A Diffúziós tenzor képalkotás vagy diffúzióval súlyozott mágneses rezonancia képalkotás (DW-MRI) a vízmolekulák diffúziós viselkedését reprezentálja a biológiai szövetben, mint klasszikus MRT-n alapuló képalkotó módszer, amelyet főleg az agyi vizsgálatok során használnak. A klasszikus MR-hez hasonlóan, az eljárás nem invazív, és nem igényel ionizáló sugárzást.
Mi a diffúziós érzékelő képalkotó?
A diffúzióval súlyozott mágneses rezonancia képalkotó eljárás a mágneses rezonancia képalkotás (MRT), amely méri a vízmolekulák diffúziós mozgását a testszövetben.
A klinikai gyakorlatban elsősorban az agy vizsgálatára használják, mivel a víz diffúziós viselkedése következtetéseket vonhat le a központi idegrendszer egyes betegségeiről. Diffúziós súlyozott mágneses rezonancia tomográfia vagy diffúziós tensor képalkotó módszerrel információkat lehet kapni a nagy idegrostszál kötegek menetéről is. A gyakran használt diffúziós tensor képalkotásban (DTI), a DW-MRI egyik változatában, a diffúzió irányfüggőségét is rögzítik.
A DTI kiszámítja egy térfogat egységnyi tenzort, amelyet a háromdimenziós diffúziós viselkedés leírására használnak. Mivel azonban a szükséges nagy mennyiségű adat szükséges, ezek a mérések sokkal időigényesebbek, mint a klasszikus MR. Az adatok csak különféle megjelenítési technikákkal értelmezhetők. Manapság az 1980-as években kialakult diffúziós tensor képalkotást minden új MRI készülék támogatja.
Funkció, hatás és célok
A hagyományos mágneses rezonancia képalkotáshoz hasonlóan a diffúzióval súlyozott mágneses rezonancia képalkotás azon a tényen alapszik, hogy a protonoknak mágneses pillanatú spin van. A centrifugálás párhuzamosan vagy párhuzamosan igazíthatja a külső mágneses teret.
Az anti-párhuzamos igazítás magasabb energiaállapotú, mint a párhuzamos igazítás. Külső mágneses mező alkalmazásakor egyensúly áll fenn az alacsony energiatartalmú protonok javára. Ha egy nagyfrekvenciás mezőt bekapcsolnak ezen a mezőn, akkor a mágneses momentumok az xy sík irányában átfordulnak, az impulzus erősségétől és időtartamától függően. Ezt a körülményt magmágneses rezonanciának nevezzük. Amikor a nagyfrekvenciás mezőt ismét kikapcsolják, a nukleáris centrifugák ismét a statikus mágneses mező irányába igazodnak, olyan idő késleltetéssel, amely a proton kémiai környezetétől függ.
A jelet a mérőtekercsben generált feszültséggel regisztrálják. A diffúziós súlyozású mágneses rezonancia tomográfia során a mérés során egy gradiens mezőt alkalmaznak, amely megváltoztatja a statikus mágneses mező erősségét egy előre meghatározott irányban. Ez azt eredményezi, hogy a hidrogénmagokat kimegyik a fázisból, és a jel eltűnik. Ha a magok forgásirányát egy új, magas frekvenciájú impulzus megfordítja, akkor azok visszatérnek fázisba, és a jel ismét megjelenik.
A második jel intenzitása azonban gyengébb, mivel egyes magok már nem vannak fázisban. A jel intenzitásának csökkenése leírja a víz diffúzióját. Minél gyengébb a második jel, annál több atommag diffundál a gradiens mező irányában, és annál alacsonyabb a diffúziós ellenállás. A diffúzióval szembeni ellenállás viszont az idegsejtek belső szerkezetétől függ. A mért adatok segítségével kiszámolható és szemléltethető a vizsgált szövet szerkezete.
A diffúzióval súlyozott mágneses rezonancia képalkotást gyakran használják a stroke diagnosztikában. A nátrium-kálium pumpák meghibásodása stroke esetén súlyosan korlátozza a diffúziós mozgásokat. A DW-MRI-vel ez azonnal látható, míg a hagyományos MRI-vel a változásokat gyakran csak néhány óra elteltével lehet regisztrálni. Egy másik alkalmazási terület az agyműtét műveleteinek tervezésével kapcsolatos.
A diffúziós tenzor képalkotás határozza meg az idegút útját. Ezt figyelembe kell venni a művelet megtervezésekor. A felvételek azt is megmutathatják, hogy egy daganat már behatolt-e az idegrendszerbe. Ez a módszer arra is felhasználható, hogy felmérjük, vajon egy műveletnek van-e esetleges kilátása. Számos neurológiai és pszichiátriai betegség, mint például az Alzheimer-kór, az epilepszia, a szklerózis multiplex, a skizofrénia vagy a HIV-encephalopathia, jelenleg a diffúziós tenzor képalkotás kutatásának tárgya. A kérdés az, hogy mely agyi régiókat érinti mely betegségek. A diffúziós tensor képalkotást egyre inkább kutatási eszközként használják a kognitív tudományos tanulmányokhoz.
Kockázatok, mellékhatások és veszélyek
A stroke diagnosztizálásában, az agyműtétek előkészítésében és számos klinikai vizsgálatban kutatási eszközként mutatkozó jó eredményei ellenére a diffúziós súlyozású mágneses rezonancia tomográfia továbbra is alkalmazható határain belül van.
Egyes esetekben a folyamat még nem fejlett ki teljesen, és annak fejlesztése érdekében intenzív kutatási és fejlesztési munkát igényel. A diffúzióval súlyozott mágneses rezonancia tomográfia mérései gyakran csak korlátozott képminőséget kínálnak, mivel a diffúziós mozgást csak a mért jel csillapítása fejezi ki. Kevés előrelépés történt még a nagyobb térbeli felbontás mellett, mivel kisebb térfogatú elemeknél a jelcsillapítás eltűnik a mérőkészülék zajában. Ezen felül nagyszámú egyedi mérésre van szükség.
A mérési adatokat a számítógépen újra kell dolgozni annak érdekében, hogy bizonyos zavarokat korrigálni lehessen. Eddig még mindig vannak problémák a komplex diffúziós viselkedés kielégítő megjelenítésére. A technika jelenlegi állása szerint a voxelben belüli diffúzió csak egy irányban lehet helyesen rögzíteni. Olyan módszereket tesztelnek, amelyek egyidejűleg diffúzióval súlyozott felvételeket készíthetnek különböző irányokba. Ezek olyan folyamatok, amelyek nagy szögfelbontást igényelnek.
Az adatok kiértékelésének és feldolgozásának módszereit szintén optimalizálni kell. Korábbi vizsgálatokban például a diffúzióval súlyozott mágneses rezonancia képalkotás eredményeit hasonlították össze a teszt alanyok nagyobb csoportjaival. A különféle egyének eltérő anatómiai szerkezete miatt ez azonban megtévesztő vizsgálati eredményekhez vezethet. Ezért új statisztikai elemzési módszereket kell kidolgozni.
