多発性硬化症 (MS) は、通常、永久的な障害を引き起こす神経疾患です。 世界中で約290万人、スイスだけでも約1万5000人が罹患している。 この病気の重要な特徴の 1 つは、患者自身の免疫系が中枢神経系のミエリン鞘を攻撃して破壊することです。 これらの保護シースは、銅線の周囲のプラスチック コーティングと同様に、神経線維を絶縁します。 ミエリン鞘は、電気インパルスが神経細胞から神経細胞へと迅速かつ効率的に伝わることを保証します。 それらが損傷したり、薄くなったりすると、回復不能な視覚障害、言語障害、調整障害を引き起こす可能性があります。
しかし、これまでのところ、ミエリン鞘を十分に視覚化して、この情報を MS の診断とモニタリングに使用することはできていません。 今回、チューリッヒ工科大学とチューリッヒ大学の研究者らは、生体医工学研究所のマルクス・ヴァイガー氏とエミリー・バードスヴィク氏率いる、ミエリン鞘の状態を以前よりも正確にマッピングする新しい磁気共鳴画像法（MRI）手法を開発した。 研究者らは、初めて健康な人を対象にこの手順をテストすることに成功した。
将来的には、特殊な頭部スキャナーを備えた MRI システムにより、医師が早期に MS を認識し、病気の進行をより適切に監視できるようになる可能性があります。 この技術はMSの新薬の開発も促進する可能性がある。 しかし、それだけではありません。新しい MRI 法は、結合組織、腱、靱帯などの他の種類の固形組織をより適切に視覚化するために研究者によって使用される可能性もあります。
定量的なミエリンマップ
従来の MRI 装置は、ミエリン鞘の不正確な間接的な画像のみをキャプチャします。 これは、これらのデバイスのほとんどが、強力な磁場の電波によって刺激された体内の水分子に反応することによって機能するためです。 しかし、神経線維を何層にも巻きつけているミエリン鞘は、主に脂肪組織とタンパク質で構成されています。 とはいえ、これらの層の間には、ミエリン水として知られるいくらかの水分が閉じ込められています。 標準的な MRI は、ミエリン鞘を直接画像化するのではなく、主にこのミエリン水中の水素原子の信号を使用して画像を構築します。
ETH研究者の新しいMRI法はこの問題を解決し、ミエリン含有量を直接測定します。 脳の MRI 画像に数値を入力して、画像の他の領域と比較して特定の領域にどれだけのミエリンが存在するかを示します。 たとえば、数字 8 は、この時点でのミエリン含有量が最大値 100 の 8 パーセントにすぎないことを意味し、これはミエリン鞘が大幅に薄化していることを示します。 基本的に、画像内の領域が暗く、数値が小さいほど、ミエリン鞘がより多く減少していることを示します。 この情報により、医師は MS の重症度や進行をより適切に評価できるようになります。
100万分の1秒以内で信号を測定
しかし、髄鞘を直接画像化することは困難です。 それは、MRI が組織内で引き起こす信号の存続期間が非常に短いためです。 ミエリン水から発せられる信号ははるかに長く持続します。 「簡単に言うと、ミエリン組織内の水素原子は、ミエリン水中の水素原子よりも自由に動きません。つまり、水素原子ははるかに短い信号を生成し、数マイクロ秒後に再び消えます」とワイガー氏は言い、さらに次のように付け加えた。 100万分の1秒、それは本当に短い時間です。」 従来の MRI スキャナでは、測定が十分に速くないため、これらの瞬間的な信号を捕捉できません。
この問題を解決するために、研究者らは、Philips 社および Futura 社と協力して過去 10 年間にわたって開発した、特別にカスタマイズされた MRI ヘッド スキャナを使用しました。 このスキャナは、磁場の特に強い勾配を特徴としています。 「3つのスキャナーコイルによって生成される磁場強度の変化が大きいほど、水素原子の位置に関する情報をより速く記録できるようになります」とBaadsvik氏は言います。
このような強い勾配を生成するには、強い流れと洗練されたデザインが必要です。 研究者が頭部のみをスキャンするため、従来の装置よりも磁場がより抑制され、集中します。 さらに、このシステムは電波の送信から信号の受信に素早く切り替えることができます。 研究者とその業界パートナーは、この目的のために特別な回路を開発しました。
研究者らはすでに、MS患者の組織サンプルと2人の健康な人を対象としたMRI手順のテストに成功している。 次に、彼らはMS患者自身でそれをテストしたいと考えています。 新しい MRI ヘッド スキャナが将来病院に導入されるかどうかは、医療業界次第です。 「私たちのプロセスが機能することを証明しました」とウェイガー氏は言います。 「今後は、それを実装して市場に投入するかどうかは業界パートナーにかかっています。」
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2024-02-09 03:12:34