Estimating amyloid-β deposition using brain perfusion SPECT in Alzheimer's disease

अल्जाइमर रोग एक प्रगतिशील स्थिति है जो धीरे-धीरे याददाश्त और सोचने की क्षमता को कम कर देती है, और अंततः दुनिया भर में डिमेंशिया का सबसे सामान्य रूप बन जाती है। मूल रूप से, यह रोग मस्तिष्क के भीतर जमा होने वाले दो विशिष्ट प्रकार के नुकसानों से परिभाषित होता है: एमाइलॉयड-बीटा नामक प्रोटीन के चिपचिपे गुच्छे और ताऊ नामक प्रोटीन के मुड़े हुए धागे। ये गुच्छे और उलझे हुए धागे मस्तिष्क की संचार करने की क्षमता में बाधा डालते हैं, जिससे इस बीमारी के लक्षण उत्पन्न होते हैं। दशकों तक, डॉक्टर केवल रोगी की मृत्यु के बाद मस्तिष्क के ऊतकों की जांच करके ही इन परिवर्तनों की पुष्टि कर सकते थे। हालाँकि, आज हम इन प्रोटीनों का पता तब लगा सकते हैं जब व्यक्ति जीवित हो। इसे करने का सबसे सटीक तरीका शरीर में एक विशेष रेडियोधर्मी ट्रेसर (tracer) इंजेक्ट करना और स्कैनर का उपयोग करके यह देखना है कि प्रोटीन कहाँ जमा हुए हैं, इस प्रक्रिया को PET स्कैन कहा जाता है। अत्यधिक प्रभावी होने के बावजूद, ये स्कैन महंगे हैं और हर अस्पताल में उपलब्ध नहीं हैं। एक अन्य विधि में मस्तिष्क और रीढ़ की हड्डी के चारों ओर मौजूद तरल पदार्थ, जिसे सेरेब्रोस्पाइनल फ्लूइड (cerebrospinal fluid) कहा जाता है, का नमूना लेकर इन प्रोटीनों के स्तर को मापना शामिल है। यह भी सटीक है लेकिन इसके लिए पीठ के निचले हिस्से में सुई डालने की आवश्यकता होती है, एक ऐसी प्रक्रिया जिसे कई लोग असहज या डरावना पाते हैं। इन बाधाओं के कारण, शोधकर्ता लगातार इन अधिक आक्रामक या महंगी परीक्षणों का सहारा लेने से पहले यह पहचानने के सरल और अधिक सुलभ तरीके खोजने की कोशिश कर रहे हैं कि किसे यह बीमारी हो सकती है।

जापान में शोधकर्ताओं की एक टीम ने यह देखने के लिए प्रयास किया कि क्या एक बहुत पुराने और अधिक सामान्य इमेजिंग टूल इस कमी को पूरा करने में मदद कर सकता है। उन्होंने SPECT नामक तकनीक पर ध्यान केंद्रित किया, जिसका अर्थ है सिंगल फोटॉन एमिशन कंप्यूटेड टोमोग्राफी (single photon emission computed tomography)। PET स्कैन के विपरीत, जो सीधे प्रोटीन के चिपचिपे गुच्छों को देखता है, SPECT स्कैन उन प्रोटीनों को स्वयं नहीं देखता है। इसके बजाय, यह मापता है कि मस्तिष्क के विभिन्न हिस्सों में कितना रक्त प्रवाहित हो रहा है। इस दृष्टिकोण के पीछे का तर्क यह है कि जब मस्तिष्क की कोशिकाएं क्षतिग्रस्त या मर रही होती हैं, तो उन्हें कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है और इसलिए वे कम रक्त खींचती हैं। अल्जाइमर रोग में, मस्तिष्क के विशिष्ट क्षेत्र, विशेष रूप से वे जो स्मृति और स्थानिक जागरूकता (spatial awareness) से जुड़े हैं, गंभीर लक्षण दिखने से बहुत पहले कम रक्त प्रवाह दिखाते हैं। शोधकर्ता यह जानना चाहते थे कि क्या कम रक्त प्रवाह का यह पैटर्न यह भविष्यवाणी करने के लिए एक विश्वसनीय संकेत के रूप में कार्य कर सकता है कि क्या वास्तव में रोगी में एमाइलॉयड प्रोटीन का संचय हुआ है, जो इस बीमारी को परिभाषित करता है।

इसकी जांच करने के लिए, टीम ने उन 88 रोगियों के मेडिकल रिकॉर्ड्स को देखा जिन्होंने 2014 और 2024 के बीच स्मृति समस्याओं के मूल्यांकन के लिए ह्येगो, जापान में एक सामान्य चिकित्सा केंद्र का दौरा किया था। इन सभी रोगियों के लिए परीक्षणों का एक मानक सेट किया गया था, जिसमें स्मृति और सोचने की क्षमता को मापने के लिए एक संज्ञानात्मक परीक्षा (cognitive exam), मस्तिष्क की संरचना को देखने के लिए एक मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग (MRI) स्कैन, रक्त प्रवाह को मापने के लिए एक SPECT स्कैन, और विश्लेषण के लिए सेरेब्रोस्पाइनल फ्लूइड एकत्र करने के लिए एक लंबर पंक्चर (lumbar puncture) शामिल था। शोधकर्ताओं ने तरल नमूनों का उपयोग "सत्य" (truth) के रूप में किया जिसके विरुद्ध उन्होंने SPECT स्कैन का परीक्षण किया। उन्होंने तरल का विश्लेषण यह देखने के लिए किया कि क्या इसमें एमाइलॉयड प्रोटीन और ताऊ प्रोटीन का उच्च स्तर था, जो अल्जाइमर पैथोलॉजी की उपस्थिति की पुष्टि करता है। फिर उन्होंने इन परिणामों की तुलना SPECT स्कैन से प्राप्त रक्त प्रवाह मानचित्रों से की ताकि यह देखा जा सके कि क्या उनके बीच कोई संबंध है।

विश्लेषण ने एक स्पष्ट पैटर्न प्रकट किया। शोधकर्ताओं ने पाया कि जिन रोगियों में एमाइलॉयड प्रोटीन का संचय था, उनमें मस्तिष्क के पिछले और पार्श्व भागों में, विशेष रूप से पोस्टीरियर सिंगुलेट (posterior cingulate) और पैरिएटल (parietal) क्षेत्रों में वास्तव में रक्त प्रवाह में कमी देखी गई। यह उस बात से मेल खाता था जो वैज्ञानिक पहले से जानते थे कि अल्जाइमर मस्तिष्क को कैसे प्रभावित करता है। जब उन्होंने बारीकी से देखा, तो उन्होंने पाया कि तरल में एमाइलॉयड प्रोटीन का स्तर इन क्षेत्रों में रक्त प्रवाह से सकारात्मक रूप से जुड़ा हुआ था, जिसका अर्थ है कि कम प्रोटीन संचय बेहतर रक्त प्रवाह से जुड़ा था। इसके विपरीत, तरल में ताऊ प्रोटीन का स्तर रक्त प्रवाह से नकारात्मक रूप से जुड़ा था, जिसका अर्थ है कि ताऊ की उच्च मात्रा उन्हीं क्षेत्रों में कम रक्त प्रवाह से जुड़ी थी। इसने पुष्टि की कि SPECT स्कैन में देखे गए रक्त प्रवाह परिवर्तन वास्तव में रोग के जैविक परिवर्तनों से संबंधित थे।

हालाँकि, जब शोधकर्ताओं ने रोगी को बीमारी होने की भविष्यवाणी करने के लिए अकेले रक्त प्रवाह डेटा का उपयोग करने का प्रयास किया, तो परिणाम केवल मध्यम रूप से सफल रहे। उन्होंने यह देखने के लिए एक गणितीय मॉडल बनाया कि क्या वे रक्त प्रवाह के आंकड़ों के आधार पर एमाइलॉयड की उपस्थिति का अनुमान लगा सकते हैं। सबसे अच्छा परिणाम मस्तिष्क के बाएं पैरिएटल (left parietal) क्षेत्र में रक्त प्रवाह को देखने से मिला। यह एकल माप रोगियों के बीच बीमारी वाले और बिना बीमारी वाले अंतर को करने में रैंडम अनुमान लगाने से बेहतर सटीकता के साथ सक्षम था, लेकिन यह पूर्ण नहीं था। शोधकर्ताओं ने अपने प्रदर्शन की तुलना तरल परीक्षणों की सटीकता से की और पाया कि तरल परीक्षण सही निर्णय लेने में काफी बेहतर थे। हालांकि रक्त प्रवाह स्कैन एक संभावना का सुझाव दे सकता था, लेकिन यह तरल विश्लेषण या विशेष PET स्कैन द्वारा प्रदान किए गए निर्णायक उत्तर का स्थान नहीं ले सका।

अध्ययन ने अन्य कारकों की भी जांच की, जैसे रोगियों की आयु, उनकी स्मृति परीक्षणों पर स्कोर, और उनके विभिन्न स्कैन के बीच बीता हुआ समय। इनमें से किसी भी कारक ने मस्तिष्क के विशिष्ट क्षेत्रों में रक्त प्रवाह माप जितना अच्छा प्रदर्शन नहीं किया। शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि हालांकि एक SPECT स्कैन एमाइलॉयड का पता लगाने के प्रत्यक्ष तरीकों का विकल्प नहीं हो सकता है, फिर भी इसमें एक सहायक उपकरण के रूप में मूल्य है। एक व्यस्त क्लिनिकल सेटिंग में, एक SPECT स्कैन PET स्कैन की तुलना में बहुत अधिक किफायती और व्यापक रूप से उपलब्ध है। यह यह तय करने के लिए एक उपयोगी पहला कदम के रूप में कार्य कर सकता है कि किन रोगियों को अधिक महंगे या आक्रामक पुष्टिकरण परीक्षणों से लाभ होने की सबसे अधिक संभावना है। उन रोगियों की पहचान करके जो रक्त प्रवाह में विशिष्ट गिरावट दिखाते हैं, डॉक्टर रोगियों को अधिक प्रभावी ढंग से छाँट (triage) सकते हैं, जिससे यह सुनिश्चित होगा कि जिन्हें उन्नत परीक्षण की आवश्यकता है उन्हें जल्द से जल्द मिल सके, जबकि दूसरों को अनावश्यक प्रक्रियाओं से बचाया जा सके।

शोधकर्ता अपने काम की सीमाओं के प्रति सावधान रहे। यह अध्ययन 'रिट्रोस्पेक्टिव' (retrospective) था, जिसका अर्थ है कि उन्होंने नए रोगियों का आगे चलकर अध्ययन करने के बजाय पिछले डेटा को देखा, और 88 लोगों का समूह अपेक्षाकृत छोटा था। इसके अतिरिक्त, तरल परीक्षण दस वर्षों की अवधि में विभिन्न मशीनों का उपयोग करके किए गए थे, जिससे परिणामों में कुछ भिन्नता आ सकती थी। इन सीमाओं के बावजूद, निष्कर्ष मौजूदा तकनीक का पुन: उपयोग करने के व्यावहारिक दृष्टिकोण प्रदान करते हैं। अध्ययन बताता है कि मस्तिष्क के रक्त प्रवाह पैटर्न, जो एक मानक SPECT स्कैन पर दिखाई देते हैं, अल्जाइमर के अंतर्निहित जीव विज्ञान के बारे में एक शांत लेकिन सार्थक संकेत देते हैं। हालांकि यह एक स्वतंत्र समाधान नहीं है, लेकिन यह अधिकांश अस्पतालों में उपलब्ध रोजमर्रा के उपकरणों और बीमारी की पुष्टि करने के लिए आवश्यक उच्च-तकनीकी निदान के बीच एक संभावित सेतु का प्रतिनिधित्व करता है, जो प्रारंभिक पहचान को उन लोगों के लिए अधिक सुलभ बनाने का एक तरीका प्रदान करता है जिन्हें इसकी आवश्यकता है।