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走近腦磁圖
2023-03-29 11:33 作者:滕鵬飛
人的大腦是由無數(shù)的神經(jīng)細胞組成的,醫(yī)學上管這些神經(jīng)細胞叫做神經(jīng)元。無數(shù)的神經(jīng)元又發(fā)出很多的神經(jīng)纖維(突觸)互相聯(lián)系,密密麻麻的結(jié)合成一個復雜的網(wǎng)絡(luò)。在這個網(wǎng)絡(luò)之中,神經(jīng)元通過各種發(fā)出和接受電信號來傳遞信息,控制著我們?nèi)梭w進行各種活動,比如唱歌、跳舞、工作、生活,甚至心跳、呼吸等,都是由這些電活動來進行控制的。
1820年4月的一天,丹麥科學家奧斯特通過實驗發(fā)現(xiàn),將磁針靠近通電導體時,磁針出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象,證明了通電導體周圍存在著磁場(電生磁)。大腦里面的電活動也遵循這個定律,同樣也會產(chǎn)生磁場,這就是腦部磁場的由來。
剛剛我們介紹了人的大腦可以產(chǎn)生磁場,腦磁圖儀就是記錄這種磁場的儀器,而我們用腦磁圖儀記錄下來的磁場所形成的數(shù)據(jù)就是腦磁圖。腦磁圖的英文叫做Magnetoencephalography,我們簡稱它為MEG。如果大家看到有人說MEG,就可以知道這是腦磁圖檢查了。同樣的,我們還有很多類似的縮寫,比如MRI是核磁共振檢查,EEG是腦電圖檢查,這些檢查的中英文名字都很容易混淆,但檢查所使用的機器、檢查的目的還有檢查的方法都大有不同,要注意鑒別。
我們在做腦磁圖檢查的時候,需要進入到一個小屋子里,這個小屋子叫磁屏蔽室。那么我們?yōu)槭裁葱枰@個磁屏蔽室呢?這還需要從腦部磁場的特點說起。
人類大腦皮層中,每平方毫米中大約有100000個神經(jīng)元細胞,平均每個神經(jīng)元有上千個突觸,很多的神經(jīng)突觸都向著同樣的方向延伸,形成一束,外面有膠質(zhì)細胞形成的外皮包裹,就好像電線一樣。傳遞我們腦部信息的電流就在這些神經(jīng)束上奔流,并產(chǎn)生磁場。但是這個磁場非常的微弱,在頭皮外的強度大概只有10-100fT(1fT=10-15T)量級,大家可能對這個數(shù)值沒有什么概念,我們說一個例子大家就會明白了,地球是存在一個天然的磁場的,正是因為這個磁場的存在,我們可以使用指南針來辨別方向。我們?nèi)四X的磁場,大約是地球磁場的幾億分之一。這么小的磁場強度,很容易就會被周圍各種干擾的磁場淹沒,所以我們需要建一個“磁屏蔽室”,把外面的磁場全都擋住,才可以踏踏實實的探測我們想要的腦磁場。
從上面的介紹可以看出,人腦所產(chǎn)生的磁場非常微弱,因此我們需要一個極高靈敏度的儀器才可以檢測得到。目前我們使用的是芬蘭Megin公司生產(chǎn)的Neuromag 306通道全頭型腦磁圖儀,它是目前世界上使用范圍最廣、技術(shù)最成熟的腦磁圖專業(yè)采集和分析儀器,是集低溫超導、生物工程、電子工程、醫(yī)學工程等二十一世紀尖端科學技術(shù)于一體的先進儀器,可以對腦內(nèi)任意位置的神經(jīng)電流發(fā)出的極其微弱的生物磁場信號進行直接測量,不受頭皮顱骨等的干擾,因此腦磁圖的最高精度可以達到腦內(nèi)立體結(jié)構(gòu)上的1毫米,這個精度遠遠高于高密度腦電圖(1-3厘米)。同時,腦磁圖對記錄到的數(shù)據(jù)時間也非常敏感,可以分清1毫秒內(nèi)(千分之一秒)的磁場變化。因此,我們可以說腦磁圖有非常高的“時間分辨率”和“空間分辨率”。
根據(jù)以上的介紹,我們可以知道腦磁圖的作用是接收人大腦產(chǎn)生的磁場,在整個檢查過程中,它只是起到了一個接收器的作用。腦磁圖檢查時,被檢者只需將頭部輕輕伸入到探測頭盔里,然后安靜的等待檢查結(jié)束就可以。在這個過程中,探測器不會跟頭部直接接觸,不會發(fā)出任何射線、能量或機器噪聲,不需要注射,不用電極膏,也幾乎不接觸膠布等,也可以最大可能的避免膠布等導致的過敏。所以說,在腦磁圖檢查的過程中,可以保證完全無創(chuàng),對人體沒有任何影響。
腦磁圖有了這么高的“時間分辨率”和“空間分辨率”,我們就可以收集到腦內(nèi)很多的信息,使我們研究大腦的復雜功能、治療腦部疾病的能力達到了前所未有的境界。并且腦磁圖還可以將癲癇患者腦部異常放電的位置在磁共振圖像中清晰的顯示出來,方便臨床醫(yī)生直觀的了解病情。
目前腦磁圖是癲癇外科手術(shù)前定位檢查的一項重要選擇,可以指導癲癇手術(shù)的術(shù)前定位。通過這項檢查,我們可以更清楚的知道,到底是大腦的什么位置引起了癲癇、有多大范圍引起了癲癇、引起癲癇的不同部位有什么聯(lián)系、不同部位放電的時間先后等。這些信息都可以作為手術(shù)切除位置和范圍的重要依據(jù)。
作為手術(shù)切除位置的重要依據(jù)。我們可通過自發(fā)磁場采集或誘發(fā)磁場采集所得到的數(shù)據(jù),從癲癇灶位置、患者的肢體運動、體表感覺、聽覺、視覺等不同方面對患者進行檢查。通過參考腦磁圖結(jié)果,我們可以更大限度的精確手術(shù)切除部位,減小手術(shù)創(chuàng)傷,增大手術(shù)精度。
通過前期各種無創(chuàng)檢查后,很多的癲癇患者雖然預計可以通過手術(shù)治愈或好轉(zhuǎn),但醫(yī)生還是無法確定一個準確而安全的切除方案,這時我們會通過植入顱內(nèi)電極的方法進行進一步檢查。顱內(nèi)電極檢查是一種非常先進的檢查方法,我們將電極直接放置在人的大腦中,就可以對腦內(nèi)的電信號進行直接的測量。但顱內(nèi)電極檢查是一種有創(chuàng)性的檢查,雖然安全性極高,但植入大腦的電極越多,風險也就越大。
在顱內(nèi)電極植入手術(shù)之前,首先進行腦磁圖檢查,可以幫助我們初步鎖定癲癇灶的可能出現(xiàn)區(qū)域,讓我們更好的規(guī)劃植入電極的位置和數(shù)量,用最少的電極做最多的事,既保證了安全,又可以節(jié)省患者的花費。另外,顱內(nèi)電極在目前的技術(shù)條件下也沒有辦法埋的特別多,沒有植入電極的地方的大腦放電,我們也沒辦法通過顱內(nèi)電極記錄到,而腦磁圖的全頭型數(shù)據(jù)采集方式,也可以作為顱內(nèi)電極的有力補充。
腦磁圖進行癲癇定位的檢查前,我們需要進行兩類的準備,其一是為了降低外界對腦磁圖的干擾,另一類是為了保證癲癇灶位置更容易被找到。
我們已經(jīng)知道了大腦的磁場信號非常的微弱。除了地球磁場,我們環(huán)境中的很多其他東西產(chǎn)生的磁場也都會對我們的信號產(chǎn)生很大的影響。比如身上佩戴的首飾、安的假牙、帶的假發(fā)、衣服上的扣子等,都可能會產(chǎn)生很大的干擾。甚至很多的化妝品中包含的一些金屬成分在特殊情況下也會對我們的數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾。此外,類似磁共振、變電站等處的強磁場還可能會讓我們身上短暫的磁化,這種磁化非常微弱,不會對我們的生活帶來任何影響,但會對腦磁圖的采集帶來強烈的干擾。因此在檢查前,我們需要徹底的清洗頭發(fā)和面部,去掉所有的化妝品,去掉身上所有的首飾,如果有紋身、疤痕、埋線、假牙等無法去除的因素,需要先到腦磁圖室試機,以確定會不會對腦磁圖采集數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響。在檢查前盡量不去有強磁場的地方閑逛,若提前做過磁共振,建議盡量等待48小時后,待身體磁化效應(yīng)消除后再行檢查。
腦磁圖癲癇定位檢查大約需要兩個小時,檢查時間較長,因此檢查前需要做好充分準備,如上廁所等。除此之外,患者正常的吃飯、喝水、服藥等都不會對檢查有任何影響。在檢查過程中,根據(jù)我們的經(jīng)驗,入睡狀態(tài)會比清醒狀態(tài)檢查效果更好,更容易定位,因此我們通常要求被檢者在檢查的前一天晚上盡量熬夜,從而保證在做腦磁圖檢查的時候可以很快的入睡,以便于我們?nèi)〉靡粋€更好的檢查結(jié)果。
腦磁圖癲癇定位檢查前準備對檢查的質(zhì)量有直接的影響,非常重要,在每次檢查的前一天,我們都會有專業(yè)的護士與您對接,詳細告知檢查前的準備事項。
在檢查當天,被檢者來到腦磁圖室后,需要先完成檢查前準備后,才可以進入屏蔽室內(nèi)進行檢查。
檢查前準備分為兩步進行,首先是換裝等工作。被檢者需要在我們的準備間更換上腦磁圖室提供的檢查服,尤其是女性被檢者的內(nèi)衣等均需要脫掉,并再次檢查確認身上沒有佩戴首飾等。更換檢查服可以避免被檢者自身衣物可能帶來的干擾。換好衣服后,被檢者需要坐在特制的座椅上,在頭部貼上4個定位用的線圈,并由我們的工作人員對線圈和頭部進行位置數(shù)據(jù)的采集。以上的準備活動共需要5-10分鐘左右的時間,在準備完成后,被檢者即可進入屏蔽室內(nèi)進行正式檢查。
進入屏蔽室后,被檢者需要在檢查人員的指引下,躺在檢查床上。檢查人員會在被檢者胸前貼上監(jiān)測心電圖,在眼周圍貼上監(jiān)測眼睛活動的電極,然后調(diào)整檢查床位置,使被檢者的頭部進入到探測頭盔內(nèi)。接下來,被檢者只需要安靜地躺在檢查床閉上眼睛等待檢查完成即可。根據(jù)被檢者的配合情況不同,整個檢查過程大約需要1.5-2小時左右。檢查過程中,被檢者頭部盡量不要移動,以免影響檢查的精確度。為了減小外界電磁干擾,檢查時必需關(guān)閉屏蔽室的門,并建議被檢者獨自留在屏蔽室內(nèi),此時也不必緊張,我們的屏蔽室內(nèi)安裝有視聽監(jiān)控系統(tǒng),不影響被檢者與檢查醫(yī)生的交流。
在采集結(jié)束后,我們還需要采集患者的頭部磁共振三維掃描數(shù)據(jù)作為定位基準,這一部分數(shù)據(jù)需要在磁共振室中完成采集,我們會在腦磁圖數(shù)據(jù)采集結(jié)束后指引被檢者完成此部分數(shù)據(jù)采集。
整個檢查過程都會有專業(yè)的醫(yī)生全程指導和操作,被檢者完全不必擔心,只要聽從檢查醫(yī)生的指示即可順利完成全部檢查流程。
腦磁圖檢查時,不需要患者在屏蔽室內(nèi)發(fā)作,僅需要采集發(fā)作間期的數(shù)據(jù)就可以進行定位。但患者如果在屏蔽室內(nèi)出現(xiàn)發(fā)作也不需要擔心,我們的檢查床上有一系列的保護措施,可以防止患者在發(fā)作時出現(xiàn)磕傷、墜床等風險。檢查醫(yī)生也會在屏蔽室外密切觀察患者的情況,一旦出現(xiàn)發(fā)作等,會及時入內(nèi)對患者進行救治。患者發(fā)作期的腦磁數(shù)據(jù)非常珍貴,會對我們癲癇定位提供更多的幫助。
腦磁圖除可以進行癲癇灶定位檢查之外,還可以進行一系列的功能區(qū)檢查。在檢查的時候,患者坐在屏蔽室內(nèi)的檢查椅上,根據(jù)我們的要求做指定的動作,或進行聲、光、電的刺激等,就可以對患者的前臂和手的運動、手的感覺、聽覺、視覺等不同方面進行檢查,明確上面所說的各項功能是由大腦中的什么位置控制的,也就是我們通常說的明確腦部“功能區(qū)”位置。通過參考腦磁圖結(jié)果,我們可以更加精確的規(guī)劃手術(shù)切除部位,避免影響功能,減小手術(shù)創(chuàng)傷,讓手術(shù)的效果更好。
我們一生中可能會經(jīng)歷各種不同的手術(shù),不同的手術(shù)對腦磁圖檢查可能會產(chǎn)生不同的影響。我們可以把手術(shù)分為“頭部手術(shù)”和“頭部以外的手術(shù)”,以及“有植入物的手術(shù)”和“沒有植入物的手術(shù)”等幾種??傮w來說,大部分手術(shù)對我們的檢查沒有影響。在有影響的手術(shù)中,頭部以外的手術(shù)對腦磁圖的影響小于頭部手術(shù),沒有植入物的手術(shù)的影響小于有植入物的手術(shù)。
在檢查之前,檢查醫(yī)生會對患者的基本情況進行充分的了解,如果被檢者曾經(jīng)有過手術(shù)等,請及時告知檢查醫(yī)生,以便其及時做出判斷。如果無法確認之前的手術(shù)對此次檢查是否有影響,我們會安排被檢者進行“試機”檢查,也就是在正式檢查前一天先采集一段進行測試。對可能存在的干擾,我們也可以通過對產(chǎn)生干擾的位置使用消磁器進行“消磁”,以及對我們采集到電腦里的數(shù)據(jù)使用專業(yè)軟件“去噪”處理等措施,消除影響。通過以上措施,絕大多數(shù)的干擾可以被成功去除,因此您可以放心進行檢查。
迷走神經(jīng)刺激器和深部腦刺激器是一類特殊的植入物,他們在開機的時候會通過電刺激相應(yīng)的部位來達到治療的目的,這個刺激所用的電流比腦部生物電要大很多,所產(chǎn)生的磁場會對腦磁圖儀造成很大的干擾,因此我們建議將刺激器關(guān)機后再進行檢查。關(guān)機后絕大部分的迷走神經(jīng)刺激器植入患者和一部分的深部腦刺激器植入患者都可以正常進行腦磁圖檢查。對于此類患者,我們也會提前安排被檢者進行“試機”,做好充足的準備。
腦磁圖有著很高的時間和空間分辨率,可以采集到腦內(nèi)的大量信息,除了用在癲癇外科之外,還用于如帕金森病、精神病、中風、腦震蕩和戒毒等的診斷和外科治療,還有專門設(shè)計的小兒和胎兒腦磁圖,可以檢查相應(yīng)年齡段的神經(jīng)疾病。除了臨床醫(yī)學以外,腦磁圖還廣泛用于各種腦神經(jīng)科學、心理學以及精神醫(yī)學等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究,如皮質(zhì)下神經(jīng)元活動、同步神經(jīng)元分析、語言學習研究、學習記憶研究、聽覺及視覺的形成機制、以及很多傳統(tǒng)醫(yī)學的研究如針灸機制等,也可以用于對特殊人群(如宇航員、飛行員等)的體檢中。