צור קשר כללי

מלאו פרטים או צרו קשר




שלח

 
הדפס  
השפעת רכיבה על אופניים על עצבי כף היד
שיעול התנהגותי HABIT COUGH
ניוון שרירים מולד -
טיקים בילדים
הילד ההיפוטוני
פרכוסי חום
זעזוע מוח
התפתחות הילד
התקפי עצירת נשימה
עיוותים במבנה הגולגולת
עילפון
פרכוסים
הפרעות בעצבים ההיקפיים
אפילפסיה
טכנולוגיות חדשות ב MRI

זעזוע מוח-דר' יהודה ברק - נוירולוג
זעזוע מוח מוגדר כאובדן הכרה זמני, חולף, הנמשך משניות ועד למספר שעות וסיבתו חבלה ...

 

ניוון שרירים מולד-דר' יהודה ברק - נוירולוג
מדובר בקבוצה הטרוגנית של מחלות שריר הבאות לידי ביטוי בגיל התינוק בניגוד לנוון שר...

 

פרכוסים-דר' יהודה ברק - נוירולוג
פרכוסים מוגדרים כפעילות מוחית פתאומית ובלתי רצונית. כיוון שפעילות מוחית בלתי ר...

 

התפתחות הילד-דר' יהודה ברק - נוירולוג
התפתחות הילד תלויה במיוחד בהתפתחות מערכת העצבים. שום כוח בעולם לא יכול להכריח יל...

 


 טכנולוגיות חדשניות בMRI 


דימות תהודה מגנטית, שיטת אבחון מוכרת ברפואה, מאפשרת להתבונן על תהליכים, פתולוגיות ורקמות בגוף החי באופן לא חודרני. אפליקציות חדשניות ומגוונות של טכנולוגיית ה-MRI, המשפרות את יכולת האבחון של מחלות שונות/

מאת: ד"ר אפרת ששון וד"ר תמר קציר, BioImage 

 

מהי הטכנולוגיה המשלבת מצד אחד עקרונות פיזיקאליים מורכבים, כגון פרצסיה, מומנט מגנטי, וגרדיאנט תדרים ומצד שני שיטות עיבוד תמונה מתקדמות, הכוללות למידה חישובית (Machine learning), אלגוריתמים של clustering, ובניית מפות פרמטריות מבוססות מודלים, כל זה בשילוב מגנט עוצמתי שמסוגל למשוך אליו מטבע במהירות הנשימה מכיסו של אדם העומד בסמוך לו? MRI, או בעברית - דימות תהודה מגנטית, הוא שיטת אבחון מוכרת ברפואה.

 

שיטה זו מאפשרת להתבונן על תהליכים, פתולוגיות ורקמות בגוף החי באופן לא חודרני. MRI היא שיטה המבוססת על תכונות הספין של הפרוטונים, בעיקר של פרוטון המימן. אפליקציות חדשניות ומגוונות של טכנולוגיית ה-MRI, משפרות את יכולת האבחון של מחלות שונות, מאפשרות בחינה ספציפית של טיפול רפואי וכן תורמות תרומה רבה למחקר הביו-רפואי.

 

דימות תהודה מגנטית, Magnetic Resonance Imaging) MRI), היא טכנולוגיה המאפשרת סריקה בלתי פולשנית, המשמשת לדימות איברים פנימיים בגוף. תמונות תהודה מגנטית נוצרות מאות תהודה מגנטית גרעינית (תמ"ג - Nuclear magnetic resonance, NMR). אות התמ"ג נוצר ע"י הפעלת שדה מגנטי חזק על פרוטון והקרנתו באמצעות גלי רדיו. יון המימן טעון חיובית ומסתובב, ולכן הוא בעל מומנט מגנטי. כשמופעל שדה מגנטי המומנטים מתיישרים לפיו וכשמומנטים מגנטיים מוצאים משיווי משקל, המגנטיזציה עוברת תהליך הנקרא "פרצסיה" היוצרת וולטז' בסליל הקולט – זהו סיגנל התמ"ג. תדר הפרצסיה (הנקרא גם תדר לרמור - ω) שווה לשדה המגנטי המופעל ((B) * הקבוע הגירומגנטי(γ) של אטום המימן. עד כה דנו בתמ"ג, אולם בטכנולוגיות דימות תהודה מגנטית לא מדובר בסיגנל בלבד אלא בתמונה (ה-imaging ב-MRI). תמונה זו מתקבלת ע"י שימוש בגרדיאנטים שדה מגנטי המקודדים את אות התמ"ג עם מידע מרחבי. התדר של התמ"ג תלוי במיקומו בדוגמא.  

 

ב-MRI ניתן לקבל קונטרסטים רבים, כששני הקונטרסטים הקלאסיים הם T1 – ה-spin lattice relaxation time, המודד את החזרה של הספינים לשיווי משקל, ו-T2 – spin-spin relaxation time שמתאר את הדעיכה האקספוננציאלית של הסיגנל. הסיגנל המתקבל תלוי בסוג הרקמה בה אטום המימן הנמדד נמצא. כך בעזרת מדידת שינוי הספין ניתן לקבל הפרדה ברורה בין הרקמות השונות, ברזולוציה גבוהה. שיטת ה-MRI משמשת זה כמה עשורים לאבחון מחלות רבות, כגון טרשת נפוצה, גידולים סרטניים, ושחיקת סחוס בברך או בעמוד השדרה. 


בשנים האחרונות חלה התקדמות רבה של טכנולוגיית ה-MRI, המשלבת מצד אחד שיפור של יכולות המכשיר עצמו, ומצד שני שיטות עיבוד מידע מתקדמות המאפשרות לקבל מידע רב על הרקמה הביולוגית או על הפתולוגיה באמצעות שיטות מתקדמות בעיבוד תמונה, מעבר לקונטרסטים T1 ו-T2. למשל, שיטת DTI ((Diffusion tensor imaging מאפשרת שיחזור של החומר הלבן במוח ומיפוי של מערכות הסיבים המעבירות מידע בין אזורים שונים במוח (למשל, בין המיספרה ימין להמיספרה שמאל , מערכת סיבים הנקראת corpus callosum או מהמוח המוטורי לחוט השדרה, cortico spinal tract,).

 

שיטה זו משמשת גם להדמיה מתקדמת ומיפוי של סיבי שריר הלב. השיטה כוללת מספר תמונות (שש תמונות לפחות) של הדמיה שקולת דיפוזיה. על מנת לקבל סיגנל של הדמיה שקולת דיפוזיה מתבססת על גרדיאנט דיפוזיה הגורם לדעיכת סיגנל התמ"ג עקב הפעפוע של מולקולות המים. באזורים במו הדיפוזיה מוגבלת ע"י מבנה אנטומי כמו החומר הלבן, הסיגנל ידעך פחות, ויהיה גבוה יותר. באמצעות הפעלת גרדיאנטים של דיפוזיה לששה כוונים לפחות, ניתן לחשב את טנזור הדיפוזיה - לכל ווקסל ב-DTI קיימים שני פרמטרים – קצב הדיפוזיה וכיוון הדיפוזיה בתלת מימד.


משיטת ה-DTI ומשיטות נוספות ניתן גם לחלץ ערכים כמותיים המשמשים סמנים ביולוגיים לאפיון רקמות ומחלות שונות ומתן מענה מהיר ואמין לבדיקת השפעה של טיפול. לפני זמן לא רב הכריז נשיא ארצות הברית ברק אובמה על תוכנית אמביציוזית – "מיפוי המוח האנושי", בדומה לפרויקט "מיפוי הגנום האנושי". ממשלת ארצות הברית הציעה תוכנית בת 15 שנה שבה יושקעו 3 מיליארד דולר במחקר מדעי העצב, במטרה לבנות מודל תפקודי מלא של המוח שיכלול כל נתיב ופעולה עצביים אשר יתועדו באופן מדויק על-מנת להבין ולמצוא פיתרון למחלות כמו פרקינסון, אלצהיימר וסכיזופרניה.

 

הצפייה ש"ההשקעה תוחזר" – יקודמו טכנולוגיות חדשות, שישמשו גם בתחומים אחרים. שיטות מתקדמות נוספות הן שיטות תפקודיות (fMRI) - המתבססת על יוני הברזל בדם המשנים את סיגנל ה-MRI באזורי מוח פעילים, ושיטות הנמצאות בפיתוח ראשוני כיום ומשמשות כיום לרוב במחקר בבעלי חיים, כגון Hyperpolarized MRI המאפשרת על מעקב אחרי מטבוליזם של מולקולות בודדות, וחלקיקים ננו מגנטיים למעקב אחר מולקולות או תאי גזע בגוף החי. תחום המחקר בארץ בתחום הרפואי בכלל ובתחום ה-MRI בפרט כולל חוקרים בעלי שם עולמי, המפרסמים מאמרים בעיתונים הנחשבים בעולם.

 

שוק הביומד בארץ כולל פיתוחים מעניינים רבים הן בתחום הפארמה והן בתחום המכשור הרפואי. יחסית לגודלה, ישראל היא אחת המדינות המובילות בתחום של פיתוח, תכנון וייצור מולקולות, מכשירים, התקנים ומערכות רפואיות, הדורשים הבנה וידע טכנולוגי מעמיק ורב תחומי – רפואי, ביולוגי, פיזיקלי, כימי הנדסי וחישובי. בישראל מתבצע מחקר ופיתוח רב הן בתעשייה, הן במוסדות האקדמיה. במחקר שהתקבל לאחרונה לכתב העת " Frontiers In Brain Imaging Methods" הראתה ד"ר אפרת ששון, שערכה את המחקר ביחד עם צוות חוקרים מאוניברסיטת תל-אביב ובהנחייתו של פרופ' יניב אסף, כי ניתן לבצע קורלציה בין פרמטרים כמותיים של החומר הלבן במוח, שהודגם באמצעות שיטת ה-DTI, לבין תפקוד במבחנים קוגניטיביים בגילאים שונים. במחקר זה השתתפו נבדקים בני 25-80, וכולם עברו סריקת MRI במרכז הרפואי סוראסקי בשיטת ה-DTI, ובצעו מבחנים קוגניטיביים ממוחשבים (שפותחו ע"י חברת "Neurotrax") שכללו זיכרון, שפה, תרגילי חשבון, וכו'. במחקר זה נמצא כי בכל מערכת סיבים שנבדקה נמצאה קורלציה לתפקוד אחר, למשל למידת הצלחתם של הנבדקים בתרגילי חשבון נמצאה התאמה למערכת הסיבים Cingulum. זהו אזור של חומר לבן במוח המקשר בין אזורים קדמיים (פרונטאליים) במוח לאזורים באונה הקדקודית (פריאטלית), הקשורים לחישובים מתמטיים. להצלחה ביכולת שפתית נמצאה התאמה למערכת הסיבים ה-Arcuate, אזור של חומר לבן הידוע כבעל תפקיד חשוב בשפה.


זיכרון נמצא בקורלציה למערכת הסיבים ה-Fornix, מערכת סיבים המקשר את ההיפוקמפוס, שידוע כאזור החשוב לזיכרון ליכולת לאונה הקדמית. במחקר זה על-מנת לקבל את הגורמים הקוגניטיביים העיקריים מתוצאות המבחנים בוצעה אנליזת ניתוח גורמים למדדים הקוגניטיביים, כשהגורמים העיקריים שהתקבלו היו זכרון, מהירות עיבוד מידע ותפקודים אקזקוטיביים.

 

תמונות ה-MRI עברו מספר שלבים של עיבוד מידע, על מנת לבצע קורלציה בכל ווקסל בתמונה על פני כל הנבדקים בכל אחת ממערכות הסיבים. לשם כך היה שימוש במס' אלגוריתמים להתאמה מרחבית, שכללו rigid body alignment(הכוללת דפורמציות לינאריות) ואלגוריתם של דפורמציות לא-לינאריות, המופעל בתלת מימד על התמונות. כמו כן נעשה שימוש בשיטה חדשנית למידול המים החופשיים במוח על-מנת לבצע אנליזה מדויקת יותר במוחות שהשתנו עם הגיל, מכיוון שבגיל המבוגר כמות המים ברקמת המוח עולה (free water elimination method, שיטה שפותחה ע"י ד"ר עופר פסטרנק מהרוורד).

 

בשיטה זו יש שימוש במודל ה-bi-tensor המנבא את החלשת הסיגנל בהשפעת המים החופשיים. המודל מבוסס על שני טווחים: הטווח שממדל את המים החופשיים ומטווח של הרקמה הממדל חומר אפור או חומר לבן. במחקר אחר בשיטת ה-DTI הראתה ד"ר תמר קציר כי שיטה זורגישה מספיק לשינויים עדינים שהם לא פתולוגיים המעורבים בגמישות המוח, תחום מחקר חשוב ביותר ללמידת התפתחות ושינויים באדם הבוגר בעקבות למידה, שיקום וכו'. תחום מרתק נוסף הוא הדמייה של חדירות כלי הדם בגידולים סרטניים. תרופות רבות פועלות להרס כלי הדם שמזינים את הגידול, וכך מביאות לתמותת התאים הסרטניים עצמם.

שיטות MRI מתקדמות מאפשרות מדידה של זרימת הדם ושל חדירות כלי הדם ברקמה סרטנית באמצעות הזרקה של חומר ניגוד לדם. עיבוד המידע דורש מידול של הטווחים השונים ברקמה. המודל הפופולארי ביותר הוא מודל טופט, המניח שיווי משקל של חומר הניגוד בין הפלסמה והטווח בין כלי הדם, והחדירות של כלי הדם. מודל זה מופעל על כל ווקסל (פיקסל תלת מימדי) בסדרת התמונות הדינאמיות שנרכשות לפני ואחרי הזרקת חומר הניגוד, ומתקבלות מפות פרמטריות של חדירות כלי הדם. מפות אלו משמשות סמנים ביולוגיים ליעילות טיפול הגורם להרס כלי הדם. מכיוון ש-MRI מאפשר ויזואליזציה מרשימה וכן מציג תוצאות במהירות יחסית לשיטות המסורתיות במחקר, הוא יכול לסייע בתהליך קבלת החלטות בצמתים חשובים במחקר הרפואי.

 

החלטות נכונות בשלבים מוקדמים במחקר יכולות לחסוך משאבים רבים. ניתן לקבל תוצאות ראשוניות משכנעות ומרשימות בשלב מוקדם ובכך לסייע בגיוס משאבים למחקר.  

 

הכותבות, ד"ר אפרת ששון וד"ר תמר קציר, מנהלות BioImage, מציגות במסגרת תערוכת IATI-ביומד ישראל 2013, שתתקיים בתל אביב, ביוני 2013. חברת BioImage, בהנהלתן של ד"ר תמר קציר וד"ר אפרת ששון, היא חברה יחידה מסוגה בארץ, המציעה לחברות התרופות, לחברות המכשור הרפואי, ולחוקרים בתחום הביו-רפואי שירותי מחקר ב-MRI כולל שיטות MRI מתקדמות לקבלת מגוון סמנים ביולוגיים לאפיון רקמות ומחלות ולבחינת יעילות של תרופות או של טיפולים שונים. בין לקוחותיה חברות מובילות במשק וחברות הזנק בתחומים רבים, כגון מחלות נוירולוגיות, מחלות וסקולריות, חקר הסרטן אורטופדיה ועוד, וחוקרים מובילים באקדמיה בתחומי מחלות אוטואימוניות, שיתוק מוחין, מחלות פסיכיאטריות ועוד.