脑磁图(MEG)

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1、脑磁图（MEG）概述脑磁图是无创伤也也探测大脑电磁生理信号的一种脑功能检测技术，在进行脑成固检查时探测器不需要固定于患者头部，检测设备对人体无任何副作用。一、基本原理人的颅脑周围也存在着磁场，这种磁场称为脑磁场。但这种磁场强度很微弱，要用特殊的设备才能测知并记录下来．需建立一个严密的电磁场屏蔽室，在这个屏蔽室中，将受检者的头部置于特别敏感的超冷电磁测定器中，通过特殊的仪器可测出颅脑的极微弱的脑磁波，再用记录装置把这种脑磁波记录下来，形成图形，这种图形便称作脑磁图。它是反映脑的磁场变化，此与脑电图反映脑的电场变化不同。脑磁图对脑部损伤的定位诊断比脑电图更为准确，加之脑

2、磁图不受颅骨的影响，图像清晰易辨，故对脑部疾病是一种崭新的手段，为诊断发挥其特有的作用，要与脑电图结合起来，互补不足。脑电图易受过多电活动的干扰，也受颅骨影响，波幅衰减等，其诊断更准确。生理学原理：大脑皮层基本情况如下，谨以图作为说明，不再进行额外解释。补充概念：突触后电位（此部分较为主要，为脑磁图的主要探测部分）：突触由突触前膜、突触间隙及突触后膜三部分构成。突触前膜内有很多小的囊泡，其内有特异性递质，神经冲动到达突触前膜后，囊泡内的递质释放入突出间隙，并作用于突触后膜的特殊受体，突触后膜某些离子通道开放，膜电位发生变化，产生突出后电位。突触后电位分为兴奋性突触后

3、电位和抑制性突触后电位，兴奋性突触后电位使膜出现去极化，抑制性突触后电位使膜出现超极化。脑电活动主要有三个来源：1、跨膜电流。2、细胞内电流。3、细胞外容积电流。每一个电流成分均有其相关的磁场，脑磁图所测量的磁场反映了所有电流成分的磁场的叠加。跨膜电流不产生可探测的磁信号，原因是细胞膜内外的电流大小相等，方向相反，所产生的磁场相互抵消。细胞外容积电流在球形导体所产生的磁场在球形导体外为零，头颅的内表面近似一个球形导体。根据物理学公式推导出在一个容积到体内放射状方向的电流源在容积导体外产生的磁场为零。因此脑磁图对放射状方向的树突活动为一个盲区。轴突的电活动也产生磁场，

4、然而运动电位时空范围有限，所有轴突同步产生电流是不现实的。因此，只有细胞内电流的正切成分才能产生可探测的磁场。突触后电位即为细胞内电流，将突触后电位看做一个电流偶极子，脑磁场测量实际上是测量的突触后电位中与脑表面呈正切方向的电流所产生的磁场，当然很少的树突表现为纯粹的放射状或单纯的正切状。但任意一个电流矢量均可分解为放射状成分及正切成分。脑磁图选择性测量正切成分。由于大脑皮层的椎体细胞尖树突平行排列，当有同步电活动时可以形成等电流偶极，从而在头皮外产生可测量的信号二、检测设备组成框图三、框图中各部分的功能及作用第一部分：检测部分由单个的神经元活动时产生的磁场很微弱，

5、在单位面积脑皮质中数干个锥体细胞几乎同时产生神经冲动，从而产生集合电流，产生与电流方向正切的脑磁场，当10^5个细胞同步活动时产生的电流强度约为10nAm,磁场强废约为100fT，(1fT=10^（-15）T).脑磁图主要的探测设备为超导量子干涉仪(SQUID)．从物理学角度讲，SQUID的原理及测量涉及许多高等数学及电子学公式，比较复杂，在这里只简单介绍其原理：超导量子干涉仪是唯一具有测量生物磁场敏感度的探测器。它能将微弱的磁信号转化为电信号。SQUID磁力计的基本结构如图所示，外部磁场信号(如脑磁场)并不是由SQUID直接测量．而是经过与磁通转换器耦合实现的。转

6、换器包括两个线圈：采集线圈——采集外界磁通的受化量；信号线周——与SQUID耦合。SQUID是个用超导材料制成的环，中间被两个或一个“弱连接”整体检测装置如图：第二部分：整体结构一、磁屏蔽系统磁屏蔽系统的作用是确保人脑磁信号不被外界磁场干扰。屏蔽的方法有多种，如铁磁屏蔽法，涡流屏蔽法和近年来发明的高温超导屏蔽法，用的最普遍的屏蔽方法为铁磁屏蔽法和涡流法，其原理是磁屏蔽室。二、磁场探测装置探测装置主要由SQUID组成。具体见第一部分。三、头位置指示器头位置指示器通过头位置指示器将头部进行数字化处理，通过将头数字化后建立一个个坐标系统，主要是以双侧耳前点，鼻根处建立坐标

7、系．通过固定在头表而的四个或三个线圈确定头的位置。扫描前需将双侧耳前点及鼻根用维止素A或E胶囊固定，以便在MEG与MRI叠加时使用同一坐标系统。四、刺激系统为了获得脑诱发磁场，需要对某些部位进行刺激、以兴奋脑的某些重要功能区．如电极刺激双侧腕部正中神经使闹提感皮质兴奋，需要电刺激器或气动的触觉刺激器；运动食指从而获得支配食指运动的皮质兴奋需要光电耦合装置．给予听觉刺激获得听觉皮质区的位置要声音产生及输送装置等等．这些系统要与数据采集计算机及刺激计算机相连。五、信息结合处理系统由数据采集计算机获得的MEG资料通过分析工作站对资料进行分析．需要将MRI所获得的脑解剖