Nowoczesne techniki neuroobrazowania w diagnostyce i badaniach naukowych
Rozwój wysokopolowego rezonansu magnetycznego oraz zaawansowanych metod analizy obrazów medycznych otworzył nowe możliwości badania struktury i funkcji ośrodkowego układu nerwowego. W swojej działalności naukowej wykorzystuję nowoczesne techniki neuroobrazowania pozwalające na ocenę nie tylko anatomii mózgu i rdzenia kręgowego, ale również organizacji sieci neuronalnych oraz mikrostruktury istoty białej.
Celem prowadzonych badań jest identyfikacja biomarkerów obrazowych mogących wspierać diagnostykę, prognozowanie przebiegu choroby oraz ocenę skuteczności leczenia w neuroonkologii, neurochirurgii dziecięcej, urazach układu nerwowego i chorobach rdzenia kręgowego.
Diffusion Tensor Imaging (DTI)
Obrazowanie tensora dyfuzji (DTI) umożliwia ocenę integralności włókien istoty białej poprzez analizę dyfuzji cząsteczek wody w tkance nerwowej.
Badania obejmują ocenę parametrów takich jak:
- Fractional Anisotropy (FA),
- Mean Diffusivity (MD),
- Axial Diffusivity (AD),
- Radial Diffusivity (RD).
Technika ta znajduje zastosowanie między innymi w:
- glejakach mózgu,
- mielopatii szyjnej,
- urazach rdzenia kręgowego,
- urazach czaszkowo-mózgowych,
- neurochirurgii dziecięcej,
- badaniach zmian podstrząśnieniowych u młodych sportowców.
Traktografia 3D
Traktografia oparta na danych DTI pozwala na trójwymiarową rekonstrukcję głównych szlaków nerwowych mózgu i rdzenia kręgowego.
Metoda umożliwia wizualizację między innymi:
- drogi korowo-rdzeniowej,
- pęczka łukowatego,
- pęczka podłużnego górnego,
- pęczka podłużnego dolnego,
- pęczka haczykowatego,
- promienistości wzrokowej.
W neurochirurgii traktografia stanowi istotne narzędzie planowania zabiegów operacyjnych, pozwalając na maksymalizację radykalności leczenia przy jednoczesnym zachowaniu funkcji neurologicznych.
Connectome i analiza sieci mózgowych
Jednym z najbardziej dynamicznie rozwijających się kierunków badań jest analiza connectome, czyli kompleksowej mapy połączeń neuronalnych mózgu.
Badania koncentrują się na ocenie:
- organizacji sieci strukturalnych,
- sieci funkcjonalnych,
- efektywności komunikacji między regionami mózgu,
- zmian zachodzących w przebiegu chorób neurologicznych i neuroonkologicznych.
Wykorzystując metody grafowe (graph theory) możliwa jest analiza parametrów takich jak:
- global efficiency,
- local efficiency,
- clustering coefficient,
- characteristic path length,
- modularity,
- hub connectivity.
Funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI)
Badania fMRI pozwalają na ocenę aktywności neuronalnej oraz funkcjonalnej organizacji mózgu.
Szczególne zainteresowanie obejmuje:
- Default Mode Network (DMN),
- sieci motoryczne,
- sieci językowe,
- sieci uwagowe,
- neuroplastyczność po urazach i zabiegach operacyjnych.
Technika znajduje zastosowanie zarówno w badaniach naukowych, jak i planowaniu leczenia neurochirurgicznego.
Obrazowanie rdzenia kręgowego
Zaawansowane metody MRI umożliwiają coraz dokładniejszą ocenę rdzenia kręgowego, w tym:
- DTI rdzenia kręgowego,
- traktografię rdzeniową,
- ocenę zmian pourazowych,
- analizę mielopatii szyjnej,
- monitorowanie procesów neuroregeneracyjnych.
Badania te mają szczególne znaczenie dla poprawy diagnostyki i leczenia pacjentów z urazami rdzenia kręgowego oraz chorobami zwyrodnieniowymi kręgosłupa.
Kierunki badań
Prowadzone projekty obejmują wykorzystanie sztucznej inteligencji, uczenia maszynowego oraz zaawansowanych metod analizy sieci neuronalnych do identyfikacji nowych biomarkerów obrazowych. Długoterminowym celem jest rozwój medycyny precyzyjnej, umożliwiającej indywidualizację leczenia na podstawie charakterystyki strukturalnej i funkcjonalnej układu nerwowego każdego pacjenta.