Իրական ժամանակի fMRI-ի միջոցով ուղեղի պատկերման սահմանները մղելը և ավելին
ՄԱԿ -ի բժշկական դպրոց Մարդու MR Պատկերների հետազոտական լաբորատորիաՀամագործակցելով ամբողջ աշխարհի գիտնականների հետ, նոր հարթություն է բացում MRI տեխնիկայի մշակման գործում՝ օգնելու հասկանալ, թե ինչպես է աշխատում ուղեղը և զարգացնել ախտորոշիչ պատկերումը քաղցկեղով հիվանդների մոտ:
Մեր թիմերը մշակել են առաջադեմ պատկերային տեխնոլոգիաներ, ինչպիսիք են իրական ժամանակի ֆունկցիոնալ ՄՌՏ-ն, որը թույլ կտա նյարդավիրաբույժներին կարևոր որոշումներ կայացնել վիրահատարանում: Այս նորարարությունները մղում են գոյություն ունեցող MRI տեխնոլոգիաների սահմանները՝ ուսումնասիրելու, թե արյան հոսքը ինչ կարող է մեզ պատմել ուղեղի գործունեության մասին:
Թիմի վերջին աշխատանքը հիմնված է կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ MRI-ի հիմքերի վրա.
- Կառուցվածքային ՄՌՏ-ն ոչ ինվազիվ պատկերային տեխնոլոգիա է՝ ուղեղի մորֆոլոգիան և շրջանառության ակտիվությունը քարտեզագրելու համար՝ օգտագործելով ուժեղ մագնիսական դաշտեր՝ միջուկային պտույտները հավասարեցնելու համար, ռադիոալիքները՝ փոխելու իրենց կողմնորոշումը և ազդանշաններ ստանալու միջուկային պտույտներից: Այն կարող է ստեղծել բարձր լուծաչափով պատկերներ՝ ցույց տալու ուղեղի հյուսվածքների միջև եղած տարբերությունները:
- Ֆունկցիոնալ MRI (fMRI) բժիշկներին հնարավորություն է տալիս չափել և քարտեզագրել ուղեղի գործունեությունը նորմալ և հիվանդ վիճակում՝ չափելով պատկերի ինտենսիվության փոփոխությունները, որոնք կապված են արյան հոսքի փոփոխության հետ: Այն կարող է ստեղծել բարձր լուծաչափով պատկերներ՝ ցույց տալու արյան հոսքի ավելացում դեպի ուղեղի ակտիվ հատվածներ, ինչը ավելի ուժեղ ազդանշան է արտադրում fMRI-ում:
Նոր MR տեխնոլոգիաներ մշակելու և ներդնելու համար մեր հետազոտողները աշխատում են ազգային և միջազգային համագործակցողների հետ, ներառյալ Մինեսոտայի համալսարանը: Մագնիսական ռեզոնանսային հետազոտությունների կենտրոն և Դանիայի Կոպենհագենի համալսարանը, ինչպես նաև Միտքի հետազոտական ցանց Նյու Մեքսիկոյում:
Մենք նաև պատրաստում ենք ֆիզիկայի և ճարտարագիտության ամենավառ գիտական մտքերից մի քանիսը Նյու Մեքսիկոյի համալսարանում և կլինիկական գիտնականների ՄԱԿ-ի Առողջապահական գիտությունների կենտրոն. Տարբեր առարկաների վերապատրաստվողները նոր հեռանկարներ են բերում ընթացիկ նախագծերին, որոնք ընդլայնում են պատկերային տեխնոլոգիան՝ նպատակ ունենալով օգնել ավելի շատ հիվանդների հաղթահարել նյարդաբանական մարտահրավերները:
TurboFIRE. հանգստի վիճակի fMRI իրական ժամանակում ներվիրահատական տվյալների համար
Մենք մշակում ենք TurboFIRE (Տուրբո ֆունկցիոնալ պատկերացում իրական ժամանակում)՝ ընթացիկ fMRI սկանավորման ընթացքում ուղեղի գործունեությունը քարտեզագրելու համար, որպեսզի բժիշկները կարողանան քարտեզագրել խոսուն կեղևի ճշգրիտ վայրը (այսինքն՝ ուղեղի տարածքները հատուկ գործառույթներով)՝ ուղղորդելու ուղեղի քաղցկեղի վիրահատությունը:
Մինչ fMRI ավանդական մեթոդները պատկերում են ուղեղի գործունեությունը, երբ հիվանդները զբաղվում են առաջադրանքով, հանգստի վիճակում fMRI-ն քարտեզագրում է ուղեղի ֆունկցիոնալ համակարգերը՝ վերլուծելով արյան հոսքի տատանումները, երբ հիվանդները հանգստի վիճակում են: Իրականացնելով ուղեղի հանգստի վիճակի պատկերումը իրական ժամանակում՝ օգտագործելով TurboFIRE տեխնոլոգիան, մենք կարող ենք ընդլայնել MRI-ի առավելությունները վիրավոր, հաշմանդամ կամ երիտասարդ հիվանդների վրա, ովքեր չեն կարող հետևել ավանդական fMRI անցնելու հրահանգներին:
Ավելին, TurboFIRE-ը համատեղելի է գերարագ fMRI տվյալների հավաքման վերջին մեթոդների հետ, որոնք ապահովում են հարյուրավոր միլիվայրկյանների ժամանակային լուծում և զգալիորեն մեծացնում են զգայունությունը՝ համեմատած fMRI տվյալների հավաքման ավանդական մեթոդների հետ:
Մենք ներկայումս թարգմանում ենք այս տեխնոլոգիան ներվիրահատական միջավայրում, որպեսզի նյարդավիրաբույժներին թույլ տանք քարտեզագրել խոսուն ծառի կեղևը վիրահատությունից առաջ, ընթացքում և հետո՝ օգտագործելով ներվիրահատական MRI սկաները: Մինեսոտայի համալսարանի բժշկական կենտրոնի մեր գործընկերները օգտագործում են IMRIS սկաներ, որը տեղափոխվում է վիրահատարան՝ fMRI տվյալները վերցնելու՝ վիրահատության հաջողությունը վերահսկելու համար:
TurboFIRE-ի միջոցով մեր մասնագետները կարող են միլիմետրերի սահմաններում քարտեզագրել հատուկ գործառույթներ, ինչպիսիք են լեզուն, շարժումը կամ տեսողությունը ուղեղի գործունեության իրենց համապատասխան տարածքի վրա, մինչ ուղեղը գտնվում է հանգստի վիճակում: Մեր ընթացիկ աշխատանքի նպատակն է որոշել, թե արդյոք հանգստի վիճակում fMRI-ն կարող է օգնել բարելավել նյարդավիրաբուժական ճշգրտությունը՝ տրամադրելով հիվանդի խոսուն կառուցվածքների մանրամասն քարտեզ, որոնք վերահսկում են շարժումը, խոսքը և ճանաչողությունը:
Այս հետաքրքիր տեխնոլոգիայի համար կան բազմաթիվ լրացուցիչ հավելվածներ՝ սկսած էպիլեպսիայով հիվանդների մոտ նախավիրահատական քարտեզագրումից մինչև լեզվի ակտիվացմանը հետևելը և ուղեղի վիճակները փոխելու համար նեյրոֆիդբեքի օգտագործումը: TurboFIRE-ը ներկայումս օգտագործվում է Մագնիսական ռեզոնանսային հետազոտությունների կենտրոնում և MIND հետազոտական ցանցում, և մենք ցանկանում ենք այն իրականացնել UNM Health-ում:
Բարձր արագությամբ մետաբոլիկ պատկերացում՝ PEPSI և Beyond
Մեր լաբորատորիայում ՄՌՏ-ի մեկ այլ հետաքրքիր զարգացում է բարձր արագությամբ MR սպեկտրոսկոպիկ պատկերման տեխնոլոգիան, որը կոչվում է PEPSI (Proton Echo Planar Spectroscopic Imaging), որը թույլ է տալիս մեզ կարճ սկանավորման ժամանակներում քարտեզագրել ուղեղի կենսաքիմիական նյութերը 3 հարթություններում: MR սպեկտրոսկոպիան կենսաքիմիական անալիտիկ մեթոդ է, որը չափում է հյուսվածքի կենսաքիմիական բաղադրությունը՝ հիմնվելով առանձին կենսաքիմիական նյութերի սպեկտրային օրինաչափության վրա:
Սպեկտրոսկոպիկ պատկերումը կարող է հայտնաբերել ուղեղի կենսաքիմիական փոփոխությունները, որոնք կապված են ուռուցքների հետ, և դրանք հատուկ են տարբեր տեսակի ուռուցքների համար: Այլ կերպ ասած, PEPSI-ն մեզ թույլ է տալիս արագորեն վերցնել ուղեղի 3D, կենսաքիմիական պատկերներ, որոնք օգնում են բժիշկներին ախտորոշել, կառավարել և վերահսկել գլխուղեղի քաղցկեղի ճշգրիտ չափը, տեղը և տեսակները:
Մենք մշակել ենք այս գերարագ տեխնիկան՝ ավելի ճշգրիտ, արագ սկանավորումն ապահովելու համար: Մինչդեռ տիպիկ սպեկտրոսկոպիկ պատկեր ստեղծելը կարող է տևել 20 րոպե կամ ավելի, PEPSI-ն թույլ է տալիս մեզ 3D պատկերներ արտադրել երեք րոպեի ընթացքում: Սկանավորման այս կարճ ժամանակը թույլ է տալիս մեզ ինտեգրել PEPSI-ն կլինիկական պատկերավորման արձանագրության մեջ:
Ուղեղի պատկերման ապագան բաց է: Ավելի շատ օրինակներ կատարվում է հետազոտություն մեր մեջ lab ներառում:
- Բարձր հաճախականության հանգստի վիճակի միացում գերարագ fMRI-ում` ավանդական հանգստի վիճակի fMRI-ի տեխնիկական սահմանափակումները հաղթահարելու համար:
- Ուղեղի կենսաքիմիական դիֆուզիոն հատկությունների քարտեզագրում՝ ուղեղի ուռուցքների ներբջջային միջավայրերը հետազոտելու համար:
- Ֆունկցիոնալ և մետաբոլիկ ՄՌՏ մեթոդների համատեղում` միաժամանակ պերճախոս կեղևի և ուղեղի կենսաքիմիան քարտեզագրելու համար:
- Կրծքագեղձի քաղցկեղի նեոադյուվանտ քիմիաթերապիայի արձագանքի մոնիտորինգ՝ ընդհանուր քոլինի բարձր արագությամբ 3D MR սպեկտրոսկոպիկ պատկերման միջոցով:
- Իրական ժամանակում հանգստի վիճակի fMRI-ի վրա հիմնված նեյրոհետադարձ մեթոդների մշակում` ուղեղի վիճակները քարտեզագրելու և փոփոխելու համար:
Մարդկային MR Պատկերների հետազոտական լաբորատորիայում մենք ամեն օր առաջ ենք մղում տեխնոլոգիայի սահմանները: Հենց այստեղ է տեղի ունենում հետաքրքիր գիտությունը, երբ մենք ընդլայնում ենք ուղեղի մասին մեր գիտելիքները, հիմք ենք ստեղծում առողջապահության ոլորտում ապագա առաջընթացների համար և ընդլայնում մարդկային գիտելիքների սահմանը:
Վերապատրաստվողները կարևոր ներդրում են կատարում լաբորատորիայում
Մինչդեռ ուղեղը հասկանալը լուրջ գործ է, ոՁեր ստեղծագործ սովորողները շատ զվարճանում են լաբորատորիայում: Նրանք գալիս են մի շարք առարկաներից, ինչպիսիք են միջուկային ճարտարագիտությունը, էլեկտրատեխնիկան, ֆիզիկան, հոգեբանությունը և բժշկությունը և նոր հեռանկար են բերում յուրաքանչյուր նախագծին:
Նրանց ներդրումները շոշափելի են։ Մենք կիրառում ենք խիստ գիտական մոտեցում, և հաճախ նրանց ուշագրավ գաղափարները դառնում են մեր նախագծերի մի մասը: Մեր պրակտիկանտները և վերապատրաստվողները ոչ միայն ձեռք են բերում առաջադեմ տեխնոլոգիաների գործնական փորձ, այլ նաև օգնում են դրանք կառուցել:
Որպես գիտնականներ, կարևոր է, որ մենք ընդունենք, որ մեր իմացածի սահմանը կա: Մարդկային MR Պատկերների հետազոտական լաբորատորիայում մենք ամեն օր առաջ ենք մղում տեխնոլոգիայի սահմանները: Հենց այստեղ է տեղի ունենում հետաքրքիր գիտությունը, երբ մենք ընդլայնում ենք ուղեղի մասին մեր գիտելիքները, հիմք ենք ստեղծում առողջապահության ոլորտում ապագա առաջընթացների համար և ընդլայնում ենք մարդկային գիտելիքների սահմանը: