تصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي | Functional magnetic resonance imaging

ما هو تصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي

يتغير النشاط العصبي في دماغ الإنسان عند قيامه بالأنشطة المختلفة، بدءاً بالأنشطة البسيطة مثل مد اليد وحمل فنجان من القهوة، وصولاً إلى الأنشطة الإدراكية المعقدة كفهم اللغة أثناء المحادثة.

كما أن الدماغ يحتوي على أجزاء متخصصة متعددة، لذا نجد أن الأنشطة المختلفة كالإبصار، والسمع، واللمس، والكلام، والتذكر وغيرها، لها أنماط نشاطية مختلفة. وحتى عندما يقوم الانسان بإغلاق عينيه والاسترخاء، فإن دماغه يكون نشيطاً جداً، ويعتقد أن أنماط النشاط في حالة الراحة هذه تكشف شبكات خاصة لمناطق غالباً ما تعمل معاً.

الرنين المغناطيسي

يعد الرنين المغناطيسي (بالإنجليزية: Magnetic resonance) أحد وسائل التصوير الطبية الحديثة المستخدمة عالمياً، وتبنى طريقة عمل هذه التقنية على موجات الراديو والمجالات المغناطيسية، حيث تنتج صوراً تفصيلية لأعضاء وأنسجة الجسم المختلفة، ومنذ اكتشاف هذه التقنية استمر الأطباء والباحثين في تطويرها للمساعدة في الإجراءات الطبية والمجالات البحثية، مما أحدث طفرة في المجال الطبي والعلمي كليهما.

مم يتكون جهاز الرنين المغناطيسي؟

تستخدم هذه التقنية مغناطيس كبير، وموجات راديوية، وجهاز حاسب آلي لأخذ صور ثلاثية الأبعاد (بالإنجليزية: Three Dimensional) أو صور مقطعية ومفصلة للأعضاء الداخلية في الجسم، يشبه جهاز الرنين المغناطيسي أنبوبة كبيرة بها طاولة في منتصفها يستقر عليها المريض أثناء التصوير.

وتختلف هذه التقنية عن التصوير بالأشعة السينية (بالإنجليزية: X-rays) أو التصوير المقطعي المحوسب (بالإنجليزية: Computed tomography)، حيث أنها لاتؤثر على المريض بالأشعة الأيونية الضارة للجسم.

الرنين المغناطيسي الوظيفي

الرنين المغناطيسي الوظيفي (بالإنجليزية: Functional magnetic resonance)، هو نوع خاص من أنواع الرنين المغناطيسي يتم استخدامه لقياس نشاط المناطق المختلفة في المخ مثل جذع الدماغ أو الغدة النخامية عن طريق ملاحظة وقياس التغيرات التي تحدث في تدفق الدم فيها، حيث أنه كلما زاد نشاط منطقة معينة من المخ زاد استهلاكها للأكسجين فيزداد تدفق الدم في هذه المنطقة.

وباستخدام هذه الطريقة يمكن التعرف على مناطق المخ التي تقوم بوظائف محددة مثل التفكير، والتحدث، والحركة، حيث يطلب من المريض القيام بعمل معين يتطلب التفكير مثل إجابة بعض الأسئلة ومتابعة التغيرات الأيضية التي تحدث في المخ أثناء أداء ذلك، وتساعد هذه التقنية الأطباء في معرفة التغيرات التي تحدث في الجسم أثناء حدوث السكتة الدماغية (بالإنجليزية: Stroke)، أو حدوث الرضح الدماغي (بالإنجليزية: Brain trauma)، أو أورام المخ، أو حدوث أمراض مثل الزهايمر، كما أنها تساعد الأطباء أثناء إجراء الأشعة على المخ أو إجراء عمليات جراحية في المخ.

ما هو الأساس المبني عليه التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي؟

يقوم التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي fMRI على أساس التصوير بالرنين المغناطيسي MRI، والذي يستخدم الرنين المغناطيسي النووي NMR مقترناً بالتدرج في الحقل المغناطيسي لخلق صور متضمنة مختلف الأنواع من التباين.

وقد لوحظ أنه عند زيادة النشاط العصبي في جزء معين من الدماغ، فإن إشارة الرنين المغناطيسي (بالإنجليزية: MR Signal) تزداد قليلاً. ومع أن هذا التأثير ينطوي على تغير في الإشارة بنسبة ١٪ فقط إلا أن هذه الملاحظة كانت الأساس في الدراسات التي تستخدم التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي fMRI حتى يومنا هذا.

ويجدر القول بأنّ سبب حساسية الإشارة المغناطيسية للتغيرات في الدماغ ليست مرتبطة بالنشاط العصبي بشكل مباشر، وإنما هي بفعل تأثير غير مباشر مرتبط بالتغيرات في تدفق الدم الذي يتبع التغير في النشاط العصبي.

ويعتمد ما يحصل على نوعين من المؤثرات؛ المؤثر الأول هو أن الدم الغني بالأكسجين والدم الفقير بالأكسجين يمتلكان خصائص مغناطيسية مختلفة وذلك يعتمد على الهيموجلوبين الذي يربط الأكسجين في الدم. وهذا الأمر له تأثير طفيف على الإشارة المغناطيسية وهو أنه كلما كان الدم مؤكسج أكثر، تكون الإشارة المغناطيسية أقوى قليلاً.

أما المؤثر الثاني فهو مرتبط بظاهرة فيزيولوجية وهي أن النشاط العصبي يحفز تغيراً في تدفق الدم أكبر من الحاصل بفعل استقلاب الأكسجين، الأمر الذي يؤدي إلى جعل الدم مؤكسجاً أكثر عند زيادة النشاط العصبي، وهذا التأثير (المسمى بِ Blood Oxygenation Level Dependant, BOLD) أي اعتمادية مستوى أكسجة الدم، هو الأساس في التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي fMRI.

كيف يتم القيام بتجربة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي؟

قبل إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي يجب عليك إخبار الطبيب بأي مشاكل صحية تعاني منها خصوصاً أمراض الكلى، أو إذا كنت حاملاً أو تخططين للحمل، أو إذا تم إجراء عملية جراحية لك في وقت قريب، ويطلب الأطباء من المريض تبديل ملابسه وارتداء السربال (بالإنجليزية: Gown)، وبسبب وجود المغناطيس الكبير يطلب من المريض خلع كل الأشياء المعدنية مثل الإكسسوارات والحلي المعدنية لكي لا تتعارض مع عمل الجهاز.

ولهذا السبب لا يستطيع بعض المرضى المتواجد داخل أجسامهم جسم معدني إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي مثل: الرصاص أو قذيفة الشظايا أو الأجهزة الطبية مثل أدوات السمع المزروعة وأجهزة ضبط نبضات القلب.

كما يعطي الأطباء بعض الأدوية قبل إجراء الرنين المغناطيسي للمرضى الذين يعانون من الخوف من الأماكن المغلقة، ولتحسين رؤية نسيج معين داخل الجسم يتم حقن المريض وريدياً بمادة تباين (بالإنجليزية: Contrast agent) مناسبة لذلك.

أثناء إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي يقوم طبيب الأشعة بعد ذلك بعمل الأشعة وبمساعدة المريض في الاستقرار على الطاولة والتـأكد من الراحة التامة للمريض بوضع الوسائد والبطاطين وإجابة المريض عن كل أسئلته، وإعطائه سماعات للأذن لحجب الضوضاء التي تصدر من الجهاز عن المريض ولتهدئة المريض أثناء إجراء التصوير.

كما يقوم فني الأشعة بإخباره بالتعليمات والإرشادات عبر جهاز تحدث داخلي، ويجب على المريض أن يبقى ساكناً أثناء إجراء التصوير، وفي بعض الأحيان يطلب من المريض حبس أنفاسه للحظات، ويستغرق التصوير حوالي ساعة تقريباً.

عند القيام بتجربة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي fMRI يتم استعمال محفزات (بصرية، أو سمعية، أو غيرها) لتحفيز حالتين إدراكيتين لدى الشخص الذي تجرى عليه التجربة، تسمى الحالة الأولى بالحالة التجريبية (بالإنجليزية: Experimental Condition)، أما الحالة الثانية فهي تسمى حالة التحكم (بالإنجليزية: Control (Condition، والهدف من ذلك هو التأكد من نظرية اختلاف الإشارات بين الحالتين؛ حيث يتم التناوب بينهما.

في أبسط التجارب التي يستخدم فيها التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي يقوم الشخص الذي تجرى عليه التجربة بالتناوب على القيام بمهمة معينة ومن ثم عدم القيام بشيء؛ مثل القيام بالنظر إلى محفِّز بصري لمدة ٣٠ ثانية ومن ثم إغلاق عينيه لمدة ٣٠ ثانية.

بعدها تُحلَّل البيانات الناتجة عن التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي fMRI لتحديد مناطق الدماغ التي تعطي إشارة رنين مغناطيسي تتوافق مع نمط التغيرات الملحوظة (خريطة دماغية)، ثم تؤخذ هذه المناطق ويتم تنشيطها عن طريق محفِّز (في هذه الحالة يكون المحفِّز هو القشرة البصرية (بالإنجليزية: Visual Cortex) في مؤخرة الرأس).

بعد إجراء التصوير بالرنين المغناطيسي يستطيع المريض استعادة نشاطه مباشرة بعد الانتهاء من التصوير إلا إذا أخبره الطبيب بغير هذا، وفي بعض الحالات تحدث آثار جانبية مثل القئ، والغثيان، والألم، والتفاعلات التحسسية من مادة التباين التي يتم حقنها في الوريد، أما إذا كان المريض قد تم تخديره قبل التصوير فيتم نقله إلى منطقة أخرى لاستعادة وعيه ويتطلب هذا ساعة أو ساعتين، ويقوم طبيب الأشعة بتحليل صور الرنين المغناطيسي وإخبار طبيبك المعالج بالنتيجة.

استخدامات الرنين المغناطيسي الوظيفي

يستخدم الرنين المغناطيسي الوظيفي كإحدى العلامات البيولوجية للأمراض، وكدليل علاجي ولمراقبة العلاج، كما يستخدم لدراسة الفعالية الدوائية، ولدراسة التشريح الوظيفي للدماغ، ويستخدم أيضاً لتحديد أجزاء الدماغ المسؤولة عن الوظائف الحيوية الحرجة؛ كالتفكير والكلام والحركة والإحساس (أو ما يسمى بالخريطة الدماغية).

بالإضافة إلى تقييم تأثير الأمراض مثل السكتة الدماغية أو الأمراض التنكسية مثل مرض الزهايمر وغيرها من الأمراض على وظائف الدماغ، ومراقبة نمو الأورام الدماغية، ولاكتشاف التشوهات الدماغية التي لا يمكن الكشف عنها بتقنيات التصوير الأخرى، ويستخدم كدليل لتخطيط القيام بالعمليات الجراحية، أو العلاج الإشعاعي، أو الإجراءات الباضعة الأخرى للدماغ.

يستخدم الرنين المغناطيسي الوظيفي لمتابعة وفحص الحالات المرضية التي تحدث في المخ مثل:

• تضخم الأوعية الدموية في المخ.
• التصلب اللويحي المتعدد. 
• إصابات النخاع الشوكي.
• الالتهابات.
• العدوى.
• السكتة الدماغية. 
• تضخم الرأس (تراكم سائل النخاع الشوكي في تجاويف المخ).
• الأورام.
• النزيف.
• تضخم الأطراف (بالإنجليزية: Acromegaly).
• مشاكل النمو.

ويطلب الطبيب هذا الفحص عند ملاحظة بعض الأعراض على المريض مثل:

• الدوار.
• الضعف والهزال.
• الرؤية المشوشة.
• التشنجات.
• تغييرات التفكير وتغير السلوك.
• الصداع المزمن.

مميزات التصوير بالرنين المغناطيسي

اكتسب التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي شهرة واسعة منذ بدء استخدامه في عام ١٩٩٠، حيث تم استخدامه في عدد هائل من الدراسات المعنية بالعلوم العصبية الإدراكية، وعلم النفس، والتخطيط قبل العمليات الجراحية. وتعود شهرته إلى الأسباب التالية:

• كونه متوفر على نطاق واسع.
• كونه تقنية غير باضِعة (لا تتطلب حقناً).
• كونه قليل الثمن نسبياً.
• كونه ذي وضوح حيِّزي جيد.
• كونه متعدد الاستخدامات.

وأخيراً، يجدر القول أن التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي لا يزال قيد التطوير والتحسين. وعلى الرغم من أنه يبدو دقيقاً في العثور على منطقة النشاط الدماغي، إلا أن هناك عموماً خبرة في التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي أقل من الخبرة بتقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي الأخرى.

وقد يوصي الطبيب بإجراء اختبارات إضافية لتأكيد نتائج الرنين المغناطيسي الوظيفي إذا كان هناك قرارات حاسمة يجب اتخاذها (مثل التخطيط لإجراء جراحة الدماغ).