Το Imperial College του Λονδίνου και οι ερευνητές της UCL λένε ότι η μελέτη τους, που δημοσιεύθηκε στο Digital Medicine, ανοίγει το δρόμο για την ανάπτυξη υψηλής πιστότητας κλινικής απεικόνισης του ανθρώπινου εγκεφάλου που θα μπορούσε να είναι ανώτερη από την υπάρχουσα τεχνολογία. Σε αντίθεση με τις υπάρχουσες μεθόδους απεικόνισης του εγκεφάλου όπως η μαγνητική τομογραφία, η CT και η PET σάρωση, η τεχνολογία θα μπορούσε να εφαρμοστεί στην απεικόνιση οποιουδήποτε ασθενούς και θα μπορούσε να είναι κατάλληλη για τη συνεχή παρακολούθησης ασθενών με υψηλή εξάρτηση. Θα μπορούσε να παραδοθεί από μια σχετικά μικρή συσκευή, η οποία θα μπορούσε επίσης να γίνει φορητή μέσω ασθενοφόρων και να επιτρέψει γρήγορη έρευνα πριν από την άφιξή τους στο νοσοκομείο.
Οι ερευνητές είναι σίγουροι ότι η τεχνολογία θα είναι ασφαλής καθώς τα ηχητικά κύματα χρησιμοποιούνται ήδη για τη σάρωση υπερήχων και αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιεί παρόμοιες εντάσεις ήχου. Ο υπερηχογράφος δεν μπορεί εύκολα να διεισδύσει μέσω των οστών, ενώ η νέα συσκευή, η οποία έχει σχεδιαστεί να φοριέται σαν κράνος, είναι σε θέση να ξεπεράσει αυτό το φράγμα. Η νέα προσέγγιση έχει ιδιαίτερη αξία σε ασθενείς που ερευνήθηκαν για εγκεφαλικό επεισόδιο – η δεύτερη συχνότερη αιτία θανάτου και συνηθέστερη αιτία νευρολογικής αναπηρίας ενηλίκων – όπου η ταχεία, καθολικά εφαρμόσιμη, υψηλής πιστότητας απεικόνιση είναι απαραίτητη.
Ο επικεφαλής συγγραφέας Dr. Lluís Guasch, από το Τμήμα Επιστήμης και Τεχνολογίας του Imperial, δήλωσε: “Μια τεχνική απεικόνισης που έχει ήδη ξεσηκώσει μια σεισμική απεικόνιση πεδίου – τώρα έχει τη δυνατότητα να φέρει επανάσταση στην απεικόνιση ενός άλλου εγκεφάλου”.Ο καθηγητής Bryan Williams, διευθυντής της NIHR UCL Hospitals Biomedical Research Center, ο οποίος εν μέρει χρηματοδότησε την έρευνα, δήλωσε: “Πρόκειται για μια εξαιρετική και καινοτόμο εξέλιξη στην απεικόνιση του εγκεφάλου, η οποία έχει τεράστιες δυνατότητες να παρέχει προσπελάσιμη εγκεφαλική απεικόνιση στην κλινική πρακτική ρουτίνας για την αξιολόγηση του εγκεφάλου στο τραύμα της κεφαλής , εγκεφαλικό επεισόδιο και διάφορες ασθένειες του εγκεφάλου. “Εάν αυτό ανταποκρίνεται στην υπόσχεσή του, θα είναι μια σημαντική πρόοδος. Είναι επίσης μια υπέροχη εικόνα του τρόπου με τον οποίο η συνεργασία μεταξύ μηχανικών και κλινικών, χρησιμοποιώντας μεθόδους από άλλη σφαίρα της επιστήμης, μπορεί να φέρει πρωτοποριακή καινοτομία στην ιατρική περίθαλψη “.
Υπέρβαση των κλάδων
Οι επιστήμονες της Γης χρησιμοποιούν σεισμικά δεδομένα και μια υπολογιστική τεχνική που ονομάζεται πλήρης αναστροφή κυματομορφής (FWI) για να χαρτογραφήσει το εσωτερικό της γης. Τα σεισμικά δεδομένα από ανιχνευτές σεισμών συνδέονται με αλγόριθμους FWI που εξάγουν εικόνες 3-D του φλοιού της Γης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την πρόβλεψη σεισμών και την αναζήτηση δεξαμενών πετρελαίου και αερίου.
Οι ερευνητές εξέτασαν το κράνος τους σε έναν υγιή εθελοντή και διαπίστωσαν ότι η ποιότητα των ηχογραφημένων σημάτων ήταν επαρκής για να δημιουργηθεί μια λεπτομερής εικόνα για τον αλγόριθμο και είναι σίγουροι ότι η διάσπαρτη ενέργεια από τον εγκέφαλο θα ερμηνευτεί. Χρησιμοποιώντας μοντέλα υπολογιστών, βρήκαν επίσης ότι θα μπορούσαν να αποκτήσουν εικόνες υψηλής ανάλυσης με συχνότητες ήχου αρκετά χαμηλές, ώστε να διεισδύσουν στο κρανίο σε ασφαλείς εντάσεις. Δημιούργησαν λεπτομερείς υπολογιστικές προσομοιώσεις με βάση τις ιδιότητες διαφόρων τύπων ανθρώπινου εγκεφαλικού ιστού για να αποδείξουν ότι τα ηχητικά κύματα θα ήταν αποτελεσματικά για τη σύνθεση εικόνων υψηλής ανάλυσης του εγκεφάλου.
Ο Δρ Guasch δήλωσε: «Αυτή είναι η πρώτη φορά που ο FWI έχει εφαρμοστεί στο καθήκον της απεικόνισης μέσα σε ένα ανθρώπινο κρανίο. Το FWI χρησιμοποιείται συνήθως στη γεωφυσική για να χαρτογραφήσει τη δομή της Γης, αλλά η συνεργατική μας πολυεπιστημονική ομάδα επιστημόνων της γης, βιοengineers και οι νευρολόγοι το χρησιμοποιούν για να δημιουργήσουν μια ασφαλή, φθηνή και φορητή μέθοδο παραγωγής εικόνων υπερήχων 3-D του ανθρώπινου εγκεφάλου».