Серповидно-клеточная анемия (SCD) – это генетически унаследованная группа нарушений эритроцитов. По данным CDC, от 90 000 до 100 000 человек в Соединенных Штатах живут с этим заболеванием, и оно непропорционально поражает чернокожих или афроамериканцев; это происходит примерно у 1 из каждых 500 человек в этой демографической.
Исследователи из инженерной школы Университета Питтсбурга Суонсон использовали уникальное и мощное устройство МРТ для изучения воздействия болезни на мозг и опубликовали свои результаты в Neuroimage: Clinical. Они обнаружили, что SCD может оказывать серьезное влияние на определенные подполя гиппокампа – очень сложную часть человеческого мозга, которая контролирует обучение и память и очень восприимчива к травмам или расстройствам.
"Это первый в своем роде проект, в котором используется магнитно-резонансный томограф всего тела 7 Тесла (7T МРТ) нашей лаборатории вместе с нашей оптимизированной системой катушки для головы RF Tic Tac Toe для получения четких и качественных нейронных изображений пациентов, страдающих внезапной сердечной недостаточностью," сказал Тамер Ибрагим, профессор биоинженерии и директор Исследовательского центра радиочастот (RF) и Программы исследований биоинженерии 7-Tesla (7TBRP).
У людей с SCD есть эритроциты, содержащие аномальный гемоглобин. Это может привести к тому, что красные кровяные тельца станут твердыми, липкими и мутируют в уникальную форму полумесяца, которая препятствует прохождению клетки через мелкие кровеносные сосуды. Эти блокировки влияют на кровоток и поток кислорода и, следовательно, вызывают повреждение тканей – источник многих осложнений ВСС.
Визуализация 7-тесла выявила аномалии в гиппокампе, связанные с другими нейродегенеративными и нейровоспалительными заболеваниями, поэтому Ибрагим и его сотрудники исследовали SCD, чтобы увидеть, имеет ли он аналогичный эффект.
"Наши результаты подтверждают и расширяют предыдущие отчеты об уменьшении объема гиппокампа у пациентов с ВСС, но дают больше информации о конкретных подполях гиппокампа, которые затронуты," Ибрагим объяснил. "Подполя представляют собой крошечные структуры внутри гиппокампа, которые можно увидеть только при съемке со сверхвысоким разрешением – особенность изображения 7-тесла – и улучшенных антенной технологией «крестики-нолики»."
Следующие шаги этого исследования – изучить механизмы, которые приводят к этим структурным изменениям в дополнение к электрическим изменениям в головном мозге, и то, как они связаны с когнитивными функциями у пациентов с ВСС.
Развитие технологии МРТ на тему крестиков-ноликов
Ибрагим продолжает совершенствовать технологию визуализации 7-тесла в лаборатории, которая используется в 28 активных совместных проектах, финансируемых Национальными институтами здравоохранения. Это наиболее широко используемая система радиочастотных катушек на данном участке 7 Тесла.
Эта передовая технология может обеспечить более высокое разрешение и улучшенную контрастность изображений МРТ человека, но ее рабочая частота (~ 297 МГц) остается препятствием для реализации полного потенциала устройства. Группа Ибрагима опубликовала последние результаты, касающиеся их технологии, в Scientific Reports.
"Основной проблемой визуализации 7-тесла является неоднородность или отсутствие однородности радиочастотных полей внутри головы человека, что приводит к изображениям мозга с пустотами в определенных анатомических областях," сказал Тейлс Сантини, научный сотрудник исследовательского центра РФ. "За последние 12 лет наша лаборатория разработала инновационные конструкции радиочастотных антенн, которые значительно увеличивают однородность полей, что позволяет получать изображения всего мозга с высоким разрешением с минимальными пустотами или без них."