Page 22 - IFM_201401_v9 150

vol. 3 1/2014 Inżynier i Fizyk Medyczny 20
diagnostyka \ diagnostics artykuł naukowy \ scientific paper
on niewielkie obszary kory mózgowej prądem elektrycznym.
Pacjenci zaś określali, w których regionach ciała czują dotknię-
cie lub swędzenie. W ten sposób poznano korową mapę ciała
człowieka. Penfield zilustrował rezultaty swoich badań, przed-
stawiając sylwetkę człowieka obrysowaną na powierzchni mó-
zgu w taki sposób, by poszczególne części ciała znajdowały się
w miejscach odpowiedzialnych za aktywność korową. Ilustrację
tę nazwał homunkulusem dotykowym (Rys. 2) [5].
W kolejnych latach XX
wieku badacze odkrywali
nowe, bardziej zaawan-
sowane metody służące
do mapowania czynno-
ści mózgu ludzkiego.
Procedurą referencyjną
u dorosłych pacjentów
stała się i nadal pozostaje
śródoperacyjna elektro-
kortykografia (ECoG). Po-
lega ona na umieszczeniu
elektrod bezpośrednio
na otwartej powierzchni
mózgu w celu zarejestro-
wania elektrycznej aktywności kory mózgowej. Przeprowadze-
nie ECoG wymaga jednak otwarcia czaszki [6].
W 1924 roku niemiecki neurolog Hans Berger wprowadził
technikę zapisu aktywności elektrycznej mózgu i nazwał ją elek-
troencefalografią. Jest to obecnie najbardziej rozpowszechnio-
na technika badania czynności bioelektrycznej mózgu.
Olbrzymi postęp techniczny w drugiej połowie XX stulecia
pozwolił na wprowadzenie nowoczesnych metod funkcjonal-
nego obrazowania mózgu, takich jak PET (Positron Emission To-
mography ), fMRI ( functional Magnetic Resonance Imaging) oraz
magnetoencefalografii (MEG).
Aktualnie najszerzej stosowaną nieinwazyjną metodą mapo-
wania czynności mózgu jest funkcjonalne obrazowanie rezonan-
su magnetycznego – fMRI. U podstaw tej techniki stoi zjawisko
jądrowego rezonansu magnetycznego NMR ( Nuclear Magnetic
Resonance). fMRI to nowoczesna technika dająca możliwość lo-
kalizacji poszczególnych funkcji mózgu. Jako podstawę przyjęto
zasadę mówiącą, że lokalna intensywność przepływu krwi ma
ścisły związek z aktywnościąmózgu. Sformułowali jąw1890 roku
dwaj brytyjscy fizjolodzy Charles Roy i Charles Sherrington. Klu-
czowe znaczenie ma tu również zależność odkryta przez Linusa
Paulinga w 1935 roku mówiąca, że stopień utlenowania krwi ma
wpływ na jej właściwości magnetyczne. Oxyhemoglobina jest
diamagnetykiem, natomiast deoxyhemoglobina jest parama-
gnetykiem. Ocena aktywności mózgu realizowana za pomocą
techniki fMRI odbywa się poprzez detekcję lokalnego wzrostu
przepływu krwi w naczyniach włosowatych w obszarach od-
powiadających różnym funkcjom. Wykorzystanie szczególnych
właściwości magnetycznych krwi w aktywnych rejonach mózgu
nazwano BOLD (Blood-Oxygen-Level-Dependend ) [7]. W czasie
rejestracji obrazów EPI (Echo Planar Imaging), w mózgu, w obsza-
rach aktywnych (tam, gdzie następuje napływ utlenowanej krwi
będącej diamagnetykiem) dochodzi do dyskretnej, ale mierzal-
nej zmiany sygnału w granicach 2-5% dla skanerów o polu 1,5
T i ok. 15% dla skanerów o bardzo wysokim polu 4 T [8]. Ta wła-
śnie zmiana sygnału jest rejestrowana i stanowi podstawę dal-
szej analizy. Przyjmuje się, że poziom sygnału BOLD odpowiada
poziomowi aktywności neuronów.
Badanie fMRI charakteryzuje się dużą rozdzielczością prze-
strzenną. Bezcenną zaletą tej metody jest jej nieinwazyjność, po-
wtarzalność oraz możliwość powszechnego stosowania kliniczne-
go, natomiast wadą jest stosunkowo niska rozdzielczość czasowa,
pomimo stosowania szybkich sekwencji obrazowych EPI.
Wykonywanie badań funkcjonalnych metodą fMRI niesie ze
sobą dużo większe wymagania techniczne i metodologiczne niż
strukturalne obrazowanie MR.
W praktyce klinicznej technika fMRI znalazła zastosowanie
w planowaniu operacji neurochirurgicznych poprzez mapowa-
nie rejonów mózgu istotnych funkcjonalnie. Operacje te niosą
ze sobą wysokie ryzyko powikłań w postaci deficytów neuro-
logicznych, a ich następstwa mają szczególnie duże znaczenie.
Dlatego planowanie zabiegów u takich pacjentów powinno być
szczególnie starannie przygotowane z dbałością o zminimalizo-
wanie ich rozległości. Wybór optymalnego dostępu oraz zakresu
resekcji, z uwzględnieniem wzajemnych przestrzennych relacji
między guzem a obszarami istotnymi funkcjonalnie, musi być
rozważny i dostosowywany indywidualnie do pacjenta. W opra-
cowaniu protokołu badawczego zwykle uczestniczy zespół spe-
cjalistów, takich jak radiolog, neurochirurg, neuropsycholog lub
psycholog oraz fizyk medyczny.
Głównymi celami w przedoperacyjnym neuroobrazowaniu
funkcjonalnym są:
• lokalizacja obszarów mowy, ruchu i czucia,
• określenie dominującej półkuli dla specyficznych funkcji
mózgu,
• lokalizacja stref aktywnychwmózgu u pacjentów z epilepsją,
• określenie neuroplastycznych zmian aktywności mózgu [9].
Rys. 1 Eksperyment Angela Mosso
Rys. 2 Homunkulus według Penfielda