Scansione MRI
di Michael Haederle

Un ricercatore dell'UNM brevetta un metodo migliore per eseguire scansioni MRI su pazienti sottoposti a intervento chirurgico per tumore al cervello

I neurochirurghi spesso si trovano ad affrontare scelte difficili quando operano per rimuovere un tumore dal cervello di un paziente. Se lasciano pezzi di tumore è probabile che ricresca, ma vengono tagliati in modo troppo aggressivo e il paziente potrebbe essere gravemente compromesso.

La nuova tecnologia sviluppata da un ricercatore di Scienze della salute dell’Università del New Mexico promette di fornire ai neurochirurghi informazioni critiche in tempo reale sul tumore e sul tessuto corticale circostante, consentendo risultati migliori.

Stefan Posse, PhD, professore presso il Dipartimento di Neurologia dell'UNM, con un incarico secondario in Fisica e Astronomia, ha ricevuto un brevetto per un software di acquisizione e analisi dei dati che consente alle macchine per risonanza magnetica (MRI) della sala operatoria di individuare meglio i tumori attivi mentre identificare il tessuto cerebrale adiacente con importanti funzioni sensoriali, motorie e linguistiche che dovrebbero essere risparmiate.

Stefan Posse
Fornisce numerose informazioni funzionali e metaboliche in un'unica scansione ed è molto compatibile con gli scanner MRI clinici esistenti. Possiamo ottenere una scansione clinicamente significativa su un paziente con un tumore al cervello in soli tre minuti.
- Stefan Posse, dottore di ricerca, Dipartimento di Neurologia dell'UNM

"La cosa interessante è che fornisce una vasta gamma di informazioni funzionali e metaboliche in un'unica scansione ed è molto compatibile con gli scanner MRI clinici esistenti", ha affermato Posse. "Possiamo ottenere una scansione clinicamente significativa su un paziente con un tumore al cervello in soli tre minuti."

La scansione MRI si basa sull’ubiquità dell’idrogeno nei tessuti viventi (l’acqua – H2O – è la molecola più abbondante nel corpo) e sul fatto che il nucleo di un atomo di idrogeno contiene un singolo protone. Le macchine per la risonanza magnetica creano un potente campo magnetico che, accoppiato con le onde radio, polarizza brevemente i protoni, facendoli emettere segnali radio che possono essere elaborati in un'immagine, ha detto Posse.

Le scansioni MRI strutturali creano un'immagine che riflette diverse densità di tessuti e segnala le proprietà di rilassamento nel corpo, come nel cervello.

Un altro metodo di risonanza magnetica – la risonanza magnetica funzionale (fMRI) – evidenzia i tessuti che sono metabolicamente attivi. Nell'imaging cerebrale fMRI, lo scanner rileva l'aumento del flusso sanguigno che si verifica quando una rete cerebrale diventa attiva, ha detto Posse. Inoltre, la fMRI può anche rilevare l’attività più sottile delle reti funzionali anche quando il cervello è a riposo.

La risonanza magnetica può essere utilizzata anche per l’imaging spettroscopico, che identifica molecole organiche uniche per un tipo specifico di tumore al cervello, aiutando i radioterapisti a dirigere i loro sforzi terapeutici. "Un recente studio che utilizza queste informazioni biochimiche per guidare i radioterapisti a dirigere i loro sforzi terapeutici sui tumori attivi ha mostrato un miglioramento della sopravvivenza dei pazienti", ha affermato.

I neurochirurghi possono utilizzare scansioni MRI funzionali e spettroscopiche per guidarli mentre rimuovono il tessuto canceroso cercando di evitare di danneggiare i tessuti vicini necessari per il normale funzionamento neurologico, ha detto Posse. Ma entrambi questi metodi richiedono molto tempo, poiché ogni scansione viene solitamente condotta in sessioni separate.

Il brevetto di Posse rappresenta un nuovo modo di programmare gli scanner MRI in modo che possano eseguire entrambe le attività contemporaneamente con l'aiuto di un sofisticato strumento di analisi dei dati.

"L'obiettivo di questo particolare brevetto è andare oltre l'attuale paradigma di raccogliere un tipo di dati alla volta raccogliendo più modalità di immagine contemporaneamente", ha affermato. “Stiamo combinando la risonanza magnetica funzionale con l’imaging metabolico – l’imaging spettroscopico. Riduce significativamente il tempo di scansione complessivo. Disponiamo di un modo molto potente per raccogliere dati molto rapidamente con la nostra tecnica di imaging funzionale e spettroscopico ad alta velocità”.

Attualmente, la neurochirurgia viene spesso eseguita su pazienti che sono svegli e rispondono a domande o eseguono un compito in modo da determinare se il taglio successivo danneggerà una struttura critica, ha affermato Posse. La combinazione della scansione MRI funzionale e spettroscopica fornirà ai neurochirurghi informazioni migliori e consentirà l'anestesia del paziente.

"I neurochirurghi si sono sempre concentrati principalmente sul sistema motorio, sul sistema linguistico e forse sul sistema sensoriale visivo e uditivo", ha affermato. “Ma la corteccia frontale è sempre stata un’area in cui non hanno molta influenza.

“È qui che entra in gioco la risonanza magnetica a riposo. Ci consente di mappare il cervello in modo completo in tutte le aree, in particolare la corteccia frontale, cosa che non è fattibile con la scansione cerebrale MRI funzionale convenzionale basata su attività. Se raccogli dati sufficienti, puoi dissociare fino a 100 diverse reti di stati di riposo che rappresentano diverse funzioni del cervello. 

I risultati preliminari di uno studio condotto da Posse e collaboratori dell’Università del Minnesota e dell’Università di Pittsburgh mostrano che la risonanza magnetica a riposo funziona anche nei pazienti anestetizzati. "Puoi avere il paziente sotto anestesia e puoi ancora vedere le reti statali a riposo", ha detto. “Ciò apre molte opportunità nel modo in cui i pazienti vengono trattati”.

Posse ha recentemente ricevuto una considerevole sovvenzione per il trasferimento tecnologico di piccole imprese dal National Institutes of Health per sviluppare ulteriormente la sua innovativa metodologia di imaging cerebrale fMRI in stato di riposo in tempo reale. La sua ricerca si trova all'intersezione tra fisica e medicina moderna, ma la sua principale preoccupazione riguarda il modo in cui il suo lavoro migliorerà i risultati dei pazienti in un contesto clinico reale.

“L’obiettivo è integrare tutto ciò nella cura del paziente”, ha affermato Posse, “e il nostro obiettivo è davvero fare la differenza nella cura e nei risultati chirurgici per i pazienti con tumori al cervello”.
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