Diffúziós tenzor képalkotás, vagy diffúzióval súlyozott mágneses rezonancia képalkotás (DW-MRI), egy klasszikus MRI-n alapuló képalkotó technika, amely a diffúziós viselkedést ábrázolja víz molekulák biológiai szövetben. Elsősorban a agy. A klasszikus MRI-hez hasonlóan az eljárás nem invazív és nem igényel ionizáló sugárzást.
Mi a diffúziós tenzor képalkotás?
A klinikai gyakorlatban a diffúziós tenzor képalkotást főleg a agy mert diffúziós viselkedése lehetővé teszi következtetések levonását a központi betegség egyes betegségeiről idegrendszer. Diffúzióval súlyozott mágneses rezonancia képalkotás egy mágneses rezonancia képalkotó (MRI) technika, amely intézkedések a diffúziós mozgása víz molekulák a test szöveteiben. A klinikai gyakorlatban főleg a agy, mert a víz lehetővé teszi következtetések levonását a központi betegség egyes betegségeiről idegrendszer. Diffúzióval súlyozott segítségével mágneses rezonancia képalkotás vagy diffúziós tenzor képalkotás, információ a nagy lefolyásáról idegszál kötegek is beszerezhetők. A gyakran használt diffúziós tenzor képalkotás (DTI), a DW-MRI egyik változata, szintén rögzíti a diffúzió irányát. A DTI egységenként tenzort számol kötet, amely a háromdimenziós diffúziós viselkedés leírására szolgál. Ezek a mérések azonban jelentősen időigényesebbek, mint a klasszikus MRI, a hatalmas adatmennyiség miatt. Az adatok csak különféle vizualizációs technikák alkalmazásával értelmezhetők. Ma az 1980-as években keletkezett diffúziós tenzor képalkotást minden új MRI-készülék támogatja.
Funkció, hatás és célok
A hagyományos MRI-hez hasonlóan a diffúzióval súlyozott MRI is azon a tényen alapul, hogy a protonok spinje mágneses momentummal rendelkezik. A centrifugálás párhuzamos vagy párhuzamos külső mágneses mezőhöz igazodhat. Ebben az esetben az antiparallel párhuzamosításnak magasabb az energetikai állapota, mint a párhuzamosnak. Ha tehát külső mágneses teret alkalmazunk, egyensúly alakul ki az alacsony energiájú protonok javára. Ha egy nagy frekvenciájú mezőt erre a mezőre keresztirányban kapcsolnak be, a mágneses momentumok az erő és a pulzus időtartama. Ez feltétel nukleáris spin-rezonanciának nevezzük. Amikor a rádiófrekvenciás mezőt újra kikapcsolják, az atom a statikus mágneses mező felé irányul egy idő késéssel, amely a proton kémiai környezetétől függ. A jelet az érzékelő tekercsben generált feszültségen keresztül regisztrálják. Diffúzióval súlyozott mágneses rezonancia képalkotáskor a mérés során egy gradiens mezőt alkalmazunk, amely megváltoztatja a teret erő a statikus mágneses tér előre meghatározott irányban. Ez okozza a hidrogén magok mennek ki a fázisból és a jel eltűnik. Amikor a magok forgásirányát megfordítja egy másik nagyfrekvenciás impulzus, akkor visszatérnek a fázisba, és a jel ismét megjelenik. A második jel intenzitása azonban gyengébb, mert egyes magok már nem lépnek fázisba. Ez a jel intenzitásvesztése a víz diffúzióját írja le. Minél gyengébb a második jel, annál több mag diffundál a gradiens mező irányában, és annál alacsonyabb a diffúziós ellenállás is. A diffúzióval szembeni ellenállás azonban az idegsejtek belső szerkezetétől függ. Így a mért adatok segítségével kiszámítható és vizualizálható a vizsgált szövet szerkezete. Diffúzióval súlyozott mágneses rezonancia képalkotást gyakran alkalmaznak a ütés diagnózis. A. Kudarca miatt nátrium-kálium bepumpál ütés, a diffúziós mozgásban súlyos korlátok vannak. Ez a DW-MRI segítségével azonnal láthatóvá válik, míg a hagyományos MRI-vel a változások gyakran csak több óra elteltével regisztrálhatók. Egy másik alkalmazási terület az agyi műtét alatti műtéti tervezéshez kapcsolódik. A diffúziós tenzor képalkotása megállapítja az idegpályák menetét. Ezt a műtéti tervezés során figyelembe kell venni. Ezenkívül a képek azt is megmutathatják, hogy egy daganat behatolt-e már az idegpályába. Ez a módszer arra is használható, hogy felmérjük, hogy egy műtét egyáltalán ígéretes-e. Számos neurológiai és pszichiátriai betegség, mint pl Alzheimer-kór betegség, epilepszia, sclerosis multiplex, skizofrénia vagy a HIV encephalopathia, most diffúziós tenzor képalkotás tárgyát képezik. A kérdés az, hogy melyik agyi régiókat melyik betegség érinti. A diffúziós tenzor képalkotást is egyre inkább használják a kognitív természettudományi kutatások eszközeként.
Kockázatok, mellékhatások és veszélyek
A stroke diagnosztizálásában, az agyi műtétek előkészítésében és számos klinikai vizsgálat kutatási eszközeként elért jó eredményei ellenére a diffúzióval súlyozott mágneses rezonancia képalkotás ma is korlátozásokkal találkozik. Bizonyos esetekben a technika még nincs teljesen kifejlesztve, és annak fejlesztése érdekében intenzív kutatást és fejlesztést igényel. Például a diffúzióval súlyozott mágneses rezonancia képalkotó mérések gyakran csak korlátozott képminőséget nyújtanak, mivel a diffúziós mozgás csak a mért jel csillapításával nyilvánul meg. Nagyobb térbeli felbontással is kevés előrelépés történt, mert kisebbel kötet elemeknél a jelcsillapítások eltűnnek a mérőberendezés zajában. Ezenkívül nagyszámú egyedi mérésre van szükség. A mérési adatokat a számítógépben újra kell feldolgozni, hogy a zavarokat valamennyire ki lehessen javítani. Eddig is vannak problémák a komplex diffúziós viselkedés kielégítő megjelenítéséhez. A technika jelenlegi állása szerint a vokselen belüli diffúzió csak egy irányban rögzíthető helyesen. Olyan módszereket tesztelnek, amelyek egyszerre készíthetnek diffúzióval súlyozott képeket különböző irányokba. Ezek olyan módszerek, amelyek nagy szögfelbontást igényelnek. Az adatok kiértékelésének és további feldolgozásának módszerei továbbra is optimalizálást igényelnek. Például korábbi tanulmányok összehasonlították a nagyobb alanycsoportok diffúzióval súlyozott mágneses rezonancia képalkotásával kapott adatokat. A különböző egyének eltérő anatómiai felépítése miatt azonban ez megteheti vezet a megtévesztő tanulmányi eredményekhez. Ezért új statisztikai elemzési módszereket is ki kell dolgozni.
