Difúzní tenzorové zobrazení nebo difuzně vážené magnetická rezonance (DW-MRI), je zobrazovací technika založená na klasickém MRI, která zobrazuje difúzní chování voda molekuly v biologické tkáni. Používá se hlavně pro vyšetření mozek. Analogicky k klasické MRI je postup neinvazivní a nevyžaduje použití ionizujícího záření.
Co je to difúzní tenzorové zobrazování?
V klinické praxi se difuzní tenzorové zobrazování používá hlavně ke studiu mozek protože jeho difúzní chování umožňuje vyvodit závěry o některých onemocněních centrálního nervového systému nervový systém. Difuzně vážené magnetická rezonance je technika magnetické rezonance (MRI), která opatření difúzní pohyb voda molekuly v tělesných tkáních. V klinické praxi se používá hlavně ke zkoumání mozek, protože difúzní chování voda umožňuje vyvodit závěry o některých onemocněních centrálního nervového systému nervový systém. S pomocí difúzní váhy magnetická rezonance nebo difuzní tenzorové zobrazení, informace o průběhu velkého nervové vlákno svazky lze také získat. Běžně používané difúzní tenzorové zobrazování (DTI), varianta DW-MRI, také zachycuje směrovost difúze. DTI vypočítá tenzor na jednotku objem, který se používá k popisu trojrozměrného difúzního chování. Tato měření jsou však výrazně časově náročnější než klasická MRI kvůli obrovskému množství požadovaných dat. Data lze interpretovat pouze pomocí různých vizualizačních technik. Dnes je difúzní tenzorové zobrazování, které vzniklo v 1980. letech, podporováno všemi novými přístroji MRI.
Funkce, účinek a cíle
Stejně jako konvenční MRI je difúzní vážená MRI založena na skutečnosti, že protony mají rotaci s magnetickým momentem. Spin se může vyrovnat s externím magnetickým polem buď paralelně nebo antiparalelně. V tomto případě má antiparalelní vyrovnání vyšší energetický stav než paralelní vyrovnání. Když je tedy aplikováno vnější magnetické pole, nastává rovnováha ve prospěch nízkoenergetických protonů. Pokud je vysokofrekvenční pole zapnuto příčně na toto pole, magnetické momenty se převracejí ve směru roviny xy v závislosti na pevnost a trvání pulzu. Tento stav se nazývá nukleární spin rezonance. Když je radiofrekvenční pole znovu vypnuto, jaderné spiny se znovu vyrovnají směrem ke statickému magnetickému poli s časovým zpožděním, které závisí na chemickém prostředí protonu. Signál je registrován prostřednictvím napětí generovaného ve snímací cívce. Při difúzní vážené magnetické rezonanci se během měření aplikuje gradientní pole, které toto pole mění pevnost statického magnetického pole v předem stanoveném směru. To způsobí vodík jádra vypadnou z fáze a signál zmizí. Když je směr otáčení jader obrácen jiným vysokofrekvenčním pulzem, dostanou se zpět do fáze a signál se objeví znovu. Intenzita druhého signálu je však slabší, protože některá jádra již nepřicházejí do fáze. Tato ztráta intenzity signálu popisuje difúzi vody. Čím slabší je druhý signál, tím více jader difundovalo ve směru gradientního pole a tím nižší je také difúzní odpor. Avšak odolnost proti difúzi zase závisí na vnitřní struktuře nervových buněk. Pomocí naměřených údajů lze tedy vypočítat a vizualizovat strukturu vyšetřované tkáně. Difúzní vážené magnetické rezonance se často používají v mrtvice diagnóza. Z důvodu selhání sodík-draslík pumpy dovnitř mrtvice, existují difuzní pohyby vážných omezení. To je okamžitě viditelné u DW-MRI, zatímco u konvenčních MRI lze změny často zaregistrovat až po několika hodinách. Další oblast použití se týká chirurgického plánování během operace mozku. Difúzní tenzorové zobrazování určuje průběh nervových drah. Toto je třeba vzít v úvahu během chirurgického plánování. Kromě toho mohou obrázky také ukázat, zda nádor již napadl nervovou dráhu. Tuto metodu lze také použít k posouzení, zda je operace vůbec slibná. Mnoho neurologických a psychiatrických onemocnění, jako je Alzheimerova choroba choroba, epilepsie, roztroušená skleróza, schizofrenie nebo encefalopatie HIV, jsou nyní předmětem výzkumu difuzního tenzorového zobrazování. Otázkou je, které oblasti mozku jsou postiženy kterými nemocemi. Difúzní tenzorové zobrazování se také stále více používá jako výzkumný nástroj pro kognitivní vědecké studie.
Rizika, vedlejší účinky a nebezpečí
Navzdory dobrým výsledkům v diagnostice mozkových příhod, při přípravě mozkových operací a jako výzkumný nástroj v mnoha klinických studiích se difúzní vážené magnetické rezonance stále setkávají s omezeními při své dnešní aplikaci. V některých případech tato technika ještě není plně vyvinuta a vyžaduje její intenzivní výzkum a vývoj. Například měření magnetickou rezonancí vážená difúzí často poskytují pouze omezenou kvalitu obrazu, protože difúzní pohyb se projevuje pouze útlumem měřeného signálu. Malý pokrok byl také učiněn s vyšším prostorovým rozlišením, protože s menším objem prvky útlum signálu zmizí v šumu měřicího přístroje. Kromě toho je zapotřebí velké množství jednotlivých měření. Aby bylo možné do určité míry rušit, musí být naměřená data v počítači znovu zpracována. Doposud stále existují problémy s uspokojivým znázorněním komplexního difúzního chování. Podle současného stavu techniky lze difúzi uvnitř voxelu zaznamenat správně pouze v jednom směru. Testují se metody, které mohou současně pořizovat difuzně vážené obrázky v různých směrech. Jedná se o metody, které vyžadují vysoké úhlové rozlišení. Metody pro vyhodnocení a další zpracování dat také stále vyžadují optimalizaci. Například předchozí studie porovnávaly údaje získané z difuzně váženého magnetického rezonančního zobrazování od větších skupin subjektů. Vzhledem k různým anatomickým strukturám různých jedinců to však může být vést k zavádějícím výsledkům studie. Proto je také třeba vyvinout nové metody statistické analýzy.
