Difüzyon tensör görüntüleme veya difüzyon ağırlıklı manyetik rezonans görüntüleme (DA-MRG) Biyolojik dokudaki su moleküllerinin difüzyon davranışını gösteren, klasik MR temelli bir görüntüleme yöntemidir.Genellikle beyin muayenelerinde kullanılır. Klasik MRG'ye benzer şekilde, prosedür invazif değildir ve iyonlaştırıcı radyasyon kullanılmasını gerektirmez.
Difüzyon Tensör Görüntüleme nedir?
Difüzyon ağırlıklı manyetik rezonans görüntüleme, vücut dokusundaki su moleküllerinin difüzyon hareketlerini ölçen bir manyetik rezonans görüntüleme (MRT) yöntemidir.
Klinik pratikte, esas olarak beyni incelemek için kullanılır, çünkü suyun difüzyon davranışı, merkezi sinir sisteminin bazı hastalıkları hakkında sonuçlara varılmasına izin verir. Difüzyon ağırlıklı manyetik rezonans tomografi veya difüzyon tensör görüntüleme yardımıyla büyük sinir lifi demetlerinin seyri hakkında bilgi de alınabilir. Sıklıkla kullanılan difüzyon tensör görüntülemede (DTI), bir DW-MRI varyantı, difüzyonun yön bağımlılığı da kaydedilir.
DTI, üç boyutlu difüzyon davranışını tanımlamak için kullanılan birim hacim başına bir tensör hesaplar. Bununla birlikte, gereken büyük miktarda veri nedeniyle, bu ölçümler klasik MRI'dan çok daha fazla zaman alır. Veriler yalnızca çeşitli görselleştirme teknikleri kullanılarak yorumlanabilir. Günümüzde 1980'lerde ortaya çıkan difüzyon tensör görüntüleme tüm yeni MR cihazları tarafından desteklenmektedir.
İşlev, etki ve hedefler
Geleneksel manyetik rezonans görüntüleme gibi, difüzyon ağırlıklı manyetik rezonans görüntüleme, protonların manyetik bir momente sahip olduğu gerçeğine dayanır. Dönüş, kendisini harici bir manyetik alana paralel veya anti-paralel olarak hizalayabilir.
Paralel olmayan hizalama, paralel hizalamadan daha yüksek enerjisel duruma sahiptir. Harici bir manyetik alan uygulandığında, düşük enerjili protonlar lehine bir denge kurulur. Bu alan boyunca yüksek frekanslı bir alan açılırsa, manyetik momentler darbenin gücüne ve süresine bağlı olarak xy düzlemi yönünde ters çevrilir. Bu durum nükleer manyetik rezonans olarak bilinir. Yüksek frekanslı alan tekrar kapatıldığında, nükleer dönüşler protonun kimyasal ortamına bağlı bir zaman gecikmesi ile statik manyetik alan yönünde kendilerini yeniden hizalar.
Sinyal, ölçüm bobininde üretilen voltaj aracılığıyla kaydedilir. Difüzyon ağırlıklı manyetik rezonans tomografisinde, ölçüm sırasında statik manyetik alanın alan kuvvetini önceden belirlenmiş bir yönde değiştiren bir gradyan alanı uygulanır. Bu, hidrojen çekirdeklerinin faz dışına çıkmasına ve sinyalin kaybolmasına neden olur. Çekirdeklerin dönüş yönü yeni bir yüksek frekanslı darbe ile tersine çevrilirse, bunlar faza geri gelir ve sinyal tekrar oluşur.
Bununla birlikte, ikinci sinyalin yoğunluğu daha zayıftır çünkü bazı çekirdekler artık fazda değildir. Sinyalin bu yoğunluk kaybı, suyun yayılmasını tanımlar. İkinci sinyal ne kadar zayıfsa, gradyan alanı yönünde daha fazla çekirdek yayılır ve difüzyon direnci o kadar düşük olur. Difüzyona direnç, sırayla sinir hücrelerinin iç yapısına bağlıdır. Ölçülen veriler yardımıyla incelenen dokunun yapısı hesaplanabilir ve gösterilebilir.
Difüzyon ağırlıklı manyetik rezonans görüntüleme genellikle inme teşhisinde kullanılır. İnme durumunda sodyum-potasyum pompalarının arızalanması difüzyon hareketlerini ciddi şekilde kısıtlar. DW-MRI ile bu hemen görülebilirken, geleneksel MRI ile değişiklikler genellikle yalnızca birkaç saat sonra kaydedilebilir. Diğer bir uygulama alanı, beyin cerrahisinde operasyonların planlanmasıyla ilgilidir.
Difüzyon tensör görüntüleme, sinir yollarının seyrini belirler. Operasyon planlanırken bu dikkate alınmalıdır. Kayıtlar ayrıca bir tümörün sinir yoluna zaten girip girmediğini de gösterebilir. Bu yöntem aynı zamanda bir operasyonun herhangi bir beklentisi olup olmadığı sorusunu değerlendirmek için de kullanılabilir. Alzheimer hastalığı, epilepsi, multipl skleroz, şizofreni veya HIV ensefalopati gibi birçok nörolojik ve psikiyatrik hastalık, günümüzde difüzyon tensör görüntülemede araştırma konusudur. Soru hangi beyin bölgelerinin hangi hastalıklardan etkilendiğidir. Difüzyon tensör görüntüleme de bilişsel bilim çalışmaları için bir araştırma aracı olarak giderek daha fazla kullanılmaktadır.
Riskler, yan etkiler ve tehlikeler
İnme teşhisinde, beyin ameliyatlarının hazırlanmasında ve birçok klinik çalışmada bir araştırma aracı olarak iyi sonuçlarına rağmen, difüzyon ağırlıklı manyetik rezonans tomografinin hala uygulama sınırları vardır.
Bazı durumlarda, süreç henüz tam olarak gelişmemiştir ve onu iyileştirmek için yoğun araştırma ve geliştirme çalışması gerektirir. Difüzyon ağırlıklı manyetik rezonans tomografisinin ölçümleri genellikle sadece sınırlı bir görüntü kalitesi sunar çünkü difüzyon hareketi yalnızca ölçülen sinyalin zayıflamasıyla ifade edilir. Daha yüksek bir uzaysal çözünürlükle bile çok az ilerleme kaydedilmiştir, çünkü daha küçük hacimli elemanlarda sinyal zayıflaması ölçüm aparatının gürültüsünde kaybolur. Ek olarak, çok sayıda bireysel ölçüm gereklidir.
Bazı bozuklukları düzeltebilmek için ölçüm verilerinin bilgisayarda yeniden işlenmesi gerekir. Şimdiye kadar, karmaşık bir difüzyon davranışını tatmin edici bir şekilde temsil etmek için hala sorunlar var. Mevcut tekniğin durumuna göre, bir voksel içindeki difüzyon yalnızca tek bir yönde doğru şekilde kaydedilebilir. Farklı yönlerde aynı anda difüzyon ağırlıklı kayıtlar yapabilen yöntemler test edilmektedir. Bunlar, yüksek açısal çözünürlük gerektiren süreçlerdir.
Verileri değerlendirme ve işleme yöntemlerinin de optimize edilmesi gerekir. Önceki çalışmalarda, örneğin, daha büyük test denek grupları için difüzyon ağırlıklı manyetik rezonans görüntülemeden elde edilen veriler birbirleriyle karşılaştırıldı. Ancak farklı bireylerin farklı anatomik yapıları nedeniyle bu, yanıltıcı çalışma sonuçlarına yol açabilir. Bu nedenle istatistiksel analiz için yeni yöntemler geliştirilmelidir.
