Новый метод МРТ позволяет лучше увидеть рассеянный склероз

Исследователи разработали новый метод магнитно-резонансной томографии для раннего выявления и лучшего мониторинга рассеянного склероза.

Рассеянный склероз (РС) — неврологическое заболевание, которое обычно приводит к постоянной инвалидности. От него страдают около 2,9 миллиона человек во всем мире и около 15 000 только в Швейцарии.

Одной из ключевых особенностей заболевания является то, что оно заставляет собственную иммунную систему пациента атаковать и разрушать миелиновые оболочки центральной нервной системы. Эти защитные оболочки изолируют нервные волокна подобно пластиковому покрытию медного провода.

Миелиновые оболочки обеспечивают быстрое и эффективное перемещение электрических импульсов от нервной клетки к нервной клетке. Если они повреждаются или истончаются, это может привести к необратимым нарушениям зрения, речи и координации.

Однако до сих пор не удалось визуализировать миелиновые оболочки достаточно хорошо, чтобы использовать эту информацию для диагностики и мониторинга рассеянного склероза.

Теперь исследователи разработали новую процедуру МРТ, которая отображает состояние миелиновых оболочек более точно, чем это было возможно ранее. Исследователи также впервые успешно протестировали эту процедуру на здоровых людях.

В будущем система МРТ со специальным сканером головы может помочь врачам распознавать рассеянный склероз на ранней стадии и лучше контролировать прогрессирование заболевания. Эта технология также может способствовать разработке новых лекарств от рассеянного склероза.

Но на этом все не заканчивается: новый метод МРТ также может быть использован исследователями для лучшей визуализации других типов твердых тканей, таких как соединительная ткань и сухожилия. и связки.

МРТ в цифрах

Обычные устройства МРТ фиксируют только неточные, непрямые изображения миелиновых оболочек. Это потому, что большинство этих устройств работают, реагируя на молекулы воды в организме, которые были стимулированы радиоволнами в сильном магнитном поле.

А вот миелиновые оболочки, которыми в несколько слоев обертываются нервные волокна, состоят преимущественно из жировой ткани и белков. Тем не менее, между этими слоями находится некоторое количество воды, известной как миелиновая вода. Стандартные МРТ строят свои изображения, главным образом, используя сигналы атомов водорода в этой миелиновой воде, а не непосредственно миелиновые оболочки.

Новый метод МРТ решает эту проблему и напрямую измеряет содержание миелина. Он присваивает численные значения МРТ-изображениям головного мозга, чтобы показать, сколько миелина присутствует в определенной области по сравнению с другими областями изображения. Например, число 8 означает, что содержание миелина в этой точке составляет всего 8% от максимального значения 100, что указывает на значительное истончение миелиновых оболочек.

По сути, чем темнее область и чем меньше число на изображении, тем сильнее редуцируются миелиновые оболочки. Эта информация должна позволить врачам лучше оценить тяжесть и прогрессирование рассеянного склероза.

Лучшие изображения рассеянного склероза

Однако непосредственно визуализировать миелиновые оболочки сложно. Это потому, что сигналы, которые МРТ вызывает в тканях, очень кратковременны; сигналы, исходящие от миелиновой воды, сохраняются гораздо дольше.

«Проще говоря, атомы водорода в миелиновой ткани движутся менее свободно, чем атомы в миелиновой воде. Это означает, что они генерируют гораздо более короткие сигналы, которые снова исчезают через несколько микросекунд», — говорит Маркус Вейгер из Института биомедицинской инженерии ETH Zurich и Цюрихского университета. «И если принять во внимание, что микросекунда — это миллионная доля секунды, то это действительно очень короткое время».

Обычный МРТ-сканер не может уловить эти мимолетные сигналы, поскольку он не проводит измерения достаточно быстро.

Чтобы решить эту проблему, исследователи использовали специально настроенный МРТ-сканер головы, который они разработали за последние 10 лет совместно с компаниями Philips и Futura. Сканер характеризуется особенно сильным градиентом магнитного поля.

«Чем сильнее изменение напряженность магнитного поля генерируемые тремя катушками сканера, тем быстрее можно записать информацию о положении атомов водорода», — говорит Эмили Баадсвик из Института биомедицинской инженерии.

Создание такого сильного градиента требует сильного течения и сложной конструкции. Поскольку исследователи сканируют только голову, магнитное поле более сдерживаемое и концентрированное, чем при использовании обычных устройств. Кроме того, система может быстро переключаться с передачи радиоволн на прием сигналов; Для этой цели исследователи и их отраслевые партнеры разработали специальную схему.

Исследователи уже успешно протестировали свою процедуру МРТ на образцах тканей пациентов с рассеянным склерозом и двух здоровых людей. Далее они хотят протестировать его на самих пациентах с рассеянным склерозом. Появится ли новый МРТ-сканер головы в больницах в будущем, теперь зависит от медицинской отрасли.

«Мы показали, что наш процесс работает», — говорит Вайгер. «Теперь отраслевые партнеры должны внедрить его и вывести на рынок».

Исследование опубликовано в журнале Магнитный резонанс в медицине.

Источник: Кристоф Эльхардт для ETH Цюрих