chức năng chụp cộng hưởng từ (fMRI) là một kỹ thuật chụp cộng hưởng từ được sử dụng để hình ảnh những thay đổi sinh lý trong cơ thể. Nó dựa trên các nguyên tắc vật lý của cộng hưởng từ hạt nhân. Theo nghĩa hẹp hơn, thuật ngữ này được sử dụng liên quan đến việc kiểm tra các não khu vực.
Chụp cộng hưởng từ chức năng là gì?
MRI cổ điển hiển thị hình ảnh tĩnh của các cơ quan và mô tương ứng, trong khi fMRI tái tạo những thay đổi trong hoạt động của não thông qua hình ảnh ba chiều trong quá trình thực hiện các hoạt động cụ thể. Dựa trên chụp cộng hưởng từ (MRI), nhà vật lý Kenneth Kwong đã phát triển hình ảnh cộng hưởng từ chức năng (fMRI) để chụp ảnh những thay đổi trong hoạt động ở các não khu vực. Phương pháp này các biện pháp thay đổi trong não máu dòng chảy có liên quan đến những thay đổi hoạt động trong các vùng não tương ứng thông qua khớp nối mạch thần kinh. Phương pháp này tận dụng môi trường hóa học khác nhau của vật đo khinh khí hạt nhân trong huyết cầu tố of ôxy-nhiệt độ và oxy máu. Oxygen huyết cầu tố (oxyhemoglobin) nghịch từ, trong khi ôxy- Hemoglobin miễn phí (deoxyhemoglobin) có đặc tính thuận từ. Sự khác biệt trong các tính chất từ của máu còn được gọi là DŨNG CẢM hiệu ứng (Hiệu ứng phụ thuộc mức độ oxy hóa máu). Các quá trình chức năng trong não được ghi lại dưới dạng chuỗi hình ảnh cắt ngang. Bằng cách này, những thay đổi trong hoạt động trong các vùng não riêng lẻ có thể được điều tra bằng các nhiệm vụ cụ thể được thực hiện trên các đối tượng thử nghiệm. Phương pháp này ban đầu được sử dụng cho nghiên cứu cơ bản để so sánh các mô hình hoạt động ở các đối tượng kiểm soát khỏe mạnh với các hoạt động não của các cá nhân bị rối loạn tâm thần. Tuy nhiên, theo nghĩa rộng hơn, thuật ngữ chức năng chụp cộng hưởng từ vẫn bao gồm hình ảnh cộng hưởng từ động học, mô tả sự biểu diễn chuyển động của các cơ quan khác nhau.
Chức năng, tác dụng và mục tiêu
Chụp cộng hưởng từ chức năng là một bước phát triển tiếp theo của kỹ thuật chụp cộng hưởng từ (MRI). MRI cổ điển hiển thị hình ảnh tĩnh của các cơ quan và mô tương ứng, trong khi fMRI phản ánh những thay đổi trong hoạt động trong não thông qua hình ảnh ba chiều trong quá trình thực hiện các hoạt động cụ thể. Do đó, với sự trợ giúp của phương pháp không xâm lấn này, não có thể được quan sát trong các tình huống khác nhau. Như với MRI cổ điển, cơ sở vật lý của phép đo ban đầu dựa trên cộng hưởng từ hạt nhân. Ở đây, các spin của các proton của huyết cầu tố được căn chỉnh theo chiều dọc bằng cách đặt một từ trường tĩnh. Một trường xoay chiều tần số cao được đặt theo chiều ngang của từ hóa này đảm bảo sự lệch hướng của từ hóa sang trường tĩnh cho đến khi đạt được cộng hưởng (tần số Lamor). Nếu trường tần số cao bị tắt, phải mất một thời gian nhất định dưới sự tiêu tán năng lượng cho đến khi từ hóa lại căn chỉnh dọc theo trường tĩnh. Điều này thư giãn thời gian được đo lường. Trong fMRI, trường hợp từ hóa khác nhau của deoxyhemoglobin và oxyhemoglobin được khai thác. Điều này dẫn đến các bài đọc khác nhau cho hai dạng do ảnh hưởng của ôxy. Tuy nhiên, vì tỷ lệ oxyhemoglobin và deoxyhemoglobin liên tục thay đổi trong các quá trình sinh lý trong não, các bản ghi nối tiếp được thực hiện như một phần của fMRI, ghi lại những thay đổi tại mỗi thời điểm. Do đó, trong khoảng thời gian vài giây, hoạt động của tế bào thần kinh có thể được hình dung với độ chính xác đến từng milimet. Theo thực nghiệm, vị trí hoạt động của tế bào thần kinh được xác định bằng các phép đo tín hiệu cộng hưởng từ tại hai thời điểm khác nhau. Đầu tiên, phép đo được thực hiện ở trạng thái nghỉ và sau đó ở trạng thái kích thích. Sau đó, việc so sánh các bản ghi được thực hiện theo quy trình kiểm tra thống kê và các khác biệt có ý nghĩa thống kê được ấn định theo không gian. Đối với mục đích thực nghiệm, kích thích có thể được trình bày với đối tượng nhiều lần. Điều này thường có nghĩa là một nhiệm vụ được lặp lại thường xuyên. Sự khác biệt từ việc so sánh dữ liệu từ giai đoạn kích thích với kết quả đo từ giai đoạn nghỉ ngơi được tính toán và sau đó được hiển thị bằng hình ảnh. Với quy trình này, có thể xác định được vùng não nào đang hoạt động trong thời gian hoạt động nào, hơn nữa có thể xác định được sự khác biệt của một số vùng não bị rối loạn tâm lý với não khỏe mạnh. Ngoài nghiên cứu cơ bản, cung cấp những phát hiện quan trọng cho việc chẩn đoán các rối loạn tâm lý, phương pháp này còn được sử dụng trực tiếp trong thực hành lâm sàng. Ứng dụng lâm sàng chính của fMRI là xác định vị trí của các vùng não liên quan đến ngôn ngữ để chuẩn bị các hoạt động cho u não. Mục đích là để đảm bảo rằng khu vực này được giải phóng phần lớn trong quá trình phẫu thuật. Các ứng dụng lâm sàng khác của chụp cộng hưởng từ chức năng liên quan đến việc đánh giá bệnh nhân bị rối loạn ý thức, chẳng hạn như hôn mê, hôn mê thức giấc, hoặc MCS (trạng thái ý thức tối thiểu).
Rủi ro, tác dụng phụ và nguy cơ
Mặc dù thành công lớn của phương pháp chụp cộng hưởng từ chức năng, phương pháp này cũng nên được xem xét một cách nghiêm túc về mặt hiệu lực. Mối tương quan đáng kể giữa các hoạt động nhất định và sự kích hoạt các vùng não tương ứng có thể được thiết lập. Tầm quan trọng của một số vùng não đối với các rối loạn tâm lý cũng trở nên rõ ràng hơn. Tuy nhiên, chỉ những thay đổi về lượng oxy của hemoglobin mới được đo ở đây. Bởi vì các quá trình này có thể được bản địa hóa đến các vùng não cụ thể, người ta cho rằng các vùng não này cũng được kích hoạt do khớp nối mạch thần kinh. Vì vậy, não không thể được quan sát trực tiếp suy nghĩ. Cần phải lưu ý rằng sự thay đổi lưu lượng máu chỉ xảy ra sau khoảng thời gian tiềm ẩn vài giây sau khi tế bào thần kinh hoạt động. Do đó, việc lập bản đồ trực tiếp đôi khi gặp khó khăn. Tuy nhiên, một lợi thế của fMRI so với các phương pháp kiểm tra thần kinh không xâm lấn khác là khả năng định vị không gian của các hoạt động tốt hơn nhiều. Tuy nhiên, độ phân giải tạm thời thấp hơn nhiều. Việc xác định gián tiếp các hoạt động của tế bào thần kinh bằng các phép đo lưu lượng máu và oxy hemoglobin cũng tạo ra một số không chắc chắn. Do đó, độ trễ hơn bốn giây được giả định. Liệu các hoạt động tế bào thần kinh đáng tin cậy có thể được giả định cho các kích thích ngắn hơn hay không vẫn còn được điều tra. Tuy nhiên, vẫn còn những hạn chế về mặt kỹ thuật đối với việc áp dụng hình ảnh cộng hưởng từ chức năng, một phần dựa trên thực tế là DŨNG CẢM hiệu ứng không chỉ được tạo ra bởi máu tàu mà còn bởi mô tế bào tiếp giáp với các mạch.
