Измерение локального мозгового кровотока

Мозговая ткань не имеет собственных энергетических ресурсов, и увеличение локального кровотока используют в качестве косвенного признака локальной мозговой активации. Метод разработан в 50-х и начале 60-х годов и основан на измерении скорости вымывания из ткани мозга радиоактивной метки:

• изотопов ксенона или криптона (изотопный клиренс)

• атомов водорода (водородный клиренс).

Чем интенсивнее кровоток в данном участке мозга, тем быстрее в нем будет накапливаться содержание радиоактивной метки и быстрее происходить ее вымывание. Регистрация метки производится с помощью многоканальной гамма-камеры. Используют шлем со специальными сцинтилляционными датчиками (до 254 штук).

При инвазивном методе изотоп вводят в кровяное русло через сонную артерию. Регистрацию начинают через 10 с после инъекции и продолжают в течение 40-50 с. Недостаток этого метода состоит в том, что можно исследовать только одно полушарие, которое связано с той сонной артерией, в которую сделана инъекция. Кроме того, не все области коры снабжаются кровью через сонные артерии.

Неинвазивный способ (более популярен) – изотоп вводят через дыхательные пути. Человек в течение 1 мин вдыхает очень малое количество инертного газа ксенона-133, а затем дышит нормальным воздухом. Через дыхательную систему изотоп попадает в кровь и и достигает мозга, а с венозной кровью уходит из мозговой ткани к легким и выдыхается. В отличие от инвазивного метода в этом случае метка распространяется на оба полушария.

При измерении водородного клиренса в мозг вживляют ряд металлических электродов для регистрации сдвига электрохимического потенциала, который создается подкислением тканей Н⁺. Этот метод на человеке применяют в медицинских целях: для уточнения клинического диагноза при опухолях, инсультах, травмах.

Пространственное разрешение методов, применяемых для измерения локального мозгового кровотока, достаточно хорошее: для изотопных датчиков – 2 см, для измерения водородного клиренса – 250 мкм. Существенным недостатком этих методов является низкое временное разрешение (2 мин). Поэтому техника измерения локального мозгового кровотока хороша для оценки тонических изменений или характеристики фоновой мозговой активности и малопригодна для изучения ее динамики.

Ядерно-магнитная резонансная томография

Общий принцип томографии: имея множество изображений срезов объекта, можно восстановить всю его структуру и при желании получить изображение тех его срезов, которые исходно не были получены (австрийский физик Дж. Родон, 1927). Операции, которые выполняются при томографии, получили название прямого и обратного преобразования Родона: описание объекта множеством изображений – прямое преобразование Родона, восстановление всей внутренней структуры объекта по набору его проекций – обратное преобразование.

Различают структурную (рентгеновская) и функциональную (ПЭТ) томографию.

Для ПЭТ используют короткоживущие позитронизлучающие радиоизотопы элементов, входящих в состав естественных метаболитов мозга (¹¹С, ¹⁵О, ¹³N, ¹⁸F), которые вводятся в организм внутривенно или ингаляционно и скапливаются в рабочих зонах мозга.

И злучаемые изотопами позитроны после свободного пробега (1-10 мм) взаимодействуют со своими античастицами (электронами) и аннигилируют, выделяя 2 гамма-кванта, которые разлетаются в противоположных направлениях.

ПЭТ-камера содержит детекторы гамма-излучения, собранные в 8-16 колец вокруг головы человека. На противоположных сторонах кольца по многим линиям расположены счетчики совпадения. Множество линий, образованных счетчиками совпадения, дают возможность получить распределение плотности аннигиляции в одном срезе мозга. По полученным горизонтальным срезам строят трехмерное отображение плотности аннигиляции; так создается трехмерный образ объекта для дальнейшего визуального или статистического анализа.

МРТ

Т ехника фМРТ основана на использовании парамагнитных свойств некоторых веществ. Когда гемоглобин теряет кислород и превращается в дезоксигемоглобин, он становится парамагнетиком (в магнитном поле приобретает магнитные свойства). При увеличении объема и скорости мозгового кровотока дополнительный приток кислорода приводит к снижению концентрации парамагнитного дезоксигемоглобина в активированном участке мозга. Существование многих локусов активации отражается в неравномерном распределении в мозге деоксигемоглобина, что создает неоднородность магнитного поля, которую используют для получения карт локальных активаций. Данный метод вытесняет ПЭТ, так как не нуждается в изотопах и имеет более высокое временное разрешение (сотни миллисекунд).