Az ultrahigh-field MRI feltárja az agy kisagyának részletes szerkezetét

A kisagy, az agy egy kis régiója, amely a fej hátsó részén található, nagyrészt felelős a motoros szabályozásért, valamint részt vesz a viselkedésben és a megismerésben. Különböző betegségekben is szerepet játszik, mint például a sclerosis multiplexben (MS), amely kiterjedt demyelinizációt okoz a kisagykéregben. De jelentősége ellenére a kisagy szerkezetét nem vizsgálták teljes mértékben az áram nem megfelelő felbontása miatt. in vivo képalkotó technikák.

A fő akadály az, hogy a kisagyot borító kéreg rendkívül szorosan összehajtott szövetrétegekből áll, és nagy felbontású képalkotást igényel anatómiájának teljes vizualizálásához és tanulmányozásához. Most a kutatók a Spinoza Neuroimaging Központ Hollandiában kifejlesztettek egy módszert a kisagykérgi rétegek leképezésére egy nagy teljesítményű 7 T MRI szkenner segítségével, leírva a technikát Radiológia.

Első szerző Nikos Priovoulos és munkatársai módosítottak két MRI impulzusszekvenciát, amelyek a kérgi felszínt és az intrakortikális rétegeket ábrázolják, hogy a 7 T MRI magas jel-zaj arányát nagy térbeli felbontásra fordítsák. A mozgást is kompenzálva akár 200 μm felbontású képeket is készítettek, a klinikailag alkalmazható pásztázási idő pedig kevesebb, mint 20 perc.

Vizsgálatuk során a kutatók egészséges résztvevőket ábrázoltak egy 7.0 T MRI-szkennerrel. A kisagykéregben lévő rétegek leképezéséhez T2*-súlyozott gyors, alacsony látószögű felvételt (FLASH) használtak 210 × 210 × 15 mm-es látómezővel (FOV) és 0.19 × 0.19 × voxelmérettel. 0.5 mm. Ezt a szkennelést, amely a kisagykéregnek csak egy részét fedi le, kilenc alany leképezésére használták.

Ilyen kis voxelméret mellett az akaratlan mozgás korlátozhatja a tényleges térbeli felbontást. Ennek leküzdésére a kutatók a FLASH szekvenciát egész fej zsírképekkel illesztették össze, amelyeket a mozgás becslésére és korrekciójára használtak. Négy résztvevőnél, akiknél ezzel a lépéssel és anélkül is szkennelést végeztek, a leendő mozgáskorrekció javította a kép élességét és megőrizte a nagy felbontású funkciókat.

A mozgáskorrigált FLASH minden résztvevő számára vizualizált belső és külső rétegbeli struktúrákat szkennel a kisagykéregben. A kutatók azt sugallják, hogy ezek a mély, vasban gazdag szemcsés réteget és a neuronálisan kevésbé sűrű felületi molekuláris réteget képviselik, amelyek mágneses szuszceptibilitásában 7.0 T-nál eltérést mutatnak. Megjegyzik, hogy a kisagyi rétegek eltérően érintettek olyan betegségekben, mint az SM, így a képesség Az egyes rétegek megfigyelése értékes diagnosztikai markereket szolgáltathat.

„Az SM-ben a kisagy fontos szerepet játszik” – magyarázza Priovoulos sajtónyilatkozatában. „Az SM-betegeknek motoros elváltozásai vannak, ami azt jelenti, hogy károsodnak a mozgásban részt vevő idegsejtek. Korábbi eredmények alapján kifejezetten az SM-re tudjuk, hogy hasznunkra válhat a nagyfelbontású képalkotás a kisagyban.”

A kisagy kibontása

A kutatók 7 T MRI-t is használtak a teljes kisagy vizualizálására kilenc egészséges résztvevőnél. Itt egy mágnesezéssel előkészített 2 gyors gradiens visszhang (MP2RAGE) szekvenciát alkalmaztak 210 × 120 × 60 mm-es FOV-val és 0.4 mm-es voxelmérettel.³. Ugyanazt a kövér navigátort használták mozgáskorrekcióhoz.

A mozgáskorrigált MP2RAGE a kisagyi anatómiai jellemzőket az egyes levélzetekig – a kéregfelszín apró ráncaiig – szkenneli. A csapat vezetésével Wietske van der Zwaag, vegye figyelembe, hogy a jelenlegi legkorszerűbb MRI-felvételekhez igazodó adatok mintavételezése csökkentette ezeknek a funkcióknak a láthatóságát.

A képek nagy térbeli felbontása lehetővé tette a kutatóknak, hogy a kisagykérgi felületet számítási úton folytonos lappá bontsák ki. Ez lehetővé tette számukra, hogy kiszámítsák a klinikai méréseket, például a kéreg felületét és vastagságát, és megvizsgálják a betegséggel kapcsolatos tényezőket, például a mielinérzékeny T1 értékeket.

A becsült kisagykérgi medián felület 949 cm volt² (176–759%-kal nagyobb, mint az előző képalkotó alapú in vivo becslések szerint) és a cerebelláris kéreg medián vastagsága 0.88 mm volt, összhangban ex vivo jelentések és négy-ötször vékonyabb, mint a jelenlegi képalkotó alapú in vivo becslése.

Míg a legtöbb résztvevő fiatal volt (átlagéletkor 36 év), a csapatban két idősebb alany (57 és 62 évesek) szerepelt. Ezeknek a résztvevőknek az MR-képei szemrevételezéskor látható kérgi elvékonyodást mutattak a kisagyban, és alacsonyabbak a kisagykéreg vastagsága és a szürkeállomány T1 értékei, mint a fiatalabb kohorszban.

"Ez az első alkalom, hogy ilyen részletességgel láthatjuk az emberi kisagyot közvetlenül élő emberben" - mondja Priovoulos. „Ezt kifejezetten azért tudjuk megtenni, mert van egy nagyon nagy térerejű mágnesünk (amely drága és nehéz megépíteni), valamint mozgáskorrekciót is alkalmazunk, mivel az emberek hajlamosak mozogni a pásztázás során.”

Az ultrahigh-field MRI nyomon követi a sclerosis multiplex progresszióját

Priovoulos, van der Zwaag és a PhD-hallgató, Emma Brouwer most azon dolgoznak, hogy megbízhatóbbá tegyék az MRI-jelet a kisagyban. "Az MRI-jel hullámhossza 7 T-nál hasonló az emberi fej méretéhez, és ez gyakran inhomogénné teszi a kisagyban lévő jelet" - mondja Priovoulos. Fizika Világa. „Ennek megoldására igyekszünk több rádiófrekvenciát termelő tekercset kombinálni a jelgenerálás optimalizálása érdekében. A kihívás az, hogy ezt úgy kell megtenni, hogy a szkennelés hossza továbbra is rövid legyen, és a beállítás lefordítható legyen a klinikára.”

A kutatók már alkalmazzák a 7 T MRI megközelítést az SM-ben szenvedő betegek vizsgálatára. Azt is szeretnék használni, hogy jobban megértsék a cerebelláris ataxiát, egy izomszabályozási betegséget. Emellett funkcionális 7 T képalkotást alkalmaznak a kisagy anatómiai rekonstrukciójával együtt, hogy részletesen megvizsgálják a kisagy funkcionális válaszait, és feltárják a kisagy szerepét az emberi egészségben és betegségekben.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/ultrahigh-field-mri-uncovers-detailed-structure-of-the-brains-cerebellum/