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Campo magnético ultralto, ingeniería criogénica y décadas de investigación colocan al Iseult en el centro de una nueva etapa de la neuroimagen, capaz de revelar detalles del cerebro vivo y apoyar estudios sobre estructuras, señales químicas y enfermedades neurológicas sin recurrir a métodos invasivos.
Instalado en el centro NeuroSpin, en Saclay, Francia, el escáner de resonancia magnética Iseult produjo imágenes del cerebro humano vivo con un nivel de detalle muy superior al obtenido en equipos hospitalarios comunes.
Divulgada por el CEA el 2 de abril de 2024, la serie de imágenes integra un proyecto iniciado en 2001 para estudiar cerebros sanos y enfermos con resolución inédita en neuroimagen humana.
El equipo opera con un campo magnético de 11,7 teslas, pesa 132 toneladas y fue presentado por el CEA como la máquina de resonancia magnética más poderosa del mundo destinada a la imagen del cerebro humano.
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En la rutina hospitalaria, los escáneres de resonancia magnética suelen trabajar con campos de 1,5 o 3 teslas, diferencia que ayuda a explicar el salto de nitidez alcanzado por el sistema francés.
Resonancia magnética de 11,7 teslas amplía la nitidez del cerebro
En el centro de esta tecnología está la fuerza del campo magnético, que aumenta la capacidad de captar señales y formar imágenes anatómicas con mayor contraste y definición.
Durante el primer estudio con participantes humanos, el Iseult registró imágenes cerebrales en cerca de cuatro minutos, según información divulgada por el CEA.
La resolución informada fue de 0,2 milímetros en el plano de la imagen, con un grosor de corte de 1 milímetro, nivel considerado inusual para exámenes en seres humanos vivos.
Este nivel de detalle corresponde a un volumen equivalente a pocos miles de neuronas y permite observar regiones cerebrales que aparecen con menor definición en máquinas convencionales.
Para alcanzar calidad similar en escáneres hospitalarios, de acuerdo con el CEA, serían necesarias horas de adquisición, condición inviable en la práctica clínica.
Además del malestar para el paciente, exámenes tan largos aumentarían el riesgo de movimientos capaces de perjudicar la imagen final y comprometer la interpretación de los datos.
Iseult funciona como plataforma de investigación avanzada
Aunque se compara con equipos utilizados en hospitales, el Iseult no fue presentado como una máquina destinada al diagnóstico cotidiano o al uso inmediato en exámenes de rutina.
La propuesta central es servir como plataforma científica para ampliar la comprensión sobre anatomía, conexiones y actividad cerebral en una escala de observación más fina.
Publicado en Nature Methods el 17 de octubre de 2024, el estudio describió la adquisición de imágenes del cerebro humano vivo en el campo de 11,7 teslas.
El protocolo inicial involucró a 20 adultos saludables y utilizó herramientas de transmisión paralela para reducir problemas de homogeneidad de radiofrecuencia.
Campos magnéticos ultraltos traen desafíos técnicos que no aparecen con la misma intensidad en escáneres de menor potencia, especialmente cuando el objetivo es mantener buena calidad de señal en todo el cerebro.
Entre los puntos críticos están variaciones en el campo de radiofrecuencia, control de absorción de energía por el cuerpo y estabilidad de los datos generados durante el examen.
Imágenes detalladas pueden apoyar estudios neurológicos
Una de las principales ganancias científicas está en la posibilidad de ver estructuras pequeñas sin recurrir a métodos invasivos, como extracción de muestras o apertura del cuerpo.
La resonancia magnética ya usa campos magnéticos y señales de radiofrecuencia para producir imágenes internas, pero la potencia del Iseult amplía la cantidad de información captada en una ventana corta de examen.
Según el CEA, resoluciones de este nivel pueden ayudar a los investigadores a acceder a información antes indisponible sobre mecanismos cerebrales, representaciones mentales y firmas neuronales asociadas a estados de conciencia.
La institución también cita posibles contribuciones para estudios sobre enfermedades neurodegenerativas, incluyendo Alzheimer y Parkinson, áreas en las que imágenes anatómicas más detalladas pueden orientar nuevas investigaciones.
Otro campo de interés involucra moléculas y sustancias con señales débiles, que son difíciles de detectar en campos magnéticos menores y requieren mayor sensibilidad del sistema.
Entre los ejemplos mencionados por el CEA están el litio, usado en el tratamiento del trastorno bipolar, y moléculas relacionadas con el metabolismo cerebral, como glucosa y glutamato.
Máquina de 132 toneladas exige frío extremo
Por la dimensión física, el Iseult se aproxima más a una instalación científica pesada que a una sala de examen tradicional encontrada en hospitales.
El imán tiene 5 metros de longitud, 5 metros de ancho y una apertura central de 90 centímetros, proporciones que explican parte de la complejidad del proyecto.
Dentro de la estructura, hay 182 kilómetros de cables superconductores y una bobina por la cual circulan 1.500 amperios, responsables de sostener el campo magnético ultrafuerte.
Para mantener las condiciones necesarias de funcionamiento, el sistema se enfría a cerca de -271,35 °C con el uso de 7.500 litros de helio líquido.
Este frío extremo permite que los cables superconductores conduzcan corriente eléctrica sin resistencia, condición esencial para mantener el campo magnético de 11,7 teslas de forma estable.
En la práctica, temperatura, electricidad, magnetismo y procesamiento de imagen necesitan operar de manera integrada para que el examen genere datos utilizables por los investigadores.
Más de 200 personas participaron en el proyecto, incluyendo equipos del CEA y socios industriales y académicos involucrados en la construcción, instalación y desarrollo de métodos.
Entre los nombres citados por la institución están Alstom, hoy GE, Siemens Healthineers, Guerbet y la Universidad de Freiburg, en Alemania.
La seguridad fue evaluada en el campo magnético ultrafuerte
En el estudio publicado en Nature Methods, la seguridad de la imagen humana en este campo magnético fue evaluada mediante medidas fisiológicas, vestibulares, conductuales y de genotoxicidad.
El análisis no identificó diferencias significativas asociadas a la exposición al campo en las pruebas realizadas durante el protocolo inicial con participantes saludables.
Aun así, la propia investigación describe esta fase como exploratoria y señala limitaciones, incluyendo imágenes perjudicadas por movimiento en parte de los exámenes de alta resolución.
Avances futuros dependen de corrección de movimiento, secuencias aceleradas y mejoras en bobinas de radiofrecuencia y gradientes, puntos técnicos necesarios para ampliar la calidad de los resultados.
Con esta combinación de potencia magnética, ingeniería criogénica y desarrollo de métodos de imagen, el Iseult amplía el alcance de la neuroimagen en seres humanos vivos.
La herramienta permite investigar el cerebro con precisión que los escáneres convencionales aún no pueden entregar en el mismo tiempo de adquisición, abriendo espacio para estudios más detallados sobre estructura, funcionamiento y señales químicas cerebrales.
