Nhà nghiên cứu của UNM được cấp bằng sáng chế cho một phương pháp tốt hơn để tiến hành quét MRI trên bệnh nhân đang phẫu thuật khối u não

Posse cho biết: “Điều thú vị là nó cung cấp rất nhiều thông tin về chức năng và trao đổi chất chỉ trong một lần quét và nó rất tương thích với các máy quét MRI lâm sàng hiện có”. “Chúng tôi có thể có được một bản quét có ý nghĩa lâm sàng đối với một bệnh nhân bị u não chỉ trong ba phút.”

Quá trình quét MRI dựa vào sự hiện diện khắp nơi của hydro trong mô sống (nước – H2O – là phân tử có nhiều nhất trong cơ thể) và thực tế là hạt nhân của nguyên tử hydro chỉ chứa một proton. Posse cho biết, máy MRI tạo ra một từ trường mạnh, kết hợp với sóng vô tuyến, phân cực nhanh các proton, khiến chúng phát ra tín hiệu vô tuyến có thể được xử lý thành hình ảnh.

Quét MRI cấu trúc tạo ra một hình ảnh phản ánh mật độ khác nhau của mô và các đặc tính thư giãn tín hiệu trong cơ thể, chẳng hạn như não.

Một phương pháp MRI khác – MRI chức năng (fMRI) – làm nổi bật các mô đang hoạt động trao đổi chất. Posse cho biết, trong hình ảnh não fMRI, máy quét phát hiện lưu lượng máu tăng cao xảy ra khi mạng lưới não hoạt động. Ngoài ra, fMRI còn có thể phát hiện hoạt động tinh vi hơn của các mạng chức năng ngay cả khi não đang nghỉ ngơi.

MRI cũng có thể được sử dụng để chụp ảnh quang phổ, xác định các phân tử hữu cơ dành riêng cho một loại khối u não cụ thể, giúp các bác sĩ ung thư bức xạ chỉ đạo nỗ lực điều trị của họ. Ông nói: “Một nghiên cứu gần đây sử dụng thông tin sinh hóa này để hướng dẫn các bác sĩ ung thư bức xạ hướng nỗ lực điều trị của họ vào các khối u đang hoạt động cho thấy khả năng sống sót của bệnh nhân được cải thiện”.

Posse cho biết, các bác sĩ phẫu thuật thần kinh có thể sử dụng chức năng quét MRI quang phổ và chức năng để hướng dẫn họ loại bỏ mô ung thư trong khi cố gắng tránh làm tổn thương các mô lân cận cần thiết cho hoạt động thần kinh bình thường. Nhưng cả hai phương pháp này đều tốn thời gian, mỗi lần quét thường được tiến hành trong các phiên riêng biệt.

Bằng sáng chế của Posse thể hiện một cách lập trình mới cho máy quét MRI để chúng có thể thực hiện cả hai nhiệm vụ cùng một lúc với sự trợ giúp của một công cụ phân tích dữ liệu phức tạp.

Ông nói: “Mục tiêu của bằng sáng chế cụ thể này là vượt xa mô hình hiện tại là thu thập một loại dữ liệu cùng một lúc bằng cách thu thập nhiều phương thức hình ảnh cùng một lúc”. “Chúng tôi đang kết hợp MRI chức năng với hình ảnh chuyển hóa – hình ảnh quang phổ. Nó rút ngắn đáng kể thời gian quét tổng thể. Chúng tôi có một phương pháp mạnh mẽ để thu thập dữ liệu rất nhanh chóng bằng kỹ thuật hình ảnh quang phổ và chức năng tốc độ cao.”

Posse cho biết hiện nay, phẫu thuật thần kinh thường được thực hiện trên những bệnh nhân tỉnh táo và trả lời các câu hỏi hoặc thực hiện một nhiệm vụ để xác định xem vết cắt tiếp theo có làm hỏng cấu trúc quan trọng hay không. Kết hợp quét MRI chức năng và quang phổ sẽ cung cấp cho bác sĩ phẫu thuật thần kinh thông tin tốt hơn và giúp bệnh nhân được gây mê.

Ông nói: “Các bác sĩ phẫu thuật thần kinh luôn tập trung chủ yếu vào hệ thống vận động, hệ thống ngôn ngữ và có thể cả hệ thống cảm giác thị giác và thính giác. “Nhưng vỏ não trước trán luôn là khu vực mà họ không có nhiều đòn bẩy.

“Đây là lúc MRI trạng thái nghỉ xuất hiện. Nó cho phép chúng tôi lập bản đồ não một cách toàn diện ở tất cả các khu vực – đặc biệt là vỏ não trước, điều này không khả thi với chức năng quét não MRI dựa trên nhiệm vụ thông thường. Nếu thu thập đủ dữ liệu, bạn có thể phân tách tới 100 mạng trạng thái nghỉ khác nhau đại diện cho các chức năng khác nhau của não. 

Kết quả sơ bộ từ một nghiên cứu do Posse và cộng tác viên tại Đại học Minnesota và Đại học Pittsburgh dẫn đầu cho thấy MRI ở trạng thái nghỉ hoạt động ngay cả ở những bệnh nhân được gây mê. Ông nói: “Bạn có thể gây mê cho bệnh nhân và vẫn có thể nhìn thấy các mạng trạng thái nghỉ ngơi. “Điều đó mở ra rất nhiều cơ hội trong cách điều trị bệnh nhân.”

Posse gần đây đã nhận được một khoản tài trợ Chuyển giao Công nghệ Doanh nghiệp Nhỏ khá lớn từ Viện Y tế Quốc gia để phát triển hơn nữa phương pháp chụp ảnh não fMRI trạng thái nghỉ theo thời gian thực đầy sáng tạo của mình. Nghiên cứu của ông nằm ở sự giao thoa giữa vật lý và y học hiện đại, nhưng mối quan tâm hàng đầu của ông là làm thế nào công việc của ông sẽ cải thiện kết quả của bệnh nhân trong môi trường lâm sàng thế giới thực.