כללית און-ליין
נוירוכירורגיה
    מאת:
  • מנהלת: ד"ר עירית שפירא-ליכטר, PhD

FMRI - הדמיה תפקודית של המוח בתהודה מגנטית

מהי בדיקת fMRI?

הדמיה תפקודית של המוח בתהודה מגנטית ((functional MRI, fMRI) היא שיטת דימות מוחי שמשמשת למיפוי אזורי המוח הקשורים בתפקודים שונים, כגון: מוטוריקה, שפה, קשב, וזיכרון. הבדיקה אינה פולשנית, ומספקת מידע מפורט על הארגון המוחי הן ברמת הנבדק הבודד והן ברמת האוכלוסייה. שיטה זו משמשת לצרכים קליניים והינה כלי מרכזי בחקר מדעי המוח.

שיטת fMRI

בבדיקת fMRI נבחן הקשר בין ההתנהגות או הפעילות שהאדם מבצע בנקודת זמן מסוימת לבין הפעילות הפיזיולוגית שמתרחשת במוחו, תוך שימוש במגנט רב עוצמה ובגלי רדיו. הבדיקה מבוססת על העובדה שכאשר אדם מבצע פעולה מסוימת ישנה פעילות מוגברת של תאי עצב באזורים הקשורים לביצוע הפעולה. העלייה הזו בפעילות מלווה בצריכה מוגברת של חמצן, וכתוצאה מכך בשינויים בזרימת הדם המגיע לאזור הפעיל ובפרט בעלייה בשיעור ההמוגלובין המחומצן. כיון שלהמוגלובין מחומצן ולא-מחומצן תכונות מגנטיות שונות, נוצר שינוי מדיד באות אשר מבטא את רמת הפעילות העצבית המקומית. אנו מסיקים שאזור מוחי מסוים קשור לתפקוד נתון אם האות בו משתנה בהתאם לתפקוד.

היישום הקליני

ההתוויה הקלינית של fMRI הינה למיפוי מוחי אינדיבידואלי של תפקודים חיוניים כגון שפה או מוטוריקה בחולים עם נגעים מוחיים (כגון: גידול (tumor), מלפורמציה (malformation)) המיועדים להסרה ניתוחית, וכן בחולים הסובלים מאפילפסיה עמידה תרופתית המועמדים להתערבות ניתוחית. מטרת המיפוי היא שימור תפקודי וצמצום הסיכון לפגיעה נוירולוגית כתוצאה מהניתוח. ישנם הבדלים בינאישיים בארגון המוחי התפקודי, הן במיקומים המדויקים של התפקוד והן במידת הצידיות
(לטרליזציה) של תפקודי השפה. תיתכן גם דחיקה של האזור התפקודי כתוצאה מהנגע או מהבצקת שהנגע יוצר. זיהוי ואפיון דפוס הארגון המוחי התפקודי האישי הייחודי לחולה מסייע למנתח בתכנון הניתוח ובביצועו. המפה התפקודית האישית של החולה מסייעת לבחירת נתיב הגישה הניתוחי, לקביעת היקף הכריתה, להערכת הסיכון לפגיעה נוירולוגית ולהכוונת המיפוי התפקודי התוך ניתוחי (במידה ומבוצע).

ביצוע בדיקה קלינית ועיבוד תוצאותיה כולל מספר שלבים:

קבלת טופס התחייבות לבדיקה –

הבדיקה נכללת בסל הבריאות להתוויה של מיפוי תפקודי טרום ניתוחי (קוד משרד הבריאות L0554). ההפניה לבדיקה נעשית על ידי הרופא המנתח. קבלת טופס התחייבות מותנית באישור רופא מחוזי ועשויה לקחת מספר ימים.

הכנה לבדיקה: אינטייק ואימון על המטלות –

לפני הכניסה לסורק המטופל עובר ריאיון ולאחריו אימון על המטלות המתוכננות להתבצע בסורק, לשם הערכת תפקודו  בתנאים ידידותיים וללא לחץ זמן. ולצורך הכנתו לביצוע המטלות שיתבצעו בסורק עצמו. בהתאם לרקע הרפואי, מיקום הנגע, התסמינים, השאלה הקלינית ותפקוד החולה - נבחרים התפקודים שימופו והמטלות התפקודיות מותאמות אישית לחולה מבחינת שפה, קושי וקצב.

הבדיקה בסורק –

בעת הסריקה החולה שוכב בסורק ה-MRI ומתבקש לבצע תוך כדי הסריקה מטלות מגוונות, בהתאם לתפקודים אותם ממפים. לצורך המיפוי התפקודי אנו נעזרים בציוד ייעודי המותאם לסורק, כולל מסך להצגת הוראות ותמונות, אוזניות, כפתורי תגובה וכיו"ב. מיפוי מוטורי כולל מטלות למיפוי האזורים האחראיים על ביצוע של תנועות הידיים, תנועות הרגליים, תנועות הלשון והשפתיים ותכנון תנועה. מיפוי שפתי כולל מטלות מגוונות, הן חזותיות והן שמיעתיות, כגון פתרון הגדרות כמו בתשבץ או השלמת משפטים. ריבוי המטלות מאפשר מיפוי מיטבי הן של אזורי שפה קדמיים והן של אזורי השפה האחוריים ובנוסף מספק עדות המצטברת לגבי צדיות ומיקום תפקודי שפה. בנוסף למטלות גם נרשם רצף אנטומי תלת ממדי מפורט של המוח, אליו יוטמעו המפות התפקודיות.

עיבוד תוצאות ה-fMRI והפקת פענוח –

לאחר עיבוד הנתונים שנאספו בסריקה בעזרת תוכנות ייעודיות מתקבלת הצגה תלת ממדית מפורטת, המאפשרת זיהוי מיקום האזורים התפקודיים ביחס לנגע, הדגמה של שינויים בארגון (כגון: דחיקה) וקביעת צדיות של תפקודי שפה. מידע זה משמש להערכת מידת הסיכון הטמונה בניתוח ומסייע למנתח בתכנונו ובהכוונתו. התשובה לבדיקה כוללת מידע רפואי ואישי בסיסי, מידע על פרוטוקול הבדיקה והמטלות התפקודיות ששימשו בה, תיאור מפורט של ממצאי מיפוי המוח, וסיכום. בתשובה נכללות גם תמונות של המפות המוחיות.

דיון עם המנתח –

לקראת הניתוח מתקיימת ישיבה משותפת על המקרה, במידת הצורך מופקות תמונות נוספות המסייעות לתכנון הניתוח.

דוגמה למיפוי תפקודים שפתיים שבוצע בבילינסון

גבר בשנות הארבעים עם קברנומה (גידול שפיר של כלי הדם) הממוקם באונה הטמפורלית בצד השמאלי של המוח, שסובל מהפרעות בדיבור. בבדיקת ה-fMRI הודגמה לטרליזציה (עדיפות) להמיספרה השמאלית באזורי שפה קדמיים. באזורי שפה אחוריים נצפתה פעילות שפתית בשני מוקדים עיקריים אשר ממוקמים בהמיספרה שמאל, בקרבה ניכרת לנגע, מעליו (ראו תמונה). המידע כי אזורי השפה האחוריים נדחקו כלפי מעלה אפשר למנתח להיכנס בבטחה מחלקו התחתון של הנגע.
הניתוח הושלם בהצלחה וללא נזק נוירולוגי.

תפקודים שפתיים

בתמונה הדגמה של מוקדי השפה האחוריים הסמוכים לנגע. החפיפה בין המיפוי המתקבל במטלות השמיעתיות (כחול) והמיפוי המתקבל במטלות החזותיות (ורוד) מאפשרת לזהות את אזורי השפה (החפיפה מוצגת בסגול).

דוגמה למיפוי תפקודים מוטוריים שבוצע בבילינסון

גבר בשנות השלושים עם תהליך תופס מקום פרונטלי ימני. במיפוי fMRI תנועות מוטוריות לוו בפעילות במיקומים המתאימים בקורטקס מוטורי ראשוני. כן הודגמה פעילות באזורים הקשורים בתכנון תנועה, הממוקמים בקרבה ניכרת לנגע.

מיפוי קורטקס מוטורי ראשוני:

האזורים בקורטקס מוטורי ראשוני הקשורים בהנעת
יד ימין לעומת יד שמאל,
רגל ימין לעומת רגל שמאל,
השפתיים והלשון.

 

פעילות באזורי תכנון מוטוריים:

בעת ביצוע תנועות מורכבות הודגמה פעילות באזורים הקשורים בתכנון תנועה, בקרבה ניכרת לנגע.

 

מי יכול לעבור בדיקת fMRI?

כיוון שבדיקת ה- fMRI מתבצעת במגנט רב עוצמה, אנשים עם מתכות בגופם אינם יכולים לעבור את הבדיקה. לפיכך לפני כל בדיקת fMRI הנבדק נדרש למלא שאלון ועובר תדרוך על-ידי הטכנאי.

האם הבדיקה מזיקה?

השדה המגנטי וגלי הרדיו המשמשים למיפוי ב MRI אינם קרינה מייננת. בהתאם, משנת 1991, בה החל השימוש ב- MRI למיפוי תפקודי בבני אדם, ועד היום - לא ידוע על השפעות מזיקות על רקמות הגוף כתוצאה מחשיפה למגנט.
הבדיקה מערבת חשיפה לרעש חזק ועל כן הנבדק מקבל אוזניות להגן על שמיעתו. בנוסף, מי שסובל מקלסטרופוביה עלול לחוש אי נוחות בגלל השהייה בחלל צר במהלך הבדיקה.

הדמיה שקולת דיפוזיה של המוח בתהודה מגנטית – DTI

השיטה

הדמיה שקולת דיפוזיה של המוח בתהודה מגנטית היא בדיקה לא פולשנית המשתמשת במידע המתקבל בעזרת מכשיר ה-MRI לצורך שחזור והצגה של מסילות העצבים במוח -  Diffusion Tensor Imaging (DTI). השיטה מאפשרת הדמיה של מסילות שונות אשר מחברות בין אזורים שונים במוח, למשל בין החצי הימני והשמאלי של המוח או בין המוח וחוט השדרה. מסילות אלה מעבירות מידע תפקודי ספציפי כגון מיידע מוטורי, סנסורי וקוגניטיבי.
שיטה זו מבוססת על מדידת תנועת מולקולות מים ברקמת המוח (דיפוזיה). במסילות העצבים התנועה של המולקולות היא ייחודית שכן אלה יכולות לנוע במהירות ובחופשיות לאורך המסילות, אולם תנועתם מוגבלת לרוחב המסילות. ההבדל בין שתי התנועות נותן מדד של כיווניות הרקמה. כך ניתן למפות בדיוק גבוה יחסית את מיקום ואיכות המסילות השונות במוח וללמוד על הקישוריות בין האזורים השונים.

היישום הקליני

ההתוויה הקלינית הינה למיפוי מוחי אינדיבידואלי קדם ניתוחי בחולים עם נגעים מוחיים המיועדים להסרה ניתוחית וכן בחולים הסובלים מאפילפסיה עמידה תרופתית המועמדים להתערבות ניתוחית. השיטה מאפשרת מיפוי ספציפי של מסילות עצבים בודדות, שיכולות להיות קריטיות לתפקוד תקין של המוח. הבדיקה מספקת מידע לגבי ממבנה ומיקום המסילות ביחס לנגע המוחי כן ביחס למבנים חשובים אחרים במוח. זיהוי ואפיון דפוס הארגון המוחי האישי, לרבות שינויים כגון דחיקה כתוצאה מהנגע או מהבצקת שהנגע יוצר, מסייע למנתח בתכנון הניתוח ובביצועו.

הבדיקה קלינית

מבוצעת לרוב כחלק מבדיקת fMRI, ותחת אותו טופס התחייבות, בהיותה בדיקה משלימה לה.

עיבוד תוצאות ה-DTI והפקת פענוח –

הנתונים שנאספו בסריקה ייעודית מעובדים בשיטות מתקדמות. שחזור מרבית הסיבים מחושב באמצעות אלגוריתם דטרמיניסטי, למעט ה- optic radiationשמוגדר באמצעות אלגוריתם פרובביליסטי, כמקובל במרכזים המובילים בעולם. השחזור נעשה תוך הגדרה אוטומטית ו\או ידנית של אזורי ענין בהתבסס על מיקומים אנטומים, בהתאם לנסיבות המקרה. לאחר עיבוד הנתונים מתקבלת הצגה דו ממדית ותלת ממדית מפורטת, המאפשרת הדגמה של מיקום המסילות העצביות ביחס לנגע וכן הדגמה של שינויים בארגון (כגון: דחיקה). מידע זה משמש להערכת מידת הסיכון הטמונה בניתוח ומסייע למנתח בתכנונו ובהכוונתו. התשובה לבדיקה כוללת גם תמונות של המפות המוחיות.

דוגמאות למיפוי DTI שבוצעו בבלינסון

גבר בשנות ה-30, עם תהליך תופס מקום פרונטאלי שמאלי וקושי (איטיות) בהפקת שפה. במיפוי מודגמים מספר סיבים כולל ה- SLF שקשור בתפקודי שפה (כחול)  וה-PPT שקשור בתנועה (סגול), בתמונה A הסיבים מודגמים בתלת ממד כשברקע תמונה אנטומית בחתך מיד-סגיטלי והנגע מסומן סכמטית בטורקיז. בתמונות B  ו-C הסיבים מודגמים בדו ממד על פני חתכים קורונאלים. ניכרת הקרבה לנגע של הסיבים הקשורים בשפה (B) ותנועה (C).

 

 

אישה בשנות הארבעים עם תהליך תוך חדרי באטריום וקרן האוקסיפיטלית של החדר הימני. במיפוי מודגם סיב ה optic radiation-הימני בכתום ביחס לנגע. בתמונה A הסיב מוצג בתלת ממד והנגע מסומן בטורקיז על רקע חתכים סגיטלי ואקסיאלי. בתמונה B הסיב מוצג בדו ממד על פני חתכים אקסיאלים בהם מודגם הנגע.

A

B


בדיקות fMRI מחקריות

הדמיה תפקודית של המוח בתהודה מגנטית (fMRI) והדמיה שקולת דיפוזיה בתהודה מגנטית (DTI) פותחות צוהר לאפיון מדעי של הבסיס המוחי של מגוון התנהגויות, כגון: רגשות, שפה, קשב, זיכרון, יצירתיות וקבלת החלטות. שיטות אלו הפכו בעשורים האחרונים לכלים חשובים ופופולרים לחקר המוח, ושינו מן היסוד את תחומי הפסיכולוגיה הקוגניטיבית, המחקר הרפואי וחקר המוח. בבית החולים מתבצעים כעת כמה מחקרים לאפיון הבסיס המוחי למגוון התנהגויות, הן במוח הבריא והן במחלות שונות. המחקרים נערכים בשיתוף מחלקות שונות בבית החולים וחוקרים ממוסדות אקדמיים מובילים, ובודקים שאלות במחקר בסיסי ותרגומי, תוך שילוב fMRI, DTI וכלי מחקר משלימים.

 

צוות:

ד"ר עירית שפירא-ליכטר, PhD
תפקידים ומינויים:
מנהלת מרכז ה-fMRI  בבית חולים בילינסון, מרכז רפואי רבין. במסגרת הפעילות אחראית על ביצוע בדיקותfMRI  ו-DTI  למיפוי תפקודי טרום ניתוחי לצרכים קליניים, ועל ביצוע מחקר בכלים אלה.

לימודים והכשרה:
האוניברסיטה העברית בירושלים, MA בפסיכולוגיה (נוירופסיכולוגיה קלינית).
האוניברסיטה העברית בירושלים, MSc במדעי המוח: חישוב ועיבוד מידע במוח. 
דוקטורט משולב בפסיכולוגיה ומדעי המוח, באוניברסיטה העברית בירושלים, בנושא: תיווך מולקולרי של התגובות הקוגניטיביות למצבי דחק פסיכולוגי ופיסיולוגי.
פוסט דוקטורט והובלת השירות הקליני למיפוי תפקודי טרום ניתוחי ב-fMRI  בבית החולים איכילוב במשך ארבע שנים.

מינוי אקדמי:
מרצה בכירה בחוג לנוירולוגיה, אוניברסיטת תל אביב
מרצה בכירה בבית ספר סגול למדעי המוח, אוניברסיטת תל אביב


ד"ר נגה אורן, PhD
תפקידים ומינויים:
חוקרת במרכז ה-fMRI  בבית חולים בילינסון, מרכז רפואי רבין. אחראית על עיבוד בדיקותfMRI  קליניות ומחקריות.

לימודים והכשרה:
תואר שני בנוירופסיכולוגיה קלינית באוניברסיטה העברית בירושלים.
דוקטורט בפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר באוניברסיטת תל אביב, בנושא: שימוש ב fMRI למיפוי תפקודים מוחיים המשתנים בזקנה בריאה.

ד"ר דונה אבקאסיס, PhD
תפקידים ומינויים:
חוקרת במרכז ה-fMRI  בבית חולים בילינסון, מרכז רפואי רבין. אחראית על עיבוד בדיקותDTI  קליניות ומחקריות.

לימודים והכשרה:
דוקטורט ופוסט-דוקטורט במדעי המוח הקוגניטיביים, בנושא: "בסיס נוירופיזיולוגי של עיבוד רצפים אודיטוריים בזמן אמת". הושלם בהצטיינות במכון לפסיכולוגיה של אוניברסיטת פריז.