Новая технология МРТ улучшает качество визуализации в нейрохирургии
Мозг контролирует важные функции организма, поддерживает нашу жизнь, позволяет нам взаимодействовать с миром и формировать мысли и мнения, которые делают нас людьми.
Когда опухоль проникает, нейрохирург должен вмешаться, чтобы удалить рак как можно более полно, не отсекая части мозга, которые контролируют эти важные функции. Для контроля хирурги используют магнитно-резонансную томографию (МРТ). Хотя МРТ является частью нынешнего стандарта лечения, существуют серьезные препятствия для точного руководства резекцией рака, что создает острую необходимость улучшить радиологическую визуализацию границ опухоли и инфильтрации, а также повысить эффективность картирования функций мозга.
Центр медицинских наук UNM недавно запатентовал новый Технология сбора и анализа данных МРТ предоставить хирургам точную информацию в режиме реального времени об опухолях и окружающей ткани головного мозга. Технология совместима с существующими МРТ-сканерами и выполняет два типа МРТ-сканирования одновременно, получая важные данные всего за три минуты.
Для более чем 1.3 миллионов человек в США, живущих с опухолью головного мозга, эта технология, меняющая парадигму, может помочь улучшить результаты после операции.
Повышение эффективности и точности МРТ
МРТ-сканирование основано на повсеместном распространении водорода в живых тканях (вода - H 2О — самая распространенная молекула в организме), сильное магнитное поле, которое поляризует спин протона в атоме водорода, и радиопередатчик, создающий протонный спиновый резонанс, который заставляет протоны в живой ткани излучать радиосигналы, которые мы можем переработать в изображение.
Нейрохирурги используют эти изображения для сбора информации о мозге до, во время и после операции. Некоторые из основных типов МРТ включают в себя:
- Структурная МРТ: Сигналы из различных отделов ткани головного мозга, таких как серое вещество в коре и подлежащее белое вещество, могут быть обработаны в изображение с высоким разрешением, которое показывает различные структуры ткани головного мозга с высоким контрастом.
- Функциональная МРТ (фМРТ): Выявляет метаболически активные ткани, обнаруживая увеличение притока крови к этим областям при повышении мозговой активности, что может быть обработано в картах функциональных областей мозга. Поскольку мозговая активность существует всегда, даже когда мозг отдыхает, колебания сигнала в мозге также можно обрабатывать в карты функциональных сетей мозга (фМРТ в состоянии покоя).
- Диффузионная МРТ (дМРТ): Измеряет диффузию воды и позволяет обрабатывать сигналы в карты волоконных трактов белого вещества, которые соединяют различные области коры.
- МР-спектроскопическая визуализация (MRSI): Измеряет сигналы от множества внутриклеточных органических молекул (метаболитов), отличных от воды, которые специфичны для разных типов тканей и предоставляют информацию о биохимии мозга. Эти сигналы метаболитов могут быть преобразованы в спектральные картины и карты концентрации метаболитов. Концентрации этих молекул изменяются в опухолях головного мозга и могут помочь идентифицировать типы опухолей.
Функциональная МРТ и МР-спектроскопическая визуализация могут использоваться хирургами в качестве руководства при удалении раковой ткани, но сбор этих данных МРТ занимает очень много времени и обычно выполняется отдельно в течение нескольких сеансов. МР-спектроскопическая визуализация технически очень сложна и поэтому обычно не выполняется в клинической практике.
Более того, фМРТ на основе задач и интраоперационное картирование, которые являются текущим клиническим стандартом лечения и требуют от пациентов выполнения задач по активации областей мозга, имеют свои собственные проблемы. Пациенты могут быть не в состоянии выполнять задачи из-за наличия опухоли головного мозга, возраста или других причин. Интраоперационное картирование речевой функции требует, чтобы пациенты бодрствовали во время операции и выполняли действия, задействующие части мозга для картирования этих областей — это может быть стрессом для пациентов. Именно здесь фМРТ в состоянии покоя может использоваться в качестве вспомогательного средства для получения данных у пациентов, которые не могут выполнять задачи достаточно хорошо, чтобы быть клинически полезными для хирургического руководства.
Наша технология обеспечивает новый высокоскоростной подход к картированию функциональных сетей мозга и биохимии мозга за один сеанс визуализации, собирая сотни различных представлений о состоянии всего мозга в состоянии покоя и карты метаболитов из нескольких срезов за время сканирования всего за 3 минуты. Это открывает ряд возможностей для улучшения хирургического удаления опухолей головного мозга, сохраняя при этом красноречивую кору, в частности лобную кору, которую невозможно адекватно визуализировать с помощью обычной фМРТ, основанной на задачах.
Нейрохирурги уже давно сосредоточились на областях мозга, которые контролируют двигательную, речевую, зрительную и слуховую системы, оставляя лобную кору практически неизученной. Эта технология может революционизировать процесс принятия решений нейрохирургами, отчасти благодаря новому пониманию работы лобной коры головного мозга, важного центра познания.
Способность одновременно собирать как функциональную, так и метаболическую информацию может предоставить нейрохирургам новый уровень точности для разграничения пространственных границ между опухолями головного мозга и прилегающей красноречивой корой головного мозга, чтобы максимизировать резекцию опухоли при сохранении важных функций мозга.
Связанные чтения: Раздвигая границы визуализации мозга с помощью фМРТ в реальном времени и многого другого
Совместные исследования для улучшения результатов лечения пациентов
ВСК ЕНД Кафедра неврологии получила грантовое финансирование для передачи технологий малому бизнесу от Национальных институтов здравоохранения в сотрудничестве с нашими партнерами в Университет Миннесоты и Университет Питтсбурга разработать анализ активности мозга в режиме реального времени в предоперационных условиях с использованием широко доступных МРТ-сканеров и во время операции с использованием интраоперационных МРТ-сканеров.
Эта технология будет проверена для дооперационного и интраоперационного картирования у пациентов с опухолями головного мозга, чтобы оценить возможность предоставления нейрохирургам информации для планирования о функции ткани головного мозга вблизи опухоли, а также интраоперационных обновлений функции ткани во время операции.
Новая одновременная технология фМРТ и МРСИ будет доработана, чтобы обеспечить возможность фМРТ-картирования в состоянии покоя в реальном времени красноречивой коры головного мозга и онлайн-картирования метаболитов мозга, которые присутствуют в тканях, таких как аминокислоты, липиды, холин, креатин и другие. Сравнение количества этих метаболитов с нормальной тканью головного мозга может помочь определить метаболический статус ткани и тип опухоли головного мозга.
Мы работаем над тем, чтобы сделать эти технологии широко доступными для клинического применения, чтобы они могли принести максимальную пользу наибольшему числу пациентов. Наши исследования направлены на совершенствование методов сбора данных для ответа на важные клинические вопросы. Однако такого рода новаторские исследования не могут проводиться в вакууме, поэтому мы сотрудничаем с партнерами по всей стране и по всему миру.
Стажеры UNM HSC получают выгоду от этой возможности развивать навыки общения и командной работы, необходимые им для тесного сотрудничества с учеными в ведущих исследовательских центрах по всему миру. Более того, они обнаруживают в себе предпринимательский дух, необходимый для совершения революционных открытий и публикации совместных статей с ведущими учеными всего мира.
Для всех нас главной заботой всегда является улучшение результатов лечения пациентов в реальных условиях. Наша работа заключается в том, чтобы изменить ситуацию к лучшему как в уходе, так и в результатах хирургических операций для пациентов.
Изучаете варианты образования в области неврологии? Запросите встречу с командой регистрации. Напишите нам сегодня.
Чтобы узнать, может ли вам или вашему близкому человеку получить помощь невролога, позвоните по телефону 505-272-4866.