دفع آفاق تصوير الدماغ بالرنين المغناطيسي الوظيفي والمزيد
كلية الطب UNM مختبر أبحاث التصوير بالرنين المغناطيسي البشريبالتعاون مع العلماء في جميع أنحاء العالم ، يفتحون آفاقًا جديدة في تطوير تقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي للمساعدة في فهم كيفية عمل الدماغ وتعزيز التصوير التشخيصي لمرضى السرطان.
طورت فرقنا تقنيات تصوير متقدمة - مثل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي في الوقت الفعلي - والتي ستمكن جراحي الأعصاب من اتخاذ قرارات مهمة في غرفة العمليات. تدفع هذه الابتكارات حدود تقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي الحالية لاستكشاف ما يمكن أن يخبرنا به تدفق الدم عن نشاط الدماغ.
يعتمد أحدث عمل للفريق على أسس التصوير بالرنين المغناطيسي الهيكلية والوظيفية:
- التصوير بالرنين المغناطيسي الهيكلي هو تقنية تصوير غير جراحية لرسم خريطة مورفولوجيا الدماغ ونشاط الدورة الدموية باستخدام مجالات مغناطيسية قوية لمحاذاة الدورات النووية وموجات الراديو لتغيير اتجاهها واستقبال الإشارات من الدورات النووية. يمكنه إنتاج صور عالية الدقة لإظهار الاختلافات بين أنسجة المخ.
- يُمكِّن التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) الأطباء من قياس أنشطة الدماغ وتخطيطها في الحالات الطبيعية والمرضية عن طريق قياس التغيرات في شدة الصورة المرتبطة بالتغيرات في تدفق الدم. يمكن أن ينتج صورًا عالية الدقة لإظهار الزيادات في تدفق الدم إلى المناطق النشطة في الدماغ ، مما ينتج عنه إشارة أقوى في التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي.
لتطوير تقنيات MR الجديدة وتنفيذها ، يعمل باحثونا مع المتعاونين على الصعيدين الوطني والدولي ، بما في ذلك جامعة مينيسوتا مركز أبحاث الرنين المغناطيسي وجامعة كوبنهاغن في الدنمارك ، وكذلك شبكة أبحاث العقل في نيو مكسيكو.
نقوم أيضًا بتدريب بعض ألمع العقول العلمية في الفيزياء والهندسة في جامعة نيو مكسيكو والعلماء السريريين في مركز العلوم الصحية UNM. يقدم المتدربون من مجموعة متنوعة من التخصصات وجهات نظر جديدة للمشاريع الجارية التي توسع تكنولوجيا التصوير بهدف مساعدة المزيد من المرضى على التغلب على التحديات العصبية.
TurboFIRE: حالة الراحة fMRI لبيانات أثناء الجراحة في الوقت الحقيقي
نحن نعمل على تطوير TurboFIRE (التصوير الوظيفي التوربيني في الوقت الحقيقي) لرسم خريطة لنشاط الدماغ أثناء فحص الرنين المغناطيسي الوظيفي المستمر للسماح للأطباء بتحديد الموقع الدقيق للقشرة البليغة (أي مناطق الدماغ ذات الوظائف المحددة) لتوجيه جراحة سرطان الدماغ.
بينما تحدد طرق الرنين المغناطيسي الوظيفي التقليدية نشاط الدماغ عندما يشارك المرضى في مهمة ما ، فإن الرنين المغناطيسي الوظيفي في حالة الراحة يرسم خرائط لأنظمة الدماغ الوظيفية من خلال تحليل تقلبات تدفق الدم عندما يكون المرضى في حالة راحة. من خلال تنفيذ تصوير حالة راحة الدماغ في الوقت الفعلي باستخدام تقنية TurboFIRE ، يمكننا توسيع فوائد التصوير بالرنين المغناطيسي لتشمل المرضى المصابين أو المعوقين أو الشباب الذين لا يستطيعون اتباع التعليمات للخضوع للرنين المغناطيسي الوظيفي التقليدي.
علاوة على ذلك ، يتوافق TurboFIRE مع أحدث طرق الحصول على بيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي فائقة السرعة التي توفر دقة زمنية بمئات المللي ثانية وتعزز الحساسية بشكل كبير مقارنة بأساليب الحصول على بيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي التقليدية.
نقوم حاليًا بترجمة هذه التقنية إلى الإعداد أثناء العملية للسماح لجراحي الأعصاب برسم خريطة قشرة بليغة قبل الجراحة وأثناءها وبعدها باستخدام ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي أثناء العملية. يستخدم زملاؤنا في المركز الطبي بجامعة مينيسوتا ماسحًا ضوئيًا IMRIS يتم نقله إلى غرفة العمليات لأخذ بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي لمراقبة نجاح الجراحة.
باستخدام TurboFIRE ، يمكن لخبرائنا تعيين وظائف محددة مثل اللغة أو الحركة أو الرؤية إلى المنطقة المقابلة من نشاط الدماغ ضمن ملليمترات بينما يكون الدماغ في حالة راحة. الهدف من عملنا الحالي هو تحديد ما إذا كان الرنين المغناطيسي الوظيفي في حالة الراحة يمكن أن يساعد في تحسين دقة الجراحة العصبية من خلال توفير خريطة مفصلة لهياكل المريض البليغة التي تتحكم في الحركة والكلام والإدراك.
هناك العديد من التطبيقات الإضافية لهذه التقنية المثيرة ، من رسم الخرائط قبل الجراحة لمرضى الصرع إلى تتبع تنشيط اللغة واستخدام الارتجاع العصبي لتغيير حالات الدماغ. يتم استخدام TurboFIRE حاليًا في مركز أبحاث الرنين المغناطيسي وفي شبكة أبحاث MIND ، ونحن حريصون على تنفيذها في UNM Health.
التصوير الأيضي عالي السرعة: PEPSI وما بعده
تطور آخر مثير للتصوير بالرنين المغناطيسي في مختبرنا هو تقنية التصوير الطيفي عالي السرعة بالرنين المغناطيسي المسماة PEPSI (التصوير الطيفي المستوي البروتوني) الذي يسمح لنا برسم خريطة للمواد الكيميائية الحيوية للدماغ في 3 أبعاد في أوقات المسح القصيرة. يعد التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي طريقة تحليلية كيميائية حيوية تقيس التركيب الكيميائي الحيوي للأنسجة بناءً على النمط الطيفي للمواد الكيميائية الحيوية الفردية.
يمكن أن يكشف التصوير الطيفي عن التغيرات الكيميائية الحيوية في الدماغ المرتبطة بالأورام ، وهي خاصة بأنواع الأورام المختلفة. بعبارة أخرى ، يتيح لنا PEPSI التقاط صور كيميائية حيوية ثلاثية الأبعاد للدماغ تساعد الأطباء في تشخيص وإدارة ومراقبة الحجم الدقيق لسرطانات الدماغ وموقعها وأنواعها.
لقد طورنا هذه التقنية عالية السرعة لإتاحة مسح أكثر دقة وسرعة. في حين أن إنتاج صورة طيفية نموذجية يمكن أن يستغرق 20 دقيقة أو أكثر ، فإن PEPSI يسمح لنا بإنتاج صور ثلاثية الأبعاد في غضون ثلاث دقائق. يسمح لنا وقت المسح القصير هذا بدمج PEPSI في بروتوكول التصوير السريري.
إن مستقبل تصوير الدماغ مفتوح على مصراعيه. المزيد من الأمثلة على البحث جار في منطقتنا مختبر تتضمن:
- اتصال حالة الراحة عالية التردد في التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي عالي السرعة للتغلب على القيود التقنية لحالة الراحة التقليدية بالرنين المغناطيسي الوظيفي.
- رسم خرائط لخصائص انتشار الكيمياء الحيوية في الدماغ لاستكشاف البيئات داخل الخلايا لأورام الدماغ.
- الجمع بين طرق التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفية والاستقلابية لرسم خريطة متزامنة للكيمياء الحيوية للقشرة المخية والدماغ.
- مراقبة استجابة العلاج الكيميائي المساعد الجديد في سرطان الثدي باستخدام التصوير الطيفي عالي السرعة ثلاثي الأبعاد بالرنين المغناطيسي للكولين الكلي.
- تطوير طرق الارتجاع العصبي بناءً على حالة الرنين المغناطيسي الوظيفي في الوقت الحقيقي لتخطيط وتغيير حالات الدماغ.
في مختبر أبحاث التصوير بالرنين المغناطيسي البشري ، ندفع حدود التكنولوجيا كل يوم. هذا هو المكان الذي يحدث فيه العلم المثير ، حيث نقوم بتوسيع معرفتنا بالدماغ ، وبناء الأساس للتقدم المستقبلي في الرعاية الصحية وتوسيع حدود المعرفة البشرية.
يقدم المتدربون مساهمات مهمة في المختبر
في حين أن فهم الدماغ هو عمل جاد ، سيتمتع المتدربون المبدعون لديك بالكثير من المرح في المختبر. إنهم يأتون من مجموعة واسعة من التخصصات ، مثل الهندسة النووية والهندسة الكهربائية والفيزياء وعلم النفس والطب ويقدمون منظورًا جديدًا لكل مشروع.
مساهماتهم ملموسة. نحن نطبق نهجًا علميًا صارمًا ، وغالبًا ما تصبح أفكارهم الرائعة جزءًا من مشاريعنا. لا يكتسب المتدربون والمتدربون لدينا خبرة عملية في التقنيات المتطورة فحسب ، بل يساعدون أيضًا في بنائها.
كعلماء ، من المهم أن نعترف بوجود حدود لما نعرفه. في مختبر أبحاث التصوير بالرنين المغناطيسي البشري ، ندفع حدود التكنولوجيا كل يوم. هذا هو المكان الذي يحدث فيه العلم المثير ، حيث نقوم بتوسيع معرفتنا بالدماغ ، وبناء الأساس للتقدم المستقبلي في الرعاية الصحية ، وتوسيع حدود المعرفة البشرية.