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Une vue sismique du cerveau

Une étude neuve publiée en médicament de Digitals de tourillon indique en mars 2020 un prototype ou une étude pilote qui pourraient le faciliter pour développer une technologie de l'image beaucoup plus précise pour l'esprit humain, bien plus supérieure à n'importe quelle technologie existante telle que la lecture de CT, d'IRM, et d'ANIMAL FAMILIER.

L'application la plus évidente de cette technique neuve est dans les patients qui ont pu avoir subi une rappe ou toute autre lésion cérébrale. La rappe est la cause du décès du numéro 2 et la plus grande raison du déficit neurologique dans les adultes. Si une rappe se produit, il est essentiel de pouvoir à l'image la pièce rapidement et avec de haute fidélité dans n'importe quel patient. Puisque les résultats empirent avec chaque minute de délai, la capacité à l'image la demande de règlement de cerveau et d'initié au premier point de contact avec le patient affecterait la survie et le pronostic éventuel pour la survie fonctionnelle très de manière significative. Le même s'applique à presque n'importe quelle forme de lésion cérébrale.

Des techniques plus tôt

L'imagerie par résonance magnétique (MRI) est la technique du choix pour obtenir des images haute résolution du cerveau. Elle peut aider à évaluer une foule de troubles cérébraux, y compris la rappe, le cancer du cerveau, et la lésion cérébrale traumatique.

Le problème avec l'IRM, précis car il est généralement, est qu'il ne peut pas être employé si le patient a un implant métallique ou un corps étranger. Il est également impossible avec les patients qui sont sévèrement claustrophobes, très obèse, ou peu coopératif pour une raison quelconque. La tomodensitométrie (CT) est la prochaine meilleure option mais des expositions le patient au rayonnement ionisant. Ces deux modalités exigent le grand matériel, qui est cher, ne peut pas être porté au chevet d'un patient malade, et est pour cette raison difficile à employer dans les patients présent avec les états d'urgence qui concernent la conscience modifiée, telle que la rappe soupçonnée.

le Co-chercheur Parashkev que Nachev dit, « les caractères pratiques de l'IRM limitera toujours ses possibilités d'application, particulièrement dans le réglage aigu, où l'intervention opportune a le choc le plus grand. La neurologie avait attendu une modalité d'imagerie neuve et universellement applicable pendant des décennies : l'inversion de plein-forme d'onde a pu bien être la réponse. »

Si le dispositif actuel peut être prouvé pour produire des images précises dans les tests cliniques, la représentation de secours et le diagnostic de tels patients deviendront beaucoup plus droits. D'ailleurs, l'outil neuf de représentation peut aider à surveiller les patients très malades continuement.

Comment le casque de prototype pourrait image le cerveau. Crédit d
Comment le casque de prototype pourrait image le cerveau. Crédit d'image : Université impériale Londres

Représentation sismique dans les troubles cérébraux

Caractéristiques sismiques d'utilisation de scientifiques de la terre ainsi que pleines techniques d'inversion de forme d'onde (FWI), qui fournissent une illustration de l'intérieur de la terre. C'est en fournissant des caractéristiques sismiques à partir des détecteurs ou des sismomètres de séisme aux algorithmes de FWI qui, à leur tour, représentent les images 3D de la croûte terrestre, qui peut être employée pour prévoir des séismes et pour trouver des réservoirs de pétrole ou de gaz profondément dans la croûte.

L'étude neuve arme cette capacité pour effectuer l'imagerie médicale à l'aide du son salue produisent d'une image haute résolution du cerveau. L'outil dépend des ondes sonores, la technologie déjà utilisée dans la lecture d'ultrason. Cependant, l'ultrason ne peut pas pénétrer l'os ainsi que les aberrations réfringentes provoquées par le contraste entre le crâne et le cerveau. Le dispositif imageur neuf peut surmonter ce barrage.

C'est maintenant procurable, grâce à la technologie neuve. Selon l'étude Lluis Guasch auteur, « une technique d'imagerie qui a déjà révolutionné un inducteur - représentation sismique - a maintenant le potentiel de révolutionner des des autres - imagerie cérébrale. »

D'autres experts ébrèchent dans, comme Bryan Williams, qui dirige le centre de recherche biomédicale d'hôpitaux de NIHR UCL, « ceci est un développement extraordinaire qui a le potentiel énorme de fournir l'imagerie cérébrale accessible pour évaluer le cerveau dans la blessure à la tête, la rappe et un grand choix d'encéphalopathies. C'est également une illustration fabuleuse de la façon dont la collaboration entre les techniciens et les cliniciens, suivre des méthodes d'une autre sphère de la science, peut introduire l'innovation d'inauguration dans des soins médicaux. »

Le casque acoustique de représentation

Le dispositif est un casque garni des rangées des transducteurs sains qui produisent de l'énergie ultrasonique qui est transmise par la tête du patient. L'énergie propagée est enregistrée et introduite dans un ordinateur par le casque. La caractéristique est alors traitée utilisant des algorithmes de FWI pour produire une image en trois dimensions de l'intérieur du crâne.

Le casque de prototype. Crédit d
Le casque de prototype. Crédit d'image : Université impériale Londres

Le prototype a été vérifié sur un être humain sans n'importe quelle pathologie connue de cerveau. Les résultats ont prouvé qu'il a produit un signe enregistré de haute qualité qui pourrait être employé pour manifester une pleine image de la pièce examinée. Les chercheurs disent qu'ils sont d'avis sure que l'énergie dispersée du cerveau peut être interprétée cliniquement d'un moyen utile.

D'ailleurs, l'utilisation de la modélisation d'ordinateur les aide pour réaliser la représentation de haute qualité aux fréquences saines inférieures qui seront sûres au cerveau pourtant capables de pénétrer le crâne. Avec l'aide de telles techniques de modélisation, elles ont produit des simulations sur ordinateur montrant les détails des tissus cérébraux variés, pour montrer que les ondes sonores peuvent produire une image haute résolution du cerveau.

Le dispositif est plus petit, plus rapide, meilleur marché, et plus facile que ceux utilisés en la plupart des autres techniques d'imagerie, que des moyens il peuvent être employé pour la représentation portative comme dans des ambulances. L'utilisation de FWI peut éviter la déformation devant ébruiter tout en permettant l'utilisation des basses fréquences.

Implications

Commentant sur le dispositif, Guasch dit, « c'est la première fois que FWI a été appliqué à la tâche de la représentation à l'intérieur d'un crâne humain. FWI est normalement employé dans la géophysique pour tracer la structure de la terre, mais dans notre de collaboration, équipe multidisciplinaire des scientifiques de la terre, bioengineers, et les neurologues l'emploient pour produire un sûr, bon marché et la méthode portative de produire des images de l'ultrason 3D de l'esprit humain. »

Nachev continue pour expliquer, « ceci est une illustration vive du pouvoir remarquable du calcul avancé en médicament. La combinaison de l'innovation algorithmique avec la superinformatique a pu nous permettre de rechercher des images haute résolution du cerveau de la physique sûre, relativement simple, bien établie : la boîte de vitesses des soundwaves par le tissu humain. » Pour déterminer leur thèse, les scientifiques doivent maintenant établir un prototype qui fournira des images sous tension de l'esprit humain normal. Ce sera la première phase dans le voyage à un dispositif testable complet à employer sur les patients réels.

L'étude conclut : « La valeur potentielle de la représentation de FWI est triple. Elle pourrait améliorer des résultats dans des troubles neurologiques aigus en activant la première intervention. En second lieu, le coût bas, la sécurité élevée, la portabilité, et le pouvoir de résolution élevée de la technologie fournit la capacité de surveiller les cerveaux des patients continuement au chevet. Et troisième, la technologie peut être déployée promptement et en toute sécurité dans un large éventail de situations où neuroimaging serait désirable mais est actuel indisponible-pour l'exemple, dans des pays en voie de développement avec les budgets de santé limités, dans les sites distants, par habitude aux manifestations sportives, dans des déploiements militaires, ou en tant qu'élément de secours en cas de catastrophe quand l'infrastructure locale est compromise. »

Journal reference:

Guasch, L., Calderón Agudo, O., Tang, M. et al. Full-waveform inversion imaging of the human brain. npj Digit. Med. 3, 28 (2020). https://doi.org/10.1038/s41746-020-0240-8

Dr. Liji Thomas

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Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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