Инженеры Массачусетского технологического института разработали диагностический инструмент, основанный на ядерном магнитном резонансе (ЯМР), который может жировую болезнь печени и ее фиброз

blank

КЕМБРИДЖ. Около 25 процентов населения США страдает от жировой болезни печени, состояния, которое может привести к фиброзу печени и, в конечном итоге, к печеночной недостаточности.

В настоящее время нет простого способа диагностировать жировую болезнь печени или фиброз печени. Однако инженеры Массачусетского технологического института разработали диагностический инструмент, основанный на ядерном магнитном резонансе (ЯМР), который можно использовать для обнаружения обоих этих состояний.

«Поскольку это неинвазивный тест, вы можете обследовать людей еще до того, как у них появятся явные симптомы нарушения функции печени, и вы сможете сказать, у кого из этих пациентов был фиброз», — говорит Майкл Сима, профессор инженерии Дэвида Х. Коха в Массачусетском технологическом институте. Отделение материаловедения и инженерии, член Института интегративных исследований рака Массачусетского технологического института им. Коха и старший автор исследования.

Устройство, которое достаточно мало, чтобы поместиться на столе, использует ЯМР для измерения того, как вода диффундирует через ткань, что может показать, сколько жира присутствует в ткани. По словам исследователей, этот вид диагностики, который до сих пор был протестирован на мышах, может помочь врачам выявлять жировую болезнь печени, прежде чем она перерастет в фиброз.

Получатель докторской степени Массачусетского технологического института Эшвин Башиам и аспирант Крис Франджи являются ведущими авторами статьи, которая сегодня публикуется в журнале Nature Biomedical Engineering .

Анализ тканей

Жировая болезнь печени возникает, когда клетки печени накапливают слишком много жира. Это приводит к воспалению и, в конечном итоге, к фиброзу, скоплению рубцовой ткани, которое может вызвать желтуху и цирроз печени, а в конечном итоге — печеночную недостаточность. Фиброз обычно не диагностируется до тех пор, пока у пациента не начнутся симптомы, которые включают не только желтуху, но также утомляемость и вздутие живота. Для подтверждения диагноза необходима биопсия, но это инвазивная процедура и может быть неточной, если образец биопсии взят из нефиброзной части печени.

Чтобы создать более простой способ проверки на наличие такого заболевания печени, Цима и его коллеги придумали адаптировать детектор, который они ранее разработали, для измерения уровня гидратации до и после диализа. Этот детектор измеряет объем жидкости в скелетных мышцах пациентов с помощью ЯМР для отслеживания изменений магнитных свойств атомов водорода воды в мышечной ткани.

Исследователи подумали, что аналогичный детектор можно использовать для выявления заболеваний печени, потому что вода распространяется медленнее при попадании в жировую ткань или фиброз. Отслеживание того, как вода движется через ткань с течением времени, может показать, сколько жировой или рубцовой ткани присутствует.

«Если вы посмотрите, как изменяется намагниченность, вы можете смоделировать, насколько быстро движутся протоны», — говорит Цима. «Те случаи, когда намагниченность не уходит очень быстро, будут теми, где коэффициент диффузии будет низким, и они будут наиболее фиброзными».

В исследовании мышей исследователи показали, что их детектор может идентифицировать фиброз с точностью 86 процентов и ожирение печени с точностью 92 процента. Для получения результатов требуется около 10 минут, но сейчас исследователи работают над улучшением отношения сигнал / шум детектора, что может помочь сократить время, необходимое.

Раннее обнаружение

Текущая версия датчика может сканировать на глубину около 6 миллиметров под кожей, что достаточно для наблюдения за печенью мыши или скелетными мышцами человека. В настоящее время исследователи работают над разработкой новой версии, которая может проникать глубже под ткань, что позволит им протестировать приложение для диагностики печени на людях.

Если бы этот тип датчика ЯМР мог быть разработан для использования у пациентов, он мог бы помочь идентифицировать людей с опасностью развития фиброза или на ранних стадиях фиброза, чтобы их можно было лечить раньше, — говорит Цима. Фиброз нельзя обратить вспять, но его можно остановить или замедлить с помощью диетических изменений и упражнений. По словам Цима, наличие этого типа диагностики также может помочь в разработке лекарств, поскольку это может позволить врачам более легко выявлять пациентов с фиброзом и отслеживать их реакцию на потенциальные новые методы лечения.

Еще одно потенциальное применение этого типа датчика — оценка печени человека для трансплантации. В этом исследовании исследователи протестировали монитор на ткани печени человека и обнаружили, что он может обнаруживать фиброз с точностью 93%.

Поделиться

Источник