Công nghệ MRI mới cải thiện hướng dẫn hình ảnh cho phẫu thuật thần kinh
Bộ não kiểm soát các chức năng quan trọng của cơ thể, giữ cho chúng ta tồn tại, cho phép chúng ta tương tác với thế giới và tạo ra những suy nghĩ và quan điểm đặc trưng cho con người chúng ta.
Khi khối u xâm lấn, bác sĩ phẫu thuật thần kinh phải can thiệp để loại bỏ khối u một cách triệt để nhất có thể mà không cắt bỏ những phần não kiểm soát các chức năng quan trọng này. Các bác sĩ phẫu thuật sử dụng hình ảnh cộng hưởng từ (MRI) để hướng dẫn họ. Mặc dù MRI là một phần của tiêu chuẩn chăm sóc hiện tại, nhưng có những rào cản đáng kể trong việc hướng dẫn chính xác việc cắt bỏ ung thư, tạo ra nhu cầu cấp thiết để tăng cường hình ảnh X quang về rìa và sự xâm nhập của khối u cũng như cải thiện hiệu quả lập bản đồ chức năng não.
Trung tâm Khoa học Y tế UNM gần đây đã được cấp bằng sáng chế cho một phương pháp mới Công nghệ thu thập và phân tích dữ liệu MRI để cung cấp cho bác sĩ phẫu thuật thông tin chính xác, theo thời gian thực về các khối u và mô não xung quanh. Công nghệ này tương thích với các máy quét MRI hiện có và thực hiện hai loại quét MRI cùng một lúc, tạo ra dữ liệu có tác động mạnh mẽ chỉ trong vòng ba phút.
Trong hơn 1.3 triệu người ở Hoa Kỳ đang sống chung với khối u não, công nghệ thay đổi mô hình này có thể giúp cải thiện kết quả sau phẫu thuật.
Cải thiện hiệu quả và độ chính xác của MRI
Quét MRI dựa vào sự có mặt khắp nơi của hydro trong mô sống (nước - H 2O - là phân tử có nhiều nhất trong cơ thể), một từ trường mạnh phân cực spin của proton trong nguyên tử hydro và một máy phát vô tuyến để tạo ra cộng hưởng spin proton khiến các proton trong mô sống phát ra tín hiệu vô tuyến mà chúng ta có thể xử lý thành một hình ảnh.
Các bác sĩ phẫu thuật thần kinh sử dụng những hình ảnh đó để thu thập thông tin về não trước, trong và sau phẫu thuật. Một số loại MRI chính bao gồm:
- MRI cấu trúc: Tín hiệu từ các khoang mô não khác nhau, chẳng hạn như chất xám ở vỏ não và chất trắng bên dưới, có thể được xử lý thành hình ảnh có độ phân giải cao cho thấy các cấu trúc mô não khác nhau với độ tương phản cao.
- MRI chức năng (fMRI): Làm nổi bật các mô hoạt động trao đổi chất bằng cách phát hiện lưu lượng máu tăng lên đến các khu vực này khi hoạt động của não tăng lên, có thể được xử lý thành bản đồ các khu vực chức năng của não. Vì luôn có hoạt động của não nên ngay cả khi não đang nghỉ ngơi, các dao động tín hiệu trong não cũng có thể được xử lý thành bản đồ mạng lưới chức năng não (fMRI trạng thái nghỉ).
- MRI khuếch tán (dMRI): Đo độ khuếch tán của nước và cho phép xử lý tín hiệu thành bản đồ các dải sợi chất trắng kết nối các vùng vỏ não khác nhau.
- Hình ảnh quang phổ MR (MRSI): Đo tín hiệu từ vô số phân tử hữu cơ nội bào (chất chuyển hóa) ngoài nước dành riêng cho các loại mô khác nhau và cung cấp thông tin về sinh hóa não. Những tín hiệu chuyển hóa này có thể được xử lý thành các mẫu quang phổ và bản đồ nồng độ của các chất chuyển hóa. Nồng độ của các phân tử này được thay đổi trong khối u não và có thể giúp xác định loại khối u.
Hình ảnh quang phổ MRI và MR chức năng có thể được sử dụng để hướng dẫn bác sĩ phẫu thuật khi họ loại bỏ mô ung thư, nhưng việc thu thập những dữ liệu MRI này rất tốn thời gian và thường được thực hiện riêng biệt trong nhiều phiên. Hình ảnh quang phổ MR đòi hỏi rất cao về mặt kỹ thuật và do đó không được thực hiện thường xuyên trong thực hành lâm sàng.
Hơn nữa, fMRI dựa trên nhiệm vụ và lập bản đồ trong khi phẫu thuật, vốn là tiêu chuẩn chăm sóc lâm sàng hiện nay và yêu cầu bệnh nhân thực hiện các nhiệm vụ để kích hoạt các vùng não, cũng có những thách thức riêng. Bệnh nhân có thể không thể thực hiện được các công việc do sự hiện diện của khối u não, tuổi tác hoặc các lý do khác. Việc lập bản đồ chức năng ngôn ngữ trong quá trình phẫu thuật đòi hỏi bệnh nhân phải tỉnh táo trong khi phẫu thuật, thực hiện các hoạt động để thu hút các phần của não để lập bản đồ những vùng này—điều này có thể gây căng thẳng cho bệnh nhân. Đây là lúc fMRI ở trạng thái nghỉ có thể được sử dụng như một công cụ bổ trợ để thu thập dữ liệu ở những bệnh nhân không thể thực hiện nhiệm vụ đủ tốt để hữu ích về mặt lâm sàng cho hướng dẫn phẫu thuật.
Công nghệ của chúng tôi cung cấp một phương pháp tiếp cận tốc độ cao mới để lập bản đồ các mạng chức năng não và sinh hóa não trong một phiên chụp ảnh, thu thập hàng trăm biểu thị trạng thái nghỉ khác nhau của toàn bộ chức năng não và bản đồ chất chuyển hóa nhiều lát trong thời gian quét chỉ trong 3 phút. Điều này mở ra một loạt cơ hội để tăng cường phẫu thuật cắt bỏ các khối u não trong khi bảo tồn vỏ não hùng hồn, đặc biệt là ở vỏ não trước, vốn không thể được chụp ảnh đầy đủ bằng fMRI thông thường, dựa trên nhiệm vụ.
Các bác sĩ phẫu thuật thần kinh từ lâu đã tập trung vào các vùng não điều khiển hệ thống vận động, ngôn ngữ, thị giác và thính giác, khiến vỏ não trán phần lớn chưa được lập bản đồ. Công nghệ này có thể cách mạng hóa cách các bác sĩ phẫu thuật thần kinh đưa ra quyết định, một phần bằng cách cung cấp những hiểu biết mới về vỏ não trước trán, một trung tâm nhận thức quan trọng.
Khả năng thu thập đồng thời cả thông tin chức năng và trao đổi chất có thể cung cấp cho các bác sĩ phẫu thuật thần kinh mức độ chính xác mới để phân định ranh giới không gian giữa các khối u não và vỏ não hùng hồn liền kề nhằm tối đa hóa việc cắt bỏ khối u trong khi vẫn bảo tồn chức năng quan trọng của não.
Đọc liên quan: Đẩy mạnh giới hạn hình ảnh não bằng fMRI thời gian thực và hơn thế nữa
Nghiên cứu hợp tác để cải thiện kết quả của bệnh nhân
UNM HSC Sở Thần kinh học đã nhận được tài trợ Chuyển giao Công nghệ dành cho Doanh nghiệp Nhỏ từ Viện Y tế Quốc gia phối hợp với các đối tác của chúng tôi tại Đại học Minnesota và Đại học Pittsburgh để phát triển phân tích thời gian thực về hoạt động của não trong môi trường tiền phẫu thuật bằng cách sử dụng máy quét MRI có sẵn rộng rãi và trong môi trường phẫu thuật sử dụng máy quét MRI trong phẫu thuật.
Công nghệ này sẽ được xác nhận để lập bản đồ trước phẫu thuật và lập bản đồ trong khi phẫu thuật ở bệnh nhân có khối u não để đánh giá tính khả thi của việc cung cấp cho bác sĩ phẫu thuật thần kinh thông tin lập kế hoạch về chức năng mô não gần khối u và cập nhật chức năng mô trong quá trình phẫu thuật.
Công nghệ fMRI và MRSI đồng thời mới sẽ được phát triển hơn nữa để cho phép lập bản đồ fMRI trạng thái nghỉ theo thời gian thực của vỏ não hùng hồn và lập bản đồ trực tuyến các chất chuyển hóa não có trong mô như axit amin, lipid, choline, creatine và các loại khác. So sánh số lượng các chất chuyển hóa này với mô não bình thường có thể giúp xác định tình trạng trao đổi chất của mô và loại khối u não.
Chúng tôi đang nỗ lực cung cấp rộng rãi những công nghệ này cho ứng dụng lâm sàng để chúng có thể mang lại lợi ích lớn nhất cho số lượng bệnh nhân lớn nhất. Nghiên cứu của chúng tôi liên quan đến việc cải thiện kỹ thuật thu thập dữ liệu để trả lời các câu hỏi lâm sàng quan trọng. Tuy nhiên, loại nghiên cứu đột phá này không thể được thực hiện trong chân không, vì vậy chúng tôi hợp tác với các đối tác trên toàn quốc và trên toàn thế giới.
Các học viên của UNM HSC được hưởng lợi từ cơ hội này để phát triển các kỹ năng giao tiếp và làm việc nhóm mà họ cần để hợp tác chặt chẽ với các nhà khoa học tại các trung tâm nghiên cứu hàng đầu trên thế giới. Hơn nữa, họ khám phá ra tinh thần kinh doanh cần thiết để thực hiện những khám phá thay đổi cuộc chơi và xuất bản các bài báo chung với các nhà khoa học hàng đầu trên toàn thế giới.
Đối với tất cả chúng tôi, mối quan tâm hàng đầu của chúng tôi là luôn cải thiện kết quả của bệnh nhân trong môi trường thực tế. Công việc của chúng tôi là tạo ra sự khác biệt trong cả kết quả chăm sóc và phẫu thuật cho bệnh nhân.
Khám phá các lựa chọn giáo dục thần kinh của bạn? Yêu cầu một cuộc hẹn với nhóm tuyển sinh. Gửi email cho chúng tôi ngay hôm nay.
Để tìm hiểu xem bạn hoặc người thân có được hưởng lợi từ việc chăm sóc thần kinh hay không, hãy gọi 505-272-4866.