טכנולוגיה חדשה המשתמשת במכונות MRI קליניות כדי לתמונת פעילות מטבולית במוח עשויה להעניק לחוקרים ולקלינאים תובנה ייחודית לגבי תפקוד מוח ומחלות, חוקרים מדו"ח אוניברסיטת אורבנה-שמפיין באוניברסיטת אילינוי. ההדמיה המטבולית הלא פולשנית, ברזולוציה גבוהה של המוח כולו, חשפו הבדלים בפעילות המטבולית וברמות המועברים העצביים בין אזורי המוח; נמצא שינויים מטבוליים בגידולי מוח; ומיפו ואפיינו נגעי טרשת נפוצה – כאשר המטופלים מבזבזים רק דקות בסורק MRI.
בהובלת ג'י-פיי ליאנג, פרופסור להנדסת חשמל ומחשבים וחבר במכון בקמן למדע וטכנולוגיה מתקדמים באוניברסיטת I., הצוות דיווח על ממצאיו בכתב העת Journal הטבע הנדסה ביו -רפואית.
הבנת המוח, איך זה עובד ומה משתבש כאשר הוא נפצע או חולה נחשבת לאחד המאמצים המדעיים המרגשים והמאתגרים ביותר בזמננו. MRI מילאה תפקידים גדולים בפתיחת תעלומות המוח בארבעת העשורים האחרונים. הטכנולוגיה החדשה שלנו מוסיפה מימד נוסף ליכולת MRI להדמיית מוח: הדמיה של חילוף חומרים מוחי וגילוי שינויים מטבוליים הקשורים למחלות מוח. "
ג'י-פיי ליאנג, פרופסור להנדסת חשמל ומחשבים וחבר במכון בקמן למדע וטכנולוגיה מתקדמים באוניברסיטת I.
MRI קונבנציונאלי מספק הדמיה ברזולוציה גבוהה ומפורטות של מבני מוח. MRI תפקודי ממפה פעילות מוחית על ידי איתור שינויים בזרימת הדם ורמת החמצון בדם, הקשורים קשר הדוק לפעילות עצבית. עם זאת, הם אינם יכולים לספק מידע על הפעילות המטבולית במוח, החשוב להבנת תפקוד ומחלות, אמר החוקר הפוסט -דוקטורט, יבו ג'או, המחבר הראשון של העיתון.
"שינויים מטבוליים ופיזיולוגיים מתרחשים לעתים קרובות לפני שנראים חריגות מבניות ותפקודיות בתמונות MRI ו- FMRI קונבנציונאליות", אמר ג'או. "הדמיה מטבולית, אפוא, יכולה להוביל לאבחון מוקדם והתערבות של מחלות מוח."
שתי טכניקות ה- MRI וגם FMRI מבוססות על אותות תהודה מגנטית ממולקולות מים. הטכנולוגיה החדשה מודדת אותות ממטבוליטים מוחיים ומעבירים עצביים כמו גם מולקולות מים, טכניקה המכונה הדמיה ספקטרוסקופית תהודה מגנטית. תמונות MRSI אלה יכולות לספק תובנות חדשות משמעותיות לגבי תפקוד מוח ותהליכי מחלות, ויכולות לשפר את הרגישות והספציפיות לגילוי ואבחון של מחלות מוח, אמר ג'או.
ניסיונות אחרים ל- MRSI הוטבעו בזמנים הארוכים הנדרשים לתפוס את התמונות ורמות רעש גבוהות שמטשטשות את האותות ממעבירים עצביים. הטכניקה החדשה מטפלת בשני האתגרים.
"הטכנולוגיה שלנו מתגברת על כמה מחסומים טכניים ארוכי שנים להדמיה מטבולית גבוהה ברזולוציה גבוהה על ידי שילוב סינרגטי של רכישת נתונים אולטרה-פסטית עם שיטות למידת מכונות מבוססות פיזיקה לעיבוד נתונים", אמר ליאנג. עם טכנולוגיית ה- MRSI החדשה, צוות אילינוי קיצץ את הזמן הנדרש לסריקת מוח שלמה ל -12 וחצי דקות.
החוקרים בדקו את טכניקת ה- MRSI שלהם על כמה אוכלוסיות. אצל נבדקים בריאים, החוקרים מצאו ומיפו פעילות מטבולית ומעוררת עצבית משתנה באזורי מוח שונים, מה שמצביע על כך שפעילות כזו אינה אוניברסלית. בחולים עם גידולים במוח, החוקרים מצאו שינויים מטבוליים, כמו כולין מוגבהים ולקטט, בגידולים של כיתות שונות – גם כאשר הגידולים נראו זהים לתמונות MRI קליניות. בקרב נבדקים עם טרשת נפוצה, הטכניקה גילתה שינויים מולקולריים הקשורים לתגובה נוירו -דלקתית והפחיתה את הפעילות העצבית עד 70 יום לפני שהשינויים יתגלו בתמונות MRI קליניות, כך מדווחים החוקרים.
החוקרים צופים פוטנציאל לשימוש קליני רחב בטכניקה שלהם: על ידי מעקב אחר שינויים מטבוליים לאורך זמן, קלינאים יכולים להעריך את יעילותם של טיפולים במצבים נוירולוגיים, אמר ליאנג. ניתן להשתמש במידע מטבולי גם להתאמת טיפולים לחולים בודדים על סמך הפרופילים המטבוליים הייחודיים שלהם.
ליאנג, שהחל את הקריירה שלו במעבדה של פרופסור אילינוי, פול לוטרבור, כי "הדמיה מטבולית של מוח מוחי ברזולוציה גבוהה יש פוטנציאל קליני משמעותי", שהחל את הקריירה שלו במעבדה של פרופסור פול לוטרבור המנוח, מקבל פרס נובל לפיתוח טכנולוגיית MRI. "פול צפה את האפשרות המרגשת הזו ואת הגישה הכללית, אך היה קשה מאוד להשיג את חלומו על הדמיה מטבולית מהירה ברזולוציה גבוהה בסביבה הקלינית.
"מכיוון שהבריאות מתקדמת לעבר רפואה אישית, חזויה ודיוק, טכנולוגיה מהירה, ברזולוציה גבוהה יכולה לספק כלי בזמן ויעיל לטיפול בצורך דחוף שאינו מסופק בהדמיה מטבולית לא פולשנית ביישומים קליניים."
