Imagistica metabolică cerebrală ultrarapidă, o tehnologie de 12 minute care poate detecta bolile înainte de apariția simptomelor

O echipă de cercetători de la Universitatea din Illinois Urbana-Champaign, coordonată de profesorul Zhi-Pei Liang, a dezvoltat o tehnologie inovatoare care utilizează aparate clinice de rezonanță magnetică nucleară pentru a obține imagini metabolice detaliate ale creierului. Studiul care descrie această metodă a fost publicat în revista Nature Biomedical Engineering.
Imagistica prin rezonanță magnetică a jucat un rol esențial în explorarea structurii și funcției creierului în ultimele decenii. Rezonanța magnetică convențională produce imagini de înaltă rezoluție ale anatomiei cerebrale, iar imagistica funcțională evaluează activitatea neuronală prin modificări ale fluxului sangvin și nivelurilor de oxigenare. Totuși, aceste metode nu surprind activitatea metabolică, care poate reflecta modificări patologice cu mult timp înainte ca structura sau funcția să fie afectate.

Până acum, tehnicile de imagistică metabolică prin rezonanță magnetică spectroscopică au avut aplicabilitate clinică redusă, din cauza duratei foarte mari de achiziție și a zgomotului de fond care masca semnalele provenite de la metaboliți și neurotransmițători. Noul protocol propus de cercetătorii din Illinois depășește aceste limite și promite să deschidă perspective importante pentru diagnostic precoce și monitorizarea bolilor neurologice.

Despre studiu

Obiectivul principal al proiectului a fost dezvoltarea unei metode care să permită obținerea rapidă și de înaltă rezoluție a hărților metabolice ale creierului. Cercetătorii au realizat acest lucru prin combinarea mai multor inovații:

Achiziția ultrarapidă a datelor: O abordare care encodează simultan informația spațială, spectrală și de cuplaj J, permițând colectarea completă a datelor în aproximativ 12 minute și jumătate.
Procesarea avansată prin învățare automată: Modele de inteligență artificială ghidate de legile fizicii pentru reconstrucția precisă a hărților moleculare și reducerea zgomotului de fond.

Studiul a inclus validarea tehnicii pe fantome experimentale, urmată de aplicarea clinică în trei categorii de participanți:

Subiecți sănătoși, pentru a examina variabilitatea fiziologică a activității metabolice și a nivelurilor de neurotransmițători în diferite regiuni cerebrale.
Pacienți diagnosticați cu tumori cerebrale, pentru a evalua dacă modificările metabolice pot oferi informații suplimentare față de imaginile structurale.
Persoane cu scleroză multiplă, pentru a identifica precoce modificările moleculare asociate neuroinflamației și degenerării neuronale.

Rezultate

Datele obținute demonstrează că metoda are un potențial clinic remarcabil.

La subiecții sănătoși, cercetătorii au descoperit diferențe semnificative între regiunile cerebrale, în ceea ce privește activitatea metabolică și concentrația neurotransmițătorilor. Aceste variații arată că metabolismul cerebral este heterogen și reflectă complexitatea funcțională a creierului.

În cazul pacienților cu tumori cerebrale, imagistica metabolică a evidențiat modificări caracteristice, inclusiv niveluri crescute de colină și lactat, chiar și atunci când leziunile prezentau aspecte identice pe imaginile structurale convenționale. Această capacitate de a diferenția tumorile în funcție de profilul metabolic ar putea contribui la stabilirea mai precisă a gradului de malignitate și la alegerea tratamentului.

La persoanele cu scleroză multiplă, tehnologia a detectat modificări moleculare asociate inflamației și reducerii activității neuronale cu până la 70 de zile înainte ca aceste leziuni să fie vizibile pe imaginile clasice de rezonanță magnetică. Această descoperire are implicații importante pentru diagnosticul precoce și monitorizarea evoluției bolii.

Profesorul Liang a subliniat că tehnologia oferă premisele necesare pentru medicina personalizată, întrucât permite obținerea unor hărți metabolice individualizate care pot ghida intervențiile terapeutice. În plus, metoda are potențialul de a deveni un instrument de rutină în evaluarea eficienței tratamentelor și a modificărilor metabolice asociate diverselor afecțiuni neurologice.

Studiul a beneficiat de sprijinul financiar al Fundației Arnold și Mabel Beckman și reprezintă un pas major spre realizarea viziunii pionierului imagisticii prin rezonanță magnetică, laureatul Nobel Paul Lauterbur, care a anticipat posibilitatea obținerii imaginilor metabolice de înaltă rezoluție într-un cadru clinic.

Data actualizare: 03-07-2025 | creare: 03-07-2025 | Vizite: 218

Bibliografie

Yibo Zhao, Yudu Li, Wen Jin, Rong Guo, Chao Ma, Weijun Tang, Yao Li, Georges El Fakhri, Zhi-Pei Liang. Ultrafast J-resolved magnetic resonance spectroscopic imaging for high-resolution metabolic brain imaging. Nature Biomedical Engineering, 2025; DOI: 10.1038/s41551-025-01418-4

Image by freepik on Freepik

Copyright ROmedic: Articolul se află sub protecția drepturilor de autor. Reproducerea, chiar și parțială, este interzisă!

Alte articole din aceeași secțiune:

Vaccinarea antigripală este asociată cu scăderea riscului de apariție a bolii Alzheimer cu 40%

O nouă cercetare condusă de către doctorul Rick McCord, specialist în neurologie, la McGovern Medical School, �...

Sedativele uzuale pentru anxietate și insomnie ar putea crește riscul de Alzheimer

Potrivit unui studiu recent publicat în British Medical Journal, persoanele care iau pastile pentru anxietate sau ...

Un studiu oferă indicii esențiale pentru a descifra misterul somnului profund

Somnul de calitate reprezintă o nevoie fiziologică de bază. În absența sa, numeroase procese din organism ar p...

Un algoritm poate determina doza și sincronizarea perfectă a cofeinei
Studiu: Cum influențează muzica memoria umană
Meditația mindfulness poate îmbunătăți capacitatea creierului de a detecta greșelile
Terapie genică care poate suprima pe termen lung convulsiile epileptice

Forumul ROmedic - întrebări și răspunsuri medicale:

Pe forum găsiți peste 500.000 de întrebări și răspunsuri despre boli sau alte subiecte medicale. Aveți o întrebare? Primiți răspunsuri gratuite de la medici.

intră pe forum