Физические основы фМрт

Диамагнетики и парамагнетики.

Некоторые ткани в ГМ являются одним, другие – другим. Диамегнетики намагничиваются навстречу направлению внешнего МП. И это вода, жир, оксигемоглобин. Парамагнетики намагничиваются в направлении внешнего МП. И это дезогсигемоглобин.

BOLD-контраст

Присутствие дезоксигемоглобина в капиллярах – причина возникновения различия магнитной восприимчивости между кровеносными сосудами и окружающими тканями. Это приводит к ускорению расфазировки спинов, т.е. к сокращению Т2* и снижению интенсивности сигнала на Т1/Т2*-взвешенных изображениях.

Получение изображений

Различия МРТ и фМРТ-картинок.

У МРТ разрешение высокое (1мм), у фМРТ – около 3мм, но может быть улучшено. По времени у фМРТ точность – до секундной, чаще с нормальным качеством не получится. Выходит лушче, чем ПЭТ, но хуже, чем ЭЭГ.

Как получаются картинки?

Один и тот же испытуемый делает контрольную и экспериментальную серии, которые отличаются только одной переменной. Вычитаем одну из другой (на самом деле, по сложным формулам, чтобы учесть форму BOLD-сигнала) и получаем усредненную разницу между этими двумя томограммами. Фильтруем шум и артефакты, накладываем на МРТ того же испытуемого, сделанное заранее, и получаем красивые цветные пятнышки – та-дааам!

Предъявление стимулов и регистрация в томографе.

Зрительные: через зеркало или окуляры. Все должно не летать в томографе. Можно даже движения глаз параллельно писать. Катушка на голове испытуемого не должна закрывать ему глаза. Все подобные системы делаются под конкретные томографы. Бывают бинокулярные системы, в которых в каждый глаз можно предъявлять разные изображения. От таких люди больше устают, и угол обзора у них меньше.

Слуховые: наушники. Всякие: и на голову, и в уши. Качество звука в них обычно не очень, но зато они не магнитятся.

Тактильные: есть разные приборы, которые могут, например, давить на палец или стимулировать лицо.

Обонятельная стимуляция: специальная маска и капельница

Вкусовая: специальная штука в рот ставится, а экспериментатор нажимает на кнопку и из капельницы подается нужный вкус.

Болевая и термостимуляция. Проблема в том, что все должно быть синхронизировано с томографом. Что тактильная, что болевая – это, как правило, самоделки, в продаже таких штук нет.

Регистрация ответа

Бывают всякие штуки, на которые испытуемый может нажимать. В них, естественно, не должно быть металла.

Физиологические каналы

Можно писать всю периферию и – при желании – даже ЭЭГ. Проблемы:

1. Артефакты от электродов

2. Артефакт от РЧ-импульса

3. Артефакт от сердца (из-за придавленных сосудов)

4. Артефакты от градиентов

5. Акустический шум

6. Градиенты могут вызывать активацию ПНС и мускулов

7. Нагрев датчиков (сердце, КГР и пр.) от РЧ-импульса

8. Петли на кабелях

9. Ограничения для режимов МРТ (из-за нагрева). Нельзя использовать режимы: спин-эхо, турбо SE, Spiral-EPI. Допустимо: GE-localizer, MP-RAGE, GE-EPI.