Klasyczny rezonans magnetyczny dobrze pokazuje anatomię mózgu i oczodołów, ale nie pozwala ocenić mikrostruktury włókien nerwu wzrokowego. O tworzeniu narzędzia, które to umożliwi, opowiadają dr Łukasz Łabieniec i lek. Łukasz Lisowski. Nowa metoda analizy obrazów rezonansu magnetycznego powstała w Białymstoku.
Fot. Wydział Fizyki Uniwersytetu w Białymstoku / hfizyka.uwb.edu.pl
Metoda ta może wspierać diagnostykę uszkodzeń nerwu wzrokowego niewidocznych w standardowych badaniach. Rozwiązanie, opracowane przez badaczy z Uniwersytetu w Białymstoku i Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku, zostało objęte ochroną patentową w Stanach Zjednoczonych i może w przyszłości znaleźć zastosowanie w diagnostyce chorób prowadzących do utraty wzroku.
Patent obejmuje sposób analizy obrazów rezonansu magnetycznego oraz wyznaczania wskaźnika neuropatii nerwu wzrokowego. Ponieważ technologia wykorzystuje standardowe badanie MRI z odpowiednim protokołem obrazowania, w przyszłości mogłaby zostać wdrożona bez konieczności zakupu nowej aparatury.
Mimo współpracy z jednym z najlepszych ośrodków medycznych na świecie, patentu przyznanego w USA i obiecujących wyników badań, naukowcy zwracają uwagę, że zdobycie finansowania wciąż pozostaje ogromnym wyzwaniem.
Anna Mikołajczyk-Kłębek (PAP): Skąd wziął się pomysł na opracowanie nowej metody diagnostyki uszkodzeń nerwu wzrokowego?
Dr Łukasz Łabieniec z Uniwersytetu w Białymstoku (Ł. Ł.): Punktem wyjścia były ograniczenia obecnie stosowanych metod diagnostycznych. Klasyczny rezonans magnetyczny bardzo dobrze pokazuje anatomię mózgu i oczodołów, ale nie pozwala ocenić mikrostruktury włókien nerwu wzrokowego. Tymczasem to właśnie na tym poziomie często pojawiają się pierwsze zmiany prowadzące do utraty widzenia. Chcieliśmy stworzyć narzędzie, które umożliwi ich wykrycie jeszcze przed wystąpieniem nieodwracalnych uszkodzeń.
W tym celu wykorzystaliśmy obrazowanie tensora dyfuzji (DTI), które analizuje ruch cząsteczek wody w tkance nerwowej. Dzięki temu można ocenić stan włókien nerwu wzrokowego znacznie dokładniej niż w klasycznym badaniu MRI.
Łukasz Lisowski z Kliniki Okulistyki Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku (Ł. L.): Dla mnie ten projekt ma także bardzo osobisty wymiar. Moja babcia całkowicie straciła wzrok z powodu jaskry. Chorobę rozpoznano zbyt późno i nie udało się już uratować jej widzenia. To doświadczenie sprawiło, że zainteresowałem się okulistyką i chorobami nerwu wzrokowego. Zrozumiałem, jak ogromne znaczenie ma wczesna diagnostyka, bo raz utraconego wzroku nie da się odzyskać.
Później ta osobista motywacja połączyła się z codzienną praktyką kliniczną. Do naszej kliniki trafiali pacjenci z neuropatiami nerwu wzrokowego o niejasnym pochodzeniu, w tym osoby z podejrzeniem idiopatycznego nadciśnienia śródczaszkowego. W takich przypadkach decyzja o leczeniu bywa niezwykle trudna. Zbyt długie oczekiwanie może doprowadzić do nieodwracalnej utraty wzroku, ale leczenie operacyjne również wiąże się z ryzykiem powikłań.
Potrzebowaliśmy więc narzędzia, które pozwoliłoby bardziej obiektywnie ocenić stopień uszkodzenia nerwu wzrokowego i ułatwiło podejmowanie decyzji terapeutycznych. To właśnie z tej potrzeby narodził się pomysł opracowania naszej metody.
Na czym polega przewaga opracowanego rozwiązania nad standardowym rezonansem magnetycznym stosowanym obecnie w diagnostyce?
Ł. Ł.: Klasyczny rezonans magnetyczny jest trochę jak zdjęcie kabla – widać jego przebieg i to, czy nie został przerwany. Nasza metoda pozwala ocenić, czy wewnątrz tego kabla wszystko działa prawidłowo. To oczywiście porównanie – w rzeczywistości analizujemy ruch cząsteczek wody wewnątrz nerwu wzrokowego. Tam, gdzie włókna są zdrowe i dobrze uporządkowane, woda porusza się inaczej niż tam, gdzie doszło do ich uszkodzenia.
Dzięki temu uzyskujemy informacje o mikrostrukturze nerwu wzrokowego, których nie dostarcza standardowe badanie MRI. Co ważne, można je uzyskać podczas tego samego badania rezonansu, bez podawania kontrastu i bez narażania pacjenta na dodatkowe promieniowanie.
Jakie informacje o stanie nerwu wzrokowego można uzyskać dzięki analizie tensora dyfuzji, których nie dostarczają obecnie wykorzystywane badania obrazowe?
Ł. Ł.: Możemy ocenić, czy uszkodzeniu uległa przede wszystkim osłonka mielinowa włókien nerwowych, czy same aksony, czyli włókna przewodzące impulsy. To bardzo istotne rozróżnienie, ponieważ oba rodzaje uszkodzeń mogą mieć różne przyczyny i wymagać odmiennego postępowania diagnostycznego oraz terapeutycznego.
Co więcej, takie zmiany mogą być widoczne jeszcze zanim pacjent zauważy pogorszenie widzenia i zanim staną się uchwytne w standardowym rezonansie magnetycznym lub innych badaniach okulistycznych.
Jakie znaczenie kliniczne może mieć możliwość wykrywania uszkodzeń nerwu wzrokowego niewidocznych w standardowym badaniu MRI?
Ł. L.: Jeśli dalsze badania potwierdzą skuteczność tej metody, jej znaczenie może być bardzo duże. W praktyce zdarzają się pacjenci, którzy zgłaszają pogarszające się widzenie lub mają nieprawidłowe wyniki badań okulistycznych, a klasyczny rezonans magnetyczny nie pozwala wyjaśnić przyczyny tych objawów.
Nasza metoda może pomóc wypełnić tę lukę. W przyszłości mogłaby ułatwić wcześniejsze wykrywanie uszkodzeń nerwu wzrokowego, dokładniejsze różnicowanie przyczyn neuropatii, ocenę stopnia zaawansowania choroby oraz monitorowanie skuteczności leczenia.
Trzeba jednak podkreślić, że obecnie mówimy o rozwiązaniu znajdującym się na etapie badań. Jego potencjał kliniczny jest bardzo obiecujący, ale wymaga jeszcze potwierdzenia w większych badaniach z udziałem pacjentów.
W przypadku jakich chorób lub grup pacjentów nowa metoda może okazać się szczególnie przydatna?
Ł. L.: W pierwszej kolejności myślimy o pacjentach z neuropatiami nerwu wzrokowego, zwłaszcza wtedy, gdy standardowa diagnostyka nie daje jednoznacznej odpowiedzi. Dotyczy to m.in. osób z idiopatycznym nadciśnieniem śródczaszkowym oraz pacjentów z guzami lub innymi zmianami w obrębie nerwu wzrokowego, skrzyżowania wzrokowego i dalszych dróg wzrokowych.
Potencjalne zastosowania obejmują także zapalenie nerwu wzrokowego, stwardnienie rozsiane i inne choroby demielinizacyjne. W przyszłości technologia może znaleźć zastosowanie również w diagnostyce wybranych postaci jaskry, zwłaszcza tych nietypowych lub trudnych do jednoznacznej oceny.
Największą wartością tej metody jest możliwość ilościowej oceny mikrostruktury nerwu wzrokowego w sytuacjach, w których obecnie lekarz nie dysponuje równie precyzyjnym narzędziem diagnostycznym.
W jaki sposób wyliczany przez Państwa wskaźnik neuropatii może wspierać lekarzy w podejmowaniu decyzji diagnostycznych i terapeutycznych?
Ł. Ł.: Zamiast kilku trudnych do interpretacji parametrów opracowaliśmy jeden wskaźnik wyrażony w procentach – im bliżej 100 proc., tym zdrowszy nerw. Można go porównać do wskaźnika naładowania baterii: pełna bateria oznacza prawidłowo funkcjonujący nerw, a spadający poziom sygnalizuje postępujące uszkodzenie. Taki wynik jest prosty do interpretacji i łatwy do śledzenia w czasie – pozwala ocenić, czy stan nerwu się pogarsza, pozostaje stabilny czy poprawia się w odpowiedzi na leczenie.
Ł. L.: Z punktu widzenia lekarza najważniejsze jest to, że wskaźnik nie byłby jedynie opisem jakościowym, lecz mierzalnym parametrem liczbowym. Można go porównywać między prawym i lewym nerwem wzrokowym, analizować zmiany w kolejnych badaniach tego samego pacjenta, a w przyszłości także odnosić do wartości referencyjnych. W praktyce klinicznej mógłby ułatwić wykrywanie asymetrii, monitorowanie postępu choroby oraz identyfikację pacjentów wymagających pogłębionej diagnostyki lub bardziej intensywnej obserwacji.
Czy metoda może umożliwić wykrywanie zmian na wcześniejszym etapie rozwoju choroby niż obecnie stosowane techniki?
Ł. Ł.: To może być jej największa zaleta. W wielu chorobach nerwu wzrokowego – takich jak neuropatie niedokrwienne i pourazowe, schorzenia demielinizacyjne, w tym stwardnienie rozsiane, czy stany związane z podwyższonym ciśnieniem śródczaszkowym – uszkodzenie rozwija się stopniowo i prowadzi do nieodwracalnej utraty włókien nerwowych. Im wcześniej zostanie wykryte, tym większa szansa na wdrożenie odpowiedniego leczenia i zachowanie sprawności widzenia. Nasza metoda pozwala wychwycić subtelne zmiany w mikrostrukturze nerwu jeszcze zanim staną się widoczne w klasycznym rezonansie magnetycznym lub badaniach okulistycznych.
