Gumaganang magnetic resonance imaging Ang (fMRI) ay isang pamamaraan ng imaging ng magnetong resonance na ginamit upang imahen ang mga pagbabago sa pisyolohikal sa katawan. Ito ay batay sa mga pisikal na prinsipyo ng nuclear magnetic resonance. Sa isang mas makitid na kahulugan, ang term na ito ay ginagamit na may kaugnayan sa pagsusuri ng na-activate utak mga lugar.
Ano ang pagganap ng magnetic resonance imaging?
Nagpapakita ang Classical MRI ng mga static na imahe ng kaukulang mga organo at tisyu, habang ang fMRI ay nagpaparami ng mga pagbabago sa aktibidad sa utak sa pamamagitan ng three-dimensional na mga imahe sa panahon ng pagganap ng mga tiyak na aktibidad. Batay sa magnetic resonance imaging (MRI), ang pisisista na si Kenneth Kwong ay nakabuo ng pagganap na magnetic resonance imaging (fMRI) para sa mga pagbabago sa imaging sa aktibidad sa iba't ibang utak mga lugar Ang pamamaraang ito mga panukala pagbabago sa tserebral dugo daloy na nauugnay sa mga pagbabago sa aktibidad sa kaukulang mga lugar ng utak sa pamamagitan ng pagkabit ng neurovascular. Sinasamantala ng pamamaraang ito ang iba't ibang kapaligiran ng kemikal ng sinusukat Hydrogenation nuclei sa pula ng dugo of oksiheno-depleted at oxygenated dugo. Na-oxygen pula ng dugo Ang (oxyhemoglobin) ay diamagnetic, habang oksiheno-free hemoglobin (deoxyhemoglobin) ay may mga paramagnetic na katangian. Ang mga pagkakaiba sa mga magnetikong katangian ng dugo ay kilala rin bilang ang MATAPANG epekto (Dugo-Oxygenation-Antas na Nakasalalay na Epekto). Ang mga proseso ng pagganap sa utak ay naitala sa anyo ng cross-sectional na serye ng imahe. Sa ganitong paraan, ang mga pagbabago sa aktibidad sa mga indibidwal na lugar ng utak ay maaaring siyasatin sa pamamagitan ng mga tiyak na gawain na isinagawa sa mga paksa ng pagsubok. Ang pamamaraang ito ay paunang ginagamit para sa pangunahing pananaliksik upang ihambing ang mga pattern ng aktibidad sa mga paksa ng malusog na pagkontrol sa mga aktibidad sa utak ng mga indibidwal na may mga karamdaman sa pag-iisip. Gayunpaman, sa isang mas malawak na kahulugan, ang term na gumagana magnetic resonance imaging Kasama pa rin ang imaging kinematic magnetic resonance imaging, na naglalarawan sa gumagalaw na representasyon ng iba't ibang mga organo.
Pag-andar, epekto, at mga layunin
Ang pagpapaandar na magnetic resonance imaging ay isang karagdagang pag-unlad ng magnetic resonance imaging (MRI). Nagpapakita ang Classical MRI ng mga static na imahe ng mga kaukulang organo at tisyu, habang ang fMRI ay sumasalamin ng mga pagbabago sa aktibidad sa utak sa pamamagitan ng mga three-dimensional na imahe habang ginaganap ang mga partikular na aktibidad. Kaya, sa tulong ng di-nagsasalakay na pamamaraang ito, ang utak ay maaaring sundin sa ilalim ng iba't ibang mga sitwasyon. Tulad ng klasikal na MRI, ang pisikal na batayan ng pagsukat ay unang batay sa nuclear magnetic resonance. Dito, ang mga pag-ikot ng mga proton ng pula ng dugo ay nakahanay nang paayon sa pamamagitan ng paglalapat ng isang static magnetic field. Ang isang mataas na dalas na alternating patlang na inilapat transversely sa direksyon ng magnetization na tinitiyak ang nakahalang pagpapalihis ng magnetization sa static na patlang hanggang sa maabot ang resonance (dalas ng lamor). Kung ang patlang na may mataas na dalas ay naka-off, tumatagal ng isang tiyak na oras sa ilalim ng pagwawaldas ng enerhiya hanggang sa muling nakahanay ang magnetization kasama ang static na patlang. Ito pagpapahinga nasusukat ang oras. Sa fMRI, ang pangyayari ng iba't ibang magnetization ng deoxyhemoglobin at oxyhemoglobin ay pinagsamantalahan. Nagreresulta ito sa iba't ibang mga pagbasa para sa dalawang anyo dahil sa impluwensya ng oksiheno. Gayunpaman, dahil ang ratio ng oxyhemoglobin sa deoxyhemoglobin ay patuloy na nagbabago sa panahon ng mga proseso ng pisyolohikal sa utak, ang mga serial recording ay ginaganap bilang bahagi ng fMRI, na nagrerehistro ng mga pagbabago sa bawat punto ng oras. Kaya, sa loob ng isang window ng oras ng ilang segundo, ang aktibidad na neuronal ay maaaring mailarawan sa katumpakan ng millimeter. Eksperimento, ang lokasyon ng aktibidad ng neuronal ay natutukoy ng mga sukat ng signal ng magnetic resonance sa dalawang magkakaibang mga punto ng oras. Una, ang pagsukat ay ginawa sa isang estado ng pahinga at pagkatapos ay sa isang nasasabik na estado. Pagkatapos, ang paghahambing ng mga pag-record ay ginaganap sa isang pamamaraang pagsusuri sa istatistika at ang mga pagkakaiba-iba na makabuluhan sa istatistika ay spatially na nakatalaga. Para sa mga layuning pang-eksperimentong, ang pampasigla ay maaaring ipakita sa paksa nang maraming beses. Karaniwan nang nangangahulugan ito na ang isang gawain ay paulit-ulit na inuulit. Ang mga pagkakaiba mula sa paghahambing ng data mula sa yugto ng pampasigla sa mga resulta ng pagsukat mula sa natitirang yugto ay kinakalkula at pagkatapos ay ipinakita nang larawan. Sa pamamaraang ito, posible upang matukoy kung aling mga lugar ng utak ang aktibo sa aling aktibidad. Bukod dito, maaaring matukoy ang mga pagkakaiba ng ilang mga lugar ng utak sa mga sikolohikal na karamdaman sa malusog na talino. Bilang karagdagan sa pangunahing pananaliksik, na nagbibigay ng mahahalagang mga natuklasan para sa diagnosis ng mga sikolohikal na karamdaman, ang pamamaraan ay ginagamit din nang direkta sa klinikal na kasanayan. Ang pangunahing klinikal na aplikasyon ng fMRI ay ang lokalisasyon ng mga lugar na utak na nauugnay sa wika sa paghahanda ng mga operasyon para sa mga bukol ng utak. Ang layunin ay upang matiyak na ang lugar na ito ay higit na nakaligtas sa panahon ng operasyon. Ang iba pang mga klinikal na aplikasyon ng pagganap ng magnetic resonance imaging ay nauugnay sa pagtatasa ng mga pasyente na may mga karamdaman ng kamalayan, tulad ng pagkawala ng malay, nakakagising na pagkawala ng malay, o MCS (estado ng kaunting kamalayan).
Mga panganib, epekto, at panganib
Sa kabila ng malaking tagumpay ng pagganap ng magnetic resonance imaging, ang pamamaraang ito ay dapat ding matingnan nang kritikal sa mga tuntunin nito bisa. Mahahalagang ugnayan sa pagitan ng ilang mga aktibidad at ang pag-aktibo ng kaukulang mga lugar ng utak ay maaaring maitaguyod. Ang kahalagahan ng ilang mga lugar ng utak para sa mga karamdamang sikolohikal ay naging mas malinaw din. Gayunpaman, ang mga pagbabago lamang sa pagkarga ng oxygen ng hemoglobin ang sinusukat dito. Dahil ang mga prosesong ito ay maaaring naisalokal sa mga tukoy na lugar ng utak, ipinapalagay na ang mga lugar ng utak na ito ay naisaaktibo din dahil sa pagkakasama ng neurovascular. Kaya, ang utak ay hindi maaaring direktang mapagmasdan na nag-iisip. Dapat pansinin na ang pagbabago sa daloy ng dugo ay nangyayari lamang pagkatapos ng isang panahon ng latency ng ilang segundo pagkatapos ng aktibidad na neuronal. Samakatuwid, ang direktang pagmamapa ay minsan ginagawang mahirap. Gayunpaman, isang kalamangan para sa fMRI kumpara sa iba pang mga di-nagsasalakay na pamamaraan ng neurological na pagsusuri ay ang mas mahusay na lokalisasyong spatial ng mga aktibidad. Gayunpaman, ang pansamantalang resolusyon ay mas mababa. Ang hindi direktang pagpapasiya ng mga aktibidad na neuronal sa pamamagitan ng mga sukat ng daloy ng dugo at hemoglobin oxygenations ay lumilikha din ng ilang kawalan ng katiyakan. Sa gayon, ipinapalagay ang isang latency na higit sa apat na segundo. Kung ang maaasahang mga aktibidad na neuronal ay maaaring ipalagay para sa mas maiikling stimuli ay nananatiling iniimbestigahan. Gayunpaman, mayroon ding mga teknikal na limitasyon sa aplikasyon ng pagganap ng magnetic resonance imaging, batay sa bahagi sa katotohanan na ang MATAPANG ang epekto ay ginawa hindi lamang ng dugo sasakyang-dagat kundi pati na rin ng cellular tissue na katabi ng mga sisidlan.
