A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
אולטרסאונד דופלר תפקודי חוצה cranial משלים שיטות הדמיה פונקציונליות אחרות, עם מדידת רזולוציה זמנית גבוהה של שינויים המושרים גירוי בזרימת הדם במוח בתוך העורקים המוחיים הבזליים. נייר שיטות זה נותן הוראות שלב אחר שלב לשימוש אולטרסאונד דופלר transcranial פונקציונלי לבצע ניסוי הדמיה פונקציונלית.
אולטרסאונד דופלר תוחם תפקודי (fTCD) הוא שימוש באולטרסאונד דופלר טרנס-קדנציאלי (TCD) כדי לחקור הפעלה עצבית המתרחשת במהלך גירויים כגון תנועה פיזית, הפעלת חיישני מישוש בעור וצפייה בתמונות. הפעלה עצבית נובעת מעלייה במהירות זרימת הדם המוחית (CBFV) המספקת את אזור המוח המעורב בעיבוד קלט חושי. לדוגמה, צפייה באור בהיר גורמת לפעילות עצבית מוגברת באונה העורפית של קליפת המוח, מה שמוביל לזרימת דם מוגברת בעורק המוחי האחורי, המספק את האונה העורפית. ב- fTCD, שינויים ב- CBFV משמשים להערכת שינויים בזרימת הדם במוח (CBF).
עם מדידת רזולוציית הזמן הגבוהה של מהירויות זרימת הדם בעורקים המוחיים העיקריים, fTCD משלים טכניקות הדמיה פונקציונליות אחרות שנקבעו. מטרת נייר שיטות זה היא לתת הוראות שלב אחר שלב לשימוש ב- fTCD לביצוע ניסוי הדמיה פונקציונלי. ראשית, השלבים הבסיסיים לזיהוי העורק המוחי האמצעי (MCA) ואופטימיזציה של האות יתוארו. לאחר מכן, מיקום של מכשיר קיבעון להחזקת גשושית TCD במקום במהלך הניסוי יתואר. לבסוף, הניסוי עוצר הנשימה, שהוא דוגמה ספציפית לניסוי הדמיה פונקציונלי באמצעות fTCD, יודגם.
במחקר מדעי המוח, לעתים קרובות רצוי לעקוב אחר פעילות המוח בזמן אמת באופן לא פולשני במגוון סביבות. עם זאת, שיטות דימות עצבי פונקציונלי קונבנציונאלי יש מגבלות הפוגעות ביכולת ללכוד שינויים מקומיים ו / או פעילות מהירה. הרזולוציה הזמנית האמיתית (הלא עצבנית, הלא רטרוספקטיבית) של הדמיית תהודה מגנטית תפקודית (fMRI) היא כרגע בסדר גודל של כמה שניות1, אשר לא יכול ללכוד שינויים המודינמיים חולפים הקשורים להפעלה עצבית חולפת. בדוגמה אחרת, למרות ספקטרוסקופיה כמעט אינפרא אדום פונקציונלי (fNIRS) יש רזולוציה זמנית גבוהה (אלפיות השנייה) ורזולוציה מרחבית סבירה, זה יכול רק לחקור שינויים המודינמיים בתוך קליפת המוח ולא יכול לספק מידע על שינויים המתרחשים בעורקים הגדולים יותר המספקים את המוח.
לעומת זאת, fTCD – המסווגים כמודל מדמות מוחית – מתייחס לממדי הזמן והמרחב, ולא לשני כיוונים מרחביים אורתוגונליים המוכרים יותר ב"תמונה". fTCD מספק מידע משלים לאופנים אחרים של דימות מוחי על ידי מדידת רזולוציה טמפלית גבוהה (בדרך כלל 10 אלפיות השנייה) שינויים המודינמיים במיקומים מדויקים בתוך כלי הדם של מחזור המוחי הבזלי. כמו עם שיטות דימות מוחי אחרות, fTCD עשוי לשמש עבור מגוון ניסויים כגון לימוד לרוחב של הפעלה מוחית במהלך משימות הקשורות לשפה2,3,4, לימודהפעלהעצבית בתגובה לגירויים סומטוסנסוריים שונים5, ובחינת הפעלה עצבית בגירויים קוגניטיביים שונים כגון משימות חזותיות6, משימות מנטליות7, ואפילו ייצור כלים8.
למרות fTCD מציע מספר יתרונות לשימוש בהדמיה פונקציונלית, כולל עלות נמוכה של ציוד, ניידות, ובטיחות משופרת (בהשוואה ל- Wada test3 או טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים [PET]), פעולה של מכונת TCD דורשת מיומנויות המתקבלות בפועל. חלק מהמיומנויות האלה, אשר חייב להילמד על ידי מפעיל TCD, כוללים את היכולת לזהות עורקים מוחיים שונים ואת הכישורים המוטוריים הדרושים כדי לתפעל במדויק את הבדיקה אולטרסאונד במהלך החיפוש אחר העורק הרלוונטי. המטרה של נייר שיטות זה היא להציג טכניקה לשימוש fTCD כדי לבצע ניסוי הדמיה פונקציונלית. ראשית, השלבים הבסיסיים לזיהוי ואופטימיזציה של האות מה- MCA, אשר מחדיר 80% מחצי המוח9, יפורטו. לאחר מכן, מיקום של מכשיר קיבעון להחזקת גשושית TCD במקום במהלך הניסוי יתואר. לבסוף, הניסוי עוצר הנשימה, המהווה דוגמה אחת לניסוי הדמיה פונקציונלי באמצעות fTCD, יתואר, ותוצאות מייצגות יוצגו.
כל מחקרי הנושא האנושי בוצעו בהתאם לוועדת הביקורת המוסדית של אוניברסיטת נברסקה-לינקולן, והושגו הסכמה מדעת מכל הנושאים.
1. איתור אות MCA על ידי TCD ביד חופשית
הערה: "Freehand" TCD מתייחס לפעולה של TCD עם מתמר כף יד כדי למצוא אות CBFV לפני תחילת ניסוי fTCD.
איור 1: ייצוג מעגל ויליס והעורקים העיקריים של מערכת הדם המוחית. ההנפקה של ICA לתוך ACA ו- MCA מסומן בעיגול שחור. המקטע M1 של MCA מוצג. נתון זה שונהמ- 24. קיצורים: ACA = עורק מוחי חיצוני; ביף. = ביפורציה; ICA = עורק עורקים פנימי; MCA = עורק מוחי אמצעי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 2: החלון הטרנס-ת-קרקעי (מסומן באליפסה המקווקות), קשת זיגומטית (חץ) ותת-11. (א)תת-רוח קדמית. (B)תת-רוח קדמית. (ג)תת-רוח אמצעית. (D)תת-רוח אחורית. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 3: דגימת ספקטרום דופלר ותמונות במצב M מנקודת האמצע של מקטע M1 של ספקטרום MCA. (A)ספקטרום נלקח מיד לאחר החלת מתמר על החלון הזמני, ממש מול האוזן. (B)ספקטרום דופלר לדוגמה באותו מיקום ועומק כמו (A). השינוי היחיד הוא כי המתמר כבר בזווית כלפי מעלה (מעולה) מעט. הן (A) והן (B), עומק = 50 מ"מ, רווח = 50, נפח מדגם = 12 מ"מ, הספק = 420 mW / ס"מ2,ומסנן = 100 הרץ. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
איור 4: תמונת דופלר ספקטרלית (למעלה) ומצב M (למטה) של ביפורציה של ה-ICA לתוך ה-MCA וה-ACA. עומק = 65 מ"מ, רווח = 50, נפח דגימה = 12 מ"מ, הספק = 420 mW / cm2, ומסנן = 100 הרץ. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.
2. העברת ה- MCA לאחר הצבת מכשיר קיבעון
הערה: עבור ניסויים fTCD, יש צורך לפקח CBFV במשך 10-90 דקות או יותר. לכן, מכשיר קיבעון (איור 5) חיוני כדי לספק יציבות.
איור 5: נושא לובש מכשיר קיבעון מותאם אישית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.
3. ביצוע תמרון עוצר נשימה
הערה: סעיף זה ניתן כדוגמה לניסוי פונקציונלי שניתן לבצע באמצעות ההתקנה הניסיונית המתוארת בסעיף 1 ובסעיף 2.
איור 3 מציג ספקטרום דופלר לדוגמה ומצבי M צבעוניים מנקודת האמצע של מקטע M1 של ה- MCA. איור 3A,B נלקחו באותה תנוחה על הקרקפת, אך בזוויות שונות. שימו לב כיצד שינוי קטן מאוד בזווית, מבלי לשנות את מיקום המגע בקרקפת, יכול לשפר מאוד את עוצמת האות דופלר, כפי שמ...
צעדים קריטיים בפרוטוקול כוללים 1) מציאת MCA, 2) הצבת סרט הראש, ו -3) ביצוע תמרון עוצר נשימה.
שינויים עשויים להיות נחוצים בהתאם לנושאים במחקר. לדוגמה, נבדקים עם מחלת אלצהיימר עשויים להתקשות לעקוב אחר ההוראות, המחייבות שימוש בקנוגרף כדי להבטיח עמידה בהוראות עוצר?...
המחברים אינם מצהירים על ניגודי עניינים.
פרויקט זה מבוסס על מחקר שנתמך חלקית על ידי תחנת הניסויים החקלאיים של נברסקה במימון חוק הצוהר (מספר כניסה 0223605) באמצעות המכון הלאומי למזון וחקלאות של משרד החקלאות האמריקאי.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Aquasonic | Parker Laboratories, Inc., Fairfield, NJ, USA | 01-50 | Ultrasound Gel |
Doppler Box X | DWL Compumedics Gmbh, Singen, Germany | Model "BoxX" | Transcranial Doppler with 2-MHz monitoring probes |
Kimwipes | Kimberly-Clark Professional | 34256 | Delicate Task Wipers |
Transeptic | Parker Laboratories, Inc., Fairfield, NJ, USA | 09-25 | Cleaning Spray |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved