Дифузионно тензорно изобразяване или дифузионно претеглено магнитен резонанс (DW-MRI), е образна техника, базирана на класически ЯМР, която изобразява дифузионното поведение на вода молекули в биологичната тъкан. Използва се главно за прегледи на мозък. Аналогично на класическия ЯМР, процедурата е неинвазивна и не изисква използването на йонизиращо лъчение.
Какво е дифузионно тензорно изображение?
В клиничната практика дифузионното тензорно изображение се използва главно за изследване на мозък тъй като дифузионното му поведение позволява да се правят изводи за някои заболявания на централната нервната система. Дифузионно претеглено магнитен резонанс е техника за ядрено-магнитен резонанс (ЯМР), която мерки дифузионното движение на вода молекули в телесните тъкани. В клиничната практика се използва главно за изследване на мозък, тъй като дифузионното поведение на вода позволява да се правят изводи за някои заболявания на централната нервната система. С помощта на дифузионно претеглени магнитен резонанс или дифузионно тензорно изображение, информация за хода на голямото нервни влакна могат да се получат и снопове. Често използваното дифузионно тензорно изображение (DTI), вариант на DW-MRI, също улавя насочеността на дифузията. DTI изчислява тензор на единица сила на звука, който се използва за описване на триизмерното дифузионно поведение. Тези измервания обаче са значително по-трудоемки от класическия ЯМР поради огромното количество необходими данни. Данните могат да бъдат интерпретирани само чрез използването на различни техники за визуализация. Днес дифузионното тензорно изображение, възникнало през 1980-те години, се поддържа от всички нови ЯМР машини.
Функция, ефект и цели
Подобно на конвенционалния MRI, дифузионно-претегленият MRI се основава на факта, че протоните имат спин с магнитен момент. Спинът може да се приведе в съответствие с външно магнитно поле, успоредно или антипаралелно. В този случай антипаралелното подравняване има по-високо енергийно състояние от паралелното подравняване. По този начин, когато се прилага външно магнитно поле, се установява равновесие в полза на нискоенергийните протони. Ако високочестотно поле се включи напречно на това поле, магнитните моменти се обръщат в посоката на равнината xy в зависимост от сила и продължителност на пулса. Това състояние се нарича ядрен спинов резонанс. Когато радиочестотното поле се изключи отново, ядрените спинове се пренасочват към статичното магнитно поле със забавяне във времето, което зависи от химическата среда на протона. Сигналът се регистрира чрез напрежението, генерирано в сензорната намотка. При дифузионно претегленото ядрено-магнитен резонанс по време на измерването се прилага градиентно поле, което променя полето сила на статичното магнитно поле в предварително определена посока. Това причинява водород ядра да излязат от фаза и сигналът да изчезне. Когато посоката на въртене на ядрата се обърне от друг високочестотен импулс, те се връщат във фаза и сигналът се появява отново. Интензивността на втория сигнал обаче е по-слаба, тъй като някои ядра вече не влизат във фаза. Тази загуба на интензивност на сигнала описва дифузията на водата. Колкото по-слаб е вторият сигнал, толкова повече ядра са дифузирани в посока на градиентното поле и по-ниско е и дифузионното съпротивление. Въпреки това, устойчивостта на дифузия от своя страна зависи от вътрешната структура на нервните клетки. Така с помощта на измерените данни може да се изчисли и визуализира структурата на изследваната тъкан. Дифузионно претегленото ядрено-магнитен резонанс често се използва в удар диагноза. Поради отказ на натрий-калий помпи удар, има сериозни ограничения в дифузионното движение. Това става незабавно видимо с DW-MRI, докато при конвенционалните MRI промените често могат да бъдат регистрирани само след няколко часа. Друга област на приложение е свързана с хирургично планиране по време на мозъчна хирургия. Образното изследване с дифузионен тензор установява хода на нервните пътища. Това трябва да се вземе предвид по време на хирургичното планиране. Освен това изображенията могат да покажат дали туморът вече е нахлул в нервния път.Този метод може да се използва и за оценка дали операцията е изобщо обещаваща. Много неврологични и психиатрични заболявания, като Алцхаймер заболяване, епилепсия, множествена склероза, шизофрения или ХИВ енцефалопатия, сега са обект на изследване на дифузионни тензорни образи. Въпросът е кои мозъчни региони са засегнати при кои заболявания. Дифузионното тензорно изображение също все по-често се използва като изследователски инструмент за когнитивни научни изследвания.
Рискове, странични ефекти и опасности
Въпреки добрите си резултати при диагностицирането на инсулти, при подготовката на мозъчна хирургия и като изследователски инструмент в много клинични проучвания, дифузионно-претегленото ядрено-магнитен резонанс все още среща ограничения в приложението си днес. В някои случаи техниката все още не е напълно разработена и изисква интензивни изследвания и разработки, за да се подобри. Например, дифузионно претеглените измервания на магнитен резонанс често осигуряват само ограничено качество на изображението, тъй като дифузионното движение се проявява само чрез затихване на измерения сигнал. Малък напредък е постигнат и с по-висока пространствена разделителна способност, защото с по-малка сила на звука елементи затихването на сигнала изчезва в шума на измервателния апарат. Освен това са необходими голям брой индивидуални измервания. Данните от измерванията трябва да бъдат преработени в компютъра, за да може да се коригират смущения до известна степен. До този момент все още има проблеми да се представи задоволително сложно дифузионно поведение. Според текущото състояние на техниката, дифузията в рамките на воксел може да бъде записана правилно само в една посока. Тестват се методи, които могат едновременно да правят дифузионно претеглени изображения в различни посоки. Това са методи, които изискват висока ъглова разделителна способност. Методите за оценка и по-нататъшна обработка на данните също все още изискват оптимизация. Например, предишни проучвания сравняват данните, получени от дифузионно претеглено ядрено-магнитен резонанс от по-големи групи субекти. Въпреки това, поради различните анатомични структури на различните индивиди, това може олово до подвеждащи резултати от проучване. Следователно трябва да се разработят и нови методи за статистически анализ.
