UNMの研究者が脳腫瘍の手術を受ける患者にMRIスキャンを実施するより良い方法の特許を取得

「これの興味深い点は、1 回のスキャンで豊富な機能情報と代謝情報が提供され、既存の臨床 MRI スキャナーとの互換性が非常に高いことです」と Posse 氏は述べています。 「わずか 3 分で脳腫瘍患者の臨床的に意味のあるスキャンを行うことができます。」

MRI スキャンは、生体組織内の水素の遍在性 (体内で最も豊富な分子は水 – H2O – です) と、水素原子の核には単一の陽子が含まれているという事実に依存しています。 MRI装置は強力な磁場を生成し、これが電波と結びついて陽子を短時間分極させ、画像に処理できる無線信号を陽子から放射させるとポッセ氏は述べた。

構造 MRI スキャンは、脳などの体内の組織のさまざまな密度と信号緩和特性を反映した画像を作成します。

もう 1 つの MRI 方法である機能的 MRI (fMRI) では、代謝が活発な組織が強調表示されます。ポッセ氏によると、fMRI脳イメージングでは、脳のネットワークが活性化したときに起こる血流の増加をスキャナーが検出するという。さらに、fMRI は、脳が休んでいるときでも、機能ネットワークのより微細な活動を検出することもできます。

MRI は、特定の種類の脳腫瘍に特有の有機分子を識別する分光イメージングにも使用でき、放射線腫瘍医が治療努力を指揮するのに役立ちます。 「放射線腫瘍医が治療努力を活動性腫瘍に向けるよう導くためにこの生化学情報を使用した最近の研究では、患者の生存率が改善されたことが示されました」と彼は述べた。

脳神経外科医は、正常な神経機能に必要な近くの組織への損傷を避けながら、がん組織を除去する際に、機能的および分光学的MRIスキャンを使用してガイドできるとポッセ氏は述べた。ただし、これらの方法はどちらも時間がかかり、通常は各スキャンが別のセッションで実行されます。

Posse の特許は、高度なデータ分析ツールを利用して両方のタスクを同時に実行できるように MRI スキャナをプログラミングする新しい方法を示しています。

「この特定の特許の目標は、複数の画像モダリティを同時に収集することで、一度に 1 種類のデータを収集するという現在のパラダイムを超えることです」と彼は述べています。 「私たちは機能的MRIと代謝イメージング、つまり分光イメージングを組み合わせています。全体のスキャン時間が大幅に短縮されます。私たちは、高速機能および分光学的イメージング技術を使用して、データを非常に迅速に収集する非常に強力な方法を持っています。」

現在、脳神経外科手術は、次の切り傷が重要な構造に損傷を与えるかどうかを判断するために、起きていて質問に答えたり、作業を行ったりしている患者に対して行われることが多い、とポッセ氏は述べた。機能的 MRI スキャンと分光学的 MRI スキャンを組み合わせることで、脳神経外科医により良い情報が提供され、患者に麻酔がかけられるようになります。

「脳神経外科医は常に運動系、言語系、そしておそらく視覚と聴覚の感覚系に主に焦点を当ててきました」と彼は言う。 「しかし、前頭葉は常にあまり力を発揮できない領域でした。

「ここで、安静状態の MRI が登場します。これにより、脳のあらゆる領域、特に前頭葉の包括的なマッピングが可能になります。これは、従来のタスクベースの機能的 MRI 脳スキャンでは実現できませんでした。」十分なデータを収集できれば、脳のさまざまな機能を表す最大 100 の異なる静止状態ネットワークを分離できます。 

Posse氏とミネソタ大学およびピッツバーグ大学の共同研究者らが主導した研究の予備結果は、安静状態のMRIが麻酔をかけられた患者でも機能することを示した。 「患者に麻酔をかけても、安静時の状態のネットワークが見える」と同氏は語った。 「これにより、患者の治療方法に多くの機会が開かれます。」

Posse 氏は最近、革新的なリアルタイム安静状態 fMRI 脳イメージング手法をさらに開発するために、国立衛生研究所から多額の中小企業技術移転助成金を受け取りました。彼の研究は物理学と現代医学の交差点にありますが、彼の最大の関心は、自分の研究が実際の臨床現場でどのように患者の転帰を改善するかということです。