L’invention d’un ingénieur de l’Université de Waterloo, l’IRM, révèle mieux que de nombreuses technologies d’imagerie existantes comment la COVID-19 peut modifier le cerveau humain.
Faisabilité du tenseur de diffusion et de l’imagerie de diffusion corrélée pour étudier les anomalies microstructurales de la substance blanche : application au COVID-19 Résumé On s’intéresse de plus en plus à l’effet du COVID-19 sur la microstructure de la substance blanche, en particulier chez ceux qui se sont auto-isolés après avoir été infectés. Il existe également un grand intérêt scientifique et une utilité clinique potentielle dans l’évaluation de la sensibilité des méthodes de résonance magnétique (RM) de diffusion monocouche pour détecter de tels effets. Dans ce travail, nous comparons les performances de trois méthodes de modélisation d’IRM de diffusion supportées monocouche pour détecter l’effet du COVID-19, notamment l’imagerie du tenseur de diffusion, la décomposition du tenseur de diffusion des moments orthogonaux et les images de diffusion corrélées. L’imagerie a été réalisée sur des patients auto-isolés au départ et lors du suivi à 3 mois, ainsi que sur des témoins de même âge et sexe. Nous démontrons par des simulations et des données expérimentales que l’imagerie de diffusion corrélée est associée à une sensibilité beaucoup plus élevée, étant la seule des trois méthodes monocouches à démontrer les effets cérébraux liés au COVID-19. Les résultats suggèrent une diffusion moins restreinte dans le lobe frontal chez les patients atteints de COVID-19, mais également une diffusion plus restreinte dans la substance blanche du cervelet, conformément à plusieurs études existantes soulignant la vulnérabilité du cervelet à l’infection par la COVID-19. . Ces résultats, ainsi que les résultats de simulation, suggèrent qu’une proportion significative de pathologies microstructurales de la substance blanche liées au COVID-19 se manifeste par un changement dans la diffusivité tissulaire. Il est intéressant de noter que différentes valeurs b confèrent également différentes sensibilités aux effets. Aucune différence significative n’a été observée chez les patients au suivi à 3 mois, probablement en raison de la taille limitée de la cohorte de suivi. En résumé, l’imagerie de diffusion corrélée s’avère être une approche viable d’analyse de diffusion monocouche qui nous permet de découvrir des modèles opposés de changements de diffusion dans les régions frontales et cérébelleuses des patients COVID-19, ce qui suggère que les deux régions réagissent différemment à l’infection virale. |
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La nouvelle technique d’imagerie connue sous le nom d’imagerie de diffusion corrélée (CDI) a été développée par le professeur d’ingénierie de conception de systèmes Alexander Wong et a récemment été utilisée dans une étude révolutionnaire menée par des scientifiques de l’institut de recherche Rotman de Baycrest et de l’hôpital Sunnybrook. à Toronto.
« Certains pourraient penser que la COVID-19 affecte uniquement les poumons », a déclaré le Dr Wong. « Ce qui a été découvert, c’est que cette nouvelle technique d’IRM que nous avons créée est très efficace pour identifier les changements dans le cerveau dus au COVID-19. « Le COVID-19 modifie la substance blanche du cerveau. »
Wong, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en intelligence artificielle et imagerie médicale, avait précédemment développé l’imagerie de diffusion corrélée (CDI) dans le cadre d’une recherche réussie d’une meilleure mesure d’imagerie pour détecter le cancer. Le CDI est une nouvelle forme d’IRM qui peut mieux mettre en évidence les différences dans la façon dont les molécules d’eau se déplacent dans les tissus en capturant et en mélangeant les signaux d’IRM à différentes intensités et durées d’impulsions de gradient.
Les chercheurs de Rotman, un centre de renommée mondiale pour l’étude des fonctions cérébrales, ont vu la découverte de l’imagerie de Wong et ont pensé qu’elle pourrait probablement également être utilisée pour identifier les changements dans le cerveau dus au COVID-19. Des tests ultérieurs ont prouvé que la théorie était correcte. L’imagerie CDI de la substance blanche du lobe frontal a révélé une diffusion moins restreinte des molécules d’eau chez les patients atteints de COVID-19. Dans le même temps, elle a montré une diffusion plus restreinte des molécules d’eau dans le cervelet des patients atteints de COVID-19.
Wong souligne que les deux régions du cerveau réagissent différemment au COVID-19 et souligne deux résultats clés de la recherche. Premièrement, le cervelet humain pourrait être plus vulnérable aux infections au COVID-19. Deuxièmement, l’étude renforce l’idée selon laquelle les infections au COVID-19 peuvent provoquer des modifications dans le cerveau.
Non seulement l’étude de Rotman est l’une des rares à avoir démontré les effets du COVID-19 sur le cerveau, mais elle est la première à rapporter des anomalies de diffusion dans la substance blanche du cervelet . Bien que l’étude ait été conçue pour montrer des changements, plutôt que des dommages spécifiques, dans le cerveau dus au COVID-19, son rapport final examine les sources potentielles de ces changements, et nombre d’entre eux sont liés à la maladie et aux dommages.
En réponse, Wong suggère que les futurs tests pourraient se concentrer sur la question de savoir si le COVID-19 endommage réellement les tissus cérébraux. Des études supplémentaires pourraient également déterminer si le COVID-19 peut modifier la matière grise du cerveau.
« Espérons que cette recherche puisse conduire à de meilleurs diagnostics et traitements pour les patients atteints du COVID-19 », a déclaré Wong. "Et cela pourrait n’être qu’un début pour l’ICD, car elle pourrait être utilisée pour comprendre les processus dégénératifs dans d’autres maladies telles que la maladie d’Alzheimer ou pour détecter les cancers du sein ou de la prostate."
L’étude, Faisabilité du tenseur de diffusion et de l’imagerie de diffusion corrélée pour étudier les anomalies microstructurales de la matière blanche : application dans le COVID-19, impliquant Wong et son étudiant Hayden Gunraj en tant que co-auteurs, est publiée dans la revue Human Brain Mapping .
