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Campo magnético ultralto, engenharia criogênica e décadas de pesquisa colocam o Iseult no centro de uma nova etapa da neuroimagem, capaz de revelar detalhes do cérebro vivo e apoiar estudos sobre estruturas, sinais químicos e doenças neurológicas sem recorrer a métodos invasivos.
Instalado no centro NeuroSpin, em Saclay, na França, o scanner de ressonância magnética Iseult produziu imagens do cérebro humano vivo com um nível de detalhamento muito superior ao obtido em equipamentos hospitalares comuns.
Divulgada pelo CEA em 2 de abril de 2024, a série de imagens integra um projeto iniciado em 2001 para estudar cérebros saudáveis e doentes com resolução inédita em neuroimagem humana.
O equipamento opera com campo magnético de 11,7 teslas, pesa 132 toneladas e foi apresentado pelo CEA como a máquina de ressonância magnética mais poderosa do mundo voltada à imagem do cérebro humano.
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Na rotina hospitalar, scanners de ressonância magnética costumam trabalhar com campos de 1,5 ou 3 teslas, diferença que ajuda a explicar o salto de nitidez alcançado pelo sistema francês.
Ressonância magnética de 11,7 teslas amplia a nitidez do cérebro
No centro dessa tecnologia está a força do campo magnético, que aumenta a capacidade de captar sinais e formar imagens anatômicas com contraste e definição maiores.
Durante o primeiro estudo com participantes humanos, o Iseult registrou imagens cerebrais em cerca de quatro minutos, segundo informações divulgadas pelo CEA.
A resolução informada foi de 0,2 milímetro no plano da imagem, com espessura de corte de 1 milímetro, patamar considerado incomum para exames em seres humanos vivos.
Esse nível de detalhe corresponde a um volume equivalente a poucos milhares de neurônios e permite observar regiões cerebrais que aparecem com menor definição em máquinas convencionais.
Para alcançar qualidade semelhante em scanners hospitalares, de acordo com o CEA, seriam necessárias horas de aquisição, condição inviável na prática clínica.
Além do desconforto para o paciente, exames tão longos aumentariam o risco de movimentos capazes de prejudicar a imagem final e comprometer a interpretação dos dados.
Iseult funciona como plataforma de pesquisa avançada
Embora seja comparado a equipamentos usados em hospitais, o Iseult não foi apresentado como uma máquina destinada ao diagnóstico cotidiano ou ao uso imediato em exames de rotina.
A proposta central é servir como plataforma científica para ampliar a compreensão sobre anatomia, conexões e atividade cerebral em uma escala de observação mais fina.
Publicado na Nature Methods em 17 de outubro de 2024, o estudo descreveu a aquisição de imagens do cérebro humano vivo no campo de 11,7 teslas.
O protocolo inicial envolveu 20 adultos saudáveis e utilizou ferramentas de transmissão paralela para reduzir problemas de homogeneidade de radiofrequência.
Campos magnéticos ultraltos trazem desafios técnicos que não aparecem com a mesma intensidade em scanners de menor potência, especialmente quando o objetivo é manter boa qualidade de sinal em todo o cérebro.
Entre os pontos críticos estão variações no campo de radiofrequência, controle de absorção de energia pelo corpo e estabilidade dos dados gerados durante o exame.
Imagens detalhadas podem apoiar estudos neurológicos
Um dos principais ganhos científicos está na possibilidade de enxergar estruturas pequenas sem recorrer a métodos invasivos, como retirada de amostras ou abertura do corpo.
A ressonância magnética já usa campos magnéticos e sinais de radiofrequência para produzir imagens internas, mas a potência do Iseult amplia a quantidade de informação captada em uma janela curta de exame.
Segundo o CEA, resoluções desse nível podem ajudar pesquisadores a acessar informações antes indisponíveis sobre mecanismos cerebrais, representações mentais e assinaturas neurais associadas a estados de consciência.
A instituição também cita possíveis contribuições para estudos sobre doenças neurodegenerativas, incluindo Alzheimer e Parkinson, áreas em que imagens anatômicas mais detalhadas podem orientar novas investigações.
Outro campo de interesse envolve moléculas e substâncias com sinais fracos, que são difíceis de detectar em campos magnéticos menores e exigem maior sensibilidade do sistema.
Entre os exemplos mencionados pelo CEA estão o lítio, usado no tratamento do transtorno bipolar, e moléculas relacionadas ao metabolismo cerebral, como glicose e glutamato.
Máquina de 132 toneladas exige frio extremo
Pela dimensão física, o Iseult se aproxima mais de uma instalação científica pesada do que de uma sala de exame tradicional encontrada em hospitais.
O magneto tem 5 metros de comprimento, 5 metros de largura e abertura central de 90 centímetros, proporções que explicam parte da complexidade do projeto.
Dentro da estrutura, há 182 quilômetros de fios supercondutores e uma bobina pela qual circulam 1.500 amperes, responsáveis por sustentar o campo magnético ultralto.
Para manter as condições necessárias de funcionamento, o sistema é resfriado a cerca de -271,35 °C com o uso de 7.500 litros de hélio líquido.
Esse frio extremo permite que os fios supercondutores conduzam corrente elétrica sem resistência, condição essencial para manter o campo magnético de 11,7 teslas de forma estável.
Na prática, temperatura, eletricidade, magnetismo e processamento de imagem precisam operar de maneira integrada para que o exame gere dados utilizáveis pelos pesquisadores.
Mais de 200 pessoas participaram do projeto, incluindo equipes do CEA e parceiros industriais e acadêmicos envolvidos na construção, instalação e desenvolvimento de métodos.
Entre os nomes citados pela instituição estão Alstom, hoje GE, Siemens Healthineers, Guerbet e a Universidade de Freiburg, na Alemanha.
Segurança foi avaliada no campo magnético ultralto
No estudo publicado na Nature Methods, a segurança da imagem humana nesse campo magnético foi avaliada por meio de medidas fisiológicas, vestibulares, comportamentais e de genotoxicidade.
A análise não identificou diferenças significativas associadas à exposição ao campo nos testes realizados durante o protocolo inicial com participantes saudáveis.
Ainda assim, a própria pesquisa descreve essa fase como exploratória e aponta limitações, incluindo imagens prejudicadas por movimento em parte dos exames de alta resolução.
Avanços futuros dependem de correção de movimento, sequências aceleradas e melhorias em bobinas de radiofrequência e gradientes, pontos técnicos necessários para ampliar a qualidade dos resultados.
Com essa combinação de potência magnética, engenharia criogênica e desenvolvimento de métodos de imagem, o Iseult amplia o alcance da neuroimagem em seres humanos vivos.
A ferramenta permite investigar o cérebro com precisão que scanners convencionais ainda não conseguem entregar no mesmo tempo de aquisição, abrindo espaço para estudos mais detalhados sobre estrutura, funcionamento e sinais químicos cerebrais.
