret verenkiertomuutokset voidaan kuvata myös oikean tyyppisellä magneettikuvauksella. Toiminnallinen magneettikuvaus (fMRI) syntyi, ja 1990 -luvulta lähtien fMRI on tullut hallitsemaan aivojen kartoituskenttää sen alhaisen invasiivisuuden, säteilyaltistuksen puutteen ja suhteellisen laajan saatavuuden vuoksi.

2000 -luvun alussa neurokuvantamisen ala saavutti vaiheen, jossa aivojen toiminnallisen kuvantamisen rajalliset käytännön sovellukset ovat tulleet mahdollisiksi. Tärkein sovellusalue on aivojen ja tietokoneen käyttöliittymän karkeat muodot .

Käyttöaiheet

Neurokuva seuraa neurologista tutkimusta , jossa lääkäri on löytänyt syyn tutkia syvällisemmin potilasta, jolla on tai saattaa olla neurologinen häiriö .

Yksi yleisimmistä neurologisista ongelmista, joita henkilö voi kokea, on yksinkertainen pyörtyminen . Yksinkertaisen pyörtymisen tapauksissa, joissa potilaan historia ei viittaa muihin neurologisiin oireisiin, diagnoosi sisältää neurologisen tutkimuksen, mutta rutiininomaista neurologista kuvantamista ei ole ilmoitettu, koska todennäköisyys löytää syy keskushermostosta on erittäin pieni ja potilas on epätodennäköinen hyötyä menettelystä.

Neurokuvia ei ole tarkoitettu potilaille, joilla on vakaa päänsärky, joka on diagnosoitu migreeniksi. Tutkimukset osoittavat, että migreenin esiintyminen ei lisää potilaan riskiä kallonsisäiseen sairauteen. Migreenidiagnoosi, jossa todetaan muiden ongelmien, kuten papilloedeeman , puuttuminen , ei viittaa neurokuvan tarpeeseen. Huolellisen diagnoosin tekemisen aikana lääkärin on harkittava, onko päänsärkyllä ​​jokin muu syy kuin migreeni ja että se saattaa vaatia neurokuvausta.

Toinen indikaatio aivokuvantamisen on CT, MRI- ja PET- opastettuja stereotactic leikkauksen tai radiosurgery hoitoon kallonsisäisten kasvainten, valtimo epämuodostumien ja muiden kirurgisesti hoidettavissa olosuhteissa.

Aivojen kuvantamistekniikat

Tietokoneellinen aksiaalinen tomografia

Pääartikkeli: CT -pää

Tietokonetomografia (CT) tai laskennallinen aksiaalinen tomografia (CAT) skannaus käyttää sarjaa pään röntgensäteitä , jotka on otettu monista eri suunnista. Tyypillisesti aivovammojen nopeaa tarkastelua varten CT-skannaus käyttää tietokoneohjelmaa, joka suorittaa numeerisen integraalilaskennan (käänteisen radonmuunnoksen ) mitatulle röntgensarjalle arvioidakseen, kuinka paljon röntgensäteestä absorboituu pieneen tilavuuteen aivot. Yleensä tiedot esitetään poikkileikkauksina aivoista.

Hajanainen optinen kuvantaminen

Diffuusinen optinen kuvantaminen (DOI) tai diffuusinen optinen tomografia (DOT) on lääketieteellinen kuvantamismenetelmä, joka käyttää kehon kuvia luodakseen lähellä infrapunavaloa . Tekniikka mittaa optinen absorptio on hemoglobiinin , ja perustuu absorptiospektri hemoglobiinin vaihtelee sen hapetus tilan. Suuritiheyksistä diffuusioptista tomografiaa (HD-DOT) on verrattu suoraan fMRI: hen käyttämällä visuaalista stimulaatiota vasteena molemmilla tekniikoilla tutkituilla koehenkilöillä, ja tulokset ovat vakuuttavia. HD-DOTia on myös verrattu fMRI: hen kielitehtävien ja lepotilan toiminnallisten yhteyksien suhteen.

Tapahtumaan liittyvä optinen signaali

Tapahtumiin liittyvä optinen signaali (EROS) on aivojen skannaustekniikka, joka käyttää infrapunavaloa optisten kuitujen läpi aivokuoren aktiivisten alueiden optisten ominaisuuksien muutosten mittaamiseen. Kun tekniikat, kuten diffuusi optinen kuvantaminen (DOT) ja lähi-infrapunaspektroskopia (NIRS), mittaavat hemoglobiinin optista imeytymistä ja perustuvat siten verenkiertoon, EROS hyödyntää itse neuronien sirontaominaisuuksia ja tarjoaa siten paljon suorempaa solun aktiivisuuden mitta. EROS voi tunnistaa aivotoiminnan millimetreissä (spatiaalisesti) ja millisekunneissa (ajallisesti). Sen suurin haittapuoli on kyvyttömyys havaita toimintaa, joka on yli muutaman senttimetrin syvä. EROS on uusi, suhteellisen edullinen tekniikka, joka ei ole invasiivinen koehenkilölle. Se kehitettiin Illinoisin yliopistossa Urbana-Champaignissa, missä sitä käytetään nyt tohtori Gabriele Grattonin ja tohtori Monica Fabianin kognitiivisessa neurokuvauslaboratoriossa.

Magneettikuvaus

Pääartikkeli: Aivojen magneettikuvaus
Sagitaalinen MRI -viipale keskiviivalla.

Magneettikuvaus (MRI) tuottaa magneettikenttien ja radioaaltojen avulla korkealaatuisia kaksi- tai kolmiulotteisia kuvia aivojen rakenteista ilman ionisoivaa säteilyä (röntgensäteitä) tai radioaktiivisia merkkiaineita.

ennätys koko koskemattomien aivojen (postmortem) korkeimmasta spatiaalisesta resoluutiosta on 100 mikronia, Massachusetts General Hospitalista. Tiedot julkaistiin NATURE -lehdessä 30. lokakuuta 2019.

Toiminnallinen magneettikuvaus

Aksiaalinen MRI -viipale basaaliganglionien tasolla , jossa näkyy fMRI BOLD -signaalin muutokset, jotka on peitetty punaisella (lisäys) ja sininen (vähennys) sävyillä.

Toiminnallinen magneettikuvaus (fMRI) ja valtimoiden spin -merkintä (ASL) perustuvat hapetetun ja hapetetun hemoglobiinin paramagneettisiin ominaisuuksiin nähdäkseen kuvia hermoaktiivisuuteen liittyvästä muuttuvasta aivojen verenkierrosta. Tämän avulla voidaan luoda kuvia, jotka heijastavat, mitkä aivojen rakenteet aktivoituvat (ja miten) eri tehtävien suorittamisen tai lepotilan aikana. Happettumishypoteesin mukaan muutokset hapenkäytössä alueellisessa aivoverenkierrossa kognitiivisen tai käyttäytymistoiminnan aikana voidaan yhdistää alueellisiin neuroneihin suoraan liittyvinä kognitiivisiin tai käyttäytymistehtäviin.

Useimmat fMRI -skannerit mahdollistavat kohteille erilaisten visuaalisten kuvien, äänien ja kosketusärsykkeiden esittämisen ja erilaisten toimintojen, kuten painikkeen painamisen tai ohjaussauvan siirtämisen. Näin ollen fMRI: tä voidaan käyttää havaitsemiseen, ajatteluun ja toimintaan liittyvien aivojen rakenteiden ja prosessien paljastamiseen. FMRI: n resoluutio on tällä hetkellä noin 2-3 millimetriä, ja sitä rajoittaa hemodynaamisen vasteen alueellinen leviäminen hermoaktiivisuuteen. Se on suurelta osin korvannut PET: n aivojen aktivointimallien tutkimista varten. PET: llä on kuitenkin edelleen merkittävä etu, koska se pystyy tunnistamaan tiettyihin aivojen reseptoreihin (tai kuljettajiin ), jotka liittyvät tiettyihin välittäjäaineisiin sen kyvyn perusteella kuvata radioleimattuja reseptoriligandeja (reseptoriligandit ovat mitä tahansa kemikaaleja, jotka tarttuvat reseptoreihin).

Terveiden henkilöiden tutkimuksen lisäksi fMRI: tä käytetään yhä enemmän sairauksien lääketieteelliseen diagnosointiin. Koska fMRI on erittäin herkkä hapen käytölle verenkierrossa, se on erittäin herkkä aivojen varhaisille muutoksille, jotka johtuvat iskemiasta (epänormaalin alhainen verenkierto), kuten aivohalvauksen jälkeisille muutoksille . Tietyntyyppisten aivohalvausten varhainen diagnosointi on yhä tärkeämpää neurologiassa, koska verihyytymiä liuottavia aineita voidaan käyttää ensimmäisten tuntien aikana tietyntyyppisten aivohalvausten esiintymisen jälkeen, mutta ne ovat vaarallisia myöhemmin. FMRI: ssä havaitut aivomuutokset voivat auttaa tekemään päätöksen hoitaa näitä aineita. FMRI -tekniikat voivat päättää 72–90%: n tarkkuudella, jossa sattuma saavuttaisi 0,8%: n, minkä tunnetuista kuvista kohde katselee.

Magnetoencefalografia

Magnetoencefalografia (MEG) on kuvantamistekniikka, jota käytetään mittaamaan aivojen sähköisestä toiminnasta syntyviä magneettikenttiä erittäin herkkien laitteiden, kuten suprajohtavien kvanttihäiriölaitteiden (SQUID) tai spin vaihto-rentoutumisen (SERF) magnetometrien, kautta. MEG tarjoaa erittäin suoran hermoston sähköisen aktiivisuuden mittauksen (esimerkiksi fMRI: hen verrattuna) erittäin korkealla ajallisella resoluutiolla, mutta suhteellisen alhaisella spatiaalisella resoluutiolla. Neuraalisen aktiivisuuden tuottamien magneettikenttien mittaamisen etuna on, että ympäröivä kudos (erityisesti kallo ja päänahka) vääristää niitä todennäköisesti vähemmän kuin sähkökentät, jotka mitataan elektroenkefalografialla (EEG). Erityisesti voidaan osoittaa, että ympäröivä pään kudos ei vaikuta sähköisen toiminnan aiheuttamiin magneettikenttiin, kun pää mallinnetaan samankeskisten pallomaisten kuorien joukkoksi, joista jokainen on isotrooppinen homogeeninen johdin. Todelliset päät eivät ole pallomaisia ​​ja niillä on suurelta osin anisotrooppista johtavuutta (erityisesti valkoista ainetta ja kalloa). Vaikka kallon anisotropialla on vähäinen vaikutus MEG: hen (toisin kuin EEG), valkoisen aineen anisotropia vaikuttaa voimakkaasti radiaalisten ja syvien lähteiden MEG -mittauksiin. Huomaa kuitenkin, että kallon oletettiin olevan tässä tutkimuksessa tasaisesti anisotrooppinen, mikä ei pidä paikkaansa oikean pään kohdalla: diploen ja pöydän kerrosten absoluuttiset ja suhteelliset paksuudet vaihtelevat kallon luiden välillä ja sisällä. Tämä tekee todennäköiseksi, että kallon anisotropia vaikuttaa myös MEG: hen, vaikkakaan luultavasti ei samassa määrin kuin EEG.

MEG: lle on monia käyttötarkoituksia, mukaan lukien kirurgien avustaminen patologian paikallistamisessa, tutkijoiden auttaminen aivojen eri osien toiminnan määrittämisessä, neurofeedback ja muut.

Positroniemissiotomografia

Positroniemissiotomografia (PET) ja aivojen positroniemissiotomografia mittaavat verenkiertoon injektoitujen radioaktiivisesti leimattujen aineenvaihdunnan aktiivisten kemikaalien päästöjä. Päästötiedot käsitellään tietokoneella 2- tai 3-ulotteisten kuvien tuottamiseksi kemikaalien jakautumisesta aivoihin. Käytetyt positronia lähettävät radioisotoopit ovat syklotronin tuottamia , ja kemikaalit on merkitty näillä radioaktiivisilla atomeilla. Leimattu yhdiste, jota kutsutaan radiotraceriksi , ruiskutetaan verenkiertoon ja lopulta pääsee aivoihin. PET -skannerin anturit havaitsevat radioaktiivisuuden, kun yhdiste kerääntyy aivojen eri alueille. Tietokone käyttää antureiden keräämiä tietoja luodakseen monivärisiä 2- tai 3-ulotteisia kuvia, jotka osoittavat, missä yhdiste toimii aivoissa. Erityisen hyödyllisiä ovat laaja valikoima ligandeja, joita käytetään välittäjäaineen aktiivisuuden eri näkökohtien kartoittamiseen, ja ylivoimaisesti yleisimmin käytetty PET -merkkiaine on leimattu glukoosimuoto (katso Fludeoxyglucose (18F) (FDG)).

PET -skannauksen suurin etu on, että eri yhdisteet voivat osoittaa verenkiertoa sekä hapen ja glukoosin aineenvaihduntaa aivojen kudoksissa. Nämä mittaukset heijastavat aivotoiminnan määrää aivojen eri alueilla ja antavat mahdollisuuden oppia lisää aivojen toiminnasta. PET -skannaukset olivat parempia kuin kaikki muut metaboliset kuvantamismenetelmät resoluution ja valmistumisnopeuden suhteen (vain 30 sekuntia), kun ne tulivat saataville. Parannettu resoluutio antoi mahdollisuuden tutkia paremmin tietyn tehtävän aktivoimaa aivojen aluetta. PET -skannauksen suurin haittapuoli on se, että koska radioaktiivisuus heikkenee nopeasti, se rajoittuu lyhyiden tehtävien seurantaan. Ennen kuin fMRI -tekniikka tuli verkkoon, PET -skannaus oli ensisijainen toiminnallinen (toisin kuin rakenteellinen) aivojen kuvantamismenetelmä, ja sillä on edelleen suuri vaikutus neurotieteeseen .

PET-skannausta käytetään myös aivosairauksien diagnosointiin, erityisesti siksi, että aivokasvaimet, aivohalvaukset ja dementiaa aiheuttavat hermosoluja vahingoittavat sairaudet (kuten Alzheimerin tauti) aiheuttavat suuria muutoksia aivojen aineenvaihdunnassa, mikä puolestaan ​​aiheuttaa helposti havaittavia muutoksia PET: ssä skannaa. PET on luultavasti hyödyllisin tiettyjen dementioiden varhaisissa tapauksissa (klassisia esimerkkejä ovat Alzheimerin tauti ja Pickin tauti ), jossa varhainen vaurio on liian hajanainen ja tekee liian vähän eroa aivojen tilavuudessa ja bruttorakenteessa muuttaakseen CT- ja vakio -MRI -kuvia tarpeeksi osaavat varmasti se erottuu "normaali" valikoima kuorikerroksen atrofiaa, joka ilmenee ikääntymiseen (monissa muttei kaikissa) henkilöä, ja joka ei ole syytä kliinisen dementian.

Yhden fotonin emissiotietokonetomografia

Yhden yksifotoniemissiotomografiassa (SPECT) muistuttaa PET ja käyttötarkoituksiin gammasäteilyn -emitting radioisotooppeja ja gamma kamera tallentaa dataa, että tietokone käyttää rakentaa kaksi- tai kolmiulotteisten kuvien aktiivisen aivojen alueilla. SPECT perustuu radioaktiivisen merkkiaineen tai "SPECT -aineen" injektioon, jonka aivot imevät nopeasti, mutta eivät jakaudu uudelleen. SPECT -aineen imeytyminen on lähes 100% täydellistä 30-60 sekunnissa, mikä heijastaa aivoverenkiertoa (CBF) injektion aikaan. Nämä SPECT-ominaisuudet tekevät siitä erityisen sopivan epilepsian kuvantamiseen, jota yleensä vaikeuttavat potilaan liikkumisongelmat ja vaihtelevat kohtaustyypit. SPECT tarjoaa "tilannekuvan" aivoverenkierrosta, koska skannauksia voidaan saada kohtauksen päätyttyä (niin kauan kuin radioaktiivinen merkkiaine pistettiin kohtauksen aikana). SPECT: n merkittävä rajoitus on sen huono resoluutio (noin 1 cm) verrattuna magneettikuvaukseen. Nykyään SPECT -koneita, joissa on kaksoisilmaisinpäät, käytetään yleisesti, vaikka Triple Detector Head -koneita on saatavilla markkinoilla. Tomografinen rekonstruointi (jota käytetään pääasiassa aivojen toiminnallisiin "tilannekuviin") vaatii useita projektioita ilmaisupäät, jotka pyörivät ihmisen kallon ympäri, joten jotkut tutkijat ovat kehittäneet 6 ja 11 ilmaisinpään SPECT -laitetta kuvantamisajan lyhentämiseksi ja suuremman resoluution aikaansaamiseksi.

PET: n tavoin myös SPECTiä voidaan käyttää erilaisten dementiaa aiheuttavien tautiprosessien erottamiseen, ja sitä käytetään yhä enemmän tähän tarkoitukseen. Neuro-PET: llä on se haitta, että se vaatii merkkiaineita, joiden puoliintumisaika on enintään 110 minuuttia, kuten FDG . Ne on valmistettava syklotronissa, ja ne ovat kalliita tai niitä ei ole ollenkaan saatavilla, jos kuljetusaika pitenee tarvittaessa yli muutaman puoliintumisajan. SPECT pystyy kuitenkin hyödyntämään merkkiaineita, joilla on paljon pidempi puoliintumisaika, kuten teknetium-99m, ja on siksi paljon laajemmin saatavilla.

Kallon ultraääni

Kallon ultraääntä käytetään yleensä vain vauvoilla, joiden avoimet fontanellit tarjoavat akustisia ikkunoita, jotka mahdollistavat aivojen ultraäänikuvan. Etuna on ionisoivan säteilyn puuttuminen ja mahdollisuus saada yöpöytäskannaus, mutta pehmytkudoksen yksityiskohtien puute tarkoittaa, että magneettikuvaus on edullinen joissakin olosuhteissa.

Toiminnallinen ultraäänikuvaus

Funktionaalinen ultraäänikuvaus (fUS) on lääketieteellinen ultraäänikuvaustekniikka, jolla havaitaan tai mitataan muutoksia hermoaktiviteeteissa tai aineenvaihdunnassa, esimerkiksi aivotoiminnan lokukset, tyypillisesti mittaamalla verenkiertoa tai hemodynaamisia muutoksia. Toiminnallinen ultraääni perustuu ultrasensitiiviseen Doppler -tekniikkaan ja erittäin nopeaan ultraäänikuvantamiseen, mikä mahdollistaa korkean herkkyyden verenvirtauskuvantamisen.

Optisesti pumpattu kvanttimagnetometri

Katso myös: Magnetometri

Kesäkuussa 2021 tutkijat ilmoittivat kehittävänsä ensimmäisen modulaarisen kvantti-aivoskannerin, joka käyttää magneettikuvantamista ja josta voi tulla uusi koko aivojen skannausmenetelmä.

Neurokuvatekniikoiden edut ja huolenaiheet

Toiminnallinen magneettikuvaus (fMRI)

fMRI luokitellaan yleisesti vähäiseksi tai kohtalaiseksi riskiksi, koska se ei ole invasiivinen verrattuna muihin kuvantamismenetelmiin. fMRI käyttää veren hapetustasosta riippuvaista (BOLD) -kontrastia kuvantamisen muodon tuottamiseksi. BOLD-kontrasti on luonnossa esiintyvä prosessi kehossa, joten fMRI on usein parempi kuin kuvantamismenetelmät, jotka edellyttävät radioaktiivisia markkereita samanlaisen kuvan tuottamiseksi. FMRI: n käytössä on huolenaiheena sen käyttö henkilöillä, joilla on lääketieteellisiä implantteja tai laitteita ja metalliesineitä kehossa. Laitteesta lähtevä magneettiresonanssi (MR) voi aiheuttaa lääkinnällisten laitteiden vioittumisen ja houkutella metalliesineitä kehoon, jos niitä ei ole asianmukaisesti suojattu. Tällä hetkellä FDA luokittelee lääketieteelliset implantit ja laitteet kolmeen ryhmään MR-yhteensopivuuden mukaan: MR-turvallinen (turvallinen kaikissa MR-ympäristöissä), MR-vaarallinen (vaarallinen missään MR-ympäristössä) ja MR-ehdollinen (MR-yhteensopiva tietyissä ympäristöissä, jotka vaativat lisätietoja).

  • FDA MR -turvatarrat implantteille ja laitteille

  • MR Safe

  • MR Ehdollinen

  • MR Ei turvallista

Tietokonetomografia (CT)

CT -skannaus otettiin käyttöön 1970 -luvulla ja siitä tuli nopeasti yksi yleisimmin käytetyistä kuvantamismenetelmistä. CT -skannaus voidaan suorittaa alle sekunnissa ja tuottaa nopeita tuloksia lääkäreille, ja sen helppokäyttöisyys lisää Yhdysvalloissa tehtyjen CT -skannausten määrää 3 miljoonasta vuonna 1980 62 miljoonaan vuonna 2007. Kliinikot tekevät usein useita skannauksia , 30%: lla yksilöistä on suoritettu vähintään 3 skannausta yhdessä CT -skannauksen käyttöä koskevassa tutkimuksessa. CT-skannaus voi altistaa potilaat 100-500 kertaa korkeammalle säteilylle kuin perinteiset röntgenkuvat, ja suuremmilla säteilyannoksilla saadaan parempi resoluutio. Vaikka helppokäyttöinen, CT -skannauksen käytön lisääntyminen erityisesti oireettomilla potilailla on huolenaihe, koska potilaat altistuvat merkittävästi suurelle säteilylle.

Positronipäästötomografia (PET)

PET -skannauksissa kuvantaminen ei perustu luontaisiin biologisiin prosesseihin, vaan perustuu vieraaseen aineeseen, joka ruiskutetaan verenkiertoon ja joka kulkee aivoihin. Potilaille injektoidaan radioisotooppeja, jotka metaboloituvat aivoissa ja lähettävät positroneja aivojen toiminnan visualisoimiseksi. Säteilyn määrä, jolle potilas altistuu PET -skannauksessa, on suhteellisen pieni, verrattavissa ympäristön säteilyn määrään, jolle henkilö altistuu vuoden aikana. PET-radioisotooppien altistumisaika kehossa on rajallinen, koska niiden puoliintumisaika on yleensä hyvin lyhyt (~ 2 tuntia) ja ne hajoavat nopeasti. Tällä hetkellä fMRI on edullinen tapa kuvata aivotoimintaa verrattuna PET: ään, koska se ei sisällä säteilyä, sillä on suurempi ajallinen resoluutio kuin PET: llä ja se on helpommin saatavilla useimmissa lääketieteellisissä olosuhteissa.

Magnetoencefalografia (MEG) ja elektroenkefalografia (EEG)

MEG: n ja EEG: n korkea ajallinen resoluutio mahdollistavat näiden menetelmien avulla aivotoiminnan mittaamisen millisekuntiin asti. Sekä MEG että EEG eivät edellytä potilaan altistumista säteilylle toimiakseen. EEG -elektrodit havaitsevat neuronien tuottamat sähköiset signaalit aivotoiminnan mittaamiseksi ja MEG käyttää näiden sähkövirtojen tuottaman magneettikentän värähtelyjä aktiivisuuden mittaamiseen. MEG: n laajan käytön este on hinnoittelu, koska MEG -järjestelmät voivat maksaa miljoonia dollareita. EEG on paljon laajemmin käytetty menetelmä tällaisen ajallisen resoluution saavuttamiseksi, koska EEG -järjestelmät maksavat paljon vähemmän kuin MEG -järjestelmät. EEG: n ja MEG: n haittana on, että molemmilla menetelmillä on huono spatiaalinen resoluutio fMRI: hen verrattuna.

Kritiikki ja varoitukset

Jotkut tiedemiehet ovat arvostelleet tieteellisissä aikakauslehdissä ja suositussa lehdistössä esitettyjä aivokuvaan perustuvia väitteitä, kuten "aivojen osan" löytämistä sellaisista toiminnoista kuin lahjakkuudet, erityiset muistot tai tunteiden, kuten rakkauden, luominen. Monilla kartoitustekniikoilla on suhteellisen alhainen resoluutio, mukaan lukien satoja tuhansia neuroneja yhdessä vokselissa . Monet toiminnot sisältävät myös useita aivojen osia, mikä tarkoittaa, että tämäntyyppinen väite on luultavasti sekä todennettavissa käytettävillä laitteilla että perustuu yleensä virheelliseen oletukseen siitä, miten aivotoiminnot on jaettu. Voi olla, että useimmat aivotoiminnot kuvataan oikein vasta sen jälkeen, kun ne on mitattu paljon hienorakeisemmilla mittauksilla, jotka eivät tarkastele suuria alueita vaan sen sijaan hyvin suurta määrää pieniä yksittäisiä aivopiirejä. Monissa näistä tutkimuksista on myös teknisiä ongelmia, kuten pieni otoskoko tai huono laitteiden kalibrointi, mikä tarkoittaa, että niitä ei voida toistaa - huomioita, jotka joskus jätetään huomiotta tuottamaan sensaatiomainen aikakauslehtiartikkeli tai uutisotsikko. Joissakin tapauksissa aivojen kartoitustekniikoita käytetään kaupallisiin tarkoituksiin, valheen havaitsemiseen tai lääketieteelliseen diagnosointiin tavoilla, joita ei ole tieteellisesti vahvistettu.

Katso myös

Viitteet

Ulkoiset linkit