A tecnologia de imagem ajuda a detectar doenças cardiovasculares muito mais cedo; Contudo, exames precisos ainda consomem muito tempo. Pesquisadores da ETH e da Universidade de Zurique apresentaram agora um método que pode acelerar muito a imagem por ressonância magnética dinâmica do fluxo sanguíneo.

“Graças a esta inovação, a ressonância magnética quantitativa pode fazer um progresso tremendo, "diz Sebastian Kozerke, Professor de Imagem Biomédica na ETH e na Universidade de Zurique. Ele trabalhou com Valery Vishnevskiy e Jonas Walheim para desenvolver um método que acelera muito as chamadas ressonâncias magnéticas de fluxo 4-D.

"No momento, a gravação e o processamento subsequente de uma ressonância magnética de fluxo 4-D leva até 30 minutos. Nossos resultados mostram que isso pode ser possível dentro de cinco minutos no futuro. "A pesquisa subjacente foi publicada na revista Nature Machine Intelligence no início desta semana como artigo e capa da edição de abril.

A tomografia por ressonância magnética (MRT ou MRI) é uma modalidade chave no diagnóstico clínico. Não apresenta riscos para a saúde e fornece imagens precisas do interior do corpo. Este método pode ser usado para exibir partes moles do corpo, como tecidos e órgãos, em 3D e com alto contraste. Além disso, técnicas especiais de gravação fornecem informações sobre a dinâmica do sistema cardiovascular.

Em particular, As medições de IRM de fluxo 4-D permitem a quantificação das mudanças dinâmicas do fluxo sanguíneo. Essas imagens dinâmicas são muito úteis, particularmente quando se trata de detecção de doenças cardiovasculares.

Contudo, A ressonância magnética de fluxo 4-D convencional tem uma desvantagem significativa:o método é muito demorado. Hoje em dia, a gravação de dados pode ser concluída no scanner de ressonância magnética em quatro minutos. Contudo, a abordagem de detecção comprimida necessária tem um custo:a reconstrução subsequente da imagem é iterativa e, portanto, leva muito tempo. Os médicos precisam esperar 25 minutos ou mais para que as imagens apareçam em seus computadores.

Assim, os resultados da medição só ficam disponíveis muito depois de o médico ter concluído o exame. É por isso que a ressonância magnética de fluxo 4-D ainda não está estabelecida na prática médica diária. As alterações no fluxo sanguíneo são atualmente diagnosticadas principalmente por meio de ultrassom - um método mais rápido, mas menos preciso em comparação com a ressonância magnética.

Algoritmos elegantes e eficientes

No artigo publicado recentemente, os pesquisadores da ETH e da Universidade de Zurique ilustram uma maneira pela qual a reconstrução de imagens para ressonância magnética de fluxo 4-D poderia ser feita mais rápida e, portanto, mais prática. “A solução consiste em algoritmos elegantes e eficientes baseados em redes neurais, "explica Kozerke.

Vishnevskiy, Kozerke e Walheim chamam sua nova abordagem de FlowVN. É baseado no aprendizado de máquina, mais especificamente sobre o que é conhecido como aprendizado profundo; o software aprende por meio de dados apresentados durante uma fase de treinamento. O que torna o FlowVN tão especial é a eficiência - o método combina treinamento com conhecimento prévio da medição.

Isso significa que as generalizações podem ser feitas com base em poucos dados, em vez de exigir milhares de exemplos de treinamento. "Como resultado, a rede precisa de muito pouco treinamento para fornecer resultados confiáveis, "explica Vishnevskiy.

Os pesquisadores conseguiram demonstrar que esse método funciona conforme descrito em seu artigo publicado recentemente. Eles treinaram o software usando 11 varreduras de ressonância magnética de assuntos de teste saudáveis. Esses dados foram suficientes para reproduzir com precisão o fluxo sanguíneo patológico na aorta de um paciente em um computador comum em apenas 21 segundos. O método é, portanto, muitas vezes mais rápido do que os métodos convencionais - e, em cima, oferece melhores resultados.

Diagnóstico clínico avançado

"Esperamos que o FlowVN impulsione o uso da ressonância magnética de fluxo 4-D em diagnósticos clínicos, "diz Kozerke. Os dados foram reconstruídos offline para este estudo. O próximo passo para a equipe de pesquisa de Zurique será instalar o software em máquinas de ressonância magnética clínica." Em seguida, prevemos estudos clínicos maiores de pacientes, ", diz Kozerke. Os pesquisadores se beneficiam da parceria de longo prazo com os departamentos de radiologia e cardiologia do Hospital Universitário de Zurique.

Se os testes de acompanhamento confirmarem os resultados obtidos pela equipe de Kozerke, o método poderia um dia entrar na prática médica cotidiana. "Contudo, vai demorar pelo menos mais quatro ou cinco anos até que isso aconteça, "estima Kozerke. Para acelerar o processo de pesquisa científica, sua equipe disponibilizou os códigos executáveis ​​e exemplos de dados como código aberto, permitindo que outros cientistas testem e reproduzam o método.