Publicerad
Kategori: Hjärnan och nervsystemet, Månadens vetenskapliga artikel
Nyckelord: , ,

Visa faktaruta!

Funktionell magnetresonans (fMRI) kan användas för att planera kirurgiska ingrepp i hjärnan och på så sätt minska risken för att viktiga funktionella områden skadas. Metoden har dock sina begränsningar p.g.a. att signalkänsligheten varierar i olika delar av hjärnan. Forskarna har nu utvärderat en metod för att skapa kartor över signalkänsligheten och har visat att metoden ger tillförlitliga resultat. Känslighetskartorna ger kirurgerna viktigt information vid planeringen inför operationer.

Kirurgiska ingrepp i hjärnan är inte riskfria. Vid operationer då man avlägsnar tumörer eller vid ingrepp mot svår epilepsi, då små områden av hjärnan opereras bort, riskerar man att skada närliggande funktionella centra, som exempelvis områden som styr kroppens rörelser eller delar av språkcentrum.

Johan Olsrud och Peter Mannfolk framför magnetkamera

Johan Olsrud och Peter Mannfolk framför en magnetkamera

Med en teknik som kallas funktionell MRI (se faktaruta) kan man idag ta reda på vilka funktionella områden som finns i tumörens närhet och var exakt de sitter. Utifrån denna kunskap kan man sedan lägga upp en strategi för operationen, exempelvis välja från vilket håll som man ska närma sig tumören för att inte skada viktiga funktioner.

Homogent magnetfält en förutsättning

Men metoden är inte problemfri och har sina begränsningar. För att man ska kunna få bra och tillförlitliga bilder från de undersökta områdena, krävs att magnetfältet som passerar hjärnan är homogent, dvs. lika på alla ställen i hela hjärnan.

– Om magnetfältet inte är homogent finns det risk för avvikelser. Då kan man få signalförluster och distortioner, att signalen hamnar på fel ställe, säger Peter Mannfolk, sjukhusfysiker och doktorand vid Medicinsk strålningsfysik vid Lunds universitet.

Bihålor kan störa

Den här typen av magnetfältstörningar hittar man oftast vid olika gränsskikt i hjärnan, t.ex. vid övergången mellan hjärnvävnad och luftfyllda håligheter som bihålorna. Här ligger exempelvis Brocas område som styr talförmågan – och därmed ett potentiellt problemområde.

– En försämrad signal gör metoden mindre känslig och eftersom man mäter väldigt små signalförändringar på några få procent kan det leda till problem, säger Peter Mannfolk.

Säker för klinik

Sedan tidigare finns teoretiska beskrivningar för beräkning av fältstörningar och signalkänsligheten i olika områden av hjärnan, s.k. BOLD-känslighet – det vill säga hur bra

BOLD-känslighetskartor över Hippocampus

BOLD-känslighetskartor över Hippocampus, ett område i hjärnan som har betydelse för bl.a. minnet. Gröna områden indikerar normal signalkänslighet utan störningar, blå områden innebär avsaknad av signal medan i röda områden förstärks signalen av magnetfältavvikelserna (klicka för större bild). Foto: Peter Mannfolk.

metoden är på att registrera variationer i blodflödet som ju i sig är ett mått på aktiviteten i hjärnan (se faktaruta).

Forskarna i Lund har utvärderat de teoretiska modellerna och visat att de fungerar i praktiken, att det går att skapa kartor över BOLD-känsligheten som är tillräckligt tillförlitliga för att användas i kliniska sammanhang. Därefter har de också särskilt analyserat hur magnetfältet varierar i tre viktiga och kliniskt intressanta områden i hjärnan.

Pekar ut riskområden

Känslighetskartorna ger kirurgerna information om hur säkra de kan vara på resultaten från en fMRI-undersökning. Resultat från områden med hög BOLD-känslighet är tillförlitliga medan resultat från områden med låg BOLD-känslighet bör man se upp med.

– Med hjälp av våra kartor kan vi peka ut riskområden, där avsaknad av aktivitet vid en fMRI-undersökning inte är någon garanti för att där inte finns något funktionellt centrum. Det kan lika gärna vara så att signalen har försvagats så mycket att den inte går att detektera, säger Peter Mannfolk.

Lättolkad presentation

Metoden används ännu inte kliniskt men forskarna hoppas att den snart ska kunna börja användas i Lund.

Johan OLsrud med sonen Samuel och Peter Mannfolk– Vad som återstår är att hitta ett sätt att presentera data på ett lättolkat sätt som är användbart för kirurgerna. Vi har ett bra samarbete med neurokirurger och neurologer, och intresset för fMRI är stort, säger Johan Olsrud, sjukhusfysiker vid Skånes universitetssjukhus i Lund och forskare vid Bild- och funktionsdiagnostikcentrum vid Lunds universitet.

Het forskning

I ett längre perspektiv är det intressant att utveckla metoder för att lokalisera hjärnaktivitet hos patienter som av någon anledning inte kan medverka vid en fMRI-underökning. Det kan vara patienter som är förlamade, medvetslösa eller småbarn som inte kan följa instruktioner. Metoden kallas ”resting-state fMRI” och bygger på att man tar bilder i vilotillstånd då patienten inte gör något. Man mäter då lågfrekventa svängningar från ett antal nätverk i hjärnan som alltid är igång.

– Resting-state fMRI är ett nytt hett område som det pågår mycket forskning kring, avslutar Johan Olsrud.

Följande forskare har deltagit i det beskrivna projektet:

Peter Mannfolk, Markus Nilsson, Ronnie Wirestam och Freddy Ståhlberg från Medicinsk strålningsfysik samt Danielle van Westen och Johan Olsrud från Diagnostisk radiologi, samtliga vid Lunds universitet.

Text: EVA BARTONEK ROXÅ

Foto: Eva Bartonek Roxå och Peter Mannfolk

Artikeln är tidigare publicerad på Medicinska fakultetens hemsida vid Lunds universitet som månadens vetenskapliga artikel juli 2010