脳磁図

の 脳磁図 脳の磁気活動を研究しています。他の方法と一緒に、それは脳機能をモデル化するために使用されます。この手法は主に研究で使用され、脳への困難な脳神経外科的介入の計画に使用されます。

脳磁図とは何ですか？

脳磁図、別名 MEG 脳の磁気活動を調べる検査法です。測定は、外部センサー、いわゆるSQUIDによって実行されます。 SQUIDは超伝導コイルに基づいて動作し、磁場の最小の変化を記録できます。超伝導体はほぼ絶対零度の温度を必要とします。

この冷却は液体ヘリウムでのみ達成できます。脳磁計は非常に高価な装置です。特に、毎月約400リットルの液体ヘリウムを操作する必要があるためです。このテクノロジーの主な用途分野は研究です。研究テーマは、例えば、動作シーケンス中の異なる脳領域の同期の解明、または振戦の発生の解明です。脳磁図は、既存のてんかんの原因となる脳の領域を特定するためにも使用されます。

機能、効果、目標

脳磁図は、脳の神経活動中に発生する磁場の小さな変化を測定するために使用されます。刺激が伝達されると、神経細胞の電流が刺激されます。

すべての電流が磁場を生成します。神経細胞の異なる活動は活動パターンを作成します。さまざまな活動における個々の脳領域の機能を特徴付ける典型的な活動パターンがあります。ただし、病気が存在すると、逸脱したパターンが発生する可能性があります。脳磁図では、これらの偏差は、磁場のわずかな変化によって検出されます。

脳の磁気信号は、脳磁計のコイルに電圧を発生させ、測定データとして記録されます。脳の磁気信号は、外部磁場と比較して非常に小さいです。彼らはいくつかのフェムトテスラの範囲です。地球の磁場はすでに、脳波によって生成される磁場よりも1億倍強力です。

これは、それらを外部磁場からシールドする際の脳磁計の課題を示しています。したがって、原則として、脳磁計は電磁シールドされたキャビンに設置されます。そこでは、さまざまな電気的に作動する物体からの低周波電磁界の影響が抑えられます。さらに、このシールドチャンバーは電磁放射から保護します。

シールドの物理的原理は、外部磁場が脳によって生成される磁場ほど場所に依存しないという事実にも基づいています。脳の磁気信号の強度は距離とともに二次的に減少します。位置にあまり依存しない磁場は、脳磁計のコイルシステムによって抑制できます。これは、心拍からの磁気信号にも当てはまります。地球の磁場は比較的強いですが、測定に支障はありません。

それは非常に一定しているという事実に起因します。地磁気の影響は、脳磁計が強い機械的振動に曝されたときにのみ顕著になります。脳磁計は遅延なく脳の総活動を記録することができます。最新の磁気脳波計には、最大300個のセンサーが含まれています。

ヘルメットのような外観で、頭の上に置いて測定します。脳磁計では、磁力計と勾配計が区別されます。磁力計にはピックアップコイルがありますが、勾配計には1.5〜8 cmの距離に2つのピックアップコイルがあります。 2つのコイルは、シールドチャンバーと同様に、測定前でも空間依存性の少ない磁場が抑制されるという効果があります。

センサーの分野ではすでに新しい開発があります。そのため、室温でも動作し、ピコテスラまでの磁場強度を測定できるミニセンサーが開発されました。脳磁図の重要な利点は、その高い時間的および空間的解像度です。時間分解能はミリ秒よりも優れています。 EEG（脳波）に対する脳磁図のさらなる利点は、その使いやすさと数値的に単純なモデリングです。

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リスク、副作用、危険

脳磁図を使用する場合、健康上の問題は予想されません。手順はリスクなしで使用できます。ただし、身体の金属部分や金属含有着色顔料の入れ墨は、測定中の測定結果に影響を与える可能性があることに注意してください。

EEG（脳波検査）およびその他の脳機能検査法に勝るいくつかの利点に加えて、欠点もあります。時間と空間の解像度が高いことが明らかに有利です。また、非侵襲的な神経学的検査でもあります。ただし、主な欠点は、逆問題のあいまいさです。逆問題では、結果は既知です。ただし、この結果につながった原因はほとんど不明です。

脳磁図に関しては、この事実は、測定された脳領域の活動を機能または障害に明確に割り当てることができないことを意味します。割り当てが成功するのは、以前に作成されたモデルが適用される場合のみです。個々の脳機能の正しいモデリングは、脳磁図を他の機能検査法と組み合わせることによってのみ達成できます。

これらの代謝機能的方法は、機能的磁気共鳴画像法（fMRI）、近赤外分光法（NIRS）、陽電子放出断層撮影（PET）または単一光子放出コンピューター断層撮影（SPECT）です。これらは、イメージングまたは分光法です。それらの結果の組み合わせにより、個々の脳領域で行われているプロセスの理解につながります。 MEGのもう1つの欠点は、プロセスのコストが高いことです。これらのコストは、超伝導を維持するために脳磁図で大量の液体ヘリウムを使用する必要性から生じます。