Neuroobrazowanie w diagnostyce Neurologicznej – czyli co i jak można zobaczyć w naszej głowie?
Stosowanie technik obrazowania to jeden z podstawnych elementów diagnostyki neurologicznej. Neuroobrazowanie jest nieinwazyjną techniką pozwalającą zobaczyć zmiany w obrębie mózgu. Rozwój neuroobrazowania w ostatnich trzydziestu latach, istotnie zmienił możliwości diagnostyczne. Na dzień dzisiejszy pozwala również monitorowanie leczenia farmakologicznego oraz operacyjnego wielu chorób neurologicznych.
Do podstawowych technik obrazowania, w tym neuroobrazowania należą:
- Tomografia Komputerowa (TK)
- Rezonans Magnetyczny (MR)
- Tomografia Emisyjna Pojedynczego Fotonu (SPECT)
- Pozytronowa Tomografia Emisyjna (PET)
Zarówno tomografia komputerowa jaki i rezonans maganetyczny stanowią podstawowe techniki które pozwalają ocenić stan ludzkiego (i nie tylko) mózgu.
Czym jest tomografia komputerowa?
Technika ta oparta jest na obliczeniu stopnia pochłaniania promieni X przez badany obiekt. W dużym uproszczeniu polega obliczaniu wartości pochłaniania promieni X dla każdego punktu znajdującego się w płaszczyźnie badanej warstwy. Obrazy powstające w wyniku badania składają się z pikseli, które rozmieszczone są w przestrzeni, dlatego obrazy powstałe zarówno z wykorzystaniem TK i MR posiadają trzy wymiary.
Czasami w celu poprawy uwidocznienia wybranych struktur mózgu lub zmian patologicznych stosuje się różnego rodzaju środki cieniujące. Przede wszystkim środki cieniujące pozwalają uzyskać obrazy angiograficzne naczyń krążenia mózgowego. Dzięki tomografii komputerowej możliwa jest również ocena perfuzji w mózgu. Wynik pozwala na ustalenie średniego czasu przepływu środka cieniującego oraz lokalnego przepływu mózgowego, dzięki czemu możliwa jest ocena stanu w jakim znajdują się naczynia krwionośne w mózgu. Do dnia dzisiejszego tomografia komputerowa stanowi najczęściej stosowaną technikę obrazowania mózgu. W łatwy i szybki sposób pozwala na ocenę zmian pourazowych czy krwotoków śródmózgowych i podpajeczynówkowych. Dodatkowo jest to relatywnie najtańsza i najłatwiej dostępna metoda. Niemniej jednak tomografia komputerowa nie jest pozbawiona wad. Problemem jest uzyskanie dobrej jakości wyników w obrębie struktur tylnego dołu czaszki, istoty białej i szarej, oraz konieczności podawania środków cieniujących w celu uzyskania dobrej jakości diagnostycznych wyników.
Jak działa rezonans magnetyczny?
Rezonans magnetyczny opiera się na zjawisku magnetycznego rezonansu jądrowego, czyli tzw. spektroskopii. Uzyskanie obrazu opiera się na sekwencjach kilku typów . Są to sekwencje T1 zależne, T2 zależne i PD zależne. Obraz struktur mózgowych uzyskiwany w tych sekwencjach pozwala w odróżnieniu od tomografii komputerowej na łatwą i precyzyjną ocenę struktur istoty białej, szarej oraz przestrzeni w których znajduje się płyn mózgowy. Oprócz tych sekwencji istota jest również sekwencja FLAIR (ang. fluid-attenuated inversion recovery). Sekwencja ta to modyfikacja sekwencji T2-zależnej, gdzie obszary z małą ilością wody ukazywane są w ciemniejszych barwach, zaś obszary z dużą ilością wody w jaśniejszych. Neuroobrazowanie w tej sekwencji pozwala na diagnostykę chorób demielinizacyjnych.
Zaawansowane techniki obrazowania MR
Angiografia rezonansu magnetycznego pozwala na uwidocznienie wewnątrzczaszkowych naczyń tętniczych i żylnych bez potrzeby stosowania środków kontrastowych. Dzieje się tak dzięki sekwencji opartej na echu gradientowym (GRE). Dzięki tej technice sygnał uzyskiwany z przestrzeni w których przepływa krew pozwala na rekonstrukcji struktury naczyń krwionośnych. Niemniej jednak jest to również technika która posiada swoje ograniczenia. Sekwencja echa gradientowego sprawdza się w przypadku naczyń o dynamicznym przepływie, natomiast nie daje zadowalających wyników w przypadku naczyń w których przepływ jest słaby lub znikomy.
Kolejną metodą jest spektroskopia rezonansu magnetycznego (MRS). Pozwala ona na ocenę obecności substancji metabolicznych w wyznaczonym obszarze mózgu. Dzięki tej metodzie wynik otrzymywany jest w postaci spektrum sygnału, które można przyrównać do wartości występujących w prawidłowej tkance. Tak jak i powyższe tak i ta metoda nie jest idealna. Ograniczeniem metody jest znaczna objętość ocenianej przestrzeni przez co dochodzi do uśredniania wartości pochodzących z tkanki patologicznej i prawidłowej, co prowadzi do trudności w interpretacji wyników.
Ważnym elementem nadania rezonansem magnetycznym jest Obrazowanie dyfuzyjne - w tym przypadku mierzona jest dyfuzja molekuł wody w tkance. Wyróżnia się tutaj następujące techniki:
- obrazowanie tensora dyfuzji (DTI), które może być zaadaptowane do obrazowania zmian w połączeniach istoty białej
- obrazowanie zależne od dyfuzji (DWI), które wykazuje dużą skuteczność obrazowania udarów mózgu.
Czym jest tomografia emisyjna pojedynczego fotonu (SPECT) w diagnostyce obrazowej?
Tomografia emisyjna pojedynczego fotonu (ang. single-photon emission computed tomography, SPECT, SPET) należy do technik medycyny nuklearnej polegającej na obrazowaniu za pomocą promieniowania gamma. W SPECT wykorzystuje się rozmieszczenie radioizotopów w mózgu. Rejestracja obrazów odbywa się za pomocą specjalnej gamma-kamery, połączonej z komputerem, dzięki czemu podobnie jak w TK, czy MR, uzyskuje się cyfrową mapę kolejnych warstw.
Badanie SPECT mózgowia pozwala na wykrycie problemów z ukrwieniem mózgowia, dlatego znalazło główne zastosowanie w zmianach niedokrwiennych oraz różnicowaniu otępienia naczyniopochodnego z chorobą Alzheimera i innymi postaciami otępienia.
Jak działa i kiedy stosuje się PET?
Pozytronowa (pozytonowa) tomografia emisyjna (positron emission tomography – PET) to metodą opartą o warstwowe rejestrowanie emisji cząstek radioaktywnych, w związku z czym zasada działania jest zbliżona do SPECT z tą różnicą że w przypadku PET nie stosuje się tradycyjnych radioizotopów, emitujące promieniowanie gamma, ale dodatnio naładowane pozytrony. W związku z czym pracownia PET, poza samym urządzeniem do obrazowania musi być wyposażona w cyklotron, w którym uzyskuje się pozytony oraz laboratorium radiochemiczne, w którym substancje chemiczne są nimi znakowane. Najczęściej stosowanym w PET radiofarmaceutykiem jest znakowana Fluorem 18 glukoza (fluorodeoksyglukoza – FDG). Umożliwia on uzyskanie mapy metabolizmu glukozy, a tym samym ocenę procesów metabolicznych mózgowia.
Uzyskane obrazy są przetwarzane w sposób podobny, jak w TK, MR, czy SPECT. Jednak ze względu na fakt iż do tej metody potrzebny jest zarówno cyklotron jak również specjalna metodyka znakowania radiofarmaceutyków badanie PET jest najdroższą metodą ze wszystkich wymienionych, ale też pozwala na pozyskanie najdokładniejszych wyników.
Diagnostykę PET stosuje się zarówno do oceny stopnia złośliwości guzów wewnątrzczaszkowych jak również do różnicowania wznowy guzów mózgu od zmian pooperacyjnych i po radioterapii.
Zdjęcie obrazuje różne techniki obrazowania.
Literatura:
- Neurologia – Podręcznik dla studentów medycyny pod redakcją Wojeciech Kozubskiego i Pawła P. Liberskiego, PZWL 2006 Warszawa
- https://www.kliniki.pl/wiedza/jakie-sa-sekwencje-stosowane-w-badaniu-rezonansem-magnetycznym/
- https://medix.wroc.pl/artykuly/metody-obrazowe-w-neurologii/