Медицинская литература. Новинки

 

 

 

 

 

 

Современные возможности функциональной магнитно-резонансной томографии в нейровизуализации

Вы можете загрузить полный текст статьи в формате pdf

Функциональная МРТ (ФМРТ) в настоящее время стала одной из основных методик визуализации мозговой деятельности. Это единственная методика, которая позволяет провести анализ деятельности мозга, изучив активацию локального кровотока коры мозга в покое или в ответ на какие-либо стимулы. В настоящее время фМРТ не получила широкого клинического применения, хотя успешно используется в ведущих неврологических и нейрохирургических клиниках, а также в научных исследованиях, изучающих мозговую деятельность. Наиболее часто в клинической практике фМРТ применяется для предоперационного картирования основных функций перед нейрохирургическими вмешательствами, однако существуют и другие перспективные направления использования фМРТ В данной обзорной статье рассмотрены технические аспекты выполнения различных видов фМРТ и представлены возможности методики при различных неврологических заболеваниях.

Ключевые слова:
функциональная магнитно-резонансная томография, BOLD-контраст, functional magnetic resonance imaging, BOLD-contrast

Литература:
1.Mosso A. Uber den Kreislauf des blutes im menschlichen Gehirn. Leipzig: Veit, 1881. 222 S.
2.Roy C.S., Sherrington C.S. On the Regulation of the Bloodsupply of the Brain. J. Physiol. 1890; 11 (2): 85-108.
3.Belliveau J.W., Kennedy D.N., Jr., McKinstry R.C., Buchbinder B.R., Weisskoff R. M., Cohen M. S., Vevea J. M., Brady T.J., Rosen B.R. Functional mapping of the human visual cortex by magnetic resonance imaging. Science. 1991; 254: 716-719. https://doi.org/10.1126/science.1948051.
4.Ogawa S., Lee T.M., Nayak A.S., Glynn P. Oxygenationsensitive contrast in magnetic resonance imaging of rodent brain at high magnetic fields. Magn. Reson. Med. 1990; 14: 68-78. https://doi.org/10.1002/mrm.1910140108.
5.Ogawa S., Menon R.S., Tank D.W., Menon R., Ellermann J. M., Kim S. G., Merkle H., Ugurbil K. Intrinsic signal changes accompanying sensory stimulation - functional brain mapping with magnetic resonance imaging. Proc. Natl. Acad. Sci. 1992; 89: 5951-5955.
6.Kim S.-G., Jennings J.E., Strupp J.P., Andersen P., Ugurbil K. Functional MRI of human cortices during overt and imagined finger movements. Int. J. Imaging Syst. Technol. 1995; 6: 271-279. http://dx.doi.org/10.1002/ima.1850060218.
7.Krings T., Reul J., Spetzger U., Klusmann A., Roessler F., Gilsbach J. M., Thron A..Functional magnetic resonance mapping of sensory motor cortex for image-guided neurosurgical intervention. Acta Neurochir. 1998: 140 (3): 215-222. https://doi.org/10.1007/s007010050088.
8.Зашезова М.Х., Шария М.А., Устюжанин Д.В., Терновой С.К., Белькинд М.Б. Функциональная магнитно-резонансная томография в изучении центров нейрональной активации в ответ на психоэмоциональный стресс. REJR. 2017; 7 (1): 101-107. https://doi.org/10.21569/2222-7415-2017-7-1-101-107.
9.Кремнева Е.И., Коновалов Р.Н., Кротенкова М.В., Кадыков А.С., Боголепова И.Н., Белопасова А.В. Картирование речевых структур головного мозга у здоровых людей с помощью фМРТ. Лучевая диагностика и терапия. 2012; 2 (3): 65-72.
10.Беляев А., Пек Кюнг К., Бреннан Н., Холодный А. Применение функциональной магнитно-резонансной томографии в клинике. REJR. 2014; 1: 14-23.
11.Attwell D., Iadecola С. The neural basis of functional brain imaging signals. Trends Neurosci. 2002; 25 (12): 621-625. https://doi.org/10.1016/S0166-2236(02)02264-6.
12.Пирадов М.А., Танашян М.М., Кротенкова М.В. Брюхов В.В., Кремнева Е.И., Коновалов Р.Н. Передовые технологии нейровизуализации. Анналы клинической и экспериментальной неврологии 2015; 9 (4): 11-18.
13.Bogomolny D.L., Petrovich N.M., Hou B.L,. Peck K.K., Kim M.J., Holodny A. I. Functional MRI in the brain tumor patient. Top. Magn. Reson. Imaging. 2004; 15 (5): 325-335.
14.Buckner R.L., Vincent J.L. Unrest at rest: default activity and spontaneousnetwork correlations. Neuroimage. 2007; 37 (4): 1091-1096. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2007.01.010.
15.Doucet G., Naveau M., Petit L., Delcroix N., Zago L., Crivello F., Jobard G., Tzourio-Mazoyer N., Mazoyer B., Mellet E., Joliot M. Brain activity at rest: a multiscale hierarchical functional organization. J. Neurophysiol. 2011; 105: 2753-2763. https://doi.org/10.1152/jn.00895.2010.
16.McKeown M.J., Hansen L.K., T.J. Sejnowsk, Independent Component Analysis of Functional MRI: What Is Signal and What Is Noise? Curr. Opin. Neurobiol. 2003; 13: 620-629. https://doi.org/10.1016/j.conb.2003.09.012.
17.Терновой С.К., Синицын В.Е., Морозов С.П., Притыко А.Г., Симерницкий Б.П. Функциональная магнитно-резонансная томография в нейрохирургии супратенториальных опухолей головного мозга. Современная онкология. 2002; 4 (2): 5-10.
18.Терновой С.К., Синицын В.Е., Евзиков Г.Ю., Морозов С.П., Холодов Б.В. Локализация моторной и речевой зон коры головного мозга с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2002;11: 1412-1422.
19.Буклина С.Б., Баталов А.И., Фадеева А.М., Смирнов А.С., Горяйнов С.А., Жуков В.Ю., Поддубская А.А., Огурцова А.А., Куликов А.С., Чумакова А.П., Пронин И.Н., Корниенко В.Н., Потапов А.А. Структураактивации речевых зон у больных с внутримозговыми опухолями по данным функциональной магнитнорезо нансной томографии в сопоставлении с локализацией опухоли и профилем функциональной асимметрии. Журнал вопросы нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко. 2015; 3: 60-68. https://doi.org/10.17116/neiro201579360-68.
20.Буклина С.Б., Подопригора А.Е., Пронин И.Н., Шишкина А.В., Болдырева Г.Н., Бондаренко А.А., Фадеева Л.М., Корниенко В.Н., Жуков В.Ю. Функциональные МРТ-исследования доминантности полушария по речи у больных с опухолями головного мозга. Журнал вопросы нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко. 2013; 5: 30-37.
21.Calvert G.A., Brammer M.J., Morris R.G., Williams S.C., King N., Matthews P. M. Using fMRI to study recovery from acquired dysphasia. Brain and Language. 2000; 71: 391-399.
22.Добрынина Л.А., Коновалов Р.Н., Кремнева Е.И., Кадыков А.С. МРТ в оценке двигательного восстановления больных с супратенториальными инфарктами. Анналы клинической и экспериментальной неврологии. 2012; 2: 4-10.
23.Болдырева Г.Н., Шарова Е.В., Жаворонкова Л.А., Челяпина М. В., Дубровская Л.П., Смирнов А.С., Трошина Е.М., Пронин И.Н., Корниенко В.Н. Сопоставление фМРТ-реакций мозга здоровых людей при активных, пассивных и воображаемых движениях рукой. Медицинская визуализация. 2015; 5: 100-112.
24.Боголепова И.Н., Малофеева Л.И. Гендерные особенности цитоархитектоники речедвигательных полей 44 и 45 мозга. Морфология. 2011; 140 (6): 19-24.
25.Кротенкова М.В., Кугоев А.И., Коновалов Р.Н., Трифанова В.А., Завалишин И.А., Переседова А.В. Магнитно-резонансная томография при рассеянном склерозе. Медицинская визуализация. 2001; 1: 62-66.
26.Palmer S.M., Crewther S.G., Carey L.M. A meta-analysis of changes in brain activity in clinical depression. Front. Hum. Neurosci. 2015; 14(8): 1045. https://doi.org/10.3389/fnhum.2014.01045.
27.Hu X., Chen S., Huang C. B., Qian Y., Yu Y. Frequencydependent changes in the amplitude flow-frequency fluctuations in patients with Wilson''s disease: a restingstate fMRI study. Metab. Brain Dis. 2017; 32(3): 685-692. https://doi.org/10.1007/s11011-016-9946-3.
28.Wang Z., Chen H., Ma H., Ma L., Wu T., Feng T. Restingstate functional connectivity of subthalamic nucleus in different Parkinson''s disease phenotypes. J. Neurol Sci. 2016; 371: 137-147. https://doi.org/10.1016/j.jns.2016.10.035.
29.Karunanayaka P.R., Lee E.Y., Lewis M.M., Sen S.K., Eslinger P.J., Yang Q. X., Huang X. Default mode network differences between rigidity- and tremor-predominant Parkinson''s disease. Cortex. 2016; 81: 239-250. https://doi.org/10.1016/j.cortex.2016.04.021.
30.Селиверстова Е.В., Селиверстов Ю.А., Коновалов Р.Н., Кротенкова М.В., Иллариошкин С.Н. Реорганизация сети пассивного режима работы головного мозга у пациентов с болезнью Паркинсона. Анализ индивидуальных компонент. 2015; 2: 4-9.
31.Nuttall R., Pasquini L., Scherr M., Sorg C. Degradation in intrinsic connectivity networks across the Alzheimer''s disease spectrum. Alzheimers Dement. 2016; 5: 35-42. https://doi.org/10.1016 / j.dadm.2016.11.006.
32.Teipel S.J., Wohlert A., Metzger C., Grimmer T., Sorg C., Ewers M., Meisenzahl E., Kloppel S., Borchardt V., Grothe M. J., Walter M., Dyrba M. Multi center stability of resting state fMRI in the detection of Alzheimer''s disease and amnestic MCI. Neuroimage Clin. 2017; 14: 183-194. https://doi.org/10.1016/j.nicl.2017.01.018.
33.Wang L., Shen H., Lei Y., Zeng L. L., Cao F., Su L., Yang Z., Yao S., Hu D. Altered default mode, fronto-parietal and salience networks in adolescents with Internet addiction. Addict. Behav. 2017; 70: 1-6. https://doi.org/10.1016/j.addbeh.2017.01.021.
34.Du X., Yang Y., Gao P., Qi X., Du G., Zhang Y., Li X., Zhang Q. Compensatory increase of functional connectivity density in adolescents with internet gaming disorder. Brain Imaging Behav. 2016; 1 (6): 1901-1909. https://doi.org/10.1007/s11682-016-9655-x.
35.Kumar V.J., Van Oort E., Scheffler K., Beckmann C.F., Grodd W. Functional Anatomy of the Human Thalamus at Rest. Neuro Image. 2017; 147: 678-691. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2016.12.071.
36.Yang Y., Jia F., Siok W.T., Tan L.H. The role of anxiety in stuttering: Evidence from functional connectivity. Neuroscience. 2016; 346: 216-225. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2016.11.033.

Modern possibilities of functional magnetic resonance imaging in neuroimaging

Functional MRI has now become one of the main methods of brain activity imaging. This is the only technique that allows you to analyze brain activity by studying the activation of the local blood flow of the cerebral cortex at rest or in response to any stimulus. Currently, fMRI is not widely used in routine clinical practice, although it has been successfully used in leading neurological and neurosurgical clinics, as well as in scientific research studies for brain activity evaluation. Main goal of using fMRI in clinical practice is preoperative mapping of the brain functions before neurosurgical interventions; however, there are other promising areas of fMRI. This review paper describes the technical aspects of the various fMRI techniques and discusses the possibilities of fMRI in different neurological diseases.

Keywords:
функциональная магнитно-резонансная томография, BOLD-контраст, functional magnetic resonance imaging, BOLD-contrast