Сотрудники стокгольмского Института Каролинска обнаружили структурные особенности мозга, отличающие геев и лесбиянок от представителей сексуального большинства. По мнению авторов исследования, опубликованного в Proceedings of the National Academy of Sciences, полученные ими данные свидетельствуют о врожденности гомосексуальной ориентации.
Достижение германских медиков позволит изучить процесс рождения ребёнка во всех подробностях, а значит — поможет лучше справляться с возникающими в этот момент осложнениями.
Неординарная процедура, проведённая в берлинской больнице Шарите, завершилась успешно. Младенец и мать здоровы и чувствуют себя хорошо.
Не в силах сидеть на диете и отказаться от лишнего кусочка? Не вините себя! Дело не в отсутствии силы воли, а в особенностях нашего головного мозга. Американские ученые сделали вывод, что дамам гораздо сложнее подавлять чувство голода, чем представителям сильного пола.
Эти исследователи набрали группу женщин, которых попросили ничего не есть в течение 17 часов. Затем перед участницами эксперимента расставили тарелки с их любимыми блюдами. Однако есть запретили. Более того, барышень попросили постараться подавить чувство голода. В итоге никто так и не справился с задачей. Как показал томограф, участки мозга, которые отвечают за аппетит, несмотря на все старания женщин, так и остались активными.
А вот мужчины с задачей справились. Исследования показали, что представители сильного пола вполне способны отвлечься от мыслей о еде и силой внушения подавить аппетит. Возможно, это одна из причин, из-за которой дамы чаще своих кавалеров страдают от лишнего веса.
Просмотрев томограмму головного мозга, можно предсказать, как человек поведет себя в той или иной ситуации, утверждают ученые.
Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе установили, что с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ) можно предугадать, какие поступки человек совершит в будущем, передает Singularity Hub.
Для этого необходимо проанализировать ток крови в зонах префронтальной коры и предклинья полушарий головного мозга.
Всего в экспериментах приняли участие 20 человек — 10 мужчин и 10 женщин. Во время исследования на томографе им показывали объявления о полезности солнцезащитного крема, а затем просили спрогнозировать, как часто они будут пользоваться кремом на следующей неделе. При этом всем испытуемым выдавался тюбик с кремом.
В.И. Крутских, Ю.А. Пирогов, Р.З. Сагдеев
Центр магнитной томографии и спектроскопии
Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова
Обсуждаются проблемы формирования МРТ изображений сканерами с сильными (3-11 Тл) и слабыми (0.1-0.5 Тл) магнитными полями. Рассматриваются достоинства и недостатки сканеров с различными значениями магнитных полей и анализируются основные тенденции современной магнитно-резонансной томографии (МРТ). Показано, что далеко не всегда увеличение магнитного поля является положительным фактором для повышения качества МРТ изображений.
Посредством разработанных в 2000-2010 г. в Центре магнитной томографии и спектроскопии МГУ новых физических и математических приемов удается обеспечить подавление сигналов нормальных тканей и получать даже в слабых и средних магнитных полях рафинированные изображения патологических образований, не видимых при обычных способах МРТ наблюдения. Приводятся примеры селективного выделения из многотканевых МРТ изображений таких патологий, как онкологические образования головного мозга, дефекты спинного мозга, амилоидные бляшки при рассеянном склерозе и болезни Альцгеймера, морфологические отклонения в строении головного мозга при шизофрении, повреждения полукружных колец вестибулярного аппарата и др. [1].
Сообщаются результаты экспериментов in vivo на малых животных с использованием магнитно-резонансного биоспектротомографа Bruker BioSpec 70/30 URS с магнитным полем 7 Тл, теплым отверстием 300 мм и пространственным разрешением до 50 мкм. Демонстрируются процедуры введения и наблюдения за транспортом внутри организма лекарственных препаратов, снабженных парамагнитными метками и биомаркерами целевой доставки препарата в область патологии. В качестве примеров приводятся данные экспериментов на крысах и мышах по терапии вызванной ишемии головного мозга стволовыми клетками, лечению раковых опухолей нанокапсулированными магнитно-управляемыми лекарствами, целевой доставке меченых гадолинием липосом в область глиомы С6 головного мозга и др. Достоинством прибора BioSpec является возможность работать не только на магнитном резонансе протонов, но и на трех дополнительных ядрах – углерода 13С, фтора и фосфора, которые входят в состав большинства биомолекул. Функция спектрального ЯМР анализа на этих ядрах позволяет одновременно снимать в режиме МРТ морфологическую карту внутренних органов животного и определять in vivo молекулярный состав наблюдаемых тканей в вокселах с 3-мм поперечником [2], т.е. виртуально, без хирургического вмешательства осуществлять гистологическую идентификацию ткани.
МРТ сканеры с сильными полями чрезвычайно сложны конструктивно, требуют охлаждения жидким гелием и обслуживания специально подготовленным персоналом, имеют очень высокую стоимость (до 5 млн. евро и выше) и обладают мощностью потребления электроэнергии в десятки кВт. Приборы с высокими магнитными полями более 1.5-2 Тл необходимы для исследовательских целей, особенно при изучении когнитивных процессов головного мозга в режиме функциональной МРТ, однако подавляющее большинство задач медицинской диагностики успешно решаются посредством приборов с меньшими полями. В последнее время развернулись работы по созданию низкопольных томографов с полями от 0.1 до 0.4 Тл, которые используют постоянные магниты, не требуют охлаждения и не нуждаются в обслуживании высококвалифицированным персоналом. До последнего времени их недостатком являлось невысокое качество МРТ изображений. В настоящем сообщении представлен результат разработки принципиально нового низкопольного отечественного томографа «Юнитом» на постоянном ферритовом магните с полем 0.15 Тл, полной мощностью энергопотребления всего лишь около 500 Вт и оценочной стоимостью не более 6 млн. руб. Главным достоинством этого МРТ томографа является высокое качество МРТ изображений, не уступающее лучшим 3-Тл МРТ томографам [3] (на рисунке)..
Представленные результаты получены при финансировании гранта Президента РФ для государственной поддержки ведущих научных школ № НШ-4593.2008.2, госконтракта Роснауки № 02.740.11.0230, международного гранта РФФИ № 09-04-92001_ННС_а и грантов ЗАО «Группа компаний «Контрол» (Генеральный директор В.И. Крутских).
1. Н.В. Анисимов, Ю.А. Пирогов, Л.В. Губский, В.В. Гладун. Управление контрастом и информационные технологии в магнитно-резонансной МРТ томографии.- М.: Изд-во МГУ, 2005, 143 с.
2. А.Ю. Юдина, А.А. Богданов (мл.), Ю.А. Пирогов. Магнитно-резонансная томография в изучении ангиогенеза и его молекулярных маркеров.- М.: Изд-во МГУ, 2008, 145 с.
3. Интернет-сайт: http://www.unitom.ru.
MAGNETIC RESONANCE IMAGING IN HIGH AND LOW MAGNETIC FIELDS
Krutskikh V.I., Pirogov Yu.A., Sagdeev R.Z.
Center for Magnetic Tomography & Spectroscopy, M.V.Lomonosov Moscow State University
Creation of MRI pictures by high (3-11 T) and low (0.1-0.5 T) field scanners is discussed. It is shown that increasing of magnetic field is not always as a positive factor for enhancement of MRI quality.
There has been a lot of news in recent days about the new security measures in airports following the incident onboard Northwest Airlines flight 253 on Christmas Day last year. As a result, some airports have started using a new passenger screening technology, including backscatter x-ray scanners. This has led to concerns in the public about potential health effects, but is there any reason to be concerned about radiation exposure?
Ученые выяснили, как мозг обеспечивает хранение словарного запаса человека и это знание позволило им даже угадывать слова, загаданные испытуемым внутри томографа.
Специалисты Университета Каренги-Меллон (США) провели серию экспериментов с использованием магнитно-резонансного томографа (МРТ). При помощи прибора, регистрирующего активность разных участков мозга, ученые смогли получить информацию о работе мозга и процессах извлечения из памяти разных слов. Эти данные, проливающие свет на тайну речи и языка, пригодятся как нейролингвистам, так и медикам, которые ищут способы лечения нарушений речи.
Ученым удалось проникнуть в мысли человека с поврежденным мозгом и научиться с ним общаться, сообщает BBC News со ссылкой на New England Journal of Medicine. Работа, которую проводили врачи из Великобритании и Бельгии, была построена на использовании устройства функциональной магнито-резонансной томографии (fMRI), которое позволяет фиксировать активность мозга в реальном времени. Врачам удалось установить наличие сознания у трех человек, которые, как считалось, находились в вегетативном состоянии, то есть не могли шевелиться и осуществлять коммуникацию с внешним миром, хоть и не впали в кому.
ScienceDaily (Jan. 17, 2010) — A Northwestern University study shows that coupling a magnetic resonance imaging (MRI) contrast agent to a nanodiamond results in dramatically enhanced signal intensity and thus vivid image contrast.
Диагностическое качество изображений в магнитно-резонансной томографии (МРТ) принципиально определяется соотношением величин наблюдаемого контраста тканей и уровня шумов. В то время как абсолютная величина сигнала монотонно уменьшается с уменьшением напряженности поля, контраст, определяемый как относительная разность интенсивности соседних тканей, напротив, увеличивается из-за расхождения времен релаксации. С другой стороны, наблюдаемый шум включает в себя слагаемые, генерируемые самим исследуемым объектом (телом пациента) и радиоэлектронными компонентами прибора. В низких полях вклад шума объекта пренебрежимо мал, что позволяет снижать общий уровень шума путем совершенствования электроники томографа. Совместное действие названных закономерностей приводит к тому, что оптимум отношения контраст/шум (при исследовании органов ЦНС) наблюдается в магнитных полях менее 0.5 Тл.
В случае низких полей применяются и малые градиентные поля, на переключение которых тратится основная энергия источников электропитания. Так, при полях порядка 0.1 Тл общее потребление энергии всех элементов томографа на постоянных магнитах может составлять всего лишь около 500 Вт.
Ряд технических проблем, встречающихся в высокопольной томографии, слабее проявляют себя в низких полях. К ним относятся артефакты, связанные с движением пациента, с изменениями магнитной восприимчивости, с наличием посторонних металлических предметов. Так, например, наличие несъемных массивных зубных протезов может сделать технически невозможным проведение высокопольной томографии, в то время как в низком поле удается получить изображения хорошего качества.
Величина радиочастотной нагрузки на пациента изменяется как квадрат напряженности поля. В низких полях проблемы, связанные с ограничением РЧ нагрузки, практически отсутствуют. Также и иные аспекты обеспечения безопасности пациента предъявляют менее строгие требования. Поле рассеяния низкопольного магнита обычно пренебрежимо мало, что позволяет размещать такие системы в условиях ограниченного пространства.
Начальная стоимость и стоимость владения низкопольной МР-системы значительно ниже, чем для высокопольной. Отсутствие сверхпроводящего магнита и сопутствующей криогенной техники значительно снижает требования к квалификации инженерно-технического персонала, позволяя обеспечить достаточное обслуживание в условиях медицинского учреждения.
Р.З.Сагдеев, академик РАН, директор Международного томографического центра СО РАН, Новосибирск
Ю.А Пирогов, , д.ф.-м.н., профессор, директор Центра магнитной томографии и спектроскопии МГУ им. М.В.Ломоносова, Москва
А.А. Савелов, к.ф.-м.н., старший научный сотрудник Международного томографического центра СО РАН, Новосибирск
1. Магнитно-резонансный томограф нужен (МРТ), прежде всего, для выявления различных патологий тела человека. Биофизические исследования показали, что измеряемые величины Т1 и Т2 характеризуют спектр молекулярного движения молекул воды.
Для биожидкостей и тканей тела человека этот спектр резко уменьшается по интенсивности на частотах выше нескольких мегагерц и имеет максимальные значения в области сотен килогерц. Поэтому низкочастотный МРТ будет более эффективным для медицинской диагностики, когда заметно меняется спектр молекулярного движения в случае патологических изменений, например при раке.
2. Низкочастотный томограф на постоянных магнитах обладает замечательной особенностью низкого энергопотребления (сотни ватт вместо десятков киловатт, типичного значения для МРТ со сверхпроводящим магнитом). Это позволит использовать низкочастотный МР томограф практически в любом лечебном центре и даже в поликлинике.
3. В перспективе возможности увеличения чувствительности и улучшения отношения сигнала к шуму у низкочастотного МР томографа также имеются. Для этого требуется применить метод циклирования магнитного поля, когда создается дополнительное импульсное поле сразу после получения сигнала магнитной индукции. Поскольку эти поля также низкочастотные, то энергопотребление увеличится незначительно.
4. Открытая магнитная система томографа допускает возможность реализации «терагностики», т.е. диагностики в процессе терапии.
5. Сеть низкопольных томографов может иметь дистанционный выход в Центр получения и обработки медицинской информации - телемедицинская методика.
Все вышеперечисленное позволяет рекомендовать низкочастотный «Народный томограф» для массового производства и скорейшего внедрения в медицинскую практику.
Зам. заведующего кафедрой медицинской физики физического факультета МГУ.
Доктор физико-математических наук
Профессор Ю.М.Петрусевич
Исследователи из Японии разработали новый способ определения присутствия ряда белков в клетках и тканях с помощью магнитно-резонансной томографии (МРТ). Методика основана на использовании нанокластера с привитыми к его поверхности фторированными метками, которые проявляются в МРТ в присутствии определенных белков, но остаются невидимыми в их отсутствие.
Сигнал МРТ становится видимым только в присутствии целевого белка. (Рисунок из Nature Chem., 2009, 1, 557)
Методика определения специфических белков-маркеров в тканях и клетках может оказаться полезной как для медицинской диагностики, так и для научных исследований. Для этого может применяться обычный «протонный» метод МРТ (в том случае, если подходящий контрастный агент может связаться с белком). Для реализации такого подхода необходим дизайн содержащего контрастный агент (обычно – производные гадолиния) антитела к белку. К сожалению, большое содержание воды в биологическом материале дает сильный фон и затрудняет получение сильного и четкого сигнала.
19F позволяет получить хороший сигнал МРТ, получению которого не мешают фоновые шумы, однако в литературе описано лишь небольшое количество систем, которые позволили бы вводить фторированные метки для МРТ в белки. Исследовательская группа Итару Хамачи (Itaru Hamachi) из Университета Киото разработала фторсодержащую метку, которая не проявляется в МРТ в отсутствии белка-цели и проявляется в его Проба состоит из гидрофобной цепи, с одним из концов которой связана гидрофильная фторсодержащая группа, а с другого – лиганд, специфичный к целевому белку. Амфифильная природа пробы приводит к тому, что в воде происходит ее самопроизвольная организация в наночастицы, фторированный фрагмент которой «зарыт» внутри частицы. В таком состоянии проба может давать только слабый МРТ сигнал. При контакте пробы с белком-целью лиганд связывается с белком, наночастица распадается на составляющие ее компоненты, давая четкий сигнал в МРТ. Такой подход позволяет «включать» сигнал МРТ лишь при наличии специфических белков в пробе.
Источник: Nature Chem., 2009, 1, 557; DOI: 10.1038/NCHEM.365
Ученые-психологи университетов Орегона и Калифорнии представили материалы по интересному открытию. Анализируя механизмы тока крови, они смогли определить цвет и ориентацию объекта, в недавнем времени увиденного человеком. По ходу эксперимента человеку в течение одной секунды показывали какой-либо объект, а в течение следующих 10 секунд ученые тщательнейшим образом регистрировали активность головного мозга, когда подопытный вносил образ объекта в память. Использованная при этом технология функциональной магниторезонансной томографии позволила осуществить и обратный процесс — восстановление образа из краткосрочной памяти.
Самообучающиеся машинные алгоритмы обусловили возможность создания структур, соответствующих мыслям человека о том или ином объекте. В свою очередь, изменения кровотока ученые описали в виде трехмерной сетки, различные векторы которой соответствуют определенным нейронам, реагирующим на увиденный и сохраненный в памяти объект. В результате ученые получили возможность определять, какие объекты хранятся в зрительной зоне коры головного мозга, а также в каком именно участке этой зоны. На данный момент точность системы составляет 80%.
А.С. Мищенко и А.М. Тишин
1. Введение
Для начала кратко осветим историю развития и текущее состояние рынка магнитных материалов для постоянных магнитов. В двадцатом столетии первый технологический рывок в синтезе магнитных материалов, произошедший в 1921 г. был связан с производством кобальтохромовой стали. Последующие исследования сплавов никеля, алюминия, меди и платины привели в 1935 г. к появлению новых магнитных материалов - так называемых альнико (Al-Ni-Co - алюминий, никель, кобальт) и кунифе (Cu-Ni-Fe - медь, никель, железо), а также платинокобальтового сплава (1936 г.). Впоследствии свойства магнитов типа альнико были усовершенствованы и был получен материал с ориентированными доменами - альнико V, который широко используется и по сей день. Первые неметаллические магниты - ферриты - были синтезированы исследователями из корпорации Philips в 1950-х годах. Эти материалы имели в своем составе стронциевый или бариевый ферриты, а также оксид железа. Ферритовые магниты получили широкое распространение (приблизительные оценки показывают, что на ферриты сейчас приходится около 80 % мирового производства магнитных материалов).
Самый мощный в мире магнитно-резонансный томограф (МРТ, MRI), используемый для обследования людей, оснащён 45-тонным магнитом, который генерирует поле с магнитной индукцией 9,4 Тл. Это значение превышает показатель для внешнего контура самого большого ускорителя частиц - Большого адронного коллайдера (БАК, LHC), вырабатывающего 4 Тл. Но вместо экспериментов в области фундаментальной физики, томограф в Университете Иллинойса (University of Illinois, UIC) в Чикаго применяется для визуального проникновения в человеческий мозг.
Благодаря сверхмощному МРТ учёные могут измерять концентрацию натрия, потребление кислорода и количество требуемой клеткам мозга энергии. В совокупности три "биошкалы" предоставляют детальную картину состояния ткани органа, потенциально позволяя заметить нейродегенеративные нарушения задолго до проявления симптомов. Всего существует четыре подобных аппарата. Обычный сканер не генерирует более 3 Тл. А магниты, встраиваемые в разнообразные предметы, помещаемые на холодильник, обладают магнитной индукцией около 0,05 Тл. "Без такого магнита мы бы не зашли так далеко, - рассказывает директор Центра исследований магнитного резонанса (Center for Magnetic Resonance Research) в UIC. – Заняло бы годы и годы, чтобы понять, как преодолеть барьеры в исследованиях с помощью широко распространённых 3-Тл диагностических МРТ". Хотя новый магнит впечатляет, он не сравнится с постоянным магнитным полем, полученным в Национальной лаборатории сильных магнитных полей (National High Magnetic Field Laboratory) Университета штата Флорида (Florida State University) в Талахасси, - 45 Тл. В нейтронных звёздах – от 1 МТл до 100 МТл.
Optical glass fiber is a promising alternative to traditional coaxial cables for MRI RF receive coil interconnection to avoid any crosstalk and electromagnetic interference between multiple channels. A direct modulated optical link is proposed for MRI coil interconnection in this paper. The link performances of power gain, frequency response and dynamic range are measured. Phantom and in vivo human head images have been demonstrated by the connection of this direct modulated optical link to a head coil on a 0.3 T MRI scanner for the first time. Comparable image qualities to coaxial cable link verify the feasibility of using the optical link for imaging with minor modification on the existing scanners. This optical link could also be easily extended for multi-channel array interconnections at high field of 1.5 T.
Yuan,В Jing; Wei,В Juan; Shen,В G.В X.
Journal of Magnetic Resonance, Volume 189, Issue 1, p. 130-138.
EXTENDED REPORT
Optimised, low cost, low field dedicated extremity MRI is highly specific and sensitive for synovitis and bone erosions in rheumatoid arthritis wrist and finger joints: comparison with conventional high field MRI and radiography
B J Ejbjerg , E Narvestad , S Jacobsen , H S Thomsen , M Østergaard
Departments of Rheumatology and Department of Radiology, Copenhagen University Hospitals at Hvidovre, Rigshospitalet and Herlev, Copenhagen, Denmark
Objective: To evaluate a low field dedicated extremity MRI unit for detection of bone erosions, synovitis, and bone marrow oedema in wrist and metacarpophalangeal (MCP) joints, with a high field MRI unit as the standard reference.
Methods: In 37 patients with RA and 28 healthy controls MRI of the wrist and 2nd–5th MCP joints was performed on a low field MRI unit (0.2 T Esaote Artoscan) and a high field MRI unit (1.0 T Siemens Impact) on 2 subsequent days. MRI was performed and evaluated according to OMERACT recommendations. Additionally, conventional x ray, clinical, and biochemical examinations were performed. In an initial low field MRI "sequence selection phase", based on a subset of 10 patients and 10 controls, sequences for comparison with high field MRI were selected.
Results: With high field, spin echo MRI considered as the reference method, the sensitivity, specificity, and accuracy of low field 3D gradient echo MRI for erosions were 94%, 93%, 94%, while the corresponding values for x ray examination were 33%, 98%, and 83%. Sensitivity, specificity, and accuracy of low field MRI for synovitis were 90%, 96%, and 94%, and for bone marrow oedema 39%, 99%, and 95%. Intraclass correlation coefficients between low field and high field scores were 0.936 (p<0.005) for bone erosions an d 0.923 (p<0.05) for synovitis.
Conclusion: Low field MRI provides high accuracy for detection and grading of erosions and synovitis, with high field MRI as the standard reference. For bone marrow oedema, specificity is high, but sensitivity only moderate. Low cost, patient compliant, low field dedicated extremity MRI provides similar information on bone erosions and synovitis as expensive high field MRI units.
Published Online First: 13 January 2005. doi:10.1136/ard.2004.029850
Annals of the Rheumatic Diseases 2005;64:1280-1287
Copyright © 2005 BMJ Publishing Group Ltd & European League Against Rheumatism This Article
On January 21, Gale Pierce has mailed me this query:
Hello Stan, I would like to know, approximately how many MRI scans are done on a monthly basis at any one MRI facility? Rough estimate, of course. Thank you, Gale Pierce.
Dear Gale, I am sorry it took me so long to react, but it is not easy to find out, and the numbers vary a lot from one place to another.
On a sessions-per-scanner basis it is anywhere between 10 and 30 sessions (patients) a day. There are machines exploited around the clock and then there are those used only half the time. Much depends upon the organization of the whole facility, which can have any number of scanners. The most important factor appears to be patient preparation which should be done in parallel in separate rooms prior to getting anywhere near a scanner. Another important factor is the type of data to be acquired - some facilities concentrate on a screening-like routine, others do more in depth, specialized assays.
While some types of images (not all!) can be obtained in less than a minute, a typical session takes anywhere between half an hour and a couple of hours, compatibly with patient preparation and positioning time, instrument setup and tuning (this is patient specific), the particular type of assay to be carried out, the state and cooperation of the patient (anaesthetized, sedated, wakeful, claustrophobic, infant, ...), the use of any particular contrast agents and the modality of their deployment, and the need for any exploratory scans as opposed to clean scans (the number of scans per session deemed good and significant enough to be archived is typically anywhere between 1 and 10).
Most facilities specify 20-45 minutes per session which, for standard scanning, is a reasonable specification to hand out to the patients, but it is nearly impossible to maintain as an overall operating average of the facility.
Then there are daily check-up and calibration times, monthly regular maintenance, and any down-time due to technical trouble-shooting.
To sum it up, the facility's overall organization affects the average throughput of each scanner much more than the scanner's capacity to produce scans. So if you think you are a good manager, you might try to plan 20 sessions a day. Afterwards, if you manage to get more, you merit a medal. But if you get less, don't despair, you are in good company!
