L’invenzione della risonanza magnetica di un ingegnere dell’Università di Waterloo rivela meglio di molte tecnologie di imaging esistenti come il COVID-19 può cambiare il cervello umano.
Fattibilità del tensore di diffusione e dell’imaging di diffusione correlato per studiare le anomalie microstrutturali della sostanza bianca: applicazione in COVID-19 Riepilogo C’è stata una crescente attenzione sugli effetti del COVID-19 sulla microstruttura della sostanza bianca, soprattutto tra coloro che si sono autoisolati dopo essere stati infettati. C’è anche un grande interesse scientifico e una potenziale utilità clinica nel valutare la sensibilità dei metodi di risonanza magnetica (MR) a diffusione monostrato per rilevare tali effetti. In questo lavoro, confrontiamo le prestazioni di tre metodi di modellazione MRI a diffusione supportata a strato singolo per rilevare l’effetto di COVID-19, tra cui l’imaging del tensore di diffusione, la decomposizione del tensore di diffusione dei momenti ortogonali e le immagini di diffusione correlate. L’imaging è stato eseguito su pazienti autoisolati al basale e al follow-up a 3 mesi, insieme a controlli abbinati per età e sesso. Dimostriamo attraverso simulazioni e dati sperimentali che l’imaging a diffusione correlata è associato a una sensibilità molto più elevata, essendo l’unico dei tre metodi a strato singolo per dimostrare gli effetti cerebrali correlati a COVID-19. I risultati suggeriscono una diffusione meno limitata nel lobo frontale nei pazienti con COVID-19, ma anche una diffusione più limitata nella sostanza bianca del cervelletto, in accordo con diversi studi esistenti che evidenziano la vulnerabilità del cervelletto all’infezione da COVID-19. . Questi risultati, insieme ai risultati della simulazione, suggeriscono che una percentuale significativa della patologia microstrutturale della sostanza bianca correlata al COVID-19 si manifesta come un cambiamento nella diffusività dei tessuti. È interessante notare che diversi valori b conferiscono anche diverse sensibilità agli effetti. Non sono state osservate differenze significative nei pazienti al follow-up di 3 mesi, probabilmente a causa della dimensione limitata della coorte di follow-up. In sintesi, l’imaging di diffusione correlata si rivela un approccio praticabile all’analisi della diffusione a strato singolo che ci consente di scoprire modelli opposti di cambiamenti di diffusione nelle regioni frontale e cerebellare dei pazienti COVID-19, suggerendo che le due regioni reagiscono in modo diverso all’infezione virale. |
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La nuova tecnica di imaging nota come imaging a diffusione correlata (CDI) è stata sviluppata dal professore di ingegneria di progettazione dei sistemi Alexander Wong ed è stata recentemente utilizzata in uno studio innovativo condotto da scienziati del Rotman Research Institute di Baycrest e del Sunnybrook Hospital. a Toronto.
“Alcuni potrebbero pensare che il COVID-19 colpisca solo i polmoni”, ha detto il dottor Wong. “Ciò che si è scoperto è che questa nuova tecnica di risonanza magnetica che abbiamo creato è molto efficace nell’identificare i cambiamenti nel cervello dovuti a COVID-19. “COVID-19 cambia la materia bianca nel cervello.”
Wong, una cattedra di ricerca canadese in Intelligenza artificiale e imaging medico, aveva precedentemente sviluppato l’imaging a diffusione correlata (CDI) in una ricerca di successo di una migliore misura di imaging per rilevare il cancro. La CDI è una nuova forma di risonanza magnetica in grado di evidenziare meglio le differenze nel modo in cui le molecole d’acqua si muovono nei tessuti catturando e mescolando segnali MRI a diverse intensità e tempi di impulso di gradiente.
I ricercatori del Rotman, un centro di fama mondiale per lo studio della funzione cerebrale, hanno visto la scoperta dell’imaging di Wong e hanno pensato che probabilmente potrebbe essere utilizzato anche per identificare i cambiamenti nel cervello dovuti al COVID-19. I test successivi hanno dimostrato che la teoria era corretta. L’imaging CDI della sostanza bianca del lobo frontale ha rivelato una diffusione meno limitata delle molecole d’acqua nei pazienti COVID-19. Allo stesso tempo, ha mostrato una diffusione più limitata delle molecole d’acqua nel cervelletto dei pazienti affetti da COVID-19.
Wong sottolinea che le due regioni del cervello reagiscono in modo diverso al COVID-19 e sottolinea due risultati chiave della ricerca. Innanzitutto, il cervelletto umano potrebbe essere più vulnerabile alle infezioni da COVID-19. In secondo luogo, lo studio rafforza l’idea che le infezioni da COVID-19 possono causare cambiamenti nel cervello.
Non solo lo studio di Rotman è uno dei pochi ad aver dimostrato gli effetti del COVID-19 sul cervello, ma è anche il primo a segnalare anomalie di diffusione nella sostanza bianca del cervelletto . Sebbene lo studio sia stato progettato per mostrare i cambiamenti, piuttosto che i danni specifici, nel cervello causati dal COVID-19, il suo rapporto finale esamina le potenziali fonti di tali cambiamenti, e molti si riferiscono a malattie e danni.
In risposta, Wong suggerisce che i test futuri potrebbero concentrarsi sulla possibilità che il COVID-19 danneggi effettivamente il tessuto cerebrale. Ulteriori studi potrebbero anche determinare se il COVID-19 può modificare la materia grigia del cervello.
“Si spera che questa ricerca possa portare a diagnosi e trattamenti migliori per i pazienti affetti da COVID-19”, ha affermato Wong. "E questo potrebbe essere solo l’inizio per la CDI, poiché potrebbe essere utilizzata per comprendere i processi degenerativi in altre malattie come l’Alzheimer o per rilevare tumori al seno o alla prostata".
Lo studio, Feasibility of Diffusion Tensor and Corlated Diffusion Imaging for Studying White Matter Microstructural Abnormalities: Application in COVID-19, che coinvolge Wong e il suo studente Hayden Gunraj come coautori, è pubblicato sulla rivista Human Brain Mapping .
