Difúzne tenzorové zobrazovanie alebo difúzne vážené magnetická rezonancia (DW-MRI), je zobrazovacia technika založená na klasickom MRI, ktorá zobrazuje difúzne správanie voda molekuly v biologickom tkanive. Používa sa hlavne na vyšetrenia mozog. Analogicky k klasickému MRI je postup neinvazívny a nevyžaduje použitie ionizujúceho žiarenia.
Čo je to difúzny tenzor?
V klinickej praxi sa difúzne tenzorové zobrazovanie používa hlavne na štúdium mozog pretože jeho difúzne správanie umožňuje robiť závery o niektorých chorobách centrálnej nervový systém. Difúzne vážené magnetická rezonancia je technika magnetickej rezonancie (MRI), ktorá Opatrenia difúzny pohyb voda molekuly v telesných tkanivách. V klinickej praxi sa používa hlavne na vyšetrenie mozog, pretože difúzne správanie voda umožňuje vyvodiť závery o niektorých chorobách centrálneho nervového systému nervový systém. S pomocou difúzne váženého magnetická rezonancia alebo difúzne tenzorové zobrazovanie, informácie o priebehu veľkého nervové vlákno dajú sa zohnať aj zväzky. Bežne používané difúzne tenzorové zobrazovanie (DTI), variant DW-MRI, tiež zachytáva smerovosť difúzie. DTI počíta tenzor na jednotku objem, ktorý sa používa na opis trojrozmerného difúzneho správania. Tieto merania sú však výrazne časovo náročnejšie ako klasické MRI kvôli obrovskému množstvu požadovaných údajov. Údaje je možné interpretovať iba pomocou rôznych vizualizačných techník. Dnešné difúzne tenzorové zobrazovanie, ktoré vzniklo v 1980. rokoch, je podporované všetkými novými prístrojmi MR.
Funkcia, účinok a ciele
Rovnako ako konvenčné MRI, aj difúzne vážené MRI je založené na skutočnosti, že protóny majú rotáciu s magnetickým momentom. Rotácia sa môže vyrovnať s externým magnetickým poľom buď paralelne alebo antiparalelne. V tomto prípade má antiparalelné vyrovnanie vyšší energetický stav ako paralelné vyrovnanie. Keď sa teda použije vonkajšie magnetické pole, nastane rovnováha v prospech nízkoenergetických protónov. Ak je vysokofrekvenčné pole zapnuté priečne na toto pole, magnetické momenty sa otáčajú v smere roviny xy v závislosti od pevnosť a trvanie pulzu. Toto stav sa nazýva nukleárna spinová rezonancia. Keď sa rádiofrekvenčné pole znova vypne, jadro sa otočí smerom k statickému magnetickému poľu s časovým oneskorením, ktoré závisí od chemického prostredia protónu. Signál je registrovaný cez napätie generované v snímacej cievke. Pri difúzne váženom zobrazovaní magnetickou rezonanciou sa počas merania aplikuje gradientové pole, ktoré pole mení pevnosť statického magnetického poľa vo vopred určenom smere. To spôsobí, že vodík jadrá ísť z fázy a signál zmiznúť. Keď smer rotácie jadier obráti ďalší vysokofrekvenčný impulz, dostanú sa späť do fázy a signál sa objaví znova. Intenzita druhého signálu je však slabšia, pretože niektoré jadrá už neprichádzajú do fázy. Táto strata intenzity signálu popisuje difúziu vody. Čím slabší je druhý signál, tým viac jadier difundovalo v smere gradientného poľa a tým nižší je aj difúzny odpor. Avšak odolnosť proti difúzii zase závisí od vnútornej štruktúry nervových buniek. Pomocou nameraných údajov je teda možné vypočítať a vizualizovať štruktúru vyšetrovaného tkaniva. Difúzne vážené zobrazovanie magnetickou rezonanciou sa často používa v mŕtvica diagnóza. Z dôvodu zlyhania sodík-draslík načerpáva mŕtvica, v difúznom pohybe existujú vážne obmedzenia. Toto sa stane okamžite viditeľným pri DW-MRI, zatiaľ čo pri konvenčnom MRI sa zmeny dajú často zaregistrovať až po niekoľkých hodinách. Ďalšia oblasť použitia sa týka chirurgického plánovania počas chirurgického zákroku na mozgu. Difúzne tenzorové zobrazovanie určuje priebeh nervových dráh. Toto sa musí brať do úvahy počas chirurgického plánovania. Ďalej môžu obrázky tiež ukazovať, či nádor už napadol nervovú dráhu. Túto metódu je možné použiť aj na posúdenie, či je operácia vôbec sľubná. Mnoho neurologických a psychiatrických chorôb, ako napr Alzheimerova choroba choroba, epilepsie, roztrúsená skleróza, schizofrénie alebo HIV encefalopatia, sú teraz predmetom difúzneho tenzorového zobrazovacieho výskumu. Otázkou je, ktoré oblasti mozgu sú ovplyvnené pri ktorých chorobách. Difúzne tenzorové zobrazovanie sa čoraz viac používa ako výskumný nástroj pre kognitívne vedecké štúdie.
Riziká, vedľajšie účinky a nebezpečenstvá
Napriek dobrým výsledkom v diagnostike mozgových príhod, pri príprave chirurgického zákroku na mozgu a ako výskumný nástroj v mnohých klinických štúdiách, difúzne vážené zobrazovanie magnetickou rezonanciou stále naráža na obmedzenia pri svojej dnešnej aplikácii. V niektorých prípadoch táto technika ešte nie je úplne vyvinutá a na jej zlepšenie je potrebný intenzívny výskum a vývoj. Napríklad difúzne vážené magnetické rezonančné zobrazovacie merania často poskytujú iba obmedzenú kvalitu obrazu, pretože difúzny pohyb sa prejavuje iba zoslabením meraného signálu. Malý pokrok sa dosiahol aj pri vyššom priestorovom rozlíšení, pretože pri menšom objem prvky, útlmy signálu zmiznú v hluku meracieho prístroja. Okrem toho je potrebných veľké množstvo jednotlivých meraní. Namerané údaje musia byť v počítači opätovne spracované, aby bolo možné do istej miery rušenie napraviť. Doteraz stále existujú problémy s uspokojivým vyjadrením komplexného difúzneho správania. Podľa súčasného stavu techniky možno difúziu voxelu zaznamenať správne iba v jednom smere. Testujú sa metódy, ktoré dokážu súčasne robiť difúzne vážené obrázky v rôznych smeroch. Toto sú metódy, ktoré si vyžadujú vysoké uhlové rozlíšenie. Metódy vyhodnocovania a ďalšieho spracovania údajov si tiež stále vyžadujú optimalizáciu. Predchádzajúce štúdie napríklad porovnávali údaje získané z difúzne váženého zobrazovania magnetickou rezonanciou od väčších skupín subjektov. Avšak vzhľadom na rôzne anatomické štruktúry rôznych jednotlivcov to môže byť viesť klamlivé výsledky štúdie. Preto je tiež potrebné vyvinúť nové metódy štatistickej analýzy.
