新しい MRI 技術により脳神経外科の画像指導が向上
脳は体の重要な機能を制御し、私たちを生かし、世界と交流し、私たちを人間たらしめる思考や意見を生み出します。
腫瘍が浸潤した場合、脳神経外科医はこれらの重要な機能を制御する脳の部分を切除することなく、がんを可能な限り完全に除去するために介入しなければなりません。外科医は磁気共鳴画像法 (MRI) を使用して指導します。 MRI は現在の標準治療の一部ですが、がん切除の正確な指導には大きな障壁があり、腫瘍の縁と浸潤の放射線学的視覚化を強化し、脳機能マッピングの効率を向上させる緊急の必要性が生じています。
UNM 健康科学センターは最近、新しい特許を取得しました。 MRIデータ取得・解析技術 外科医に腫瘍と周囲の脳組織に関する正確なリアルタイム情報を提供します。この技術は既存の MRI スキャナーと互換性があり、2 種類の MRI スキャンを同時に実行し、わずか 3 分でインパクトのあるデータを生成します。
1.3以上の場合 米国では脳腫瘍を抱えて暮らす数百万人がいるこのパラダイムシフト技術は、手術後の転帰を改善するのに役立つ可能性がある。
MRI の効率と精度の向上
MRI スキャンは、生体組織内の水素の遍在性 (水 - H) に依存しています。 2O - は体内で最も豊富な分子です）、水素原子内の陽子のスピンを分極させる強力な磁場、そして生体組織内の陽子に無線信号を放射させる陽子スピン共鳴を引き起こす無線送信機です。画像に加工します。
脳神経外科医はこれらの画像を使用して、手術前、手術中、手術後の脳に関する情報を収集します。 MRI の主な種類には次のようなものがあります。
- 構造MRI: 皮質の灰白質やその下の白質など、さまざまな脳組織区画からの信号を処理して、さまざまな脳組織構造を高コントラストで明らかにする高解像度画像を生成できます。
- 機能的MRI (fMRI): 脳の活動が増加したときにこれらの領域への血流の増加を検出することで、代謝的に活性な組織を強調表示します。これは、脳の機能領域のマップに処理できます。脳は常に活動しているため、脳が休んでいるときでも、脳内の信号変動を脳機能ネットワークのマップに処理することもできます（安静時fMRI）。
- 拡散 MRI (dMRI): 水の拡散率を測定し、信号を処理して、さまざまな皮質領域を接続する白質線維路のマップを作成できるようにします。
- MR 分光イメージング (MRSI): さまざまな組織タイプに特有であり、脳の生化学に関する情報を提供する、水以外の多数の細胞内有機分子 (代謝産物) からの信号を測定します。これらの代謝産物シグナルは、代謝産物のスペクトル パターンと濃度マップに処理できます。脳腫瘍ではこれらの分子の濃度が変化し、腫瘍の種類を特定するのに役立ちます。
機能的 MRI および MR 分光イメージングは、外科医が癌組織を切除する際のガイドとして使用できますが、これらの MRI データの収集には非常に時間がかかり、通常は複数のセッションに分けて行われます。 MR 分光イメージングは技術的に非常に要求が厳しいため、臨床現場では日常的に行われていません。
さらに、現在の臨床標準治療であり、患者が脳領域を活性化するタスクを実行する必要があるタスクベースの fMRI と術中マッピングには、それぞれ独自の課題があります。患者は、脳腫瘍の存在、年齢、その他の理由により、作業を実行できない場合があります。言語機能の術中マッピングでは、患者が手術中に起きていて、脳の一部を使ってこれらの領域をマッピングできるように活動を行う必要があり、これは患者にとってストレスとなる可能性があります。この場合、安静状態の fMRI を補助的に使用して、外科的指導に臨床的に役立つほど十分にタスクを実行できない患者のデータを取得できます。
当社のテクノロジーは、3 回のイメージング セッションで脳の機能ネットワークと脳の生化学をマッピングする新しい高速アプローチを提供し、脳全体の機能の数百の異なる静止状態表現とマルチスライス代謝物マップを XNUMX 分という短いスキャン時間内で収集します。これにより、従来のタスクベースの fMRI では適切に画像化できない雄弁皮質、特に前頭葉皮質を温存しながら、脳腫瘍の外科的除去を強化するさまざまな機会が開かれます。
脳神経外科医は長い間、運動系、言語系、視覚系、聴覚系を制御する脳の領域に焦点を当ててきましたが、前頭皮質はほとんどマッピングされていません。この技術は、認知の重要な中枢である脳の前頭皮質について新たな理解をもたらすことによって、脳神経外科医の意思決定方法に革命をもたらす可能性があります。
機能情報と代謝情報の両方を同時に収集できる機能により、神経外科医は脳腫瘍と隣接する雄弁皮質の間の空間的マージンを描写する新たなレベルの精度を得ることができ、重要な脳機能を維持しながら腫瘍切除を最大限に高めることができる可能性がある。
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患者の転帰を改善するための共同研究
UNM HSC 神経科 は、パートナーと協力して国立衛生研究所から中小企業技術移転助成金を受け取りました。 ミネソタ大学 と ピッツバーグ大学 広く利用可能な MRI スキャナを使用した術前設定および術中 MRI スキャナを使用した術中設定における脳活動のリアルタイム分析を開発する。
この技術は、脳腫瘍患者の術前マッピングと術中マッピングについて検証され、腫瘍付近の脳組織機能に関する計画情報と手術中の組織機能の術中最新情報を脳神経外科医に提供する実現可能性を評価する予定です。
新しい fMRI と MRSI の同時技術はさらに開発され、雄弁皮質のリアルタイムの安静状態 fMRI マッピングや、組織内に存在するアミノ酸、脂質、コリン、クレアチンなどの脳代謝産物のオンライン マッピングが可能になります。これらの代謝産物の量を正常な脳組織と比較することは、組織の代謝状態と脳腫瘍の種類を決定するのに役立ちます。
私たちは、これらのテクノロジーを広く臨床応用できるように取り組んでおり、より多くの患者に最大の利益をもたらすことができます。私たちの研究には、重要な臨床上の疑問に答えるためにデータ収集技術を改善することが含まれています。ただし、この種の画期的な研究は単独では達成できません。そのため、私たちは全国および世界中のパートナーと協力しています。
UNM HSC 研修生は、世界中の主要な研究センターの科学者と緊密に連携するために必要なコミュニケーションとチームワークのスキルを開発するこの機会の恩恵を受けています。さらに、彼らは革新的な発見をし、世界中の主要な科学者と共同論文を発表するために必要な起業家精神を発見しています。
私たち全員にとって、私たちの最大の関心事は常に現実世界の環境で患者の転帰を改善することです。私たちの仕事は、患者のケアと手術の結果の両方に変化をもたらすことです。
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