Μαγνητική τομογραφία στα 3 Tesla: εξελίξεις και προκλήσεις της νέας τεχνολογίας

Μαγνητική μαστογραφία, τεχνικές και εξελίξεις

Μοριακή απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού

An outlook on future design of hybrid PET/MRI systems

http://scitation.aip.org/getpdf/servlet/GetPDFServlet?filetype=pdf&id=MPHYA6000038000010005667000001&idtype=cvips&doi=10.1118/1.3633909&prog=normal&bypassSSO=1

Early diagnosis and therapy increasingly operate at the cellular, molecular, or even at the genetic level. As diagnostic techniques transition from the systems to the molecular level, the role of multi- modality molecular imaging becomes increasingly important. Positron emission tomography (PET) and magnetic resonance imaging (MRI) are powerful techniques for in vivo molecular imaging. The inability of PET to provide anatomical information is a major limitation of standalone PET sys- tems. Combining PET and CT proved to be clinically relevant and successfully reduced this limita- tion by providing the anatomical information required for localization of metabolic abnormalities. However, this technology still lacks the excellent soft-tissue contrast provided by MRI. Standalone MRI systems reveal structure and function but cannot provide insight into the physiology and/or the pathology at the molecular level. The combination of PET and MRI, enabling truly simultane- ous acquisition, bridges the gap between molecular and systems diagnosis. MRI and PET offer richly complementary functionality and sensitivity; fusion into a combined system offering simulta- neous acquisition will capitalize the strengths of each, providing a hybrid technology that is greatly superior to the sum of its parts. A combined PET/MRI system provides both the anatomical and structural description of MRI simultaneously with the quantitative capabilities of PET. In addition, such a system would allow exploiting the power of MR spectroscopy (MRS) to measure the re- gional biochemical content and to assess the metabolic status or the presence of neoplasia and other diseases in specific tissue areas. This paper briefly summarizes state-of-the-art developments and latest advances in dedicated hybrid PET/MRI instrumentation. Future prospects and potential clinical applications of this technology will also be discussed. VC 2011 American Association of Physicists in Medicine.

2011 AAPM Dose Summit

Μια διεπιστημονική προσέγγιση για τη βελτιστοποίηση της ποιότητας εικόνας καιτη διαχείριση της δόσης του ασθενούς. (Παρουσιάσεις ομιλιών διαθέσιμες για download εντός του άρθρου)

Οι ραγδαίες εξελίξεις στην τεχνολογία του αξονικού τομογράφου κατά την τελευταία δεκαετία έχουν αποφέρει νέες κλινικές δυνατότητες και σημαντικές βελτιώσεις στη φροντίδα των ασθενών. Η μεγαλύτερη πολυπλοκότητα των αξονικών τομογράφων σήμερα,ωστόσο, δημιουργεί σημαντικές προκλήσεις για τους χρήστες των νέων τεχνολογιών, οι οποίοι πρέπει να κατέχουν ένα ευρύ φάσμα λειτουργιών εξοπλισμού και κλινικές εφαρμογές.

Siemens Biograph mMR

For the first time, MR and PET are one.

Biograph mMR brings a revolution in diagnostic imaging to life. For the first time, state-of-the-art 3T MRI and cutting-edge molecular imaging are fully integrated as one. Only Siemens makes the simultaneous acquisition of whole-body MR and PET possible.

Εμφύτευση γνώσεων όπως στο Μatrix με την βοήθεια της fMRI

http://www.sciencemag.org/content/334/6061/1413.abstract


http://www.nsf.gov/news/news_videos.jsp?cntn_id=122523&media_id=71600

http://www.skai.gr/player/tv/?mmid=222327

Το Matrix είναι εδώ. Η ευκολία με την οποία οι πρωταγωνιστές στην συγκεκριμένη ταινία αποκτούν νέες γνώσεις και δεξιότητες ίσως και να μην είναι πολύ μακριά και εκτός σεναρίου επιστημονικής φαντασίας.

MR-PET: Μια νέα προσέγγιση στον τομέα της μοριακής απεικόνισης

Περίληψη

Είναι ευρέως αποδεκτό ότι η υπέρθεση των ανατομικών πληροφοριών βελτιώνει τη διαγνωστική αξία της λειτουργικής και μοριακή απεικόνιση. Αυτό αντανακλάται στην επιτυχία των υβριδικών συστημάτων που χρησιμοποιούν συνδυασμό PET και αξονικού τομογράφου. Αλλά ο συνδυασμός της τομογραφίας ποζιτρονίων και της μαγνητικής τομογραφίας μπορεί να προσφέρει μεγάλα πλεονεκτήματα, όπως υψηλότερη αντίθεση μαλακών ιστών με τις ανατομικές εικόνες της μαγνητικής τομογραφίας με ταυτόχρονη έκθεση σε πολύ χαμηλότερη δόση ακτινοβολίας για τον ασθενή. Συσχετικός απεικόνισης θα ανοίξει νέες συναρπαστικές εφαρμογές στην ογκολογία, νευρολογία και την καρδιολογία. Προς το παρόν, η συμβατότητα ανιχνευτών PET με μαγνητικά πεδία εξακολουθεί να αποτελεί τεχνική πρόκληση και ο περιορισμός χώρου μέσα στο μαγνήτη έχει σχεδόν επιλυθεί. Δεν υπάρχει πλήρως ανεπτυγμένο και ώριμο κλινικο MR/PET σύστημα στην αγορά αυτή, αν και αυτή τη στιγμή οι τρεις μεγαλύτεροι κατασκευαστές δηλώνουν διαθεσιμότητα συστημάτων MR-PET.

Φασματοσκοπική απεικόνιση του προστάτη

Εισαγωγικά στοιχεία.

Η φασματοσκοπική απεικόνιση του προστάτη συμβάλλει στην πλήρη μελέτη της μεταβολικής δραστηριότητας, στον εντοπισμό διαφόρων τύπων βλαβών, όπως καρκινικοί όγκοι, καλοήθης υπερπλασία και χρόνια προστατίτιδα, και στην παρατήρηση της αποτελεσματικότητας  των διάφορων θεραπευτικών αγωγών. Με την καταγραφή των σχετικών συγκεντρώσεων των κιτρικών οξέων, της χολίνης, της κρεατίνης και των πολυαμινών είναι δυνατή η εύρεση και η σταδιοποίηση της βλάβης καθώς και η αντίδραση του οργανισμού μετά την ακτινοθεραπεία, την χημειοθεραπεία ή την ορμονοθεραπεία. 

ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΚΑΙ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΕΓΚΕΦΑΛΟΥ

Εισαγωγή

Ο ανθρώπινος εγκέφαλος έχει μελετηθεί ενδελεχώς τα τελευταία 16 χρόνια με την βοήθεια της φασματοσκοπίας και της φασματοσκοπικής απεικόνισης. Οι ερευνητικές αυτές προσπάθειες έχουν οδηγήσει πλέον στην καθημερινή κλινική εφαρμογή των μεθόδων για την διάγνωση και την σταδιοποίηση διαφόρων παθολογιών με μη επεμβατικό τρόπο και χωρίς την επιβάρυνση του εξεταζόμενου με ιοντίζουσες ακτινοβολίες. Πολλών ειδών βλάβες είναι ανιχνεύσιμες με την βοήθεια της φασματοσκοπίας και της φασματοσκοπικής απεικόνισης ακόμα και σε πολύ πρώιμο στάδιο όπου δεν είναι ιδιαίτερα εμφανείς στην απεικόνιση. Τέτοιες βλάβες είναι οι καρκινικοί όγκοι, η επιληψία, τα εγκεφαλικά επεισόδια, η νόσος του Alzheimer, η νόσος του Parkinson, η εγκεφαλοπάθεια. Τελευταία μελετάται η χρησιμότητα των ευρημάτων της φασματοσκοπικής απεικόνισης σε ασθενείς με ψυχικά νοσήματα.

Μαγνητική σε φρούτα...

Η μαγνητική τομογραφία είναι κυρίως γνωστή ως ένα εργαλείο που χρησιμοποιείται για να ανιχνεύσει βλάβες του εγκεφάλου και του σώματος αλλά συχνά χρησιμοποιείται και για ερευνητικούς σκοπούς, όπως μελέτες ψυχικών νοσημάτων ή απλά μελέτες περίεργων θεμάτων λόγω βαρεμάρας των ερευνητών...

 Μια από τις στιγμές αυτές οδήγησε στις παρακάτω εικόνες (http://insideinsides.blogspot.com/).

 Ανανάς...

Πορτοκάλι

Μπανάνες...

Leuven research is finetuning 3.0T DWIBS for whole body staging

http://incenter.medical.philips.com/doclib/enc/fetch/2000/4504/577242/577256/588821/5050628/5314862/6413113/FS40_WB-DWI_Leuven.pdf%3fnodeid%3d6412951%26vernum%3d1

H DWI (diffusion weighted imaging) είναι ανώτερη από την τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων για τον εντοπισμό και την αξιολόγηση των καρκίνων του πνεύμονα.

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21619964

 Εισαγωγή:  H απεικόνιση διάχυσης μαγνητικού συντονισμού (DWI) καθιστά δυνατή την ανίχνευση κακοήθων όγκων και βασίζεται στη διαφορά στην ταχύτητα διάδοσης των μορίων νερού στους ιστούς. Οι στόχοι της παρούσας μελέτης είναι να εξετάσει τη χρησιμότητα της DWI σε σύγκριση με τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων-αξονική τομογραφία (PET-CT) για την αξιολόγηση του καρκίνου του πνεύμονα, καθώς και τις σχέσεις μεταξύ των συντελεστή διάχυσης (ADC) και διάφορες παθολογίες.

Επιστήμονες του MIT κατασκεύασαν στο εργαστήριο μια φωτογραφική μηχανή με ταχύτητα κλείστρου ένα τρισεκατομμύριο “ανοίγματα” το δευτερόλεπτο, ικανό να καταγράψει το “ταξίδι” που πραγματοποιεί το φως από ένα σημείο σε κάποιο άλλο.

Φασματοσκοπία Μαγνητικού Συντονισμού: Από το πρωτόνιο στη βιοχημική ανάλυση του ανθρώπινου οργανισμού.

Εισαγωγή.

Η μοριακή απεικόνιση έχει επηρεάσει δραματικά όλους τους τομείς της ιατρικής. Το γεγονός αυτό έχει βοηθήσει ιδιαίτερα την εξέλιξη της ογκολογίας καθώς είναι φανερό ότι επιτυγχάνεται η έγκαιρη και έγκυρη διάγνωση με την μελέτη διαφοροποιήσεων σε μοριακό και κυτταρικό επίπεδο. Οι πιο πολλά υποσχόμενες μέθοδοι είναι η φασματοσκοπία και η φασματοσκοπική απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (Magnetic Resonance Spectroscopy-MRS / Spectroscopic Imaging-MRSI) οι οποίες βασίζονται στην εφαρμογή μεθόδων που χρησιμοποιούνται ευρύτατα στην χημεία για την ανάλυση της σύστασης των υλικών. Με την αποκλειστική χρήση μαγνητικού τομογράφου (χωρίς επιπλέον εξοπλισμό και προσωπικό) είναι δυνατή η λήψη πληροφοριών σχετικά με την βιοχημική κατάσταση των ιστών με την μορφή φασμάτων. Η MRS και η MRSI προσφέρουν την δυνατότητα του έγκαιρου εντοπισμού διαφόρων βιοχημικών αλλαγών οι οποίες συμβαίνουν πριν το σχηματισμό κακοήθειας. Επίσης σε σχέση με άλλες απεικονιστικές μεθόδους, οι οποίες βασίζονται στην ανίχνευση συγκεκριμένων ιχνηθετών με εξειδικευμένη δράση, προσφέρουν μεγαλύτερη ευαισθησία, καλύτερη διακριτική ικανότητα και μεγαλύτερη ευελιξία στην εφαρμογή. Η μοριακή απεικόνιση με την βοήθεια του μαγνητικού συντονισμού προσφέρει μία πληθώρα εργαλείων για την εύρεση και την παρακολούθηση της πορείας διαφόρων βλαβών καθώς επίσης και την δυνατότητα πολλών επαναλήψεων μιας και οι ασθενείς δεν επιβαρύνονται με ιοντίζουσες ακτινοβολίες ή άλλες χημικές ουσίες. Επίσης η εφαρμογή της MRSI γεφυρώνει το χάσμα της ανατομικής απεικόνισης και της μοριακής απεικόνισης καθώς προσφέρει την δυνατότητα χωρικής απεικόνισης της συγκέντρωσης σημαντικών βιομορίων. Με την βοήθεια της MRSI είναι δυνατή η σταδιοποίηση και ο χαρακτηρισμός, η εκτίμηση της πορείας της νόσου και η παρατήρηση της ανταπόκρισης των ιστών στην θεραπεία. Η δυνατότητα εφαρμογής σε όλες σχεδον τις ανατομικές περιοχές και η ραγδαία εξέλιξη της σχετικής τεχνολογίας υπόσχονται ταχύτερη, καλύτερη και ακόμα πιο έγκαιρη διάγνωση σε σχέση με άλλες πιο πολύπλοκες και ακριβότερες διαγνωστικές μεθόδους.

Η συμβολή της μαγνητικής τομογραφίας στην διερεύνηση και την διάγνωση της νόσου Alzheimer.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας η επιμήκυνση του προσδόκιμου ζωής των πληθυσμών παγκόσμια αποτελεί μία από τις σημαντικότερες προκλήσεις αφού η γήρανση οδηγεί στην δέσμευση περισσότερων οικονομικών και ανθρωπίνων πόρων σε όλα τα κράτη για την φροντίδα των ατόμων τρίτης ηλικίας με άνοια. Μέχρι το 2050 ο αριθμός των ανθρώπων άνω των 65 ετών αναμένεται να φθάσει τα δύο δισεκατομμύρια.

Αυτό σημαίνει πως στις προηγμένες χώρες αναμένεται τα επόμενα  χρόνια  περίπου το ένα τρίτο του πληθυσμού θα αποτελείται από άτομα τρίτης ηλικίας με προοπτική περαιτέρω αύξησης.

Σήμερα, οι άνοιες με συχνότερη τη νόσο Αλτσχάιμερ, είναι ένα σημαντικό ιατρικό, κοινωνικό και οικονομικό πρόβλημα. Ο αριθμός των ασθενών αυξάνεται αλματωδώς: υπάρχουν 150.000 ασθενείς στην Ελλάδα, 6.000.000 στην Ευρώπη και 26.000.000 παγκοσμίως. Στο μέλλον, ο αριθμός και το κόστος της φροντίδας των ατόμων της μεγάλης αυτής πληθυσμιακής ομάδας θα αυξηθούν σημαντικά.

Η εξέλιξη της ιατρικής τεχνολογίας και η βελτίωση της ποιότητας ζωής έχει αυξήσει τον αριθμό των ανθρώπων που φθάνουν σε βαθύ γήρας, το οποίο σχετίζεται με την εμφάνιση εκφυλιστικών παθήσεων του εγκεφάλου που δεν επιτρέπουν στους ασθενείς να αυτοεξυπηρετηθούν.

Η γεροντική άνοια με κυριότερο εκπρόσωπο τη νόσο Alzheimer  επηρεάζει παγκόσμια πάνω από το 10% του ηλικιωμένου πληθυσμού και αποτελεί ένα σοβαρό θέμα δημόσιας υγείας που συνεπάγεται και σημαντική οικονομική επιβάρυνση των ασφαλιστικών φορέων.

Διάφοροι λόγοι έχουν προκαλέσει τη στροφή της επιστήμης στη μελέτη αυτού του φαινόμενου. Καταρχήν το οικονομικό κόστος της φροντίδας θα ήταν τεράστιο για τα κράτη αν οι οικογένειες δεν αναλάμβαναν αυτή την υποχρέωση, έτσι η συνεισφορά τους είναι εξαιρετικά σημαντική όχι μόνο για τα ασθενούντα μέλη τους, αλλά και για την κοινωνία γενικότερα.

Καθώς η νόσος Αλτσχάιμερ επηρεάζει όχι μόνο τον ασθενή, αλλά και ευρύτερα την οικογένειά του, η πρώιμη διάγνωση είναι ιδιαίτερα σημαντική γιατί δίνει τα χρονικά περιθώρια αποδοχής της κατάστασης, διατήρησης της ποιότητας ζωής ασθενών και φροντιστών και εφαρμογής των κατάλληλων προληπτικών θεραπευτικών στρατηγικών, φαρμακευτικών ή μη.

Παρά το γεγονός ότι δεν υπάρχει ριζική θεραπεία, τα τελευταία χρόνια χρησιμοποιούμε φάρμακα που ανακόπτουν αποτελεσματικά την εξέλιξη της νόσου και ελέγχουν τα συμπτώματά της, ιδίως όταν χορηγηθούν στα αρχικά στάδια. Συνεπώς η έγκαιρη διάγνωση και κατ΄ επέκταση η καλύτερη περιγραφή των επιπτώσεων της νόσου βοηθάει στην επιβράδυνση της πορείας της με την επιλογή κατάλληλης αγωγής.

Απάντηση στο ανωτέρω πρόβλημα έρχεται να δώσει η μαγνητική τομογραφία η οποία τα τελευταία 16 χρόνια έχει προσφέρει ενδελεχή μελέτη του ανθρώπινου εγκεφάλου. Οι ερευνητικές αυτές προσπάθειες έχουν οδηγήσει πλέον στην καθημερινή κλινική εφαρμογή των μεθόδων για την διάγνωση την ποσοτική ανάλυση και την εκτίμηση της πορείας της νόσου με μη επεμβατικό τρόπο και χωρίς την επιβάρυνση του εξεταζόμενου με ιοντίζουσες ακτινοβολίες ή την χορήγηση ραδιοφαρμάκων επιτρέποντας την συχνή επανάληψη της εξέτασης.

Με την εφαρμογή των πολυάριθμων μεθόδων απεικόνισης και φασματοσκοπίας μαγνητικού συντονισμού είναι δυνατή η ανίχνευση πολλών χαρακτηριστικών της νόσου Alzheimer ακόμα και σε πολύ πρώιμο στάδιο όπου δεν είναι ιδιαίτερα εμφανείς με άλλες απεικονιστικές ή κλινικές εξετάσεις.

Επίσης η εφαρμογή των διαθέσιμων τεχνικών της μαγνητικής τομογραφίας και φασματοσκοπίας γεφυρώνει το χάσμα της ανατομικής απεικόνισης και της μοριακής απεικόνισης καθώς προσφέρει την δυνατότητα χωρικής απεικόνισης της συγκέντρωσης σημαντικών βιομορίων, της σύστασης ιστών, της μικροδομής και της συμπεριφοράς των περιοχών του εγκεφάλου που επηρεάζονται από την νόσο. Επίσης με την βοήθεια αυτών των τεχνικών είναι δυνατή η μελέτη της αποτελεσματικότητας των διαθέσιμων φαρμάκων ή άλλων ειδών θεραπείας καθώς επίσης και σε ερευνητικό επίπεδο η μελέτη για την δημιουργία νέων φαρμάκων.