Zobrazovanie difúzneho tenzora alebo difúzne vážené magnetické rezonancie (DW-MRI) predstavuje difúzne správanie molekúl vody v biologickom tkanive ako zobrazovacej metódy založenej na klasickom MRT. Používa sa hlavne pri vyšetreniach mozgu. Podobne ako pri klasickej MRI je postup neinvazívny a nevyžaduje použitie ionizujúceho žiarenia.
Čo je zobrazenie difúzneho tenzora?
Difúzne vážené zobrazovanie magnetickou rezonanciou je metóda zobrazovania magnetickou rezonanciou (MRT), ktorá meria difúzne pohyby molekúl vody v tele tela.
V klinickej praxi sa používa hlavne na vyšetrenie mozgu, pretože difúzne správanie vody umožňuje vyvodiť závery o niektorých chorobách centrálneho nervového systému. Pomocou difúzne váženej magnetickej rezonančnej tomografie alebo difúzneho tenzorového zobrazovania je možné získať informácie o priebehu veľkých zväzkov nervových vlákien. Pri často používanom difúznom tenzorovom zobrazovaní (DTI), variante DW-MRI, sa zaznamenáva aj smerová závislosť difúzie.
DTI vypočíta tenzor na jednotku objemu, ktorý sa používa na opis trojrozmerného difúzneho správania. Vzhľadom na obrovské množstvo požadovaných údajov sú však tieto merania podstatne náročnejšie ako klasické MRI. Údaje je možné interpretovať iba pomocou rôznych vizualizačných techník. Dnes sú difúzne tenzorové zobrazovania, ktoré sa objavili v osemdesiatych rokoch, podporované všetkými novými zariadeniami MRI.
Funkcia, účinok a ciele
Rovnako ako konvenčné magnetické rezonančné zobrazovanie, difúzne vážené magnetické rezonančné zobrazovanie je založené na skutočnosti, že protóny majú spin s magnetickým momentom. Točenie sa môže vyrovnať buď paralelne alebo antiparalelne s externým magnetickým poľom.
Antiparalelné zarovnanie má vyšší energetický stav ako paralelné zarovnanie. Ak sa použije vonkajšie magnetické pole, vytvorí sa rovnováha v prospech nízkoenergetických protónov. Ak je v tomto poli zapnuté vysokofrekvenčné pole, magnetické momenty sa prehodia v smere xy roviny v závislosti od sily a trvania impulzu. Tento stav sa nazýva nukleárna magnetická rezonancia. Keď sa vysokofrekvenčné pole opäť vypne, nukleárne rotácie sa znova vyrovnajú v smere statického magnetického poľa s časovým oneskorením, ktoré závisí od chemického prostredia protónu.
Signál sa registruje prostredníctvom napätia generovaného v meracom vinutí. Pri difúzne váženej magnetickej rezonančnej tomografii sa počas merania aplikuje gradientové pole, ktoré mení silu poľa statického magnetického poľa vo vopred stanovenom smere. To spôsobí, že vodíkové jadrá zmiznú z fázy a signál zmizne. Ak je smer otáčania jadier zmenený novým vysokofrekvenčným impulzom, vrátia sa späť do fázy a signál sa objaví znova.
Intenzita druhého signálu je však slabšia, pretože niektoré jadrá už nie sú vo fáze. Táto strata intenzity signálu opisuje difúziu vody. Čím slabší je druhý signál, tým viac jadier sa rozptýlilo v smere gradientového poľa a čím nižší je difúzny odpor. Odolnosť proti difúzii je zase závislá od vnútornej štruktúry nervových buniek. Pomocou nameraných údajov je možné vypočítať a ilustrovať štruktúru vyšetreného tkaniva.
Pri diagnostike mozgovej príhody sa často používa difúzne vážená magnetická rezonancia. Porucha čerpadiel sodíka a draslíka v prípade zdvihu výrazne obmedzuje difúzne pohyby. Pri DW-MRI je to okamžite viditeľné, zatiaľ čo pri konvenčnej MRI je možné zmeny často zaznamenať až po niekoľkých hodinách. Ďalšia oblasť použitia sa týka plánovania operácií pri operácii mozgu.
Difúzne tenzorové zobrazenie určuje priebeh nervových dráh. Toto sa musí zohľadniť pri plánovaní operácie. Záznamy môžu tiež ukázať, či nádor už prenikol do nervového traktu. Túto metódu možno použiť aj na posúdenie otázky, či má operácia nejaké vyhliadky. Mnoho neurologických a psychiatrických chorôb, ako je Alzheimerova choroba, epilepsia, roztrúsená skleróza, schizofrénia alebo HIV encefalopatia, sú v súčasnosti predmetom výskumu difúzneho tenzorového zobrazovania. Otázka znie, ktoré oblasti mozgu sú ovplyvnené chorobami. Difúzne tenzorové zobrazovanie sa tiež čoraz viac používa ako výskumný nástroj pre kognitívne vedecké štúdie.
Riziká, vedľajšie účinky a nebezpečenstvá
Napriek svojim dobrým výsledkom pri diagnostike mozgových príhod, pri príprave mozgových operácií a ako výskumný nástroj v mnohých klinických štúdiách má difúzne vážená magnetická rezonančná tomografia stále svoje aplikačné limity.
V niektorých prípadoch tento proces ešte nie je úplne rozvinutý a vyžaduje si jeho intenzívne výskumné a vývojové práce. Merania difúzne váženej magnetickej rezonančnej tomografie často ponúkajú iba obmedzenú kvalitu obrazu, pretože difúzny pohyb je vyjadrený iba útlmom meraného signálu. Malý pokrok sa dosiahol aj pri vyššom priestorovom rozlíšení, pretože pri menších objemových prvkoch útlm signálu v hluku meracieho prístroja zmizne. Okrem toho je potrebné veľké množstvo jednotlivých meraní.
Aby bolo možné napraviť niektoré poruchy, musia byť namerané údaje v počítači prepracované. Doposiaľ stále existujú problémy, ktoré uspokojivo predstavujú komplexné difúzne správanie. Podľa súčasného stavu techniky môže byť difúzia vo voxeli správne zaznamenaná iba v jednom smere. Testujú sa metódy, ktoré môžu súčasne vytvárať difúzne vážené záznamy v rôznych smeroch. Sú to procesy, ktoré si vyžadujú vysoké uhlové rozlíšenie.
Metódy vyhodnocovania a spracovania údajov je tiež potrebné optimalizovať. Napríklad v predchádzajúcich štúdiách sa údaje získané z difúzne váženého zobrazovania magnetickou rezonanciou porovnávali s väčšími skupinami testovaných osôb. V dôsledku rôznych anatomických štruktúr rôznych jednotlivcov to však môže viesť k zavádzajúcim výsledkom štúdie. Preto sa musia vyvinúť nové metódy štatistickej analýzy.
.jpg)
.jpg)
.jpg)
