לריצה יש יתרונות רבים- היא משפרת סיבולת לב-ריאה, את תפוקת הלב, את לחץ הדם וגם אלמנטים אחרים כמו את יכולת הריכוז והזיכרון, השינה, מצב הרוח ועוד. מאידך אם תלכו לאורתופד, חלקם יגידו לכם שהריצה טובה ללב, אך לא למפרקים ובטח שלא לגב.

מספר מחקרים בשנים האחרונות, בהן בוצע שימוש בסריקות MRI הוכיחו שלא כך הדבר, ובחודש האחרון הצטרפה אליהם מטא-אנליזה אשר פורסמה בכתב העת Osteoarthritis and Cartilage בגיליון פברואר 2023. מטא-אנליזה היא סקירה, שמטרתה להשוות ולצרף תוצאות שהושגו במספר מחקרים והסקירה הזו, אשר בוצעה על-ידי סאלי קובורן (S.L.Coburn), דוקטורנטית במרכז המחקר לרפואת ספורט של אוניברסיטת La Trobe במלבורן שבאוסטרליה, מסכמת ממצאים לגבי השפעתה של הריצה על סחוסי הברך והירך אצל 396 מבוגרים רצים, חלקם לוקים או בסיכון למחלת פרקים ניוונית (אוסטאוארתריטיס).

באחד המחקרים שנסקרו, עקבו אחר מתאמנים שהתאמנו לקראת המרתון הראשון שלהם. בסריקת MRI שבוצעה להם לפני תחילת האימונים התגלו אצל רבים ממצאים שונים, בעיקר פגיעות בסחוסים ובמינסקוסים (מעיין בולמי זעזועים בברך- ע.ב.ח.), אשר לא מנעו מהם להתאמן. לאחר ריצת המרתון, אצל אלו שהצליחו לסיים אותה, התברר לאחר זמן מסוים, שלא רק שהפגיעה בסחוס לא החמירה אלא אף השתפרה. מחקרים אחרים הוכיחו שגם הדיסקים בגב לא נפגעים, להיפך- ריצה מקטינה את הסיכון לבעיות גב ושכדאי ובריא לחזור לריצה אחרי התקף של כאבי גב.

מחקרים אחרים שנסקרו בחנו את סחוס הברך ו/או פרק הירך באמצעות MRI מיוחד כדי להעריך את גודלו, צורתו, מבנהו ו/או הרכבו ב-48 השעות שלפני סשן ריצה יחיד

וב-48 השעות שלאחריו. התברר שאם בוצעה סריקת ה-MRI בתוך 20 דקות לאחר הריצה, התוצאות הראו ירידה בנפח הסחוס וירידה בזמני רלקסציה T1 ו-T2 (דבר שיכול להעיד על פגיעה במבנה הסחוס במקרה של מחלות כגון דלקת פרקים- ע.ב.ח.). מאידך לאחר 48 שעות מהריצה (ובמחקרים אחרים גם רק תוך שעה או שעה וחצי לאחר הריצה), הממצאים הללו חזרו לאותן רמות שלפני הריצה. הממצאים הללו שוחזרו בכמה מחקרים, אם כי לא הצליחו להוכיח אותם אצל אנשים עם דלקת מפרקים ניוונית בשל מיעוט נתונים. מה שכן התברר לגבי אנשים אלו הוא שזמן הרלקסציה הנמוך של ה-T2 נשאר אצלם לזמן רב יותר לאחר הריצה ביחס לאנשים ללא דלקת פרקים, ומכאן שעדיין לא ידוע אם ריצה אכן בטוחה לאנשים עם דלקת מפרקים ניוונית.

לסיכום, המסר העיקרי מהסקירה הוא שנראה כי סחוס בריא מתאושש במהירות לאחר ריצה, וכי אין השפעה מתמשכת של “בלאי”. ואז נשאלת השאלה- איך זה יכול להיות הגיוני? שהרי בריצה המפרקים כל הזמן מופעלים ואמורה להיות שחיקה. אז מסתבר שגוף האדם לא מתנהג כמו מכונה, הוא לא עובר שחיקה כמו צמיג או בורג, לפחות אם מפעילים עליו לחצים סבירים. הוא יודע להסתגל וכמו שעצמות ושרירים מתחזקים, כך גם רקמות אחרות.

 

קישור למאמר עצמו- אתר כתב העת Osteoarthritis and Cartilage

קישור לכתבה באנגלית על המאמר- אתר Medscape

71 יתרונות של הריצה- אתר המרכז הרפואי איכילוב

MRI Sialography

 

האבחון בעזרת סריקת MRI הינו כר פורה למחקר. ככל שעוברות השנים, כך מומצאים סוגי רצפים ופרוטוקולים חדשים, ואליהם מצטרפים השיפורים בתוכנה וחומרה- אפשר למשל לראות את ההתפתחות הגדולה בשנים האחרונות בתחום הדימות הקרדיו-וסקולרי, דימות המעי, דימות המוח ועוד. נכון לאחרי אמצע שנת 2022, הצטרפו סריקות, רצפים ופרוטוקולים חדשים של MRI ואילו מאפשרים ביצוע סריקות מיוחדות באיכות טובה מבעבר. מבחר מהן נציג בכתבה זו ובכתבות נוספות בהמשך:

 

MRI Sialography– סריקת MRI להדגמת בלוטות רוק

סריקת MRI סיאלוגרפיה (Sialography) היא סריקה הבודקת את בלוטות הרוק – במיוחד את בלוטות הפרוטיס, הממוקמות קדמית לאוזן. היא יכולה להוות בדיקת השלמה לבדיקות אחרות המבוצעות לבלוטות הרוק כמו אולטרסאונד, סיאלוגרפיה בעזרת רנטגן, סיאלוגרפיה תחת שיקוף עם חומר ניגוד מתאים ו-CT סיאלוגרפיה. גם בעבר היה אפשר כמובן לבצע סריקת MRI לאזור בלוטות הרוק, אך המצאת סוגי רצפים חדשים הפכו את הבדיקה כיום, לבדיקה רגישה ואמינה למדי להערכת בלוטות הרוק. במהלך הבדיקה כיום אנחנו מבצעים שימוש ברצפים בשכלול T2 (כמו לדוגמה RARE, CISS, FISP- אלו רצפים שגם משמשים בסריקות MRCP ו-MR Urography). הרצפים הללו מבהירים את הנוזל הנמצא בבלוטה ומדגימים את הצינורות בצורה טובה, ללא צורך בהזרקת חומר ניגוד (אם כי הזרקת חומר ניגוד רק משפרת את התמונה).

ההתוויות לביצוע סריקת MRI סיאלוגרפיה הן למשל במקרה של סיאלוליתאזיס (Sialolithiasis – מחלה כרונית בה אבן נוצרת בצינורית הפרשת הרוק וגורמת לדלקות חוזרות של בלוטות הרוק), חסימה של צינור הרוק, בזיהוי סיבה לסיאלאדניטיס (Sialadenitis- דלקת של בלוטות הרוק הגורמת להיצרות תעלות הרוק) ובחשד לסיאלקטזיס ( Sialoangiectasis- הרחבת צינורות הרוק), דבר הנגרם בשל זיהום או הרס בלוטת הרוק בעקבות דלקות כרוניות ומחלות אוטואימוניות.

יתרונות MRI סיאלוגרפיה הם רכישה מהירה יחסית של התמונה, הליך לא פולשני, הערכה אפשרית של בלוטות אחרות באזור, רזולוציה מרחבית טובה ומנח נוח של הנבדק. כמו כן, אין חשיפה לקרינת רנטגן ואין צורך להשתמש בצינורית כפי שעושים בסיאלוגרפיה קונבנציונלית או תחת שיקוף.

חסרונות MRI סיאלוגרפיה הם בגדול התוויות נגד כלליות לגבי ביצוע MRI כמו קוצבי לב, שתלים, בדיקה היכולה לגרום לקלאוסטרופוביה, והימצאות סתימות שיניים, שתלים וגשרים שיכולים לפגוע באיכות הבדיקה. כמו כן ניתן בסריקה זו להדגים רק ענפים מסדר ראשון ושני של תעלות הרוק.

 

MRN- MR Neurography– בדיקה לדימות עצבים

בדיקה זו נועדה לשמש במקורה לדימות עצבים היקפיים (עצבים פריפריים). היא מעריכה הפרעות עצביות היקפיות וגם מאתרת ומדרגת פציעות עצביות. המידע החזותי של המיקום וההיקף המדויקים של הפרעות עצביות המסופק על ידי MRN הופך אותו לכלי רב עוצמה העוזר לרופאים ומנתחים להגיע לאבחנה מדויקת ולהחליט על טיפול רפואי או כירורגי נוסף. שיפורי רצפים בשנים האחרונות הביאו ליכולת לבצע בדיקה זו בצורה הרבה יותר אמינה מבעבר.

אפשר לבצע את הבדיקה בכל מקום שבו ישנם עצבים היקפים כמו אזור הכתף, הצוואר והחזה (ברכיאל פלקסוס), סאקרל פלקסוס (מהווה חלק ממקלעת הלומבו-סקרל הגדולה יותר, מספקת עצבים מוטוריים ותחושתיים לירך האחורית, רוב הרגל התחתונה, כף הרגל כולה וחלק מהאגן), עצבי שורש כף היד, עצבי שורש כף הרגל ועוד. בדיקת MRN גם טובה להדגמת העצבים הקרניאליים (12 עצבי הגולגולת)- למשל לשם הדגמת העצב המשולש (Nervus trigeminus) והיא אפשרית גם לשימושים נוספים.

אחד מסוגי הפרוטוקולים המשומשים בבדיקה זו הוא סקן ה-TrueFISP כפי שנקרא אצל סימנס (או Fiesta אצל GE ו- balancedFFEבפיליפס).

 

Glutamate Chemical Exchange Saturation Transfer (GluCEST) MRI– סריקה לאבחון אנצפליטיס (דלקת במוח)

אנצפליטיס הינה מחלה דלקתית נפוצה של מערכת העצבים המרכזית המסכנת את בריאות האדם בשל היעדר שיטות אבחון יעילות, מה שמוביל לשיעור גבוה של אבחון שגוי ותמותה. חומצה גלוטמית (מכונה גם גלוטמט; אחת מ-20 חומצות האמינו הנפוצות בטבע) מעורבת באופן הדוק בהפעלת תאים בשם מיקרוגלייה (Microglia – סוג של תאי גלייה, תאי תמיכה לא-עצביים לנוירונים) והפעלת תאים אלו משמשת כשחקן מפתח בדלקת המוח.

סריקת MRI בשם GluCEST (glutamate chemical exchange saturation transfer) היא בדיקה חדשה אשר יכולה לשמש לאבחון מוקדם של דלקת המוח בעזרת איתור ריכוז הגלוטמט. אזורי דלקת במוח הדגימו אות GluCEST אינטנסיבי במיוחד בגלל הימצאות ריכוזים גבוהים של גלוטמט שם, כאשר לאחר טיפול באימונוגלובולינים תוך-ורידי, אות זה ירד בעקבות שיפור במצב הדלקת.

לסיכום, גלוטמט ממלא תפקיד בדלקת המוח, ולסיגנל בדיקת GluCEST יש פוטנציאל להוות סמן ביולוגי של הדמיה בחי (in vivo) לאבחון מוקדם של דלקת המוח.

 

במהלך השנים נוצרו טכניקות ופרוטוקולים רבים אחרים ומעניינים אשר משפרים את הדימות ויכולת האבחון. אפשר למשל להזכיר את סריקת ה-MR Elastography, טכניקה לא פולשנית אשר נועדה להעריך את הנוקשות של רקמות רכות. טכניקה זו יכולה להתבצע בכל סריקת MRI, כמו סריקת MRI כבד על מנת להגדיר את רמת הפיברוזיס שבו. אפשר גם להזכיר את ההתפתחות הרבה בתחום רצפי הדיפוזיה ב-MRI, המאפשרים כיום איתור פתולוגיות בצורה מדויקת הרבה יותר מבעבר בשלל איברים בגוף.

לסיכום, ההתפתחויות בתחום ה-MRI בשנים האחרונות רבות והמחקר לכיוון התפתחויות ושיפורים נוספים בתחומי החומרה, התוכנה, הפרוטוקולים והדימות מתרחש כל הזמן על מנת להמשיך את אחת המהפכות הגדולות בתחום הדימות הרפואי והמחקר ברפואה. נשתדל לעדכן אתכם גם בעתיד בהתפתחויות הרבות בתחום.

סורק ה-MRI משמש לאבחונים קליניים, אך לפעמים היכולות שלו נרתמות למטרות היסטוריות. לפני מספר ימים אנשי מכון ה-CT ברמב”ם בדקו שתי מומיות מצריות עתיקות מלפני 2,500 עד 3,000 שנה, שהוחזקו במשך שנים ארוכות במחסני המוזיאון הימי בחיפה- אחד מהם התגלה כחניטה של בז, שכל איבריו הפנימיים נשמרו בשלמותם.

בין שאר הבדיקות הרבות שיכול לבצע סורק ה-MRI, הוא יכול לשמש גם לבדיקת מומיות- למשל בשנת 2014 נערכה סריקת MRI של נסיכה סיבירית בת 2,500 שנה בעיר נובוסיבירסק שברוסיה בראשותם של המדענים אנדריי לטיאגין (Andrey Letyagin) ואנדריי סבלוב (Andrey Savelov). הסריקה הדגימה שהנסיכה סבלה מילדות (או מגיל ההתבגרות) מאוסטאומיאליטיס (Osteomyelitis- זיהום בעצם). כמו כן קרוב לסיום חייה, היא נפצעה מנפילה מסוס. מאידך, הדבר המשמעותי שגילו החוקרים היה שהיא חלתה בסרטן השד, אשר גרם לה לכאבים רבים במשך חמש שנים עד שנפטרה. ממצאי הבדיקה פורסמו על-ידי הארכיאולוגית פרופסור נטליה פולושמק (Professor Natalia Polosmak), אותה ארכאולוגית שאיתרה את המומיה בשנת 1993, בכתב העת Science First Hand.

כך בעצם נעזרת הארכיאולוגיה באמצעי הדימות הקיימים כיום- MRI, CT ואף US ורנטגן- לשם הבנת העבר בהקשר של אפידמיולוגיה ורפואה היסטורית.

 

קישור לכתבה עם כל הממצאים של הנסיכה הסיבירית

הידיעה על סריקת מומיות מצריות בעזרת CT- ידיעות אחרונות

הידיעה באתר MRI המדריך המלא

 

 

 

 

 

 

עתיד תחום ה-MRI הינו אחד התחומים הכי מבטיחים בתחום הדימות הרפואי, והמחקר בתחום זה גדל והולך כאשר מדינת ישראל מצטיינת בעיקר בתחום זה. לפני מספר שנים קיים העתידן, ד”ר רועי צזנה, מסיבת השקה לספרו החדש, כאשר במהלך המסיבה הוטמנה קפסולת זמן עם פתקי תחזיות לעתיד, קפסולה אשר תיפתח 20 שנה לאחר הטמנתה. בתוך אותה הקפסולה ביקשתי להטמין גם תחזית לגבי עתיד ה-MRI, ואחת מהתחזיות היתה שבעתיד ה-MRI כבר לא יהיה רק בדמות מכשיר ענקי כפי שהוא כיום, אלא יהיו מכשירים קטנים אשר משובצים במחלקות של בתי חולים- למשל מכשיר MRI מוח במחלקת נוירולוגיה, מכשיר MRI לדימות גפיים במחלקת אורתופדיה וכיוצא בזה. התחזיות כולן נמצאות בפרק “מה צופן העתיד?” בספר “MRI המדריך המלא-רפואה ופיזיקה נפגשות“, ביחד עם סקירת המחקרים הרבים בתחום ה-MRI בארץ ובעולם.

התחזיות אכן מתחילות להתגשם, כבר כיום יש שימוש בסורקי MRI קטנים, למשל בחדרי ניתוח או לשם דימות בעלי חיים, אך לאחרונה אישר ה-FDA בפעם הראשונה סורק MRI קטן נייד לשימוש בבתי חולים, לשם דימות מוח מטופלים שאינם יכולים לצאת ממיטתם. הסורק פותח על-ידי חברת Hyperfine לאנשים בגיל שנתיים ויותר, ומשקלו בערך כעשירית ממשקלו של MRI קבוע. כמו מכשיר האולטרסאונד, סורק ה-MRI הקטן יכול להתנייד ממקום למקום בקלות. הוא משתמש במגנטים קבועים (permanent magnets) שאינם דורשים כוח נוסף או קירור, כאשר המערכת כולה פועלת משקע בקיר רגיל כדי לייצר סריקת מוח.

אמנם לא ממש מדובר בטכנולוגיה חדשה, האיכות של התמונות איננה כפי שהיא בסורק MRI גדול, אבל בהחלט מדובר בתהליך מתקדם שבו ה-MRI כבר איננו מכשיר ענקי, אלא התקן המסוגל להתנייד בין מיטות מטופלים. אני מאמין שהמגמה הזו תימשך, התמונות יהפכו להיות איכותיות יותר ואנחנו נראה בעוד מספר שנים סורקי MRI קטנים זמינים בכל מחלקה בבית חולים ואפילו בתוך כל קופת חולים לשימוש מיידי (בדיוק כפי שקורה כיום עם מכשירי האולטרסאונד).

 

קישור לידיעה על אישור ה-FDA- אתר Fiercebiotech

סרטון המתאר את אופן פעולת סורק ה-MRI הקטן- אתר youtube

 

 

לבצע סריקת MRI איננה דבר קל לכולם, הסורק מרעיש, לעיתים מעורר תחושות קלאוסטרופוביה והבדיקה נמשכת זמן רב. אז מה היה קורה אם היו מבקשים ממכם לישון לילה שלם בתוך סורק ה-MRI? זו בדיוק ההוראה שנתנו חוקרים מאוניברסיטת בוסטון לנחקרים במהלך מחקר, שהדגים בפעם הראשונה בצילום שגלים של נוזל CSF (נוזל מוחי-שדרתי- ע.ב.ח.) שוטפים את מוחנו במהלך הלילה תוך תיאום עם פעילות גלי המוח וזרימת הדם במוח.

המחקר פורסם בסוף אוקטובר השנה (שנת 2019) בכתב העת הנחשב Science, ובמהלכו 13 נבדקים בין גילאי 23 ל-33 התבקשו לישון בתוך סורק ה-MRI כשלראשם כובעי EEG (כובעים הבודקים פעילות חשמלית במוח). תוצאות המחקר הראו שניתן לזהות אדם ישן רק על פי פעילות ה-CSF במוחו, השונה מפעילות ה-CSF אצל אדם ער. כמו כן התברר שקודם כל מתרחש שינוי עצבי בגלי המוח, לאחר מכן מתרחשת זרימת דם במוח ולאחר מכן גל של CSF. אחד ההסברים האפשריים לכך הוא שכאשר הנוירונים מכובים, הם אינם זקוקים לחמצן רב, כך שדם עוזב את האזור. כאשר הדם עוזב, הלחץ במוח יורד ואז ה-CSF זורם פנימה במהירות על מנת לשמור על לחץ מוחי ברמה בטוחה.

כפי שהוזכר, זהו המחקר הראשון שצילם אי פעם CSF בזמן השינה. החוקרים מתכוונים לבצע מחקר נוסף, גדול יותר, הפעם על נבדקים מבוגרים יותר מהנבדקים במחקר הנוכחי. עצם החיבור של גלי המוח עם זרימת הדם ו-CSF עשוי לספק תובנות באמצעות מחקרי המשך לגבי ליקויים תקינים הקשורים להזדקנות המוח וגם לתובנות על מגוון הפרעות נוירולוגיות ופסיכולוגיות הקשורות לעיתים קרובות לדפוסי שינה משובשים, כולל אוטיזם ומחלת אלצהיימר.

 

קישור לתקציר המאמר- אתר sciencemag

כתבה על המחקר (אנגלית)

אתר MRI המדריך המלא-רפואה ופיזיקה נפגשות

תמונות מעבר העובר בתעלה ב-MRI- קרדיט לחוקרים

לידה היא תהליך טבעי ומדהים. במהלכה ראש העובר אמור לצאת מהרחם ולעבור בתעלת צוואר הרחם. תעלה זו עוברת תהליך של פתיחה ומחיקה תוך התכווצויות של שריר הרחם, כתוצאה מהפרשת הורמון האוקסיטוצין מבלוטת ההיפופיזה. כל ציר גורם לסיבי השריר להתקצר וכך מתקדם התינוק. במהלך הלידה ראש התינוק ואף מוחו מותאמים למעבר הצר, MRI עוברי הינה סריקה שמבוצעת כבר מספר שנים, אך הפעם, בפעם הראשונה, הצליחו חוקרים מצרפת להדגים את הדרך בה זה מתרחש בעזרתו של סורק MRI.

החוקרים, בראשותה של ד”ר אוליבר אמי (Olivier Ami) מאוניברסיטת קלרמונט-פראנד שבצרפת, הצליחו לקבל תמונות זמן-אמת מסורק MRI של חברת פיליפס בעת תהליך יציאתו של העובר מהרחם אל אויר העולם, והצליחו להדגים כיצד חלקי הגולגולת ומוחו של העובר מתאימים את עצמם על מנת שיוכלו לעבור בתעלה הצרה.

הם גילו שהמוח ממש נמחץ בתהליך הלידה והמטרה היתה לזהות את אותם עוברים נדירים שתהליך זה עלול לגרום להם לדימומים במוח, ואז לסבול מבעיות התפתחות כגון שיתוק מוחין ועוד. תוכנת הדמייה מתאימה יכולה לנטר מצב כזה ואז להתריע בצורך מידי בניתוח קיסרי.

התמונות עובדו לתמונות תלת-מימד ובהם אפשר לראות כיצד משנה הגולגולת את צורתה לצורת חרוט במהלך המעבר, צורה שחוזרת למצבה האפליפסי הרגיל לאחר הלידה.

 

קישור לכתבה על המאמר- אתר eurekalert

קישור למאמר- אתר Plos One

על MRI עוברי- אתר MRI המדריך המלא

סריקת ה-fMRI, ראשי תיבות של Functional Magnetic Resonance Imaging (בעברית “דימות תהודה מגנטית תפקודי”), היא טכנולוגייה או שיטת דימות יחסית חדשה, אשר המצאתה הביאה למהפכה של ממש בעולם המחקר והפסיכיאטריה, ויש הטוענים כי הוא עתיד להיות אחת מטכנולוגיות המחקר המובילות בעשורים הבאים.

אז מה זה בעצם fMRI?

זהו בעצם סורק MRI בעל תוכנה מיוחדת המאפשרת לו לנטר את יכולת התפקוד של המוח. ה-fMRI משמש כיום לא רק למחקר, אלא גם לאבחון מחלות שונות כגון פיברומיאלגיה, לאיתור איזורי מוח ספצפיים לפני ניתוח ועוד. בפוסט להלן נסביר כיצד עובד ה-fMRI וגם נסביר את המחקר שהציג את תמונת דג הסלמון המת המפורסמת- בה ראו פעילות מוחית ב-fMRI במוח של דג מת (!?!).

 

כיצד עובד ה-fMRI? (כן, טיפונת פיזיקה וביולוגיה)

 

סריקת ה-fMRI, אשר הוצגה לראשונה בשנת 1990, נועדה על מנת לאתר איזורים אשר מופעלים במוח כתוצאה מביצוע משימות או כתוצאה מגירוי חושי- למשל נגיעה באף או כיווץ של שריר מבטאים את עצמם במוח, וה-fMRI נועד לזהות את האיזור המופעל במוח בתגובה לכך.

בשנת 1913, מנתח מוח בשם וילדר פינפילד (Wilder Penfield) הגיש את עבודת הדוקטורט שלו באוניברסיטת פרינסטון, ובה הוא הציג את ההומונקולוס, תמונת האדם הקטן אשר משורטטת בתוך המוח. תמונה זו משמשת כאילוסטרציה של גוף האדם במוח, ואת איברי הגוף השונים כפי שמשתקפים בעיבוד המידע העצבי בקליפת המוח (תוך הגדלת איזורי הידיים, השפתיים והלשון כיוון שהם זוכים ליותר מקום עיבוד במוח). ה-fMRI מאפשר בעצם לאשש את המחקר הזה, אבל בדרך שאיננה פולשנית.

כיצד הוא עושה זאת?

על מנת לתפקד, זקוקים תאי גופנו לאספקת חמצן וחומרי תזונה באופן תמידי, חומרים המועברים אליהם באמצעות כלי הדם בגופנו. יש בגופנו איברים כמו הכבד ושרירי הגוף, אשר יודעים לאגור חומרי תזונה (בדמות גליקוגן- Glycogen) וחמצן (בדמות מיוגלובין- Myoglobin). מחסנים אלו נועדו לספק יותר חמצן וגלוקוז מהיכולת של כלי הדם לספק, זאת על מנת לעמוד בדרישות. למוח אין מחסנים כאלו ולכן הוא מתבסס אך ורק על אספקת הדם לשם חמצן ומוצרי תזונה. כלי הדם במוח (וכמובן גם בגוף), הם בעלי יכולת להתרחב בקוטרם כתגובה לשינויים ביוכימיים מסוימים וכך, במידת הצורך, הם יודעים לספק יותר חמצן וגלוקוז לתאים ברקמות – במקרה של המוח- לתאי הנוירונים.

סורק ה-MRI מסוגל למדוד באופן לא ישיר את פעילות הנוירונים בהתבסס על פעילות כלי הדם האזורית כאשר הוא מתבסס על הבדלי ההשפעות שיוצר סיגנל התהודה המגנטית של המוגלובין מחומצן (Oxyhemoglobin) אל מול סיגנל התהודה המגנטית של המוגלובין לא מחומצן (deoxyhemoglobin).

 

 

על מנת שנוכל להבין טוב יותר את השוני בסיגנל, נקדיש כמה מילים על מנת לתאר את חלבון ההמוגלובין (Hemoglobin).

ההמוגלובין הוא חלבון השייך למשפחת חלבונים שנקראת מטאלופרוטאינים (Metalloprotein- חלבון המעיל יון מתכת), כאשר תפקידו העיקרי הוא נשיאת חמצן אל תאי הגוף במערכת הדם. השם “המוגלובין” מכיל בתוכו את שני המבנים המרכיבים אותו- קבוצת “הם” (Heme), מולקולה לא-חלבונית המורכבת ממבנה טבעתי שבמרכזו אטום ברזל המוקף בארבעה אטומי חנקן, וחלבון הגלובין (Globin protein), חלבון שבתוכו משובצת מוליקולת ה”הם” בקשר קוולנטי. מוליקולת ההמוגלובין כולה מורכבת מארבעה תת-יחידות, שהם בעצם יחידות גלובין הקשורות האחת לשנייה, ומארבע קבוצות “הם” המצויות בתוך חלבוני הגלובין. כל קבוצת “הם” יכולה לקשור מולקולת חמצן אחת, ולכן מולקולת המוגולבין אחת בעלת פוטנציאל קשירה של עד ארבע מולקולות חמצן.

האוקסיהמוגלובין (oxyhemoglobin) הוא המוגלובין מחומצן אשר נראה כחומר אדום-בהיר הנוצר כאשר המוגלובין בתאי דם אדומים מתחבר עם חמצן. זו הצורה בה החמצן מועבר אל הרקמות, שם הוא משתחרר.  דאוקסיהמוגלובין (Deoxyhemoglobin) הוא המוגלובין לא מחומצן, ללא אטומי חמצן, ובשל כך הוא בעל צבע כחול סגלגל.

איך מצליח סורק ה-MRI להבדיל בסיגנל השונה של המוגלובין מחומצן להמוגלובין לא מחומצן?

סיגנל התהודה המגנטית מושפע באופן משמעותי על ידי מספר האלקטרונים המזווגים (Paired electrons, שני אלקטרונים שנמצאים באותו האורביטל אבל יש להם ספינים מנוגדים) ומספר האלקטרונים הלא-מזווגים (unpaired electrons, אלקטרון שנמצא לבד באורטיבל, מסיבה הזו האטום או המוליקולה תגובתיים יותר לריאקציות כימיות).

אלקטרונים מזווגים הם אלקטרונים שאין להם אפקט מגנטי (מה שקרוי Diamagnetic) ולכן הם לא משפיעים על סיגנל התהודה המגנטית המקומי, בעוד שאלקטרונים לא מזווגים מתמגנטים (מה שקרוי Paramagnetic), ולכן הם מסוגלים להשפיע על סיגנל התהודה המגנטית המקומי, ובריכוזים גבוהים אף להפוך את איזור הדימות כולו לכהה (ברצפי ספין אקו סטנדרטיים).

לאוקסיהמוגלובין, המוגלובין מחומצן, אין אלקטרונים לא מזווגים ולכן אין לו השפעה על סיגנל התהודה המגנטית המקומי (הוא דיאמגנטי). כאשר הוא משחרר את אטומי החמצן שלו, הוא הופך להיות דאוקסיהמוגלובין, המוגלובין לא מחומצן, עם ארבעה אלקטרונים לא מזווגים. כעת ההמוגלובין הופך להיות פאראמגנטי והריכוז הגבוה של דאוקסיהמוגלובין בדם גורם לחוסר הומוגניות בשדה המגנטי וארטיפקטים בתמונה, אלמנטים הפוגעים בעוצמת סיגנל התהודה המגנטית המקומי. מהסיבה הזו אוקסיהמוגלובין נראה בהיר יותר מדאוקסיהמוגלובין בתמונת T2 ב-MRI.

אבל מה שתואר עד עכשיו זה רק חצי מהתמונה.

כפי שהוזכר קודם, במוח אין מאגרי חמצן ואנרגיה (כמו למשל בכבד ובשרירים) ולכן הוא תלוי אך ורק באספקת הדם אליו. בעורקי המוח זורם לו האוקסיהמוגלובין, שכפי שנאמר, מאחר שהוא לא מתמגנט, דיאמגנטי, אין לו השפעה על סיגנל התהודה המגנטית המקומי. במצב רגיל, נניח מצב מנוחה, הנוירונים מחלצים את מה שהם זקוקים לו מכלי הדם, משאירים בנימים הורידים בעיקר את הדאוקסיהמוגלובין הכחלחל בעל ההשפעה המגנטית ואז ישנה ירידה משמעותית של הסיגנל באיזור המוח המופעל או מעט אחריו.

עם זאת, במצב פעולה של נוירונים, משמע כאשר הם מאוקטבים, ההימצאות המקומית של נוירוטרנסמטורים גורמים לתאי תמיכה סביבם, אשר קרויים אסטרוציטים (התאים הגדולים והנפוצים במערכת העצבים המרכזית, צורתם כצורת כוכב והם ממלאים תפקידים תומכים רבים ברקמות המוח וחוט השדרה), לשחרר כימיקלים לתוך העורקים אשר גורמים לכלי הדם להתרחב ואז לספק יותר חמצן וחומרים תזונתיים לנוירונים באיזור המופעל במוח.

בעקבות כך, העלייה בנפח הדם היא יותר ממספיקה לצורך המטבוליטי שנדרש, וכך אנחנו בעצם מגיעים למצב של פרדוקס שבו ישנה עלייה בכמות האוקסיהמוגלובין האדמדם גם בנימים הורידיים, לאחר מעברם דרך הנוירונים באיזור המוח המופעל. מאחר שאוקסיהמוגלובין הוא חומר דיאמגנטי (לא מתמגנט ולא משפיע על סיגנל התהודה המגנטית), יש עלייה בסיגנל התהודה המגנטית האיזורית ביחס לאיזורי הנוירונים הלא- מאוקטבים, מה שמייצר איזור בהיר יותר של סיגנל תהודה מגנטית באיזור הנוירונים המאוקטבים (או יותר נכון, מעט אחריו, נגיע לכך בהמשך).

כך, מה שקורה בפועל הוא שרזולוצית הסיגנל בין הנוירונים המאוקטבים לבין הנוירונים במצב מנוחה (הנוירונים שאינם מאוקטבים) מתבסס על הריכוז היחסי של אוקסיהמוגלובין בנימים הורידיים ולכן סוג דימות זה נקרא BOLD- Blood Oxygen Level Dependent functional MRI.

 

המגבלות של BOLD fMRI ועל הפעילות המוחית של דג הסלמון המת

 

טכנולוגיית BOLD fMRI הינה כלי עוצמתי במחקר תפקודי של המוח, אך יש לה גם מגבלות ברורות מעצם צורת רכישת הסיגנל שלו- אלו בעיקר קשורות לרזולוציה זמנית (Temporal resolution-TE) ולדיוק מרחבי. רזולוציה זמנית מתייחסת לרזולוציה של מדידה ביחס לזמן. מאחר שאנחנו בודקים באופן עקיף פעילות הנוירונים המתבססת על העלייה האזורית בנימים הורידים של אוקסיהמוגלובין לאחר מיקום הנוירונים המאוקטבים, הדבר תלוי באורינטציה של ניקוז הורידים הפולטים סיגנל, ולכן מיקום הסיגנל יכול להתגלות כמה מילימטרים אחרי איזור הנוירונים המאוקטבים.

מקרה נוסף, יחסית מפורסם, שהציג לעולם את מגבלה של BOLD fMRI, קשור לרעשי הרקע שמהם הוא יכול להיות מושפע.

בשנת 2009, בנט (Bennett) ושותפיו  הציגו תמונה, כיום די מפורסמת, בתוך מאמר ששמו: Neural correlates of inner species perspective-taking in the post mortem Atlantic salmon

בתמונה נראית פעילות מוחית אצל דג סלמון מת ב- BOLD fMRI בתגובה להצגת תמונות של אנשים בסיטואציות חברתיות שונות. לפחות בתמונה אחת הצליחו החוקרים להדגים סיגנל משמעותי בתוך מוחו של הסלמון, אשר אמור להיות חסר פעילות.

 

התמונה והמאמר שסיכם אותה, לא נועדו להתנגד או ללעוג לטכנולוגיית ה-fMRI, אלא להעלות את המודעות לתוצאות מזוייפות בסריקות fMRI, אשר יכולות להיגרם מרעשי רקע אקראיים, אם תיקונים סטטיסטיים מסוימים לא נעשות באופן שגרתי כאשר מנתחים את נתוני תוצאות ה-fMRI. כותבי המאמר תקפו תוצאות מחקרים רבים שעשו שימוש ב-fMRI אשר נתוניהם יכולים להיות שגויים בעקבות אי-שימוש בתוכנות תיקון של בעיית ההשוואות המרובות (Multiple comparisons problem- בעיה סטטיסטית הנגרמת כאשר מבצעים מספר הסקות סטטיסטיות במקביל, או כשאומדים במקביל קבוצה של פרמטרים על בסיס נתונים שניצפו. לפעמים גם התיקונים יכולים לגרום לבעיות ולדחות את השערת האפס, גם כאשר היא נכונה). בעיה זו נובעת ספציפית מהמגבלות המתודולוגיות של שימוש ב- BOLD fMRI.

לסיכום, ה-fMRI הינו כלי מרתק שפתח אופציות רבות בפני עולם המחקר. הוא אמנם אינו חסר חסרונות, אך הוא כלי מחקרי אשר אין ספק שעתידו עוד לפניו.

 

ביבליוגרפיה ולקריאה נוספת:

 

Neural correlates of inner species perspective-taking in the post mortem Atlantic salmon

פורטל ה-fMRI והדימות המוחי- https://fmri.co.il/

אתר הספר MRI המדריך המלא-רפואה ופיזיקה נפגשות

 

נבדקים רבים, כאשר הם מבצעים סריקת MRI, מתלוננים על הרעש החזק. לשם כך הם מקבלים אטמי אוזניים ולעיתים גם אוזניות המשמיעות את המוזיקה אותה הם בחרו. מסתבר שקבוצת מהנדסים אמריקאיים מאוניברסיטת Case Western Reserve University אשר בקליבלנד החליטו לעשות משהו קצת יותר קיצוני ולגרום לסורק עצמו לנגן מוסיקה קלאסית!

כאשר סריקת ה-MRI מתבצעת, נשמעות נקישות ורעשים מכניים מהגרדיאנטים של הסורק בעקבות כוח הנקרא כוח לורנץ (הכוח הפועל על מטען חשמלי עקב נוכחותם של שדה חשמלי ושדה מגנטי). על מנת להפוך את הרעש למוזיקה, החוקרים המירו קובץ MP3 של יצירתו של באך (Cello Suite No. 1) לנתוני קידוד עבור הגרדיאנטים של סורק MRI של חברת פיליפס. המוזיקה שיצרו הגרדיאנטים היתה נפלאה, אך יותר מכך, הסריקה שהופקה בעקבות נגינה זו היתה סריקה אבחנתית. כך, אולי בעתיד, סוגי הסריקות עצמם יוכלו להישמע כמו מוזיקה ערבה לאוזן להנאת הנבדקים ומבצעי הבדיקה.

 

סורק ה-MRI מנגן מוסיקה קלאסית- מתוך אתר YouTube

MRI- כיצד הוא עובד?

mri בהריוןבניגוד לבדיקת ה-CT, סריקת MRI אינה כוללת קרינה מייננת ולכן אינה מהווה בעיה לנשים בהריון ולעובריהן. מאידך, עד לא מזמן נמנעו מכוני ה-MRI מלבצע MRI לנשים בטרימסטר הראשון להריון, ויש עדיין מכונים הנוהגים כך. האם יש בכך הגיון? מחקר רטרוספקטיבי קנדי חדש, אשר פורסם ב-JAMA בספטמבר 2016, מגלה שאין בעיה לבצע MRI לנשים בהריון גם בטרימסטר הראשון, אך יש להיזהר מאוד בהזרקת גדוליניום בכל שלבי ההיריון.
המחקר, אשר הובל על-ידי גואל ריי (Joel G. Ray) ומריאן וארמולן (Marian Vermeulen) מאוניברסיטת אונטריו, בדק רשומות רפואיות של מעל ל-1.4 מיליון לידות בין השנים 2003-2015. מתוך כל אותם הריונות, 1700 נחשפו בטרימסטר הראשון לסריקת MRI ו-400 נחשפו בנוסף גם להזרקת גדוליניום (gadolinium-enhanced MRI). העוברים מהמחקר נבדקו עד לגיל ארבע בהקשר לחמישה מדדים- לידת תינוק מת או מוות של היילוד, א-נורמליות מולדת, גידולים, אובדן ראייה ואובדן שמיעה- ונמצא שחשיפה לסריקת MRI לא נמצאה כתורמת לעלייה במדדים אלו. מאידך נמצא שהזרקת גדוליניום בכל טרימסטר של ההיריון הגבירה פי 4 את הסיכון ללידת עובר מת או מוות של היילוד, וגם לכל תחלואת עור (ראומטולוגית, תסנינית או דלקתית). מסקנת המחקר היא שאין בעיה לבצע סריקת MRI גם בטרימסטר ראשון של ההיריון, אך חשוב להשתדל להימנע מהזרקת גדוליניום בכל שלבי ההריון.

 

קישור למאמר המקורי של המחקר

הידיעה באתר MRI המדריך המלא

MRI_scanסורק MRI, המבוסס על טכנולוגיית התהודה המגנטית, מספק מאז המצאתו יכולות איבחון חסרות תקדים בעולם הדימות. לאחרונה צוות חוקרים מאוניברסיטת צפון קרוליינה בארה”ב (UNC) ניצל התקדמות טכנולוגית זו על מנת לזהות סימני אוטיזם במוח אצל ילדים בני חצי שנה (לתשומת לב קהילת מתנגדי החיסונים הניתנים בגיל שנה- ע.ב.ח.).
אוטיזם (תסמונת קנר) הוא לקות התפתחותית הנובעת משונוּת נוירולוגית התפתחותית, תורשתית ומולדת. קשה לזהות אוטיזם בשלב מוקדם ולפעמים הסימנים הראשונים, כמו חוסר יצירת קשר עין, מופיעים רק אחרי גיל שנתיים. צוות המחקר, בראשותם של ג’וזף פיבן (Joseph Piven) והתר קודי הזלאט (Heather Cody Hazlett), ביצע את המחקר בארבעה מרכזים רפואיים בארצות הברית, על 109 תינוקות הנמצאים בסיכון גבוה ללקות באוטיזם, משום שאחיהם אובחנו באוטיזם (סיכוי של 1:5, כאשר הסיכוי באוכלוסיה הוא 1:100 בקירוב) ובמקביל, על 42 תינוקות ללא רקע משפחתי של אוטיזם. הם בדקו, בעזרת סורק MRI, את מוחם של התינוקות בזמן שישנו בגילאי 6 חודשים, 12 חודשים ו-24 חודשים.

בגיל שנתיים 15 מהתינוקות שהיו בעלי סיכון גבוה ללקות לאוטיזם בגלל עבר משפחתי, אכן אובחנו כלוקים באוטיזם (על סמך אי יצירת קשר עין, עיכוב ביכולת הדיבור ועיכוב בתחומים התפתחותיים אחרים) וממצאי המחקר הראו שנפח מוחם גדל בין סריקת MRI מוח בגיל 12 חודשים לבין סריקת MRI מוח בגיל 24 חודשים, בצורה מהירה יחסית לילדים שלא לקו באוטיזם. ממצא נוסף בסריקות ה-MRI המבדיל בין התינוקות שאובחנו עם אוטיזם בגיל שנתיים לכאלו שלא אובחנו, נמצא בין סריקת MRI מוח בגיל 6 חודשים לבין סריקת MRI מוח בגיל 12 חודשים, כאשר אצל התינוקות שאובחנו באוטיזם שטח הפנים של קליפת המוח (מדד של גודל קפלי המוח בחלק החיצוני של המוח), גדל מהר יותר בהשוואה לאלו שלא קבלו אבחנה. בסיכום הכללי, אלגוריתם האבחון של המחקר הצליח לזהות אוטיזם מוקדם על סמך סריקות MRI מוח ב-81% מהמקרים.

מחקר זה, אשר ממצאיו כרגע מתייחסים אך ורק לאוכלוסיית תינוקות בסיכון גבוה ולא לכלל האוכלוסיה, מצריך סדרת מחקרי המשך על אוכלוסיות גדולות יותר על מנת שיוכל להתקבל ככלי אבחוני קליני לכל דבר. במידה והדבר יצלח, אפשר יהיה להקדים את מועד אבחון האוטיזם בעזרת סריקת MRI מוח לאותם ילדים בסיכון ואז להתחיל טיפול מוקדם יותר במטרה לשפר את התפקוד בשלבים מאוחרים יותר בחיים. חשוב גם לציין שכיום ישנה התפתחות רבה בתחום ה-MRI העוברי, כך שאולי בעתיד ניתן יהיה לנבא אף אצלם היתכנות אוטיזם בעזרת סריקת MRI, וכך לאפשר להורים לקבל החלטה האם להביא את הילד לעולם או לא (ע.ב.ח.).

 

קישור לכתבה על המאמר המקורי- אתר Nature

קצת על אוטיזם קלאסי (תסמונת קנר)

פורטל ה-MRI הישראלי