La invención de resonancia magnética de un ingeniero de la Universidad de Waterloo revela mejor que muchas tecnologías de imágenes existentes cómo COVID-19 puede cambiar el cerebro humano.
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Viabilidad del tensor de difusión y de imágenes de difusión correlacionada para estudiar anomalías microestructurales de la materia blanca: aplicación en COVID-19 Resumen Ha habido una atención creciente sobre el efecto de COVID-19 en la microestructura de la materia blanca, especialmente entre aquellos que se autoaislaron después de infectarse. También existe un gran interés científico y una posible utilidad clínica para evaluar la sensibilidad de los métodos de resonancia magnética (RM) de difusión de capa única para detectar tales efectos. En este trabajo, se comparan los rendimientos de tres métodos de modelado de resonancia magnética de difusión compatibles con una sola capa para detectar el efecto de COVID-19, incluidas las imágenes de tensor de difusión, la descomposición de tensor de difusión de momentos ortogonales y las imágenes de difusión correlacionadas. Las imágenes se realizaron en pacientes autoaislados al inicio del estudio y a los 3 meses de seguimiento, junto con controles pareados por edad y sexo. Demostramos a través de simulaciones y datos experimentales que las imágenes de difusión correlacionadas están asociadas con una sensibilidad mucho mayor, siendo el único de los tres métodos de capa única para demostrar los efectos cerebrales relacionados con COVID-19. Los resultados sugieren una difusión menos restringida en el lóbulo frontal en pacientes con COVID-19, pero también una difusión más restringida en la sustancia blanca del cerebelo, de acuerdo con varios estudios existentes que destacan la vulnerabilidad del cerebelo a la infección por COVID-19. Estos resultados, junto con los resultados de la simulación, sugieren que una proporción significativa de la patología microestructural de la materia blanca relacionada con COVID-19 se manifiesta como un cambio en la difusividad del tejido. Curiosamente, diferentes valores b también confieren diferentes sensibilidades a los efectos. No se observaron diferencias significativas en los pacientes a los 3 meses de seguimiento, probablemente debido al tamaño limitado de la cohorte de seguimiento. En resumen, las imágenes de difusión correlacionadas demuestran ser un enfoque de análisis de difusión de capa única viable que nos permite descubrir patrones opuestos de cambios de difusión en las regiones frontal y cerebelosa de los pacientes con COVID-19, lo que sugiere que las dos regiones reaccionan de manera diferente a la infección viral. |
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La nueva técnica de imagen conocida como imagen de difusión correlacionada (CDI) fue desarrollada por el profesor de ingeniería de diseño de sistemas Alexander Wong y se utilizó recientemente en un estudio innovador realizado por científicos del Instituto de Investigación Rotman de Baycrest y el Hospital Sunnybrook en Toronto.
“Algunos pueden pensar que el COVID-19 afecta solo a los pulmones”, dijo el Dr. Wong. “Lo que se encontró es que esta nueva técnica de resonancia magnética que creamos es muy buena para identificar cambios en el cerebro debido a COVID-19. COVID-19 cambia la materia blanca en el cerebro”.
Wong, una cátedra de investigación de Canadá en inteligencia artificial e imágenes médicas, había desarrollado previamente la imagen de difusión correlacionada (CDI) en una búsqueda exitosa de una mejor medida de imágenes para detectar el cáncer. CDI es una nueva forma de resonancia magnética que puede resaltar mejor las diferencias en la forma en que las moléculas de agua se mueven en el tejido al capturar y mezclar señales de resonancia magnética en diferentes intensidades de pulso de gradiente y tiempos.
Los investigadores de Rotman, un centro de renombre mundial para el estudio de la función cerebral, vieron el descubrimiento de imágenes de Wong y pensaron que probablemente también podría usarse para identificar cambios en el cerebro debido a COVID-19. Las pruebas posteriores demostraron que la teoría era correcta. La imagen CDI de la sustancia blanca del lóbulo frontal reveló una difusión menos restringida de moléculas de agua en pacientes con COVID-19. Al mismo tiempo, mostró una difusión más restringida de moléculas de agua en el cerebelo de pacientes con COVID-19.
Wong destaca que las dos regiones del cerebro reaccionan de manera diferente al COVID-19 y señala dos hallazgos clave de la investigación. Primero, el cerebelo humano podría ser más vulnerable a las infecciones por COVID-19. En segundo lugar, el estudio refuerza la idea de que las infecciones por COVID-19 pueden provocar cambios en el cerebro.
El estudio de Rotman no solo es uno de los pocos que ha demostrado los efectos del COVID-19 en el cerebro, sino que es el primero en informar anomalías de difusión en la materia blanca del cerebelo. Aunque el estudio fue diseñado para mostrar cambios, en lugar de daños específicos, en el cerebro a causa de la COVID-19, su informe final analiza las fuentes potenciales de dichos cambios y muchos se relacionan con enfermedades y daños.
En respuesta, Wong sugiere que las pruebas futuras podrían centrarse en si el COVID-19 realmente daña el tejido cerebral. Estudios adicionales también podrían determinar si COVID-19 puede cambiar la materia gris del cerebro.
“Con suerte, esta investigación puede conducir a mejores diagnósticos y tratamientos para los pacientes con COVID-19”, dijo Wong. “Y ese podría ser solo el comienzo para CDI, ya que podría usarse para comprender los procesos degenerativos en otras enfermedades como el Alzheimer o para detectar cánceres de mama o próstata”.
El estudio, Viabilidad del tensor de difusión e imágenes de difusión correlacionadas para estudiar anomalías microestructurales de la materia blanca: aplicación en COVID-19, que involucra a Wong y su estudiante Hayden Gunraj como coautores, se publica en la revista Human Brain Mapping.