Η μαγνητική τομογραφία εξαιρετικά υψηλού πεδίου αποκαλύπτει λεπτομερή δομή της παρεγκεφαλίδας του εγκεφάλου

Η παρεγκεφαλίδα, μια μικρή περιοχή του εγκεφάλου που βρίσκεται στο πίσω μέρος του κεφαλιού, είναι σε μεγάλο βαθμό υπεύθυνη για τον κινητικό έλεγχο, καθώς επίσης εμπλέκεται στη συμπεριφορά και τη γνωστική λειτουργία. Παίζει επίσης ρόλο σε διάφορες διαδικασίες ασθενειών, όπως η σκλήρυνση κατά πλάκας (ΣΚΠ), για παράδειγμα, η οποία προκαλεί εκτεταμένη απομυελίνωση στον φλοιό της παρεγκεφαλίδας. Όμως, παρά τη σημασία της, η δομή της παρεγκεφαλίδας δεν έχει διερευνηθεί πλήρως λόγω της ανεπαρκούς ανάλυσης του ρεύματος ίη νίνο τεχνικές απεικόνισης.

Το βασικό εμπόδιο είναι ότι ο φλοιός που καλύπτει την παρεγκεφαλίδα περιλαμβάνει εξαιρετικά σφιχτά διπλωμένα στρώματα ιστού και απαιτεί απεικόνιση υψηλής ανάλυσης για την πλήρη απεικόνιση και μελέτη της ανατομίας του. Τώρα, οι ερευνητές στο Κέντρο Νευροαπεικόνισης Spinoza στις Κάτω Χώρες έχουν αναπτύξει μια μέθοδο για την απεικόνιση των φλοιώδους στιβάδας της παρεγκεφαλίδας χρησιμοποιώντας έναν ισχυρό σαρωτή μαγνητικής τομογραφίας 7 Τ, που περιγράφει την τεχνική σε Ραδιολογία.

Πρώτος συγγραφέας Νίκος Πριόβουλος και οι συνάδελφοι τροποποίησαν δύο αλληλουχίες παλμών μαγνητικής τομογραφίας που απεικονίζουν την επιφάνεια του φλοιού και τα ενδοφλοιώδη στρώματα, για να μεταφράσουν την υψηλή αναλογία σήματος προς θόρυβο των 7 T MRI σε υψηλή χωρική ανάλυση. Αντισταθμίζοντας επίσης την κίνηση, παρήγαγαν εικόνες ανάλυσης έως και 200 ​​μm, με κλινικά εφαρμόσιμο χρόνο σάρωσης μικρότερο από 20 λεπτά.

Για τη μελέτη τους, οι ερευνητές απεικόνισαν υγιείς συμμετέχοντες σε σαρωτή μαγνητικής τομογραφίας 7.0 Τ. Για να απεικονίσουν τα στρώματα μέσα στον φλοιό της παρεγκεφαλίδας, χρησιμοποίησαν μια ακολουθία γρήγορης λήψης χαμηλής γωνίας (FLASH) με στάθμιση T2* με οπτικό πεδίο 210 × 210 × 15 mm (FOV) και μέγεθος voxel 0.19 × 0.19 × 0.5 χλστ. Χρησιμοποίησαν αυτή τη σάρωση, η οποία καλύπτει μόνο μέρος του φλοιού της παρεγκεφαλίδας, για να απεικονίσουν εννέα άτομα.

Με ένα τόσο μικρό μέγεθος voxel, η ακούσια κίνηση μπορεί να περιορίσει την αποτελεσματική χωρική ανάλυση. Για να το καταπολεμήσουν αυτό, οι ερευνητές συνέπλεξαν την ακολουθία FLASH με εικόνες λίπους ολόκληρου του κεφαλιού, τις οποίες χρησιμοποίησαν για να εκτιμήσουν και να διορθώσουν την κίνηση. Σε τέσσερις συμμετέχοντες που υποβλήθηκαν σε σαρώσεις τόσο με όσο και χωρίς αυτό το βήμα, η προοπτική διόρθωση κίνησης βελτίωσε την ευκρίνεια της εικόνας και διατήρησε χαρακτηριστικά υψηλής ανάλυσης.

Το διορθωμένο με κίνηση FLASH σαρώνει οπτικοποιημένες δομές εσωτερικού και εξωτερικού στρώματος στον φλοιό της παρεγκεφαλίδας για όλους τους συμμετέχοντες. Οι ερευνητές προτείνουν ότι αυτά αντιπροσωπεύουν το βαθύ, πλούσιο σε σίδηρο κοκκώδες στρώμα και το λιγότερο νευρωνικά πυκνό επιφανειακό μοριακό στρώμα, που παρουσιάζουν διαφορές στη μαγνητική επιδεκτικότητα στους 7.0 Τ. Σημειώνουν ότι τα παρεγκεφαλιδικά στρώματα επηρεάζονται διαφορικά σε ασθένειες όπως η ΣΚΠ, επομένως η ικανότητα η παρατήρηση μεμονωμένων στρωμάτων θα μπορούσε να παρέχει πολύτιμους διαγνωστικούς δείκτες.

«Στην ΣΚΠ η παρεγκεφαλίδα παίζει σημαντικό ρόλο», εξηγεί ο Πριόβουλος σε δήλωση Τύπου. «Οι ασθενείς με σκλήρυνση κατά πλάκας έχουν κινητικές βλάβες, που σημαίνει ότι έχουν βλάβη στα νευρικά κύτταρα που εμπλέκονται στην κίνηση. Με βάση προηγούμενα ευρήματα, γνωρίζουμε συγκεκριμένα για την ΠΣ ότι θα μπορούσαμε να επωφεληθούμε από την απεικόνιση υψηλής ανάλυσης στην παρεγκεφαλίδα».

Ξεδίπλωμα της παρεγκεφαλίδας

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν επίσης 7 T MRI για να απεικονίσουν ολόκληρη την παρεγκεφαλίδα σε εννέα υγιείς συμμετέχοντες. Εδώ, χρησιμοποίησαν μια ακολουθία 2 ταχείας διαβάθμισης ηχούς (MP2RAGE) προετοιμασμένη για μαγνήτιση με FOV 210 × 120 × 60 mm και μέγεθος voxel 0.4 mm³. Χρησιμοποίησαν τον ίδιο πλοηγό λίπους για διόρθωση κίνησης.

Οι διορθωμένες με κίνηση σαρώσεις MP2RAGE επέλυσαν τα ανατομικά χαρακτηριστικά της παρεγκεφαλίδας σε μεμονωμένα φύλλα – τις μικροσκοπικές πτυχές στην επιφάνεια του φλοιού. Η ομάδα, με επικεφαλής τον Wietske van der Zwaag, σημειώστε ότι η μείωση της δειγματοληψίας των δεδομένων για αντιστοίχιση με τις τρέχουσες αποκτήσεις μαγνητικής τομογραφίας τελευταίας τεχνολογίας μείωσε την ορατότητα αυτών των χαρακτηριστικών.

Η υψηλή χωρική ανάλυση των εικόνων επέτρεψε στους ερευνητές να ξεδιπλώσουν υπολογιστικά την επιφάνεια του φλοιού της παρεγκεφαλίδας σε ένα συνεχές φύλλο. Αυτό τους επέτρεψε να υπολογίσουν κλινικές μετρήσεις όπως η επιφάνεια και το πάχος του φλοιού, και να εξετάσουν παράγοντες που σχετίζονται με την ασθένεια, όπως τις τιμές T1 ευαίσθητες στη μυελίνη.

Η εκτιμώμενη μέση επιφάνεια του φλοιού της παρεγκεφαλίδας ήταν 949 cm² (176%–759% μεγαλύτερη από την προηγούμενη βασισμένη στην απεικόνιση ίη νίνο εκτιμήσεις) και το διάμεσο πάχος του φλοιού της παρεγκεφαλίδας ήταν 0.88 mm, σε συμφωνία με ex νίνο αναφορές και τέσσερις έως πέντε φορές πιο λεπτές από τις τρέχουσες βασισμένες στην απεικόνιση ίη νίνο υπολογίζει.

Ενώ οι περισσότεροι συμμετέχοντες στη μελέτη ήταν νέοι (διάμεση ηλικία 36 ετών), η ομάδα περιελάμβανε δύο μεγαλύτερα άτομα (ηλικίας 57 και 62 ετών). Οι εικόνες μαγνητικής τομογραφίας αυτών των συμμετεχόντων έδειξαν ορατή λέπτυνση του φλοιού στην παρεγκεφαλίδα κατά την οπτική εξέταση και χαμηλότερο πάχος του φλοιού της παρεγκεφαλίδας και τιμές Τ1 της φαιάς ουσίας σε σχέση με τη νεότερη κοόρτη.

«Είναι η πρώτη φορά που μπορούμε να δούμε την ανθρώπινη παρεγκεφαλίδα απευθείας σε ζωντανούς ανθρώπους, με τόσες λεπτομέρειες», λέει ο Πριόβουλος. «Μπορούμε να το κάνουμε αυτό ειδικά επειδή έχουμε έναν μαγνήτη πολύ υψηλού πεδίου (που είναι ακριβός και δύσκολο να κατασκευαστεί) και επίσης διόρθωση κίνησης, επειδή οι άνθρωποι τείνουν να κινούνται κατά τη διάρκεια των σαρώσεων».

Η μαγνητική τομογραφία εξαιρετικά υψηλού πεδίου παρακολουθεί την εξέλιξη της σκλήρυνσης κατά πλάκας

Ο Πριόβουλος, ο van der Zwaag και η διδακτορική φοιτήτρια Emma Brouwer εργάζονται τώρα για να κάνουν το σήμα μαγνητικής τομογραφίας στην παρεγκεφαλίδα πιο αξιόπιστο. «Το μήκος κύματος του σήματος μαγνητικής τομογραφίας στους 7 Τ είναι συγκρίσιμο με το μέγεθος του ανθρώπινου κεφαλιού και αυτό συχνά κάνει το σήμα στην παρεγκεφαλίδα ανομοιογενές», λέει ο Πριόβουλος. Κόσμος Φυσικής. «Για να το αντιμετωπίσουμε αυτό, προσπαθούμε να συνδυάσουμε τις ρυθμίσεις μας με πολλαπλά πηνία παραγωγής ραδιοσυχνοτήτων για να βελτιστοποιήσουμε την παραγωγή σήματος. Η πρόκληση είναι να το κάνετε, ενώ διατηρείτε το μήκος σάρωσης μικρό και τη ρύθμιση μεταφραστική στην κλινική.»

Οι ερευνητές εφαρμόζουν ήδη την προσέγγιση της μαγνητικής τομογραφίας 7 Τ για τη σάρωση ασθενών με ΣΚΠ. Θέλουν επίσης να το χρησιμοποιήσουν για να κατανοήσουν καλύτερα την παρεγκεφαλιδική αταξία, μια ασθένεια ελέγχου των μυών. Παράλληλα, χρησιμοποιούν λειτουργική απεικόνιση 7 Τ, μαζί με την ανατομική ανακατασκευή της παρεγκεφαλίδας, για να εξετάσουν λεπτομερώς τις λειτουργικές αποκρίσεις της παρεγκεφαλίδας και να διερευνήσουν το ρόλο της παρεγκεφαλίδας στην ανθρώπινη υγεία και νόσο.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/ultrahigh-field-mri-uncovers-detailed-structure-of-the-brains-cerebellum/