Neuroimaging

In diesem Artikel geht es um Bildgebung. Für Bilder und Erstellen von Karten siehe Gehirnzuordnung und Umriss der Gehirnkartierung.
Neuroimaging
Parasagittal MRI of human head in patient with benign familial macrocephaly prior to brain injury (ANIMATED).gif
Para-sagittale MRT des Kopfes bei einem Patienten mit gutartiger familiärer Makrozephalie.
Zweck Indirekt (direkt) Bildstruktur, Funktion/Pharmakologie des Nervensystems

Neuroimaging ist die Verwendung quantitativer (rechnerischer) Techniken, um die zu untersuchen Struktur und Funktion des Zentralnervensystems, entwickelt als objektive Methode, um das gesunde menschliche Gehirn auf nicht-invasive Weise wissenschaftlich zu untersuchen. Zunehmend wird es auch für quantitative Studien zu Hirnerkrankungen und psychiatrischen Erkrankungen verwendet. Neuroimaging ist ein hochmultidisziplinäres Forschungsbereich und keine medizinische Spezialität.

Die Neuroimaging unterscheidet sich von Neuroradiologie Dies ist eine medizinische Spezialität und verwendet die Gehirnbildgebung in einem klinischen Umfeld. Die Neuroradiologie wird von Radiologen praktiziert, die Ärzte sind. Die Neuroradiologie konzentriert sich hauptsächlich auf die Identifizierung von Hirnläsionen wie Gefäßerkrankungen, Schlaganfällen, Tumoren und entzündliche Erkrankungen. Im Gegensatz zu Neuroimaging ist die Neuroradiologie qualitativ (basierend auf subjektiven Eindrücken und umfangreichem klinischem Training), verwendet jedoch manchmal grundlegende quantitative Methoden. Funktionelle Hirntomographie -Techniken wie funktionelle Magnetresonanztomographie (Bildgebung der funktionellen Magnetresonanz (fmri), sind häufig in der Neuroimaging, aber in der Neuroradiologie selten verwendet. Die Neuroimaging fällt in zwei breite Kategorien:

  • Strukturbildgebung, die zur Quantifizierung der Gehirnstruktur unter Verwendung von E-, G-, Voxel -basierter Morphometrie verwendet wird.
  • Funktionelle Bildgebung, mit dem zur Untersuchung der Gehirnfunktion verwendet wird und häufig FMRI und andere Techniken wie PET und MEG verwendet (siehe unten).

Geschichte

Hauptartikel: Geschichte der Neuroimaging
Funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI) eines Kopfes, von oben bis zur Basis des Schädels

Das erste Kapitel der Geschichte der Neuroimaging spielt zurück zum italienischen Neurowissenschaftler Angelo Mosso wer erfand das "menschliche Zirkulationsbilanz", das die Umverteilung von nicht invasiv messen könnte Blut während emotionaler und intellektueller Aktivität.[1]

1918 der amerikanische Neurochirurgenon Walter Dandy führte die Technik der Ventrikulographie ein. Röntgen Bilder der Ventrikuläres System Innerhalb des Gehirns wurden durch Injektion gefilterter Luft direkt in einen oder beide lateralen Ventrikel des Gehirns erhalten. Dandy beobachtete auch, dass Luft, die in den Subarachnoidalraum über die lumbale Wirbelsäulenpunktion eingeführt wurde, in die zerebralen Ventrikel eindringen und auch die Flüssigkeitskompartimente der zerebrospinalen Flüssigkeit um die Basis des Gehirns und über seine Oberfläche demonstrieren konnte. Diese Technik wurde genannt Pneumoenzephalographie.

Im Jahr 1927, Egas Moniz eingeführt Zerebralangiographie, wobei sowohl normale als auch abnormale Blutgefäße im und um das Gehirn mit großer Präzision sichtbar gemacht werden konnten.

In den frühen 1970er Jahren, Allan McLeod Cormack und Godfrey Newbold Hounsfield eingeführt Computerisierte axiale Tomographie (CAT- oder CT -Scannen) und immer detailliertere anatomische Bilder des Gehirns wurden für diagnostische und Forschungszwecke verfügbar. Cormack und Hounsfield gewannen die 1979 Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für ihre Arbeit. Bald nach der Einführung von Cat in den frühen 1980er Jahren die Entwicklung von Radioliganden erlaubt Ein-Photonen-Emissions-Computertomographie (SPECT) und Positronen-Emissions-Tomographie (Haustier) des Gehirns.

Mehr oder weniger gleichzeitig, Magnetresonanztomographie (MRT oder MR -Scannen) wurde von Forschern einschließlich der Untersuchungen entwickelt Peter Mansfield und Paul Lauterbur, die mit dem ausgezeichnet wurden Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 2003 wurde in den frühen 1980er Jahren klinisch eingeführt, und in den 1980er Jahren fand eine wahre Explosion technischer Verfeinerungen und diagnostischer MR -Anwendungen statt. Wissenschaftler erfuhren bald, dass die von PET gemessenen großen Blutflussänderungen auch durch die richtige Art der MRT abgebildet werden könnten. Funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI) wurde geboren, und seit den 1990er Jahren dominiert FMRI das Gehirnkartierungsfeld aufgrund seiner geringen Invasivität, mangelnder Strahlenexposition und relativ breiter Verfügbarkeit.

In den frühen 2000er Jahren erreichte das Feld der Neuroimaging das Stadium, in dem begrenzte praktische Anwendungen der funktionellen Hirntomographie möglich geworden sind. Der Hauptanwendungsbereich ist rohe Formen von Hirn -Computer -Schnittstelle.

Der Weltrekord für die räumliche Auflösung eines MRT-Ganzhirn-MRT-Bildes war ein 2019 erreichtes 100-Mikrometer-Volumen (Bild). Die Probenerfassung dauerte etwa 100 Stunden.[2] Die räumliche Weltaufzeichnung eines ganzen menschlichen Gehirns einer Methode war ein Röntentomographie -Scan, der im ESRF (europäische Synchrotron -Strahlungsanlage) durchgeführt wurde und eine Auflösung von etwa 25 Mikrometern hatte, die der Scan ca. 22 Stunden dauerte. Dieser Scan war Teil des Menschen Organatlas mit anderen Röntentomographie -Scans anderer Organe im menschlichen Körper mit derselben Auflösung. [3][4]

Eine entscheidende Idee für die Magnetresonanztomographie ist, dass der Netto -Magnetisierungsvektor bewegt werden kann, indem das Spinsystem der Energie einer Frequenz ausgesetzt wird, die der Energiedifferenz zwischen den Spinzuständen (z. B. durch einen Funkfrequenzimpuls) entspricht. Wenn genügend Energie an das System geliefert wird, ist es möglich, den Netto -Magnetisierungsvektor orthogonal zu dem des externen Magnetfelds zu gestalten.

Indikationen

Neuroradiologie folgt a neurologische Untersuchung in dem ein Arzt eine Sache gefunden hat, einen Patienten, der eine hat oder kann neurologische Störung.

Eines der häufigsten neurologischen Probleme, die eine Person erleben kann, ist einfach Synkope.[5][6] Bei einfachen Fällen Synkope In der die Anamnese des Patienten nicht auf andere neurologische Symptome hinweist, umfasst die Diagnose a neurologische Untersuchung Die routinemäßige neurologische Bildgebung ist jedoch nicht angezeigt, da die Wahrscheinlichkeit, eine Ursache im Zentralnervensystem zu finden, extrem niedrig ist und der Patient wahrscheinlich nicht vom Eingriff profitiert.[6]

Die Neuroradiologie ist nicht für Patienten mit stabilen Kopfschmerzen angezeigt, die als Migräne diagnostiziert werden.[7] Studien zeigen, dass das Vorhandensein von Migräne das Risiko eines Patienten für intrakranielle Erkrankungen nicht erhöht.[7] Eine Diagnose von Migräne, die das Fehlen anderer Probleme feststellt, wie z. Papilledemawürde nicht auf radiologische Untersuchungen hinweisen.[7] Im Verlauf der sorgfältigen Diagnose sollte der Arzt überlegen, ob der Kopfschmerz eine andere Ursache als die Migräne hat und möglicherweise radiologische Untersuchungen erfordern.[7]

Ein weiterer Indikation für die Meuroradiologie ist CT-, MRI- und PET-geführt stereotaktische Chirurgie oder Radiochirurgie zur Behandlung von intrakraniellen Tumoren, arteriovenösen Fehlbildungen und anderen chirurgisch behandelbaren Erkrankungen.[8][9][10][11]

Hirn-Imaging-Techniken

Berechnete axiale Tomographie

Hauptartikel: CT -Kopf

Computertomographie (Ct) oder Berechnete axiale Tomographie (CAT) Scaning verwendet eine Reihe von Röntgenaufnahmen des Kopfes aus vielen verschiedenen Richtungen. Normalerweise zum schnellen Betrachten verwendet Hirnverletzungen, CT Scaning verwendet ein Computerprogramm, das eine numerische integrale Berechnung durchführt (die Inverse Radon -Transformation) Auf der gemessenen Röntgenserie, um zu schätzen, wie viel von einem Röntgenstrahl in einem kleinen Volumen des Gehirns absorbiert wird. Typischerweise werden die Informationen als Querschnitte des Gehirns dargestellt.[12]

Diffuse optische Bildgebung

Diffuse optische Bildgebung (Doi) oder diffuse optische Tomographie (DOT) ist a medizinische Bildgebung Modalität, die in der Nähe verwendet Infrarot Licht, um Bilder des Körpers zu erzeugen. Die Technik misst die optische Absorption von Hämoglobin, und verlässt sich auf die Absorptionsspektrum von Hämoglobin variieren mit seinem Sauerstoffverhältnis. Die diffuse optische Tomographie mit hoher Dichte (HD-DOT) wurde direkt mit fMRI unter Verwendung der Reaktion auf visuelle Stimulation bei den untersuchten Probanden mit beiden Techniken mit beruhigend ähnlichen Ergebnissen verglichen.[13] HD-DOT wurde auch mit dem FMRI in Bezug auf Sprachaufgaben und funktionelle Konnektivität des Ruhezustands verglichen.[14]

Ereignisbezogenes optisches Signal

Ereignisbezogenes optisches Signal (EROS) ist eine Hirnscanning-Technik, die Infrarotlicht durch optische Fasern verwendet, um Veränderungen der optischen Eigenschaften aktiver Bereiche des Gehirnrinals zu messen. Während Techniken wie Diffuse optische Bildgebung (DOT) und Nahinfrarot-Spektroskopie (NIRs) messen optische Absorption von Hämoglobin und basieren daher auf dem Blutfluss. Eros nutzt die Streueigenschaften der Neuronen selbst und liefert somit ein viel direkteres Maß für die zelluläre Aktivität. EROs können die Aktivität im Gehirn innerhalb von Millimetern (räumlich) und in Millisekunden (zeitlich) bestimmen. Der größte Nachteil ist die Unfähigkeit, Aktivität mehr als ein paar Zentimeter tief zu erkennen. Eros ist eine neue, relativ kostengünstige Technik, die für das Testperson nicht invasiv ist. Es wurde an der Universität von Illinois in Urbana-Champaign entwickelt, wo es jetzt im kognitiven Neuroimaging-Labor von Dr. Gabriele Gratton und Dr. Monica Fabiani verwendet wird.

Magnetresonanztomographie

Hauptartikel: Magnetresonanztomographie des Gehirns
Sagittal MRT Slice in der Mittellinie

Magnetresonanztomographie (MRT) verwendet Magnetfelder und Funkwellen, um zwei- oder dreidimensionale Bilder von Hirnstrukturen ohne ionisierende Strahlung (Röntgenstrahlen) oder radioaktive Tracer zu erzeugen.

Die Aufzeichnung für die höchste räumliche Auflösung eines ganzen intakten Gehirns (Postmortem) beträgt 100 Mikrometer aus dem Massachusetts General Hospital. Die Daten wurden am 30. Oktober 2019 in Nature veröffentlicht.[15][16]

Funktionellen Magnetresonanztomographie

Axiale MRT -Scheibe auf der Ebene der Basalganglien, zeigen fmri FETT GEDRUCKT Signaländerungen in rot (Erhöhung) und blauen (Abnahme) Tönen überlagert.

Funktionellen Magnetresonanztomographie (fMRI) und Arterielle Spin -Etikettierung (ASL) stützt sich auf die paramagnetischen Eigenschaften von sauerstoffhaltigem und deoxygeniertem Desoxygen Hämoglobin Bilder des Veränderung des Blutflusses im Gehirn zu sehen, die mit neuronaler Aktivität verbunden sind. Auf diese Weise können Bilder erzeugt werden, die widerspiegeln, welche Gehirnstrukturen während der Ausführung verschiedener Aufgaben oder beim Ruhezustand aktiviert werden (und wie). Nach der Hypothese der Sauerstoffversorgung können Veränderungen des Sauerstoffverbrauchs im regionalen zerebralen Blutfluss während der kognitiven oder verhaltensbezogenen Aktivität mit den regionalen Neuronen in Verbindung gebracht werden, die direkt mit den zugehörigen kognitiven oder verhaltensbezogenen Aufgaben zusammenhängen.

Die meisten fMRI -Scanner ermöglichen es den Probanden, mit unterschiedlichen visuellen Bildern, Klängen und Berührungsstimuli zu präsentieren und unterschiedliche Aktionen wie das Drücken einer Taste oder das Verschieben eines Joysticks auszuführen. Folglich kann fMRI verwendet werden, um Hirnstrukturen und -prozesse aufzudecken, die mit Wahrnehmung, Gedanken und Handeln verbunden sind. Die Auflösung des fMRI beträgt derzeit etwa 2-3 Millimeter, begrenzt durch die räumliche Ausbreitung der hämodynamischen Reaktion auf neuronale Aktivität. Es hat PET weitgehend für die Untersuchung von Gehirnaktivierungsmustern ersetzt. PET behält jedoch den erheblichen Vorteil, ein bestimmtes Gehirn zu identifizieren Rezeptoren (oder Transporter) mit besonderem verbunden Neurotransmitter Durch seine Fähigkeit, radioaktiv markierte Rezeptor "Liganden" zu bilden (Rezeptorliganden sind Chemikalien, die an Rezeptoren haften).

Neben der Erforschung gesunder Probanden wird der FMRI zunehmend für die medizinische Diagnose von Krankheiten eingesetzt. Da FMRI im Blutfluss exquisit empfindlich gegenüber Sauerstoffverwendung ist, ist es äußerst empfindlich gegenüber frühen Veränderungen im Gehirn, die sich aus der Ischämie (ungewöhnlich niedrigem Blutfluss) ergeben, wie die folgenden Veränderungen streicheln. Die frühzeitige Diagnose bestimmter Schlaganfallarten wird in der Neurologie immer wichtiger, da Substanzen, die Blutgerinnsel auflösen, in den ersten Stunden nach bestimmten Schlaganträgen verwendet werden können, aber anschließend gefährlich zu verwenden sind. Auf dem fMRI beobachtete Gehirnveränderungen können dazu beitragen, die Entscheidung zu treffen, mit diesen Agenten zu behandeln. Mit einer Genauigkeit zwischen 72% und 90%, wo die Zufall von 0,8% erreichen würde,[17] FMRI -Techniken können entscheiden, welchen Satz bekannter Bilder das Subjekt betrachtet.[18]

Magnetoenzephalographie

Magnetoenzephalographie (MEG) ist eine Bildgebungstechnik, mit der die von der elektrischen Aktivität im Gehirn erzeugten Magnetfelder über extrem empfindliche Geräte wie z. supraleitende Quanteninterferenzgeräte (Tintenfische) oder Spinaustausch-Entspannungsfrei[19] (Serf) Magnetometer. MEG bietet eine sehr direkte Messung der neuronalen elektrischen Aktivität (z. Der Vorteil der Messung der Magnetfelder, die durch neuronale Aktivität erzeugt werden Elektroenzephalographie (EEG). Insbesondere kann gezeigt werden, dass Magnetfelder, die durch elektrische Aktivität erzeugt werden, nicht durch das umgebende Kopfgewebe beeinflusst werden, wenn der Kopf als Satz konzentrischer kugelförmiger Schalen modelliert wird, wobei jeweils ein isotropen homogener Leiter ist. Reale Köpfe sind nicht kugelförmig und haben weitgehend anisotrope Leitfähigkeiten (insbesondere weiße Substanz und Schädel). Während die Schädelanisotropie einen vernachlässigbaren Einfluss auf Meg (im Gegensatz zu EEG) hat, wirkt sich die Anisotropie der weißen Substanz stark auf die MEG -Messungen für radiale und tiefe Quellen aus.[20] Beachten Sie jedoch, dass der Schädel in dieser Studie gleichmäßig anisotrop ist, was nicht für einen realen Kopf gilt: die absoluten und relativen Dicken von Diploë und Tischeschichten variieren zwischen und innerhalb der Schädelknochen. Dies macht es wahrscheinlich, dass Meg auch von der Schädelanisotropie betroffen ist.[21] Obwohl wahrscheinlich nicht im gleichen Maße wie EEG.

Es gibt viele Verwendungszwecke für MEG, einschließlich der Unterstützung der Chirurgen bei der Lokalisierung einer Pathologie und der Unterstützung der Forscher bei der Bestimmung der Funktion verschiedener Teile des Gehirns, der Neurofeedback und anderer.

Positronen-Emissions-Tomographie

Positronen-Emissions-Tomographie (Haustier) und Hirnpositron -EmissionstomographieMessen Sie die Emissionen aus radioaktiv markierten metabolisch aktiven Chemikalien, die in den Blutkreislauf injiziert wurden. Die Emissionsdaten sind computerverarbeitet, um 2- oder dreidimensionale Bilder der Verteilung der Chemikalien im gesamten Gehirn zu erzeugen.[22]: 57 Das Positron ausstrahlen Radioisotope verwendet werden von a produziert Zyklotronund Chemikalien sind mit diesen radioaktiven Atomen markiert. Die markierte Verbindung, a genannt Radiotracer, wird in den Blutkreislauf injiziert und schließlich zum Gehirn. Sensoren im PET -Scanner erkennen die Radioaktivität, wenn sich die Verbindung in verschiedenen Regionen des Gehirns ansammelt. Ein Computer verwendet die von den Sensoren gesammelten Daten, um mehrfarbige 2- oder dreidimensionale Bilder zu erstellen, die zeigen, wo die Verbindung im Gehirn wirkt. Besonders nützlich sind eine breite Palette von Liganden Wird verwendet, um verschiedene Aspekte der Neurotransmitteraktivität zuzuordnen, wobei der am häufigsten verwendete PET -Tracer eine markierte Form von Glucose ist (siehe Fludeoxyglucose (18F) (FDG)).

Der größte Vorteil des PET -Scans besteht darin, dass verschiedene Verbindungen Blutfluss und Sauerstoff zeigen können und Glucose Stoffwechsel im Gewebe des arbeitenden Gehirns. Diese Messungen spiegeln die Menge der Gehirnaktivität in den verschiedenen Regionen des Gehirns wider und ermöglichen es, mehr darüber zu erfahren, wie das Gehirn funktioniert. PET -Scans waren allen anderen Stoffwechselbildgebungsmethoden in Bezug auf die Auflösung und Geschwindigkeit der Fertigstellung (nur 30 Sekunden) überlegen, als sie zum ersten Mal verfügbar wurden. Die verbesserte Auflösung ermöglichte es besser, ein besseres Studium über den Bereich des von einer bestimmten Aufgabe aktivierten Gehirns zu machen. Der größte Nachteil des PET -Scans ist, dass die Radioaktivität schnell auf die Überwachung von kurzen Aufgaben beschränkt ist.[22]: 60 Bevor die fMRI -Technologie online kam, war das PET -Scan die bevorzugte Methode der funktionalen (im Gegensatz zur strukturellen) Gehirnbildgebung und leistet weiterhin große Beiträge dazu Neurowissenschaften.

PET-Scan wird auch zur Diagnose von Hirnerkrankungen verwendet, vor allem, weil Hirntumoren, Striche und Neuronenschädigungskrankheiten, die Demenz verursachen (wie Alzheimer-Krankheit) Scans. PET ist in frühen Fällen bestimmter Demenzleitungen wahrscheinlich am nützlichsten (mit klassischen Beispielen Alzheimer-Krankheit und Auswahlkrankheit) Wenn der frühe Schaden zu diffus ist und zu wenig Unterschied im Gehirnvolumen und der Bruttostruktur macht, um die CT- und Standard -MRT -Bilder zu verändern, um sie zuverlässig von dem "normalen" Bereich der kortikalen Atrophie zu unterscheiden, die mit dem Altern auftritt (in vielen aber nicht alle) Personen und was tut nicht klinische Demenz verursachen.

Ein-Photonen-Emissions-Computertomographie

Ein-Photonen-Emissions-Computertomographie (SPECT) ist ähnlich wie PET und verwendet Gamma Ray-emittieren Radioisotope und ein Gamma -Kamera Um Daten aufzuzeichnen, die ein Computer verwendet, um zwei- oder dreidimensionale Bilder von aktiven Gehirnregionen zu konstruieren.[23] SPECT basiert auf einer Injektion von radioaktivem Tracer oder "SPECT -Agenten", das vom Gehirn schnell aufgenommen wird, aber nicht umverteilt. Die Aufnahme des SPECT -Agenten ist innerhalb von 30 bis 60 Sekunden fast 100% abgeschlossen, widerspiegelt sich zerebraler Blutfluss (CBF) Zum Zeitpunkt der Injektion. Diese Eigenschaften von SPECT machen es besonders gut für die Epilepsie-Bildgebung geeignet, was normalerweise durch Probleme mit der Bewegung des Patienten und der variablen Anfallsarten erschwert wird. SPECT liefert einen "Schnappschuss" des zerebralen Blutflusses, da Scans nach der Beschlagnahme des Anfalls erworben werden können (solange der radioaktive Tracer zum Zeitpunkt des Anfalls injiziert wurde). Eine signifikante Einschränkung der SPECT ist die schlechte Auflösung (ca. 1 cm) im Vergleich zu MRT. Heutzutage werden häufig SPECT -Maschinen mit Doppeldetektorköpfen verwendet, obwohl auf dem Markt Triple Detector Head -Maschinen erhältlich sind. Tomographischer Rekonstruktion, (hauptsächlich für funktionelle "Schnappschüsse" des Gehirns) erfordert mehrere Projektionen von Detektorköpfen, die sich um den menschlichen Schädel drehen, sodass einige Forscher 6 und 11 Detektor -Kopf -Spect -Maschinen entwickelt haben, um die Bildgebungszeit zu verkürzen und eine höhere Auflösung zu ermöglichen.[24][25]

Wie PET kann SPECT auch verwendet werden, um verschiedene Arten von Krankheitsprozessen zu unterscheiden, die Demenz produzieren, und es wird zunehmend für diesen Zweck verwendet. Neuro-Pet hat einen Nachteil, dass die Verwendung von Tracern mit dem Gebrauch benötigt wird Halbwertszeiten von höchstens 110 Minuten, wie z. FDG. Diese müssen in einem Zyklotron hergestellt werden und sind teuer oder gar nicht verfügbar, falls erforderlich, dass die Transportzeiten mehr als ein paar Halbwertszeiten verlängert werden. SPECT ist jedoch in der Lage, Tracer mit viel längeren Halbwertszeiten wie Technetium-99M zu verwenden und infolgedessen weitaus weiter verfügbar.

Schädel -Ultraschall

Schädel -Ultraschall wird normalerweise nur in Babys verwendet, deren offen Fontanellen Stellen Sie akustische Fenster zur Verfügung, die die Ultraschallbildgebung des Gehirns ermöglichen. Vorteile beinhalten das Fehlen von ionisierende Strahlung und die Möglichkeit eines Nachts Scannen, aber das Fehlen von Weichgewebedetails bedeutet MRT wird für einige Bedingungen bevorzugt.

Funktionelle Ultraschallbildgebung

Funktionelle Ultraschallbildgebung (FUS) ist eine medizinische Ultraschall -Bildgebungstechnik zum Nachweis oder Messen von Veränderungen der neuronalen Aktivitäten oder des Stoffwechsels, beispielsweise der Loci der Gehirnaktivität, typischerweise durch Messung des Blutflusses oder durch hämodynamische Veränderungen. Der funktionelle Ultraschall basiert auf ultrasensitivem Doppler und ultraschnellem Ultraschallbildgebung, die eine hohe Empfindlichkeitsblutflussbildgebung ermöglichen.

Quanten-optisch gepumptes Magnetometer

Siehe auch: Magnetometer

Im Juni 2021 berichteten die Forscher über die Entwicklung des ersten modularen Quantenhirnscanners, der magnetische Bildgebung verwendet und zu einem neuartigen Gesamthirn-Scanansatz werden könnte.[26][27]

Vorteile und Bedenken der Neuroimaging -Techniken

Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI)

FMRI wird aufgrund seiner Nichtinvasivität im Vergleich zu anderen Bildgebungsmethoden üblicherweise als minimal bis mittelschwerer Risiko eingestuft. FMRI verwendet den Blutsauerstoff-abhängigen (BOLD) -Kontrast, um seine Bildgebung zu erzeugen. Fettkontrast ist ein natürlich vorkommender Prozess im Körper, so dass fMRI häufig gegenüber Bildgebungsmethoden bevorzugt wird, die radioaktive Marker für eine ähnliche Bildgebung erfordern.[28] Ein Problem bei der Verwendung von FMRI ist die Verwendung bei Personen mit medizinischen Implantaten oder Geräten und metallischen Gegenständen im Körper. Die aus der Ausrüstung emittierte Magnetresonanz (MR) kann zu einem Versagen von medizinischen Geräten führen und metallische Objekte im Körper anziehen, wenn sie nicht ordnungsgemäß geprüft werden. Derzeit klassifiziert die FDA medizinische Implantate und Geräte in drei Kategorien, abhängig von der MR-Kompatibilität: MR-Safe (sicher in allen MR-Umgebungen), MR-Unsafe (unsicher in jeder MR-Umgebung) und MR-Konditional (MR-kompatibel in bestimmte Umgebungen, die weitere Informationen erfordern).[29]

  • FDA MR -Sicherheitsetiketten für Implantate und Geräte
  • MR Safe[30]

    Herr Safe[30]

  • MR Conditional

    MR Bedingung

  • MR Unsafe

    Herr Unafe

Computertomographie (CT) Scan

Der CT -Scan wurde in den 1970er Jahren eingeführt und wurde schnell zu einer der am häufigsten verwendeten Bildgebungsmethoden. Ein CT -Scan kann in weniger als einer Sekunde durchgeführt werden und erzielen schnelle Ergebnisse für Kliniker, wobei die Benutzerfreundlichkeit zu einer Erhöhung der CT Mit 30% der Personen, die mindestens 3 Scans in einer Studie zur CT -Scan -Nutzung unterziehen.[31] CT-Scans können Patienten 100-500-mal höher als herkömmliche Röntgenstrahlen aussetzen, wobei höhere Strahlungsdosen eine bessere Bildgebung einer besseren Auflösung erzeugen.[32] Obwohl sie einfach zu bedienen sind, ist der Anstieg des CT -Scanverbrauchs, insbesondere bei asymptomatischen Patienten, ein Problem, da Patienten einem signifikant hohen Strahlungsniveau ausgesetzt sind.[31]

Positronenemissionstomographie (PET)

Bei PET -Scans beruht die Bildgebung nicht auf intrinsische biologische Prozesse, sondern beruht auf einer fremden Substanz, die in den Blutkreislauf injiziert wird, der zum Gehirn fährt. Bei Patienten wird Radioisotope injiziert, die im Gehirn metabolisiert sind und Positronen abgeben, um eine Visualisierung der Gehirnaktivität zu erzeugen.[28] Die Menge an Strahlung, der ein Patient in einem PET -Scan ausgesetzt ist, ist relativ gering. Vergleichbar mit der Menge an Umweltstrahlung, der eine Person über ein Jahr ausgesetzt ist. PET-Radioisotope haben eine begrenzte Belichtungszeit im Körper, da sie üblicherweise sehr kurze Halbwertszeiten (~ 2 Stunden) haben und schnell zerfallen.[33] Derzeit ist FMRI eine bevorzugte Methode zur Bildgebung des Gehirns im Vergleich zu PET, da es keine Strahlung beinhaltet, eine höhere zeitliche Auflösung als PET aufweist und in den meisten medizinischen Umgebungen leichter verfügbar ist.[28]

Magnetoenzephalographie (MEG) und Elektroenzephalographie (EEG)

Die hohe zeitliche Auflösung von MEG und EEG ermöglicht es diesen Methoden, die Gehirnaktivität bis in die Millisekunde zu messen. Sowohl MEG als auch EEG erfordern keine Exposition des Patienten gegenüber Strahlung, um zu funktionieren. EEG -Elektroden erfassen elektrische Signale, die von Neuronen zur Messung der Gehirnaktivität erzeugt werden, und MEG verwendet Oszillationen im Magnetfeld, das von diesen elektrischen Strömen erzeugt wird, um die Aktivität zu messen. Eine Barriere bei der weit verbreiteten Verwendung von MEG ist auf Preisgestaltung zurückzuführen, da Meg -Systeme Millionen von Dollar kosten können. EEG ist eine viel weit verbreitete Methode, um eine solch zeitliche Auflösung zu erreichen, da EEG -Systeme viel weniger kosten als MEG -Systeme. Ein Nachteil von EEG und MEG ist, dass beide Methoden im Vergleich zum FMRI eine schlechte räumliche Auflösung haben.[28]

Siehe auch

Verweise

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