機能的な 磁気共鳴画像 （fMRI）は、身体の生理学的変化を画像化するために使用される磁気共鳴画像法です。 これは、核磁気共鳴の物理的原理に基づいています。 狭義には、活性化の検査に関連して使用されます 脳 エリア。
機能的磁気共鳴画像法とは何ですか？
従来のMRIは、対応する臓器や組織の静止画像を表示しますが、fMRIは、 脳 特定の活動の実行中にXNUMX次元画像を介して。 に基づく 磁気共鳴画像 （MRI）、物理学者のケネス・クォンは、さまざまな活動の変化を画像化するための機能的磁気共鳴画像法（fMRI）を開発しました 脳 エリア。 この方法 措置 脳の変化 血 神経血管カップリングを介して対応する脳領域の活動変化に関連付けられているフロー。 この方法は、測定された異なる化学的環境を利用します 水素化 の核 ヘモグロビン of 酸素-枯渇して酸素化 血。 酸素化 ヘモグロビン （オキシヘモグロビン）は反磁性ですが、 酸素-遊離ヘモグロビン（デオキシヘモグロビン）は常磁性を持っています。 の磁気特性の違い 血 としても知られています BOLD 効果（血液酸素化レベル依存効果）。 脳の機能過程は、断面画像シリーズの形で記録されます。 このように、個々の脳領域の活動の変化は、被験者に対して実行される特定のタスクによって調査することができます。 この方法は、健康な対照被験者の活動パターンを精神障害のある個人の脳活動と比較するための基礎研究に最初に使用されます。 ただし、広い意味では、機能という用語は 磁気共鳴画像 さまざまな臓器の動く表現を説明する運動学的磁気共鳴画像法がまだ含まれています。
機能、効果、および目標
機能的磁気共鳴画像法は、磁気共鳴画像法（MRI）をさらに発展させたものです。 従来のMRIは、対応する臓器や組織の静止画像を表示しますが、fMRIは、特定の活動の実行中にXNUMX次元画像を通じて脳の活動の変化を反映します。 したがって、この非侵襲的方法の助けを借りて、脳はさまざまな状況下で観察することができます。 従来のMRIと同様に、測定の物理的基礎は最初は核磁気共鳴に基づいています。 ここでは、の陽子のスピン ヘモグロビン 静磁場を印加することにより、縦方向に整列します。 この磁化方向に対して横方向に印加される高周波交番磁場は、共振（ラマー周波数）に達するまで、静磁場に対する磁化の横方向の偏向を保証します。 高周波磁場をオフにすると、磁化が再び静磁場に沿って整列するまで、エネルギー散逸の下で一定の時間がかかります。 この 緩和 時間は測定されます。 fMRIでは、デオキシヘモグロビンとオキシヘモグロビンの異なる磁化の状況が利用されます。 これにより、次の影響により、XNUMXつのフォームの読み取り値が異なります。 酸素。 ただし、オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンの比率は脳の生理学的プロセス中に絶えず変化するため、各時点での変化を記録するfMRIの一部として連続記録が実行されます。 したがって、数秒の時間枠内で、ニューロンの活動をミリメートルの精度で視覚化することができます。 実験的に、神経活動の場所は、XNUMXつの異なる時点での磁気共鳴信号の測定によって決定されます。 最初に、測定は静止状態で行われ、次に励起状態で行われます。 次に、記録の比較が統計的検定手順で実行され、統計的に有意な差が空間的に割り当てられます。 実験目的で、刺激を被験者に複数回提示することができます。 これは通常、タスクが頻繁に繰り返されることを意味します。 刺激段階のデータと休止段階の測定結果との比較との差が計算され、画像で表示されます。 この手順により、脳のどの領域がどの活動中に活動しているかを判断することができました。さらに、精神障害の特定の脳領域と健康な脳との違いを判断することができました。 精神障害の診断に重要な発見を提供する基礎研究に加えて、この方法は臨床診療でも直接使用されています。 fMRIの主な臨床応用は、手術の準備における言語関連の脳領域の局在化です。 脳腫瘍。 目的は、この領域が手術中に大部分が節約されることを保証することです。 機能的磁気共鳴画像法の他の臨床応用は、以下のような意識障害のある患者の評価に関連しています。 昏睡、覚醒昏睡、またはMCS（最小限の意識状態）。
リスク、副作用、および危険
機能的磁気共鳴画像法の大成功にもかかわらず、この方法はまた、その観点から批判的に見られるべきです。 有効。 特定の活動と対応する脳領域の活性化との間に有意な相関関係を確立することができます。 精神障害に対する特定の脳領域の重要性も明らかになりました。 ただし、ここではヘモグロビンの酸素負荷の変化のみが測定されます。 これらのプロセスは特定の脳領域に局在化する可能性があるため、これらの脳領域も神経血管カップリングによって活性化されると考えられます。 ですから、脳は思考を直接観察することはできません。 血流の変化は、神経活動後数秒の潜伏期間の後にのみ発生することに注意する必要があります。 そのため、直接マッピングが困難になる場合があります。 ただし、他の非侵襲的神経学的検査方法と比較したfMRIの利点は、活動の空間的局在化がはるかに優れていることです。 ただし、時間分解能ははるかに低くなります。 血流測定とヘモグロビン酸素化による神経活動の間接的な決定も、いくらかの不確実性を生み出します。 したがって、XNUMX秒を超える遅延が想定されます。 より短い刺激に対して信頼できる神経活動を想定できるかどうかは、まだ調査されていない。 ただし、機能的磁気共鳴画像法の適用には、部分的には BOLD 効果は血液だけでなく 船 血管に隣接する細胞組織によっても。
