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传感器帮助产生脑部图像未来不可限量

发布时间:2020-06-30 19:50:47 阅读: 来源:冷缠带厂家

美国麻省总医院的研究人员近日与西门子医疗系统公司正联袂开发一新型脑部扫描仪,将来,新设备也许能够揭示有关恐惧、高兴和疾病等各种状况的更多秘密。据预测,新的脑部扫描仪所提供的图像将比目前市场上所有的商业化设备提供的图像分辨率更高,效果更好。通过将多重传感器放置在脑部,设备能在很短的时间内产生精确图像,最终将能帮助如老年痴呆症和癫痫等疾病的诊断。

本文引用地址:神经科学家John Gabrieli表示:“对于未来几年而言,脑部成像可能是最具影响力的研发项目,尤其是因为西门子正将其技术进行商品化。如果能获得更精确的脑部视图,人类将向前迈出一大步。”

一般来说,医院医疗中心的核磁共振(MRI)机器通常有12个线圈,但是开发中的新设备则有96个线圈,因此会在头皮上形成密集的排列。Lawrence Wald是麻省总医院的一名生物物理学家,他的团队与西门子合作开发了这款新设备。他说:“每个线圈只捕获一小部分脑信息,因此,需要在头皮上放置大量的小型检测器。”每一个线圈测量大脑组织结构中的一个很小、但是高度精确的自旋信号,然后,计算机将图像拼接缝合在一起,形成一个高分辨率的脑部图像。

新技术有助诊断癫痫、老年痴呆症

这些多通道设备已经为一些癫痫患者提供了帮助。在一份初期原始研究中,神经病学家在三分之二被研究的癫痫患者中发现了异常情况。这些患者以前的脑部扫描结果显示“正常”,医生由此判定他们没有患病(事实上是已患病,但没有检测出来)。新设备的检查发现让这些患者得以接受进一步的神经外科治疗,对患者来说,及早发现病症对其治疗是很关键的。

目前,科学家正采用新技术对老年痴呆症患者进行研究。Wald认为,在老年痴呆症这类疾病中,不能根据图像进行基本诊断,“我们希望能够观察大脑中较小的间隔,这样会产生一些额外的诊断信息,也许还能监视药物治疗的效果”。

被怀疑患有老年痴呆症的患者可以进行MRI检查,以排除引起疾病症状的其他神经学疾病。但是最近的研究表明,神经学上的精细变化,增加了患病的危险,这些变化可能包括记忆重要区域——海马,以及对记忆和高等认知功能都很重要的皮质部分的萎缩。检测这些变化需要进行长期的扫描,以产生高质量的数据,在日常的临床实践中,是不可能进行如此长时间扫描的。哈佛医学院的神经学家Brad Dickerson表示:“新技术有望改变这一限制。”同时他也提醒,仍然需要数年时间才能实现新技术的日常临床使用,“我们正快速地进入一个新时代,到那时我们能根据这些数据,鉴定老年痴呆症病症的异常情况”。

深度研究脑部功能控制区

新设备很可能在功能磁共振成像(FMRI)方面有重要的应用。FMRI是使用MRI去测量大脑活跃部分发生的迅速、极微小新陈代谢变化的一种方法。FMRI会显示大脑最活跃部位的血流,可作为间接测量活性的一种方法,而标准MRI只追踪脑部血液流动的一个变化。FMRI技术通常被用于控制特殊功能的脑部组织定位,如控制语言和运动功能的区域。新设备的首次临床应用很可能与FMRI一样,将用于神经外科的手术设计中。Bundy表示:“外科医生都想知道,当他们切除一个脑部肿瘤时,是否涉及到语言和运动的功能区,且越精确越好。”

新仪器也可能会影响我们对脑部的基本了解。Gabrieli认为,FMRI的空间分辨率多少有些限制,利用更高分辨率的图像,科学家就能确定认知功能各方面的神经学基础知识。Gabrieli表示,他很乐意去弄清楚大脑深部的一些微小结构,是否在情绪调节方面扮演了重要的角色,例如能调节不同的情绪,如恐惧和高兴。

目前,西门子正在麻省总医院开展32路阵列设备的商品化开发工作,预计在今年晚些时候推出产品。而Wald和同事Graham Wiggins已经开发了更多通道的新型扫描仪,包括96路和128路阵列。Wald自豪地宣称:“利用这些新设备进行脑部成像,可获得最高分辨率的效果!”

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