סריקה מכוונת

MRI או בעברית – דימות תהודה מגנטית הוא שיטת אבחון מוכרת המבוססת על תכונות הספין של פרוטונים. אפליקציות חדשניות ומגוונות של הכלי הזה משפרות את יכולת האבחון של מחלות שונות, מאפשרות בחינה ספציפית של טיפול רפואי ותורמות לא מעט למחקר הביו-רפואי

מאת: ד"ר אפרת ששון וד"ר תמר קציר
עריכת הכתבה: ליהי קאופמן [email protected]

איור 1 תמונת MRI בקונטרסט T1: א - במבט חיצי (sagital), ב - במבט חזיתי (coronal), ג - במבט אופקי (axial), ד - שחזור בתלת מימד של ה-corpus callosum, מערכת סיבים של חומר לבן.
איור 1 תמונת MRI בקונטרסט T1: א - במבט חיצי (sagital), ב - במבט חזיתי (coronal), ג - במבט אופקי (axial), ד - שחזור בתלת מימד של ה-corpus callosum, מערכת סיבים של חומר לבן.

אבחון מחלה בסיסי כולל בעיקר הערכה קלינית של המחלה ומדידות היסטולוגיות או ביוכימיות של הרקמה. כיום עומדות בחזית הטכנולוגיה שיטות אבחון ספציפיות יותר. שיטות דימות (imaging) שונות, וביניהן MRI, מאפשרות דימות רקמות בתלת מימד ברזולוציה גבוהה, ומספקות פרמטרים כמותיים רבים.

דימות תהודה מגנטית, magnetic resonance imaging) MRI), הוא סריקה בלתי פולשנית, המשמשת לדימות איברים פנימיים בגוף ללא שימוש בקרני רנטגן. השיטה משלבת שדה מגנטי חזק (גבוה מ-1 טסלה) וגלי רדיו כדי להשפיע על הספין של הפרוטונים באטומי המימן שנמצאים במולקולות המים בגוף. שינוי תכונות הספין תלוי בסוג הרקמה שבה הוא נמצא. בעזרת מדידת שינוי הספין, ניתן לקבל הפרדה ברורה בין הרקמות השונות, וזאת בכל סוגי החתכים: חיצי, (sagital, חלוקה לצד שמאל וצד ימין), חזיתי, (coronal, חלק קדמי וחלק אחורי), אופקי, (axial, חלק עליון וחלק תחתון) או בשחזור תלת-ממדי (איור 1). שיטת ה-MRI משמשת זה כמה עשורים לאבחון מחלות רבות, כגון טרשת נפוצה, גידולים סרטניים, ופריצות דיסק בעמוד השדרה.

אחד האתגרים הגדולים במחקרים ביו-רפואיים הוא להגדיר סמנים ביולוגיים, ((biomarkers, על מנת לאפיין תהליכים ביולוגיים ופתולוגיות שונות וכדי לבחון יעילות של טיפול תרופתי או של כל התערבות אחרת. סריקות MRI מתקדמות מספקות ערכים כמותיים המשמשים סמנים ביולוגיים. בשנים האחרונות פותחו שיטות MRI מתקדמות, המספקות מדדים כמותיים רבים ומגוונים.

איור 2 האזורים הצבועים מעידים על צפיפות התאים בגידול הסרטני (במוח של עכבר כמודל לסרטן המוח). לאחר טיפול (מימין) ישנה ירידה בצפיפות התאים.
איור 2 האזורים הצבועים מעידים על צפיפות התאים בגידול הסרטני (במוח של עכבר כמודל לסרטן המוח). לאחר טיפול (מימין) ישנה ירידה בצפיפות התאים.

תחום מרכזי שבו נעשה שימוש נרחב בשיטות ה-MRI השונות הוא חקר הסרטן. אחד השימושים הקלאסיים של MRI הוא מעקב אחר גודלו של גידול סרטני בתלת ממד, לפני מתן תרופה ואחריו. שימוש נוסף ב-MRI הוא בשיטת דימות שקול דיפוזיה, diffusion weighted imaging) DWI), המספק מדדים לצפיפות רקמה. עלייה בערכים של הסריקה הזו מעידה על תהליך תמותה של תאי גידול סרטני, עוד לפני שניתן לזהות את הקטנת הגידול, למשל לאחר טיפול כימותרפי או טיפול בהקרנה. (איור 2). תחום מרתק נוסף בדימות של גידולים הוא מדידה של חדירות כלי הדם בגידול. 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 (איור 3).

 

 סריקה רב תחומית

איור 3 האזורים הצבועים מעידים על חדירות כלי הדם בגידול הסרטני. גווני כחול-ירוק מעידים על חדירות נמוכה וגווני צהוב-אדום מעידים על חדירות גבוהה. לאחר טיפול (התמונות התחתונות) ישנו הרס של כלי הדם ולכן חדירות כלי הדם פוחתת
איור 3 האזורים הצבועים מעידים על חדירות כלי הדם בגידול הסרטני. גווני כחול-ירוק מעידים על חדירות נמוכה וגווני צהוב-אדום מעידים על חדירות גבוהה. לאחר טיפול (התמונות התחתונות) ישנו הרס של כלי הדם ולכן חדירות כלי הדם פוחתת

כאמור, שיטות MRI מתקדמות יכולות לספק מדדים כמותיים, המהווים סמנים ביולוגיים לתופעות ביולוגיות שונות, אך לא רק בחקר הסרטן. חברת BioImage מציעה שירותי מחקר מגוונים ב-MRI לחברות התרופות ולחוקרים בתחום הביו-רפואי. אחת השיטות היא DTI (Diffusion Tensor Imaging), שיטה הרגישה לצפיפות התאים ברקמה. במחלת אלצהיימר למשל, חלה אטרופיה, תמותה מוגברת של תאים במוח. בסריקות MRI בשיטת ה-DTI שערכה ד"ר תמר קציר, ממקימות החברה, בעכברים מהונדסים גנטית כמודל לאלצהיימר, נמצא הבדל משמעותי במורפולוגיה של התאים במוח בין עכברי המודל לבין עכברים רגילים. השינוי היה ממוקד בין השאר באזור ההיפוקמפוס, האחראי לתפקוד הזיכרון, וידוע כי נפגע במחלת אלצהיימר. מחקר זה נערך בשיתוף עם פרופ' דני מיכאלסון במסגרת עבודת הדוקטורט של ד"ר קציר במעבדתו של פרופ' יניב אסף באוניברסיטת תל אביב. ד"ר אפרת ששון, שותפה בהקמת החברה, השוותה במחקרה בין סריקותDTI של נבדקים בעלי תפקוד זיכרון תקין לבין סריקות של נבדקים שחוו ירידה בתפקוד הזיכרון. מדדי ה-DTI היו גבוהים יותר בנבדקים בעלי ירידה בתפקוד הזיכרון באזור ההיפוקמפוס במוח, דבר המעיד על ירידה בצפיפות רקמת המוח באזור זה. המחקר נערך במסגרת עבודת הדוקטורט של ד"ר ששון במעבדתו של פרופ' יניב אסף באוניברסיטת תל אביב.

איור 4 (A) סריקות MRI הראו הבדלים במוח של חולדות לאחר למידה מרחבית באזור הידוע כקשור ללמידה זו (ההיפוקמפוס). הגדלה של איזור ההיפוקמפוס מופיעה בתמונה הימנית. (B) צביעות היסטולוגיות עם סמן ספציפי לאסטרוציטים הראו הבדלים משמעותיים בין הקבוצה שלמדה לזו שלא למדה. ייתכן כי הלמידה גרמה לעלייה בצפיפות ולשינוי במבנה של תאים אלו, וכתוצאה מכך השפיעה על המדדים שחולצו מהדימות.
איור 4 (A) סריקות MRI הראו הבדלים במוח של חולדות לאחר למידה מרחבית באזור הידוע כקשור ללמידה זו (ההיפוקמפוס). הגדלה של איזור ההיפוקמפוס מופיעה בתמונה הימנית. (B) צביעות היסטולוגיות עם סמן ספציפי לאסטרוציטים הראו הבדלים משמעותיים בין הקבוצה שלמדה לזו שלא למדה. ייתכן כי הלמידה גרמה לעלייה בצפיפות ולשינוי במבנה של תאים אלו, וכתוצאה מכך השפיעה על המדדים שחולצו מהדימות.

שיטת ה-DTI רגישה גם לשינויים עדינים ומורכבים: באותו מחקר נמצאה התאמה בין מידת הצלחתם של הנבדקים בתרגילי חשבון לבין מדדי MRI הרגישים לכיווניות הרקמה במערכת הסיבים Cingulum. זהו אזור של חומר לבן במוח המקשר בין אזורים קדמיים (frontal) במוח לאזורים באונה הקדקודית (parietal), הקשורים לחישובים מתמטיים. מחקר נוסף, בחולדות, בחן גם כן התאמה בין מבנה ובין תפקוד. החולדות ביצעו מטלת זיכרון מרחבי (water maze) ונסרקו פעמיים: לפני ביצוע המטלה ואחריו. למרבה ההפתעה נמצאו הבדלים בין שתי הסריקות: לאחר ביצוע הפעולה נמצאה עלייה בצפיפות הרקמה. מכאן ש-MRI רגיש לשינויים בגמישות המוח. מאנליזות היסטולוגיות שבוצעו בסוף הניסוי נמצא ממצא מפתיע נוסף: גמישות המוח שנמדדה באמצעות ה-MRI, מקורה כנראה בעלייה בצפיפות האסטרוציטים (איור 4), התאים הגדולים והנפוצים ביותר במערכת העצבים המרכזית, ובעלי תפקידים רבים, ובכלל זה הספקת חומרי הזנה לתאי העצב.

לשיטת ה-MRI כמה יתרונות על פני שיטות דימות אחרות, ביניהם יכולת דימות של אותו איבר בקונטרסטים שונים. קונטרסטים שונים מדגישים רקמות שונות, ולכן יהיו רגישים לתהליכי מחלה שונים. למשל כבד שומני הוא מחלה שפוגעת בכ-30% מהאוכלוסייה. כדי לאבחן אותה ב-MRI מבצעים שתי סריקות: אחת רגישה למולקולות מים ולמולקולות שומן, והשנייה רגישה למולקולות מים בלבד. מוקד הכבד השומני הוא בהיר יחסית לרקמה. אך בסריקה הראשונה קשה לקבוע אם מדובר בהיווצרות שומן או בפגיעה ברקמה (לקונה) שמופיעה גם היא בצבע בהיר. לשם כך מבצעים סריקה שנייה, הרגישה למים בלבד, שבה בעצם "מבטלים" את הסיגנל מהשומן. אז מוקד שומני יראה כהה ואילו לקונה תיראה בהירה. דוגמה נוספת היא בשבץ מוחי. קונטרסט אחד (T2) רגיש לפתולוגיה שנגרמת מהאוטם ומראה עלייה בסיגנל. כדי לקבוע אם האוטם נגרם מחסימת כלי דם או מדימום משתמשים בקונטרסט אחר (T2*) שרגיש למולקולות ברזל, ודימומים ייראו בו שחורים. קונטרסט נוסף (T1) יכול להצביע, לאחר מתן חומר ניגוד, על כלי דם שבהם התרחשה פריצת מחסום הדם-מוח, BBB (blood-brain-barrier).

MRI מקדם מחקרים קליניים

המדדים הכמותיים של ה-MRI יכולים לשמש כסמנים ביולוגיים לשינוי ברקמה בעקבות מתן טיפול תרופתי. ה-MRI יכול ללמד על מנגנון של מחלה וכך לחפש מועמדות למולקולה שתוכל לשמש כתרופה. למשל במחקר במודל סרטני בעכברים, שנערך במרבורג, גרמניה, הושתק גן מסוים המעורב ביצירת כלי דם. ואכן, באמצעות שיטה מתקדמת של MRI, נמצאה ירידה במדדי חדירות כלי הדם בעכברים אלה, המעידה כי בגידול יש פחות כלי דם בהשוואה לעכברי ביקורת, שבהם הגידול וכלי הדם המזינים אותו התפתחו ללא הפרעה. אותו חלבון שהגן ליצירתו הושתק, הוגדר כמועמד לקשור אליו תרופה שתהרוס את כלי הדם בגידול וכך תביא לתמותת התאים הסרטניים. כמו כן מכיוון ששיטות מתקדמות ב-MRI מאפשרות קבלת משתנים כמותיים, ניתן להשתמש בהן כאמצעי השוואה בין שילובים של טיפולים שונים ובין מינונים שונים של טיפול.

תחום נוסף הוא MRI תפקודי, המאפשר למדוד את פעילות המוח לאחר מתן תרופה באופן לא-חודרני. זאת באמצעות שיטת ה-MRI התפקודי, fMRI (functional MRI). האות הנמדד בשיטת ה-fMRI נקבע על ידי שינויים מקומיים ביחס שבין ההמוגלובין המחומצן להמוגלובין שאינו מחומצן. יחס זה מעיד על האזור שהפעילות המוחית בו עולה. שיטה זו מאפשרת למפות את ההשפעות של תרופות על הפעילות של רשתות עצביות במוח, הן באמצעות מדידת פעילות המוח במנוחה, לפני ואחרי מתן הטיפול, והן באמצעות מדידת פעילות המוח בזמן ביצוע מטלה כלשהי.

תחום חדש שהתפתח בשנים האחרונות הוא חלקיקים ננו-מגנטיים. חלקיקים אלה מאפשרים לסמן תאים או מולקולות; אם מצמידים אותם למולקולה המשמשת לטיפול, למשל בסרטן, הם משמשים בשני תפקידים: כנשאי תרופה ישירות לאיבר המטרה, וכסמנים המאפשרים מעקב באמצעות MRI אחר נדידת התרופה בגוף כדי לוודא שאכן הגיעה לאיבר המטרה. יש לכך שימושים רבים, לדוגמה כשאמצעי הטיפול הוא תאי גזע. בדרך כלל מזריקים את התאים לבעל חיים, אך כדי להיות בטוחים שהם הגיעו לאיבר המטרה מצמידים אותם לחלקיקים הננו-מגנטיים ואחרי ההזרקה מבצעים סריקת MRI: החלקיקים המגנטיים גורמים לשינוי באות הנקלט מהמכשיר, וכך ניתן לעקוב אחר התאים הללו. גם בפיתוח מכשור רפואי משתמשים ב-MRI: אפשר בעזרתו לבחון מיקום של שתל או של מכשיר ברקמה, וגם כאן אפשר לקבל מדדים כמותיים המלמדים על התהליך הטיפולי.

מכיוון ש-MRI מאפשר ויזואליזציה מרשימה וכן מציג תוצאות במהירות יחסית לשיטות המסורתיות במחקר, הוא יכול לסייע בתהליכי 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.

 

 

חברת BioImage, בהנהלתן של ד"ר תמר קציר וד"ר אפרת ששון, היא חברה יחידה מסוגה בארץ, המציעה לחברות התרופות ולחוקרים בתחום הביו-רפואי שירותי מחקר ב-MRI כולל שיטות MRI מתקדמות, המספקים מגוון סמנים ביולוגיים לאפיון רקמות ומחלות ולבחינת יעילות של תרופות או של טיפולים שונים. בזמן הקצר שבו היא קיימת, הספיקה החברה לערוך מחקרים ב-MRI ללקוחות בתעשייה הביו-רפואית ובאקדמיה. בין לקוחותיה חברות מובילות במשק בתחומים רבים, כגון מחלות וסקולריות, חקר הסרטן ועוד, וחוקרים מובילים באקדמיה בתחומי מחלות אוטואימוניות, שיתוק מוחין, מחלות פסיכיאטריות ועוד.
www.bioimage.co.il
[email protected]
אפרת ששון 054-7890639
תמר קציר 054-6257724

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

תגובה אחת

  1. כתבה יפה, שמדגישה רק חלק מהפטנוציאל של MRI. לאחרונה עלה לכותרות ניתוח באמצעות אולטרהסאונד ממוקד (שלא יכול להתבצע ללא MRI), והדבר העצוב הוא שטכנולוגיה הזו (גם כן פרי פיתוח ישראלי – http://www.ted.com/talks/yoav_medan_ultrasound_surgery_healing_without_cuts.html) לא תתקדם אם לא תהיה הוזלה של מכשירי MRI, שגם ככה יש מחסור חמור בארץ.

    רק אם אפשר לתקן את הכותרת, "דימות תהודה מגנטית הוא שיטת אבחון מוכרת המבוססת על תכונות הספין של אלקטרונים. " ב-MRI עובדים על הספין של הפרוטונים (כתוב בהמשך המאמר) ולא על האלקטרונים.

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן