Visualizzazione della sclerosi multipla con un nuovo metodo di risonanza magnetica

La sclerosi multipla (SM) è una malattia neurologica che di solito porta a disabilità permanenti. Colpisce circa 2,9 milioni di persone in tutto il mondo, circa 15.000 solo in Svizzera. Una caratteristica centrale della malattia è che il sistema immunitario del paziente stesso attacca e distrugge le guaine mieliniche del sistema nervoso centrale. Queste guaine protettive isolano le fibre nervose, come un rivestimento di plastica attorno a un filo di rame. Le guaine mieliniche assicurano che gli impulsi elettrici viaggino in modo rapido ed efficiente da cellula nervosa a cellula nervosa. Se vengono danneggiate o assottigliate, possono causare, tra l'altro, disturbi irreversibili alla vista, al linguaggio e alla coordinazione.

Finora, tuttavia, non è stato possibile visualizzare le guaine mieliniche abbastanza bene da utilizzare queste informazioni per la diagnosi e il monitoraggio della SM.* I ricercatori dell'ETH guidati da Markus Weiger ed Emily Baadsvik dell'Istituto di ingegneria biomedica dell'ETH di Zurigo e dell'Università di Zurigo sono ora riusciti a farlo. Hanno sviluppato un nuovo metodo di risonanza magnetica (MRI) che mappa le condizioni delle guaine mieliniche in modo più accurato di quanto fosse possibile in precedenza. I ricercatori hanno testato con successo il metodo su persone sane per la prima volta.

In futuro, il sistema di risonanza magnetica con uno speciale scanner per la testa potrebbe aiutare i medici a riconoscere la SM in una fase iniziale e a monitorare meglio la progressione della malattia. La tecnologia potrebbe anche facilitare lo sviluppo di nuovi farmaci contro la SM. Ma non solo: la nuova procedura di risonanza magnetica potrebbe essere utilizzata dai ricercatori anche per visualizzare meglio altri tipi di tessuti solidi come il tessuto connettivo, i tendini e i legamenti.

Mappe quantitative della mielina

Con i dispositivi di risonanza magnetica convenzionali, le guaine mieliniche possono essere rappresentate solo in modo impreciso e indiretto. Il motivo è che la maggior parte dei dispositivi reagisce alle molecole d'acqua presenti nel corpo, che vengono eccitate dalle onde radio in un forte campo magnetico. Tuttavia, le guaine mieliniche, che avvolgono le fibre nervose in diversi strati, sono costituite principalmente da lipidi e proteine. La cosiddetta acqua mielinica si trova solo tra questi strati. Le risonanze magnetiche standard utilizzano principalmente i segnali degli atomi di idrogeno presenti nell'acqua mielinica per le loro immagini e non immaginano direttamente le guaine mieliniche.

Il nuovo metodo di risonanza magnetica dei ricercatori dell'ETH risolve questo problema e misura direttamente il contenuto di mielina. Assegna valori numerici alle immagini di risonanza magnetica del cervello. Questi valori indicano la quantità di mielina presente in un determinato punto rispetto ad altre aree dell'immagine. Ad esempio, il numero 8 significa che il contenuto di mielina in questo punto è solo l'8% di un valore massimo di 100, il che indica un assottigliamento significativo delle guaine mieliniche. In linea di principio, più l'area è scura e più il numero nell'immagine è piccolo, più le guaine mieliniche sono ridotte. Grazie a queste informazioni, i medici possono valutare meglio la gravità e la progressione della SM.

Misurare i segnali in milionesimi di secondo

Tuttavia, è difficile immaginare direttamente le guaine mieliniche. Questo perché i segnali che la risonanza magnetica innesca nel tessuto hanno una vita molto più breve rispetto ai segnali emessi dall'acqua della mielina. "In parole povere, gli atomi di idrogeno nel tessuto mielinico si muovono meno liberamente che nell'acqua mielinica. Di conseguenza, generano segnali dalla vita molto più breve, che scompaiono di nuovo dopo pochi microsecondi", spiega Weiger, aggiungendo: "E si tratta di un tempo molto breve, perché un microsecondo è un milionesimo di secondo". Uno scanner MRI convenzionale non è in grado di catturare questi segnali fugaci perché non misura abbastanza velocemente.

Per farlo, i ricercatori hanno utilizzato uno scanner a risonanza magnetica per la testa appositamente personalizzato, sviluppato negli ultimi dieci anni insieme alle aziende Philips e Futura. Questo è caratterizzato da un gradiente particolarmente forte nel campo magnetico, noto in gergo tecnico come gradiente. "Maggiore è la variazione dell'intensità del campo magnetico generata dalle tre bobine dello scanner, più velocemente si possono registrare le informazioni sulla posizione degli atomi di idrogeno", spiega Baadsvik.

Un gradiente così forte può essere generato da una forte corrente e da un design sofisticato. Poiché i ricercatori scansionano solo la testa, il campo magnetico è meno esteso e più concentrato rispetto ai dispositivi convenzionali. Inoltre, il sistema può passare rapidamente dalla trasmissione di onde radio alla ricezione di segnali. I ricercatori e i loro partner industriali hanno sviluppato un circuito speciale per questo scopo.

I ricercatori hanno già testato con successo il loro metodo di risonanza magnetica su campioni di tessuto di pazienti con SM e su due individui sani. Ora vogliono testarlo sui pazienti con SM. Se il nuovo scanner a risonanza magnetica sarà presente nelle cliniche in futuro dipende dall'industria. "Abbiamo dimostrato che il nostro metodo funziona. Ora spetta ai partner industriali implementarlo e portarlo sul mercato", dice Weiger.

*Nella versione originale dell'ETH News si leggeva: "Finora, tuttavia, non è stato possibile visualizzare le guaine mieliniche in modo sufficientemente preciso per diagnosticare e trattare in modo affidabile la SM"; il 6 febbraio 2024 l'affermazione è stata chiarita come segue: "Finora, tuttavia, non è stato possibile visualizzare le guaine mieliniche abbastanza bene da utilizzare queste informazioni per la diagnosi e il follow-up della SM".