Evaluation of glucoCEST MRI for assessing cerebral glucose hypometabolism in patients with Alzheimer’s disease
यह व्यवहार्यता अध्ययन सुझाव देता है कि 3T पर ओरल ग्लूकोसेस्ट (glucoCEST) MRI में अल्जाइमर रोग में सेरेब्रल ग्लूकोज हाइपोमेटाबॉलिज्म का पता लगाने के लिए सीमित संवेदनशीलता है, क्योंकि यह महत्वपूर्ण समूह अंतर दिखाने, संज्ञानात्मक प्रदर्शन के साथ सहसंबंध बनाने, या स्थापित ¹⁸F-FDG PET निष्कर्षों के साथ अच्छी सहमति दिखाने में विफल रहा।
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अल्जाइमर रोग एक ऐसी स्थिति है जो धीरे-धीरे मस्तिष्क को नष्ट कर देती है, जिससे याददाश्त, भाषा और दैनिक जीवन जीने की क्षमता प्रभावित होती है। इस बीमारी की एक प्रमुख पहचान, जो गंभीर लक्षणों के प्रकट होने से बहुत पहले ही दिखाई देने लगती है, यह है कि मस्तिष्क ग्लूकोज का कुशलतापूर्वक उपयोग करना बंद कर देता है। ग्लूकोज मस्तिष्क की कोशिकाओं के लिए प्राथमिक ईंधन है, और जब विशिष्ट क्षेत्रों में इस ईंधन की खपत कम हो जाती है, तो यह संकेत देता है कि मस्तिष्क संघर्ष कर रहा है। वर्तमान में, ईंधन के इस उपयोग में गिरावट को देखने का सबसे विश्वसनीय तरीका एक स्कैन है जिसे PET स्कैन कहा जाता है। इस परीक्षण में रक्तप्रवाह में रेडियोधर्मी शर्करा (रेडियोएक्टिव शुगर) की एक सूक्ष्म मात्रा इंजेक्ट की जाती है। जैसे-जैसे मस्तिष्क की कोशिकाएं इस रेडियोधर्मी शर्करा को अवशोषित करती हैं, एक कैमरा विकिरण का पता लगाता है और एक मानचित्र बनाता है जो यह दर्शाता है कि मस्तिष्क के किस हिस्से में गतिविधि हो रही है और कहाँ वह 'भूखा' है। हालांकि यह विधि अच्छी तरह से काम करती है, लेकिन इसके महत्वपूर्ण नुकसान हैं: मशीनें महंगी हैं, रेडियोधर्मी सामग्री हमेशा उपलब्ध नहीं होती है, और विकिरण के संपर्क में आने के कारण इस परीक्षण को बार-बार नहीं दोहराया जा सकता, जो मरीजों की निगरानी के लिए इसके उपयोग को सीमित करता है।
वैज्ञानिक लंबे समय से यह उम्मीद कर रहे थे कि वे इसी ग्लूकोज गतिविधि को मानक मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग, या MRI के माध्यम से देख सकें। PET स्कैन के विपरीत, MRI में विकिरण का उपयोग नहीं होता है और यह अस्पतालों में व्यापक रूप से उपलब्ध है। glucoCEST नामक एक नई तकनीक इस प्रयास में करती है कि मरीज को एक मीठा घोल पिलाया जाए और फिर MRI मशीन का उपयोग करके उस शर्करा का पता लगाया जाए जो मस्तिष्क के माध्यम से गुजर रही है। विचार यह है कि यदि मस्तिष्क शर्करा का सही ढंग से उपयोग नहीं कर रहा है, तो MRI सिग्नल इस तरह से बदलेगा जो समस्या को प्रकट कर देगा। यदि यह सफल रहा, तो यह एक बड़ी सफलता होगी, जो अल्जाइमर रोग के निदान और ट्रैकिंग के लिए एक सुरक्षित, दोहराने योग्य और सस्ता तरीका प्रदान करेगा। हालांकि, इस विचार को एक कामकाजी वास्तविकता में बदलना कठिन साबित हुआ है, क्योंकि मस्तिष्क में शर्करा से मिलने वाला सिग्नल अत्यंत सूक्ष्म होता है और स्कैन के शोर (नॉइज़) में आसानी से खो जाता है।
हाल ही में एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने यह परीक्षण करने के लिए प्रयास किया कि क्या यह MRI विधि अल्जाइमर के रोगियों में देखे जाने वाले निम्न ग्लूकोज स्तरों का वास्तव में पता लगा सकती है। उन्होंने अल्जाइमर के पुष्ट निदान वाले अठारह लोगों और समान आयु एवं पृष्ठभूमि के अठारह स्वस्थ व्यक्तियों को चुना। सभी प्रतिभागियों ने एक मानक 3 टेस्ला MRI मशीन पर कई स्कैन किए, जो अधिकांश अस्पतालों में पाए जाने वाले उच्च-शक्ति वाले स्कैनर का प्रकार है। प्रक्रिया एक बेसलाइन स्कैन से शुरू हुई ताकि मस्तिष्क की प्राकृतिक अवस्था को मापा जा सके। फिर, प्रतिभागियों ने 75 ग्राम D-ग्लूकोज, जो शर्करा का एक रूप है, युक्त एक घोल पिया। ड्रिंक लेने के बाद, शोधकर्ताओं ने दूसरा सेट स्कैन किया ताकि यह देखा जा सके कि क्या MRI उस शर्करा का पता लगा सकता है जो मस्तिष्क में प्रवेश कर रही है। अपने परिणामों को सत्यापित करने के लिए, अल्जाइमर के रोगियों का मानक रेडियोधर्मी PET स्कैन भी किया गया, जो तुलना के लिए 'गोल्ड स्टैंडर्ड' के रूप में कार्य करता है।
परिणाम स्पष्ट और उन लोगों के लिए कुछ हद तक निराशाजनक थे जो PET स्कैन के तत्काल विकल्प की उम्मीद कर रहे थे। शोधकर्ताओं ने पाया कि MRI तकनीक, प्रयोगशाला परीक्षणों में शर्करा के घोलों के साथ अनुकूलित (ऑप्टिमाइज्ड) होने के बावजूद, अल्जाइमर के रोगियों और स्वस्थ नियंत्रण समूहों के मस्तिष्क के बीच कोई महत्वपूर्ण अंतर दिखाने में विफल रही। चाहे मस्तिष्क के अगले, पार्श्व या पिछले हिस्से को देखा जाए, दोनों समूहों के लिए MRI सिग्नल अनिवार्य रूप से एक जैसे ही रहे। इसके अलावा, स्कैन ने शर्करा पीने के बाद सिग्नल में कोई मापने योग्य परिवर्तन नहीं दिखाया, जिसका अर्थ है कि मशीन मस्तिष्क के ऊतकों में ग्लूकोज के प्रवेश को स्पष्ट रूप से ट्रैक करने में असमर्थ थी। परिवर्तन की यह कमी बताती है कि वर्तमान विधि उन सूक्ष्म चयापचय (मेटाबॉलिक) अंतरों को पकड़ने के लिए पर्याप्त संवेदनशील नहीं है जो इस बीमारी को परिभाषित करते हैं।
इसके विपरीत, उन्हीं रोगियों के लिए किए गए PET स्कैन ने एक अलग कहानी बताई। इन छवियों ने स्पष्ट रूप से दिखाया कि अल्जाइमर के रोगियों में मस्तिष्क के पैरिएटल (parietal) और टेम्पोरल (temporal) क्षेत्रों में फ्रंटल (frontal) क्षेत्रों की तुलना में ग्लूकोज का सेवन काफी कम था। कम ईंधन उपयोग का यह पैटर्न, जो मस्तिष्क के विशिष्ट क्षेत्रों में देखा जाता है, वही है जिसकी डॉक्टर अल्जाइमर रोग में उम्मीद करते हैं। PET परिणामों ने सीधे तौर पर रोगियों के मानसिक प्रदर्शन से संबंध भी स्थापित किया; जिन लोगों में इन विशिष्ट मस्तिष्क क्षेत्रों में ग्लूकोज गतिविधि कम थी, उनके संज्ञानात्मक परीक्षणों (कॉग्निटिव टेस्ट) के स्कोर खराब थे। इसने पुष्टि की कि PET स्कैन सफलतापूर्वक बीमारी की जैविक वास्तविकता का पता लगा रहा था, जबकि MRI स्कैन इसे पूरी तरह से मिस कर रहा था।
जब शोधकर्ताओं ने दोनों प्रकार की छवियों की आमने-सामने तुलना की, तो उन्हें दोनों के बीच कोई सहमति नहीं मिली। MRI पर जो क्षेत्र स्वस्थ दिख रहे थे, वे आवश्यक रूप से PET स्कैन पर स्वस्थ नहीं दिखे, और इसके विपरीत भी। यह जुड़ाव की कमी इंगित करती है कि MRI सिग्नल वर्तमान में उसी चयापचय प्रक्रिया को प्रतिबिंबित नहीं कर रहा है जिसे PET स्कैन मापता है। अध्ययन में यह भी पता लगाया गया कि क्या उन्नत कंप्यूटर एल्गोरिदम, जिन्हें मशीन लर्निंग कहा जाता है, MRI डेटा में छिपे हुए पैटर्न खोज सकते हैं जिन्हें मानवीय आँखें शायद न देख पाएं। हालांकि ये कंप्यूटर मॉडल मध्यम सटीकता के साथ रोगियों और स्वस्थ लोगों के बीच अंतर कर सके, लेकिन जब विश्लेषण को केवल मस्तिष्क के ग्रे मैटर (gray matter) तक सीमित कर दिया गया, तो प्रदर्शन काफी गिर गया, जहाँ बीमारी मुख्य रूप से होती है। यह सुझाव देता है कि कंप्यूटर संभवतः विशिष्ट ग्लूकोज चयापचय के बजाय पूरे मस्तिष्क की अन्य विशेषताओं को पकड़ रहा था।
लेखक निष्कर्ष निकालते हैं कि हालांकि अल्जाइमर के निदान के लिए शर्करा के घोल और MRI का उपयोग करने की अवधारणा आकर्षक है, लेकिन वर्तमान तकनीक नैदानिक उपयोग के लिए तैयार नहीं है। अध्ययन बताता है कि ग्लूकोज से मिलने वाला सिग्नल मानक अस्पताल स्कैनर की शक्ति पर मस्तिष्क के बैकग्राउंड शोर के विरुद्ध विश्वसनीय रूप से पता लगाने के लिए बहुत कमजोर है। कई कारकों ने संभवतः इस परिणाम में योगदान दिया, जिसमें स्कैन के दौरान मरीजों को पूरी तरह स्थिर रखने की कठिनाई, लोगों द्वारा शर्करा अवशोषित करने के प्राकृतिक अंतर, और यह तथ्य कि अल्जाइमर के रोगियों में मस्तिष्क के ऊतक अक्सर सिकुड़ जाते हैं, जिससे स्पष्ट रीडिंग लेना कठिन हो जाता है। शोधकर्ता नोट करते हैं कि अन्य क्षेत्रों, जैसे कैंसर इमेजिंग में पिछले अध्ययनों में, मौखिक रूप से ग्लूकोज पीने के बजाय अंतःशिरा (इंट्रावेनस) इंजेक्शन का उपयोग किया गया है, जो एक मजबूत सिग्नल प्रदान कर सकता है। वे यह भी सुझाव देते हैं कि सात टेस्ला (7 Tesla) जैसे और भी अधिक शक्तिशाली स्कैनर का उपयोग भविष्य में इस तकनीक को व्यवहार्य बना सकता है। फिलहाल, हालांकि, अध्ययन इंगित करता है कि ओरल ग्लूकोसेस्ट (glucoCEST) MRI अभी अल्जाइमर रोग में ग्लूकोज चयापचय के आकलन के लिए रेडियोधर्मी PET स्कैन का स्थान नहीं ले सकता है।
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