Дифузијски тензор

Тхе Дифузијски тензор или магнетна резонанца са дифузијом (ДВ-МРИ) представља понашање дифузије молекула воде у биолошком ткиву као сликовну методу засновану на класичном МРТ-у. Користи се углавном у испитивањима мозга. Слично класичном МРИ, поступак је неинвазиван и не захтева употребу јонизујућег зрачења.

Шта је дифузијски тензор?

У клиничкој пракси, дифузијско тенсорско снимање се углавном користи за испитивање мозга, јер дифузијско понашање воде омогућава закључивање неких болести централног нервног система.

Дифузијско техтање магнетне резонанце је метода магнетне резонанције (МРТ) која мери дифузијска кретања молекула воде у телесном ткиву.

У клиничкој пракси се углавном користи за испитивање мозга, јер дифузијско понашање воде омогућава закључивање неких болести централног нервног система. Помоћу дифузијско-пондериране магнетне резонанце томографије или дифузијског тензорског снимања такође се могу добити информације о току великих снопова нервних влакана. У често коришћеном дифузијском тензорском снимању (ДТИ), варијанти ДВ-МРИ, такође је забележена смерна зависност дифузије.

ДТИ израчунава тензор по јединици запремине, који се користи за описивање понашања тродимензионалне дифузије. Међутим, због огромне количине потребних података, ова мерења су знатно дуже времена од класичних МРИ. Подаци се могу интерпретирати само кориштењем различитих техника визуализације. Данас, дифузијско тенсорско снимање које је настало 1980-их подржавају сви нови МРИ уређаји.

Функција, ефекат и циљеви

Попут конвенционалног снимања магнетном резонанцом, магнетна резонанца са дифузијским мерама заснива се на чињеници да протони имају магнетни момент. Спин се може поравнати било паралелно или анти-паралелно са спољним магнетним пољем.

Анти-паралелно поравнање има веће енергетско стање од паралелног поравнања. Када се примењује спољно магнетно поље, успоставља се равнотежа у корист протона ниске енергије. Ако је укључено високофреквентно поље преко овог поља, магнетни моменти се окрећу у правцу ки равнине, у зависности од снаге и трајања импулса. Ово стање је познато као нуклеарна магнетна резонанца. Када се високофреквентно поље поново искључи, нуклеарни спинови се поново поравнавају у правцу статичког магнетног поља са временским кашњењем које зависи од хемијске средине протона.

Сигнал се региструје преко напона генерисаног у мерном завојницом. У дифузијској магнетној резонантној томографији примењује се градијентно поље током мерења, које мења јачину поља статичког магнетног поља у унапред одређеном смеру. Због тога језгре водоника излазе из фазе и сигнал нестаје. Ако се смер ротације језгара обрне новим високофреквентним импулсом, они се враћају у фазу и сигнал се поново јавља.

Међутим, интензитет другог сигнала је слабији јер нека језгра више нису у фази. Овај губитак интензитета сигнала описује дифузију воде. Што је други сигнал слабији, више језгара је дифундирало у правцу градијентног поља и што је мањи дифузијски отпор. Отпор према дифузији зависи од унутрашње структуре нервних ћелија. Помоћу измерених података може се израчунати и илустровати структура испитиваног ткива.

Дифузијска слика магнетне резонанције често се користи у дијагностици можданог удара. Неуспех натријум-калијум пумпи у случају можданог удара озбиљно ограничава дифузијске покрете. Са ДВ-МРИ то се одмах види, док се код конвенционалних МРИ промене често могу регистровати тек након неколико сати. Друга област примене односи се на планирање операција у операцији на мозгу.

Дифузијско тенсорско снимање одређује ток нервних путева. То се мора узети у обзир при планирању операције. Снимци такође могу показати да ли је тумор већ продро у нервни тракт. Ова метода се такође може користити за процену питања да ли операција уопште има перспективе. Многа неуролошка и психијатријска обољења, попут Алзхеимерове болести, епилепсије, мултипле склерозе, шизофреније или ХИВ енцефалопатије, сада су предмет истраживања дифузијским сликањем тензора. Питање је које регије мозга су погођене од којих болести. Дифузијско тенсорско снимање се такође све више користи као истраживачко средство за студије когнитивних наука.

Ризици, нуспојаве и опасности

Упркос својим добрим резултатима у дијагнози можданог удара, припреми можданих операција и као истраживачком средству у многим клиничким студијама, дифузијски вагана магнетна резонанца томографија и даље има своје примене.

У неким случајевима, процес још није у потпуности развијен и захтева интензиван истраживачки и развојни рад да би се побољшао. Мерења дифузио-вагане томографије магнетне резонанце често нуде само ограничен квалитет слике, јер се дифузијско кретање изражава само пригушењем измереног сигнала. Мали напредак постигнут је чак и са већом просторном резолуцијом, јер са мањим елементима запремине пригушење сигнала нестаје у буци мерног апарата. Поред тога, потребан је велики број појединачних мерења.

Подаци мерења морају се прерадити у рачунару како би се могли поправити неки поремећаји. За сада још увек постоје проблеми који представљају комплексно дифузијско понашање на задовољавајући начин. У складу са тренутним стањем технике, дифузија унутар једног воксела може се тачно снимити само у једном правцу. Испитују се методе које могу истовремено да праве дифузијске пондерисане снимке у различитим правцима. То су процеси који захтевају високу угаону резолуцију.

Методе за процену и обраду података такође требају бити оптимизиране. У претходним студијама, на пример, подаци добијени дифузијским мереним магнетним резонанцијама упоређени су са већим групама испитаника. Међутим, због различитих анатомских структура различитих појединаца, то може довести до погрешних резултата испитивања. Зато се морају развити нове методе за статистичку анализу.