Magnetoentsefalograafia uurib aju. Koos teiste meetoditega kasutatakse seda modelleerimiseks aju funktsioone. Seda tehnikat kasutatakse peamiselt teadustöös ja raskete neurokirurgiliste protseduuride kavandamiseks aju.
Mis on magnetoentsefalograafia?
Magnetoentsefalograafia uurib aju magnetilist aktiivsust. Koos teiste meetoditega kasutatakse seda aju funktsiooni modelleerimiseks. Magnetoentsefalograafia, tuntud ka kui MEG, on uurimismeetod, mis määrab aju magnetilise aktiivsuse. Selles protsessis teevad mõõtmise välised andurid, mida nimetatakse SQUID-ideks. SQUID töötavad ülijuhtivate mähiste baasil ja suudavad registreerida väikseimaid magnetvälja muutusi. Ülijuht nõuab temperatuuri, mis on absoluutse nulli lähedal. Selle jahutuse saab saavutada ainult vedel heelium. Magnetoentsefalograafid on väga kallid seadmed, eriti kuna nende tööks on vajalik igakuine sisend umbes 400 liitrit vedelat heeliumi. Selle tehnoloogia peamine rakendusala on teadusuuringud. Uurimisteemadeks on näiteks erinevate ajupiirkondade sünkroniseerimise selgitamine liikumisjärjestuste ajal või värisemine. Lisaks kasutatakse magnetoentsefalograafiat ka selle eest vastutava ajupiirkonna tuvastamiseks epilepsia.
Funktsioon, mõju ja eesmärgid
Magnetoentsefalograafiat kasutatakse aju neuronaalse aktiivsuse käigus tekkinud väikeste magnetvälja muutuste mõõtmiseks. Ärrituse edastamise ajal ergastatakse neuroneid elektrivooludes. Iga elektrivool tekitab magnetvälja. Selles protsessis moodustub aktiivsusmuster närvirakkude erineva aktiivsuse tõttu. On tüüpilisi tegevusmustreid, mis iseloomustavad üksikute ajupiirkondade funktsiooni erinevate tegevuste ajal. Haiguste esinemisel võivad aga tekkida kõrvalekalduvad mustrid. Need kõrvalekalded tuvastatakse magnetetoentsefalograafias kergete magnetvälja muutustega. Selles protsessis tekitavad aju magnetilised signaalid magnetoentsefalograafi mähistes elektrilisi pingeid, mis registreeritakse mõõteandmetena. Aju magnetilised signaalid on võrreldes väliste magnetväljadega äärmiselt väikesed. Need jäävad mõne femtotesla vahemikku. Maa magnetväli on juba 100 miljonit korda tugevam kui ajulainete tekitatud väljad. See näitab magnetoentsefalograafi väljakutseid nende kaitsmiseks väliste magnetväljade eest. Seetõttu on magnetoentsefalograaf tavaliselt seatud elektromagnetiliselt varjestatud salongi. Seal summutatakse erinevate elektriajamiga objektide madalsagedusväljade mõju. Lisaks kaitseb see varjestuskamber elektromagnetilise kiirguse. Varjestuse füüsikaline põhimõte põhineb ka sellel, et välistel magnetväljadel pole nii suurt ruumilist sõltuvust kui aju tekitatud magnetväljadel. Seega väheneb aju magnetiliste signaalide intensiivsus kaugusega kvadratiivselt. Väiksema ruumilise sõltuvusega väljad saab summutada magnetoentsefalograafi mähisesüsteemiga. See kehtib ka südamelöökide magnetiliste signaalide kohta. Kuigi Maa magnetväli on suhteliselt tugev, ei mõjuta see mõõtmist ka häirivalt. See tuleneb asjaolust, et see on väga pidev. Alles siis, kui magnetoentsefalograaf puutub kokku tugevate mehaaniliste vibratsioonidega, muutub Maa magnetvälja mõju märgatavaks. Magnetoentsefalograaf on võimeline ilma ajas viivitamatult registreerima aju kogu aktiivsust. Kaasaegsed magnetoentsefalograafid sisaldavad kuni 300 andurit. Neil on kiivrilaadne välimus ja need on kinnitatud juhataja mõõtmiseks. Magnetoentsefalograafid jagunevad magnetomeetriteks ja gradiomeetriteks. Kui magnetomeetritel on üks vastuvõtumähis, siis gradiomeetritel on kaks 1.5 kuni 8 cm kaugusel asetsevat vastuvõtumähist. Sarnaselt varjestuskambrile avaldavad need kaks mähist mõju, et madala ruumilise sõltuvusega magnetväljad pärsitakse juba enne mõõtmist. Andurite valdkonnas on juba uusi arenguid. Näiteks on välja töötatud miniatuursed andurid, mis suudavad töötada ka toatemperatuuril ja mõõta kuni ühe picotesla magnetvälja tugevust. Magnetoentsefalograafia olulised eelised on selle kõrge ajaline ja ruumiline eraldusvõime. Seega on aja eraldusvõime parem kui üks millisekund. Muud magnetoentsefalograafia eelised EEG ees (elektroentsefalograafia) on selle kasutusmugavus ja arvuliselt lihtsam modelleerimine.
Riskid, kõrvaltoimed ja ohud
Ei tervis magnetoentsefalograafia kasutamisel on probleeme. Protseduuri saab kasutada ilma riskita. Siiski tuleb märkida, et keha metallosad või metalli sisaldavate värvipigmentidega tätoveeringud võivad mõõtmise ajal mõõtmistulemusi mõjutada. Lisaks mõnele eelisele EEG ees (elektroentsefalograafia) ja muud ajufunktsiooni uurimise meetodid, sellel on ka puudusi. Kõrge aeg ja ruumiline eraldusvõime osutuvad selgelt eeliseks. Lisaks on see mitteinvasiivne neuroloogiline uurimismeetod. Kuid suurim puudus on pöördprobleemi ainulaadsus. Pöördprobleemis on tulemus teada. Selle tulemuseni viinud põhjus on aga suures osas teadmata. Mis puutub magnetoentsefalograafiasse, siis see asjaolu tähendab, et ajupiirkondade mõõdetud aktiivsust ei saa üheselt määratleda funktsioonile või häirele. Edukas määramine on võimalik ainult siis, kui varem välja töötatud mudel on õige. Kuid aju üksikute funktsioonide õiget modelleerimist saab saavutada ainult magnetoentsefalograafia ja muude funktsionaalsete uurimismeetodite sidumisel. Need metaboolsed funktsionaalsed meetodid on funktsionaalsed magnetresonantstomograafia (fMRI), lähi-infrapuna-spektroskoopia (NIRS), positronemissiooni tomograafia (PET) ehk ühe footoni emissioon kompuutertomograafia (SPEKT). Need on pildistamine või spektroskoopilised tehnikad. Nende tulemuste kombineerimine aitab mõista üksikute ajupiirkondade toimuvaid protsesse. MEGi teine puudus on protseduuri kõrge hind. Need kulud tulenevad ülijuhtivuse säilitamiseks magnetoentsefalograafias vajalike vedelate heeliumi suurte koguste kasutamisest.
