berfungsi pengimejan resonans magnet (fMRI) adalah teknik pengimejan resonans magnetik yang digunakan untuk menggambarkan perubahan fisiologi dalam badan. Ia berdasarkan prinsip fizikal resonans magnetik nuklear. Dalam erti kata yang lebih sempit, istilah ini digunakan sehubungan dengan pemeriksaan diaktifkan otak kawasan-kawasan.
Apakah pengimejan resonans magnetik berfungsi?
MRI klasik memaparkan gambar statik organ dan tisu yang sesuai, sementara fMRI menghasilkan semula perubahan aktiviti di otak melalui gambar tiga dimensi semasa melakukan aktiviti tertentu. Berdasarkan pengimejan resonans magnet (MRI), ahli fizik Kenneth Kwong mengembangkan pengimejan resonans magnetik fungsional (fMRI) untuk perubahan pencitraan dalam aktiviti yang berbeza otak kawasan-kawasan. Kaedah ini langkah-langkah perubahan dalam serebrum darah aliran yang dikaitkan dengan perubahan aktiviti di kawasan otak yang sesuai melalui gandingan neurovaskular. Kaedah ini memanfaatkan persekitaran kimia yang berbeza dari yang diukur hidrogen inti di hemoglobin of oksigen-kurang dan beroksigen darah. Beroksigen hemoglobin (oxyhemoglobin) adalah diamagnetik, sementara oksigen-Hemoglobin percuma (deoxyhemoglobin) mempunyai sifat paramagnetik. Perbezaan sifat magnet darah juga dikenali sebagai BOLD kesan (Kesan Bergantung Tahap Oksigenasi Darah). Proses fungsional di otak direkodkan dalam bentuk siri gambar keratan rentas. Dengan cara ini, perubahan aktiviti di kawasan otak individu dapat diselidiki melalui tugas-tugas tertentu yang dilakukan pada subjek ujian. Kaedah ini pada mulanya digunakan untuk penyelidikan asas untuk membandingkan corak aktiviti pada subjek kawalan yang sihat dengan aktiviti otak individu yang mengalami gangguan mental. Walau bagaimanapun, dalam erti kata yang lebih luas, istilah berfungsi pengimejan resonans magnet masih merangkumi pengimejan resonans magnetik kinematik, yang menggambarkan perwakilan bergerak pelbagai organ.
Fungsi, kesan, dan tujuan
Pengimejan resonans magnetik fungsional adalah pengembangan selanjutnya dari pengimejan resonans magnetik (MRI). MRI klasik memaparkan gambar statik organ dan tisu yang sepadan, sementara fMRI mencerminkan perubahan aktiviti di otak melalui gambar tiga dimensi semasa pelaksanaan aktiviti tertentu. Oleh itu, dengan bantuan kaedah tidak invasif ini, otak dapat diperhatikan dalam situasi yang berbeza. Seperti MRI klasik, asas fizikal pengukuran pada awalnya berdasarkan resonans magnetik nuklear. Di sini, putaran proton hemoglobin diselaraskan secara membujur dengan menggunakan medan magnet statik. Medan seli frekuensi tinggi yang dikenakan secara melintang ke arah magnetisasi ini memastikan pesongan melintang pemagnetan ke medan statik sehingga resonans (frekuensi Lamor) tercapai. Sekiranya medan frekuensi tinggi dimatikan, ia memerlukan masa tertentu di bawah pelesapan tenaga sehingga daya pemagnetan sejajar kembali di medan statik. Ini kelonggaran masa diukur. Dalam fMRI, keadaan magnetisasi deoxyhemoglobin dan oxyhemoglobin berbeza dieksploitasi. Ini menghasilkan pembacaan yang berbeza untuk kedua-dua bentuk tersebut kerana pengaruh oksigen. Namun, kerana nisbah oxyhemoglobin ke deoxyhemoglobin sentiasa berubah semasa proses fisiologi di otak, rakaman bersiri dilakukan sebagai sebahagian dari fMRI, yang mencatat perubahan pada setiap titik waktu. Oleh itu, dalam jangka masa beberapa saat, aktiviti neuron dapat dilihat dengan ketepatan milimeter. Secara eksperimen, lokasi aktiviti neuron ditentukan oleh pengukuran isyarat resonans magnetik pada dua titik masa yang berbeza. Pertama, pengukuran dibuat dalam keadaan rehat dan kemudian dalam keadaan teruja. Kemudian, perbandingan rakaman dilakukan dalam prosedur ujian statistik dan perbezaan yang signifikan secara statistik diberikan secara spasial. Untuk tujuan eksperimen, rangsangan dapat disampaikan kepada subjek berkali-kali. Ini biasanya bermaksud bahawa tugas diulang dengan kerap. Perbezaan dari perbandingan data dari fasa rangsangan dengan hasil pengukuran dari fasa rehat dikira dan kemudian dipaparkan secara bergambar. Dengan prosedur ini, mungkin untuk menentukan kawasan otak mana yang aktif semasa aktiviti. Selanjutnya, perbezaan kawasan otak tertentu dalam gangguan psikologi dengan otak yang sihat dapat ditentukan. Sebagai tambahan kepada penyelidikan asas, yang memberikan penemuan penting untuk diagnosis gangguan psikologi, kaedah ini juga digunakan secara langsung dalam praktik klinikal. Aplikasi klinikal utama fMRI adalah penyetempatan kawasan otak yang berkaitan dengan bahasa dalam penyediaan operasi untuk tumor otak. Tujuannya adalah untuk memastikan bahawa kawasan ini sebahagian besarnya terhindar semasa operasi. Aplikasi klinikal lain pengimejan resonans magnetik berfungsi berkaitan dengan penilaian pesakit dengan gangguan kesedaran, seperti koma, bangun koma, atau MCS (keadaan sedar minimum).
Risiko, kesan sampingan, dan bahaya
Walaupun terdapat kejayaan pengimejan resonans magnetik yang berfungsi, kaedah ini juga harus dilihat secara kritis dari segi kaedahnya kesahan. Hubungan yang signifikan antara aktiviti tertentu dan pengaktifan kawasan otak yang sesuai dapat dijalin. Kepentingan kawasan otak tertentu untuk gangguan psikologi juga menjadi lebih jelas. Walau bagaimanapun, hanya perubahan pemuatan oksigen hemoglobin yang diukur di sini. Oleh kerana proses-proses ini dapat dilokalisasikan ke daerah otak tertentu, diasumsikan bahawa kawasan otak ini juga diaktifkan karena gandingan neurovaskular. Jadi, otak tidak dapat dilihat secara langsung pemikiran. Harus diingat bahawa perubahan aliran darah berlaku hanya setelah tempoh latensi beberapa saat setelah aktiviti saraf. Oleh itu, pemetaan langsung kadang-kadang sukar. Walau bagaimanapun, kelebihan untuk fMRI berbanding kaedah pemeriksaan neurologi non-invasif yang lain adalah penyetempatan ruang aktiviti yang jauh lebih baik. Walau bagaimanapun, resolusi temporal jauh lebih rendah. Penentuan aktiviti neuron secara tidak langsung oleh pengukuran aliran darah dan oksigenasi hemoglobin juga menimbulkan beberapa ketidakpastian. Oleh itu, kependaman lebih dari empat saat diandaikan. Adakah aktiviti neuron yang boleh dipercayai dapat diandaikan untuk rangsangan yang lebih pendek masih perlu diselidiki. Walau bagaimanapun, masih ada batasan teknikal untuk penerapan pencitraan resonans magnetik fungsional, berdasarkan sebagian pada kenyataan bahawa BOLD kesan dihasilkan bukan sahaja oleh darah kapal tetapi juga oleh tisu selular yang berdekatan dengan kapal.
