Difusioontensorpildistamine

Difusioontensorpildistamine või difusioonikaaluga magnetresonantstomograafia (DW-MRI) kujutab veemolekulide difusioonikäitumist bioloogilises koes kui klassikalisel MRT-l põhinevat kuvamismeetodit. Seda kasutatakse peamiselt aju uurimisel. Sarnaselt klassikalise MRT-ga on protseduur mitteinvasiivne ega vaja ioniseeriva kiirguse kasutamist.

Mis on difusioontensoriga pildistamine?

Kliinilises praktikas kasutatakse difusioontensorpilte peamiselt aju uurimiseks, kuna vee difusioonikäitumine võimaldab teha järeldusi kesknärvisüsteemi mõne haiguse kohta.

Difusioonkaalutud magnetresonantstomograafia on magnetresonantstomograafia (MRT) meetod, mis mõõdab veemolekulide difusiooniliikumisi kehakudedes.

Kliinilises praktikas kasutatakse seda peamiselt aju uurimiseks, kuna vee difusioonikäitumine võimaldab teha järeldusi mõne kesknärvisüsteemi haiguse kohta. Difusioonkaalutud magnetresonantstomograafia või difusioontensoriga kuvamise abil on võimalik saada teavet ka suurte närvikiudude kimpude käigu kohta. DW-MRI variandi sageli kasutatava difusioontensoriga pildistamisel (DTI) registreeritakse ka difusiooni suuna sõltuvus.

DTI arvutab mahuühiku kohta tenori, mida kasutatakse kolmemõõtmelise difusioonikäitumise kirjeldamiseks. Kuid vajaliku tohutu hulga andmete tõttu on need mõõtmised klassikalise MRT-ga võrreldes oluliselt aeganõudvamad. Andmeid saab tõlgendada ainult mitmesuguste visualiseerimistehnikate abil. Täna toetavad kõik uued MRT-seadmed 1980-ndatel tekkinud difusioontensorpilte.

Funktsioon, mõju ja eesmärgid

Nagu tavaline magnetresonantstomograafia, põhineb ka difusioonkaaluga magnetresonantstomograafia faktil, et prootonitel on magnetilise momendiga spinn. Spinn võib joonduda kas paralleelselt või paralleelselt välise magnetväljaga.

Paralleelsel joondamisel on kõrgem energeetiline olek kui paralleelsel joondamisel. Välise magnetvälja rakendamisel saavutatakse madala energiatarbega prootonite jaoks tasakaal. Kui sellel väljal lülitatakse sisse kõrgsagedusväli, libisevad magnetmomendid xy-tasapinna suunas sõltuvalt impulsi tugevusest ja kestusest. Seda seisundit nimetatakse tuumamagnetresonantsiks. Kui kõrgsagedusväli jälle välja lülitatakse, joondavad tuumakeerud taas prootoni keemilisest keskkonnast sõltuva staatilise magnetvälja suunas.

Signaal registreeritakse mõõtemähises genereeritud pinge kaudu. Difusioonkaalutud magnetresonantstomograafias rakendatakse mõõtmise ajal gradiendivälja, mis muudab staatilise magnetvälja väljatugevuse etteantud suunas. See põhjustab vesiniku tuumade faaside kadumise ja signaal kaob. Kui südamike pöörlemissuund on uue kõrgsagedusimpulsiga vastupidine, pöörduvad nad tagasi faasi ja signaal ilmneb uuesti.

Kuid teise signaali intensiivsus on nõrgem, kuna mõned tuumad pole enam faasis. See signaali intensiivsuse vähenemine kirjeldab vee hajumist. Mida nõrgem on teine ​​signaal, seda rohkem tuumasid on hajutatud gradiendivälja suunas ja seda madalam on difusioonitakistus. Vastupidavus difusioonile sõltub omakorda närvirakkude sisemisest struktuurist. Mõõdetud andmete abil saab uuritud koe struktuuri arvutada ja illustreerida.

Insuldidiagnostikas kasutatakse sageli difusioonikaaluga magnetresonantstomograafiat. Naatrium-kaaliumpumpade rike insuldi korral piirab difusiooniliigutusi tõsiselt. DW-MRI korral on see kohe nähtav, samas kui tavalise MRT korral saab muutusi sageli registreerida alles mitme tunni pärast. Veel üks rakendusala on seotud ajukirurgia operatsioonide kavandamisega.

Difusioontensoriga pildistamine määrab närviteede kulgu. Seda tuleb operatsiooni kavandamisel arvestada. Salvestised võivad näidata ka seda, kas kasvaja on juba närvidesse tunginud. Seda meetodit saab kasutada ka selleks, et hinnata küsimust, kas operatsioonil on üldse väljavaateid. Paljud neuroloogilised ja psühhiaatrilised haigused, näiteks Alzheimeri tõbi, epilepsia, sclerosis multiplex, skisofreenia või HIV-entsefalopaatia, on difusioontensoriga seotud uuringute objektiks nüüd. Küsimus on selles, milliseid ajupiirkondi millised haigused mõjutavad. Difusioontensoriga pildistamist kasutatakse üha enam ka kognitiivsete teadusuuringute uurimisvahendina.

Riskid, kõrvaltoimed ja ohud

Hoolimata headest tulemustest insultide diagnoosimisel, ajuoperatsioonide ettevalmistamisel ja paljude kliiniliste uuringute uurimisinstrumendina, on difusioonkaaluga magnetresonantstomograafial siiski oma rakenduse piirid.

Mõnel juhul pole protsess veel täielikult välja arenenud ja selle parendamiseks on vaja intensiivset uurimis- ja arendustööd. Difusioonkaalutud magnetresonantstomograafia mõõtmised pakuvad sageli ainult piiratud pildi kvaliteeti, kuna difusiooniliikumist väljendatakse ainult mõõdetud signaali sumbumisega. Isegi suurema ruumilise eraldusvõimega on tehtud vähe edusamme, kuna väiksemate helitugevuse elementide korral kaob signaali sumbumine mõõteaparaadi mürast. Lisaks on vajalik suur arv individuaalseid mõõtmisi.

Mõnede häirete kõrvaldamiseks tuleb mõõteandmed arvutis ümber teha. Siiani on keeruka difusioonikäitumise rahuldavaks esitamiseks endiselt probleeme. Praeguse tehnika taseme kohaselt saab vokselis hajuvust õigesti salvestada ainult ühes suunas. Katsetatakse meetodeid, mis võimaldavad samaaegselt difusioonkaaluga salvestisi eri suundades. Need on protsessid, mis nõuavad suurt nurkliidet.

Samuti tuleb optimeerida andmete hindamise ja töötlemise meetodeid. Varasemates uuringutes võrreldi näiteks difusioonkaalu abil saadud magnetresonantstomograafial saadud andmeid katsealuste suuremate gruppidega. Erinevate isendite erineva anatoomilise struktuuri tõttu võib see põhjustada eksitavaid uuringutulemusi. Sellepärast tuleb välja töötada uued statistilise analüüsi meetodid.