الکتروانسفالوگرافی

الکتروانسفالوگرافی (EEG) روشی برای ثبت الکتروگرام از فعالیت الکتریکی روی پوست سر است که نشان‌دهنده فعالیت ماکروسکوپی لایه سطحی مغز در زیر آن است. معمولاً غیر تهاجمی است و الکترودها در امتداد پوست سر قرار می گیرند. الکتروکورتیکوگرافی، شامل الکترودهای تهاجمی، گاهی اوقات EEG داخل جمجمه نامیده می شود.

EEG نوسانات ولتاژ ناشی از جریان یونی در نورون های مغز را اندازه گیری می کند.[1] از نظر بالینی، EEG به ثبت فعالیت الکتریکی خود به خودی مغز در طول یک دوره زمانی اشاره دارد، همانطور که از چندین الکترود قرار داده شده بر روی پوست سر ثبت شده است.[1] کاربردهای تشخیصی عموماً بر روی پتانسیل های مرتبط با رویداد یا بر محتوای طیفی EEG تمرکز دارند. اولی نوسانات بالقوه زمان قفل شده برای یک رویداد را بررسی می کند، مانند "شروع محرک" یا "فشار دکمه". دومی نوع نوسانات عصبی (که معمولاً "امواج مغزی" نامیده می شود) را که می توان در سیگنال های EEG در حوزه فرکانس مشاهده کرد، تجزیه و تحلیل می کند.

EEG اغلب برای تشخیص صرع استفاده می شود که باعث ناهنجاری در خواندن EEG می شود.[2] همچنین برای تشخیص اختلالات خواب، عمق بیهوشی، کما، آنسفالوپاتی ها و مرگ مغزی استفاده می شود. EEG یک روش خط اول تشخیص برای تومورها، سکته مغزی و سایر اختلالات مغزی کانونی بود، [3] [4] اما این استفاده با ظهور تکنیک‌های تصویربرداری آناتومیک با وضوح بالا مانند تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) کاهش یافته است. و توموگرافی کامپیوتری (CT). علیرغم وضوح فضایی محدود، EEG همچنان یک ابزار ارزشمند برای تحقیق و تشخیص است. این یکی از معدود تکنیک های موبایل موجود است و وضوح زمانی با برد میلی ثانیه ارائه می دهد که با CT، PET یا MRI امکان پذیر نیست.

مشتقات تکنیک EEG شامل پتانسیل‌های برانگیخته (EP) می‌شود که شامل میانگین‌گیری فعالیت EEG در زمان ارائه یک نوع محرک (بصری، حسی، جسمی یا شنوایی) است. پتانسیل‌های مرتبط با رویداد (ERP) به پاسخ‌های EEG متوسطی اشاره دارد که برای پردازش پیچیده‌تر محرک‌ها قفل شده‌اند. این تکنیک در علوم شناختی، روانشناسی شناختی و تحقیقات روانی فیزیولوژیکی استفاده می شود.

بهبود اندازه‌گیری‌های مکانی-زمانی میدان‌های بصری برانگیخته با استفاده از مغناطیس‌سنج‌های پمپ‌شده نوری

خلاصه

پیشرفت‌های اخیر در عملکرد و کاربردی مغناطیس‌سنج‌های پمپ‌شده نوری (OPMs) قابلیت‌های جدیدی را در نقشه‌برداری غیرتهاجمی عملکرد مغز از طریق مگنتوآنسفالوگرافی فعال کرده است. به طور خاص، فقدان شرایط عملیاتی برودتی امکان قرار دادن انعطاف‌پذیرتر سر حسگرها را در نزدیکی مغز فراهم می‌کند که منجر به بهبود وضوح فضایی و قابلیت‌های محلی‌سازی منبع می‌شود. از طریق ضبط میدان‌های مغزی برانگیخته بصری (VEF)، نشان می‌دهیم که نزدیکی حسگر می‌تواند برای بهبود وضوح زمانی مورد سوء استفاده قرار گیرد. ما از OPM ها و دستگاه های تداخل کوانتومی ابررسانا (SQUID) برای مرجع برای اندازه گیری پاسخ مغز به محرک های فلاش و معکوس الگو استفاده می کنیم. ما سیگنال‌های بسیار تکرارپذیر را با سازگاری در بین شرکت‌کنندگان متعدد، الگوهای محرک و روش‌های حسگر پیدا می‌کنیم. مزیت وضوح زمانی OPM ها در مقایسه با SQUID ها در بهبود دو برابری آشکار می شود. قابلیت ردیابی سیگنال مکانی-زمانی بهبودیافته با ضبط برداری همزمان VEFها در قشر بینایی اولیه و انجمنی نشان داده شده است، جایی که یک تاخیر زمانی در حد 10-20 میلی ثانیه به طور مداوم یافت می شود. این امر راه را برای مطالعات فضایی-زمانی بیشتر ردیابی سیگنال عصبی فیزیولوژیکی در پردازش محرک بینایی و سایر پاسخ‌های مغزی، با پیامدهای بالقوه گسترده برای نقشه‌برداری زمان حیاتی عملکرد در مغزهای سالم و آسیب‌شناس هموار می‌کند.

معرفی

در طول قرن گذشته، پیشرفت‌های برجسته در فیزیک پزشکی منجر به توسعه تکنیک‌های تصویربرداری عصبی عملکردی غیرتهاجمی شده است1،2،3. این بینش های قابل توجهی در مورد عملکرد مغز و اتصال ارائه کرده است. پیشرفت‌های مهم در تکنیک‌های تصویربرداری عصبی مدرن امکان بررسی الگوهای عصبی مرتبط با تحریک‌های خاص را فراهم کرده است و اطلاعاتی درباره ویژگی‌های مکانی و زمانی سیگنال ارائه می‌دهد. مطالعات قبلی نشان داده‌اند که تجزیه و تحلیل مکانی-زمانی سیگنال‌های مغز نه تنها برای درک مکانیسم‌های اساسی مدارهای مغز ضروری است، بلکه نشانگرهای زیستی قابل اعتمادی را برای تمایز فعالیت فیزیولوژیکی و پاتولوژیک مغز در بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی فراهم می‌کند. حتی امکان پیش‌بینی پیشرفت بالینی یا پاسخ‌های درمانی وجود دارد. با این حال، تحقق دامنه کامل محلی‌سازی زمانی و مکانی سیگنال‌های مغزی با وضوح ذاتاً پایین مکانی-زمانی روش‌های موجود در حال حاضر مختل می‌شود.

تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی قادر به نقشه برداری از مناطق فعال مغز با وضوح فضایی بالا است، اما تنها وضوح زمانی پایین ([خطای پردازش ریاضی]) را ارائه می دهد، زیرا تغییرات اندازه گیری شده محلی در جریان خون با فعالیت عصبی هماهنگ نیست. الکتروانسفالوگرافی (EEG) یک روش تصویربرداری عصبی بلادرنگ، با قابلیت محلی‌سازی منبع محدود و وضوح فضایی ([خطای پردازش ریاضی]) است.

Magnetoencephalography (MEG) یک روش بلادرنگ جایگزین با وضوح فضایی بهبود یافته از لحاظ نظری ممکن است، قادر به اندازه‌گیری پتانسیل‌های پس سیناپسی سلول‌های هرمی مماسی در سطح پوست سر است. تحقیقات اخیر نشان داده است که MEG می‌تواند برای ارزیابی سیگنال‌های غیرطبیعی قشر مغز در بیماران مبتلا به بیماری آلزایمر، بیماری پارکینسون، اختلال طیف اوتیسم، و در موارد شدید اختلال استرس پس از سانحه مورد استفاده قرار گیرد. با این حال، MEG از نسبت سیگنال به نویز پایین (SnR) رنج می‌برد و استفاده از آن به اتاق‌های دارای محافظ مغناطیسی (MSRs) محدود می‌شود. محیط‌های محافظ مغناطیسی برای فرونشاندن نویزهای مغناطیسی محیطی استفاده می‌شوند، که اغلب مرتبه‌های بزرگ‌تر از میدان‌های عصبی مغناطیسی (محدوده fT تا pT) هستند.

به طور سنتی، MEG برای اندازه‌گیری میدان‌های مغناطیسی مغز به آرایه‌ای از دستگاه‌های تداخل کوانتومی ابررسانا (SQUID) متکی است.

با تثبیت آرایه حسگر در داخل یک دیوار برودتی مورد نیاز، مکان‌های حسگرهای جداگانه باید به گونه‌ای مرتب شوند که اکثریت قریب به اتفاق اندازه‌ها و شکل‌های هد را مطابقت دهد. موقعیت های ثابت منجر به انحراف شعاعی مختلف از سر سوژه می شود. همراه با حرکات کوچک سر از سوژه در طول اندازه‌گیری، موقعیت‌های آفست و ثابت تأثیر عمده‌ای بر تشخیص فعالیت بالقوه قشر مغز دارند. به طور خاص، دقت نظری قابل دستیابی محلی سازی منبع سیگنال از بین می رود. این امر باعث می شود SQUID-MEG در بسیاری از موارد، به ویژه در زمینه بالینی، غیر عملی باشد.

مغناطیس‌سنج‌های پمپ‌شده نوری (OPM) بدون تبادل اسپین بسیار حساس (SERF) که در آغاز هزاره ۲۰ ساخته شدند، می‌توانند به غلبه بر وضوح فضایی محدود SQUID-MEG کمک کنند. OPM-MEG با قابلیت ثابت شدن روی سر سوژه 22، فاصله افست کمتر از SQUIDS و توانایی اندازه گیری دو محوره همزمان، OPM-MEG مزایای متعددی نسبت به SQUID-MEG دارد، از جمله مناسب بودن آن برای کاربردها در جمعیت های کودکان و بالینی.

هدف از این مطالعه نشان دادن توانایی بهبود یافته OPM-MEG با ثبت ویژگی های مکانی-زمانی سیگنال های عصبی فیزیولوژیکی و مقایسه آنها با SQUID-MEG معمولی بود. به‌عنوان یک مورد آزمایشی اولیه، ما پاسخ‌های قشر بینایی را برای تحریک‌های بینایی استاندارد تعیین کرده‌ایم، با پاسخ‌های اندازه‌گیری شده در زمینه‌ای که به خوبی مشخص شده است. ما دریافتیم که OPM-MEG در ردیابی سیگنال مغز در فضا و زمان نسبت به SQUID-MEG برتری دارد و روشی مناسب برای ارائه اطلاعات جدید در مورد انتشار سیگنال‌ها، مکان‌یابی منبع، سرعت عصبی و مدارهای مغزی بسیار فراتر از پردازش محرک‌های بصری است.

ریز سیستم های ضبط عصبی

ریز سیستم های ضبط عصبی

امروزه ، چندین روش ضبط عصبی ، به عنوان مثال ، الکترو انسفالوگرافی (EEG) و تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) ، به طور گسترده ای به عنوان روش های تشخیصی پزشکی موفقیت آمیز استفاده می شود. آنچه باعث جذابیت این رویکردها می شود عدم تهاجمی بودن رویکردها است ، به این معنی که هیچ آسیبی به موضوع نمی رساند. با این حال ، این روش ها قادر به گزارش فعالیت های عصبی متوسط ​​در مغز هستند.  

دائرالمعارف فیزیک پزشکی

این دومین نسخه به روز شده دائرالمعارف فیزیک پزشکی شامل بیش از 3300 مقاله ارجاع شده مربوط به فیزیک پزشکی و فن آوری های مرتبط است. این مواد توسط بیش از 1300 شکل و نمودار پشتیبانی می شوند. دائرlopالمعارف همچنین شامل بیش از 600 مترادف ، مخفف و سایر مطالب مرتبط است.

تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی

تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی به ابزاری اصلی برای مطالعات روانشناختی و شناختی یا تحقیقات پیش بالینی مغز تبدیل شده است. fMRI به عنوان یک روش برای نقشه برداری از عملکرد مغز ، سیگنال وابسته به سطح اکسیژناسیون خون را به عنوان یک اثر جمعی از تغییرات در جریان خون مغزی ، حجم خون مغزی و میزان متابولیسم مغزی اکسیژن بدنبال تغییرات در فعالیت عصبی اندازه گیری می کند. 

تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI)

1 مکانیسم

1.1 ساختمان و فیزیک

1.2 T1 و T2

2 عیب یابی

2.1 استفاده توسط ارگان یا سیستم 

توموگرافی محوری محاسباتی (CAT) و تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI)

توموگرافی محوری محاسباتی (CAT) و تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI)

اسکنرهای محوری رایانه ای (CAT) شباهت زیادی به اسکنرهای PET دارند. تفاوت عمده این است که بیماران با اشعه ایکس در اسکن CAT اسکن می شوند ، بنابراین اگر قرار گرفتن در معرض تابش یونیزان بیش از حد طولانی یا خیلی زیاد باشد ، در معرض خطر ابتلا به سرطان قرار دارند. تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) که پس از اسکنر CAT اختراع شد ، یک آزمایش گران قیمت است و از امواج رادیویی و آهن ربا استفاده می کند که اطلاعات را روی صفحه کامپیوتر نشان می دهد.  

کاربردهای زیست پزشکی ذرات مغناطیسی

کاربردهای زیست پزشکی ذرات مغناطیسی در مورد فیزیک و شیمی ذرات مغناطیسی بنیادی بحث می کند و کاربردهای مهم زیست پزشکی و چالش های آینده را بررسی می کند.

بخش اول با توضیح تئوری مغناطیس ، توصیف تکنیک های سنتز ذرات مغناطیسی ، جزئیات روش ها برای توصیف ذرات مغناطیسی و توصیف کمی نیروهای مغناطیسی اعمال شده ، گشتاورها و حرکات ذره حاصل ، اصول این زمینه را ارائه می دهد. بخش دوم طیف گسترده ای از کاربردهای پزشکی ، شامل سنسورهای شیمیایی ، محرک های سلولی ، دارورسانی ، هایپرترمی مغناطیسی ، تقویت کنتراست تصویربرداری تشدید مغناطیسی و سمیت را توصیف می کند.

تصویربرداری از سیستم قلب و عروق ، قفسه سینه و شکم

تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) روشی است که در تصویربرداری پزشکی و رادیولوژی برای تجسم ساختارهای داخلی بدن استفاده می شود. از آنجا که MRI تضاد بسیار خوبی بین بافت های مختلف نرم ایجاد می کند ، این روش به ویژه برای تصویربرداری تشخیصی از مغز ، عضلات و قلب بسیار مفید است.

در 20 سال گذشته ، فناوری MRI با معرفی سیستم های حداکثر 7 تسلا (7 T) و توسعه الگوریتم های متعدد پس از پردازش مانند تصویربرداری تنسور انتشار (DTI) ، MRI عملکردی (fMRI) و تصویربرداری طیفی. از این پیشرفت ها ، توانایی های تشخیصی MRI با وضوح مکانی استثنایی و امکان تجزیه و تحلیل مورفولوژی و عملکرد چندین نوع آسیب شناسی ، به طرز چشمگیری بهبود یافته است.

با توجه به این تحولات هیجان انگیز ، کتاب راهنمای تصویربرداری با تشدید مغناطیسی: تصویربرداری از سیستم قلب و عروق ، قفسه سینه و شکم ، به موقع ادبیات در حال رشد در این زمینه است. با ارائه پوشش جامع روش های تصویربرداری پیشرفته ، این کتاب:

در مورد ام آر آی قلب ، رگهای خونی ، ریه ها ، پستان ، دیافراگم ، کبد ، کیسه صفرا ، طحال ، لوزالمعده ، غدد فوق کلیوی و دستگاه گوارش بحث می کند

توضیح می دهد که چگونه می توان از MRI ​​در برنامه های تشخیصی عروقی ، پس از سانحه ، پس از جراحی و با کمک رایانه (CAD) استفاده کرد

آناتومی و اندام های آسیب شناختی هر اندام را با تصاویر با کیفیت برجسته می کند

پروتکل ها و پتانسیل های اسکنرهای پیشرفته MRI مانند سیستم های 7 T را بررسی می کند

شامل منابع گسترده در پایان هر فصل برای افزایش مطالعه بیشتر است

بنابراین ، کتاب راهنمای تصویربرداری با تشدید مغناطیسی: تصویربرداری از سیستم قلب و عروق ، قفسه سینه و شکم ، رادیولوژیست ها و متخصصان تصویربرداری را با یک مرجع پیشرفته و با ارزش در مورد MRI در اختیار متخصصان رادیولوژی و رادیولوژی قرار می دهد.

تصویربرداری تشدید مغناطیسی قلب و عروق

تصویربرداری تشدید مغناطیسی قلب و عروق (CMR ، همچنین به عنوان MRI قلب نیز شناخته می شود) یک فناوری تصویربرداری پزشکی برای ارزیابی غیر تهاجمی عملکرد و ساختار سیستم قلبی عروقی است. توالی های معمولی MRI با استفاده از دروازه ECG و پروتکل های با وضوح بالا برای تصویربرداری قلب سازگار هستند. توسعه CMR یک زمینه فعال تحقیقاتی است و همچنان شاهد گسترش سریع تکنیک های جدید و نوظهور است.