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Uma vista sísmica do cérebro

Um estudo novo publicou nos relatórios da medicina de Digitas do jornal em março de 2020 um protótipo ou um estudo piloto que poderiam o facilitar desenvolver uma tecnologia imagiológica muito mais exacta para o cérebro humano, distante mais superior a toda a tecnologia existente tal como a exploração do CT, do MRI, e do ANIMAL DE ESTIMAÇÃO.

A aplicação a mais óbvia desta técnica nova está nos pacientes que podem ter sofrido um curso ou a outra lesão cerebral. O curso é a causa do número 2 de morte e da razão a mais grande para o deficit neurológico nos adultos. Se um curso ocorre, é essencial poder à imagem a peça ràpida e com alta fidelidade em todo o paciente. Desde que o resultado se agrava com cada acta do atraso, a capacidade à imagem o tratamento do cérebro e do novato no primeiro ponto do contacto com o paciente afectaria a sobrevivência e o prognóstico final para a sobrevivência funcional muito significativamente. O mesmo aplica-se a quase todo o formulário da lesão cerebral.

Técnicas mais adiantadas

A ressonância magnética (MRI) é a técnica da escolha para obter imagens de alta resolução do cérebro. Pode ajudar a avaliar um anfitrião de desordens do cérebro, incluindo o curso, o cancro cerebral, e a lesão cerebral traumático.

O problema com o MRI, exacto como é geralmente, é que não pode ser usado se o paciente tem um implante metálico ou um corpo estrangeiro. É igualmente impossível com pacientes que são severamente claustrofóbicos, muito obeso, ou não cooperativo por qualquer razão. O tomografia computorizada do raio X (CT) é a melhor opção seguinte mas exposições o paciente à radiação ionizante. Ambas estas modalidades exigem o grande equipamento, que é caro, não pode ser trazido à cabeceira de um paciente doente, e é conseqüentemente difícil de se usar nos pacientes que apresentam com condições de emergência que envolvem a consciência alterada, tal como o curso suspeitado.

o Co-pesquisador Parashkev que Nachev diz, “as praticabilidade de MRI limitará sempre sua aplicabilidade, especialmente no ajuste agudo, onde a intervenção oportuna tem o grande impacto. A neurologia tem esperado uma modalidade nova, universal aplicável da imagem lactente por décadas: a inversão da completo-forma de onda podia bem ser a resposta.”

Se o dispositivo actual pode ser provado produzir imagens exactas nos ensaios clínicos, a imagem lactente da emergência e o diagnóstico de tais pacientes tornar-se-ão muito mais directos. Além disso, a ferramenta nova da imagem lactente pode ajudar a monitorar continuamente pacientes muito doentes.

Como o capacete do protótipo poderia imagem o cérebro. Crédito de imagem: Faculdade imperial Londres
Como o capacete do protótipo poderia imagem o cérebro. Crédito de imagem: Faculdade imperial Londres

Imagem lactente sísmica em desordens do cérebro

Dados sísmicos do uso dos cientistas da terra assim como técnicas completas da inversão da forma de onda (FWI), que fornecem uma imagem do interior de terra. Isto é fornecendo dados sísmicos dos detectores ou dos seismometers do terremoto aos algoritmos de FWI que, por sua vez, representam as imagens 3D da crosta de terra, que pode ser usada para prever terremotos e para detectar profundamente reservatórios do petróleo ou do gás dentro da crosta.

O estudo novo aproveita esta capacidade para realizar a imagem lactente médica usando ondas sadias para gerar uma imagem de alta resolução do cérebro. A ferramenta depende das ondas sadias, a tecnologia já usada na exploração do ultra-som. Contudo, o ultra-som não pode penetrar o osso assim como as aberrações refractive causadas pelo contraste entre o crânio e o cérebro. O dispositivo de imagem lactente novo pode superar esta barreira.

Isto está agora disponível, agradecimentos à nova tecnologia. De acordo com o estudo Lluis Guasch autor, “uma técnica de imagem lactente que já revolucionasse um campo - imagem lactente sísmica - tenha agora o potencial revolucionar outro - imagem lactente de cérebro.”

Outros peritos lascam-se em, como Bryan Williams, que dirige o centro de pesquisa biomedicável dos hospitais de NIHR UCL, “isto são uma revelação extraordinária que tenha o potencial enorme fornecer a imagem lactente de cérebro acessível para avaliar o cérebro no traumatismo principal, no curso e nas uma variedade de doenças de cérebro. É igualmente uma ilustração fabulosa de como a colaboração entre coordenadores e clínicos, usando métodos de uma outra esfera da ciência, pode trazer a inovação inovador em cuidados médicos.”

O capacete acústico da imagem lactente

O dispositivo é um capacete alinhado com fileiras dos transdutores sadios que geram a energia ultra-sônica que é transmitida através da cabeça do paciente. A energia propagada é gravada e alimentada em um computador através do capacete. Os dados são processados então usando algoritmos de FWI para criar uma imagem tridimensional do interior do crânio.

O capacete do protótipo. Crédito de imagem: Faculdade imperial Londres
O capacete do protótipo. Crédito de imagem: Faculdade imperial Londres

O protótipo foi testado em um ser humano sem nenhuma patologia conhecida do cérebro. Os resultados mostraram que produziu um sinal gravado de alta qualidade que poderia ser usado para indicar uma imagem completa da peça examinada. Os investigador dizem que sentem certos que a energia dispersada do cérebro pode ser interpretada em uma maneira clìnica útil.

Além disso, o uso da modelagem do computador ajuda-os a conseguir a imagem lactente de alta qualidade nas baixas freqüências sadias que serão seguras ao cérebro contudo capazes de penetrar o crânio. Com a ajuda de tais técnicas de modelagem, geraram as simulações computorizadas que mostram os detalhes de vários tecidos de cérebro, para mostrar que as ondas sadias podem criar uma imagem de alta resolução do cérebro.

O dispositivo é menor, mais rápido, mais barato, e mais fácil do que aqueles usados na maioria outras de técnicas de imagem lactente, que os meios ele podem ser usados para a imagem lactente portátil como nas ambulâncias. O uso de FWI pode impedir a distorção devendo propalar ao permitir o uso de baixas freqüências.

Implicações

Comentando no dispositivo, Guasch diz, “este é a primeira vez que FWI foi aplicado à tarefa da imagem lactente dentro de um crânio humano. FWI é usado normalmente na geofísica para traçar a estrutura da terra, mas nossos equipe de cientistas da terra, bioengineers, e neurologistas colaboradores, multidisciplinares estão usando-a para criar um seguro, barato e o método portátil de gerar imagens do ultra-som 3D do cérebro humano.”

Nachev vai sobre explicar, “isto é uma ilustração vívida da potência notável de computação avançada na medicina. Combinar a inovação algorítmica com a supercomputação podia permitir-nos de recuperar imagens de alta resolução do cérebro da física segura, relativamente simples, bem conhecida: a transmissão dos soundwaves através do tecido humano.” Para estabelecer sua tese, os cientistas devem agora construir um protótipo que forneça imagens vivas do cérebro humano normal. Esta será a primeira fase na viagem a um dispositivo testavel completo a ser usado em pacientes reais.

O estudo conclui: “O valor potencial da imagem lactente de FWI é triplo. Poderia melhorar resultados em desordens neurológicas agudas permitindo uma intervenção mais adiantada. Em segundo, o baixo custo, a segurança alta, a mobilidade, e a potência de resolução alta da tecnologia fornecem a capacidade para monitorar continuamente os cérebros dos pacientes na cabeceira. E terceiro, a tecnologia pode ser distribuída prontamente e com segurança em uma vasta gama de situações onde neuroimaging seria desejável mas é actualmente não disponível-para o exemplo, dentro das nações tornando-se com os orçamentos de saúde limitados, em lugar remotos, rotineiramente em eventos dos contacto-esportes, dentro dos desenvolvimentos militares, ou como parte da ajuda humanitária quando a infra-estrutura local é comprometida.”

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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